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Publication
Following the fishing trail: Detecting fishing discards in seabirds through DNA metabarcoding
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Upwelling regions along the northwest coast of Africa are known for their high productivity, which attracts both marine predators and intensive fishing activities. Understanding the impact of fishery discards on seabird populations is essential for effective conservation, as changes in fisheries management could significantly affect food availability for these species. This study investigates the dietary habits of Cape Verde shearwaters (Calonectris edwardsii) breeding in Cabo Verde, focusing on their reliance on fishery discards along the northwest coast of Africa. By using DNA metabarcoding on faeces combined with Global Positioning System tracking of seabirds and vessels, we analysed the diet of shearwaters across three breeding seasons (2018, 2019, and 2021) in relation to the association with the fishing activity. Results show that roughly 68% of their diet comprises fishery discards, with Actinopterygii accounting for 36.8% and arthropods 17% of the diet according to the RRA (relative read abundance). The presence/absence analysis highlighted a similar trend, with Actinopterygii (19.3%) and other Arthropoda (19.6%) being the most frequently detected taxa, indicating their consistent presence in the diet. Furthermore, discard consumption varied across breeding stages, with greater use during the incubation phase compared to the chick-rearing stage. No significant differences were found based on sex or type of vessel interaction. These findings highlight the potential vulnerability of Cape Verde shearwaters to changes in fisheries management in Western Africa and call for future studies to improve analytical methods, particularly in the application of DNA metabarcoding for dietary analysis.
Este estudo examina os hábitos alimentares da cagarra de Cabo Verde (Calonectris edwardsii), com ênfase na dependência de rejeições pesqueiros ao longo da costa noroeste da África, uma região com intensa atividade pesqueira e grande biodiversidade marinha. A cagarra de Cabo Verde, uma espécie endémica do arquipélago de Cabo Verde, está listada como "quase ameaçada" pela IUCN, devido às pressões ambientais e à degradação dos seus habitats naturais. Um dos principais fatores de risco para esta espécie é a sua interacção com frotas pesqueiras, onde frequentemente se alimenta de descartes, ou seja, restos de pesca que não são aproveitados pelos pescadores. Esta prática, embora ofereça uma fonte abundante de alimento, pode causar problemas de longo prazo, como o fornecimento de presas de baixa qualidade nutricional ou a dependência excessiva de fontes alimentares antropogénicas. Com o objectivo de investigar a extensão desta dependência, utilizámos metabarcoding de DNA (informação genética de vários organismos presentes em uma determinada amostra é extraída e analisada) em amostras fecais de cagarras, juntamente com dispositivos de posicionamento global (GPS – Global Posotioning System) para rastrear as interações com embarcações pesqueiras. O metabarcoding de DNA permite a identificação precisa das presas consumidas pelas cagarras, enquanto os dispositivos GPS fornecem dados detalhados sobre os movimentos das aves e suas interações com os barcos de pesca. O estudo foi conduzido ao longo de três temporadas de reprodução (2018, 2019 e 2021) na colónia de aves de Curral Velho, em Cabo Verde. Os resultados mostram que 67,6% da dieta das cagarras é composta por rejeições pesqueiros, evidenciando uma forte dependência de fontes alimentares de origem humana. Esta dependência representa uma vulnerabilidade significativa, pois qualquer mudança nas políticas de gestão pesqueira, como a redução dos descartes, pode impactar gravemente a disponibilidade de alimentos para esta espécie. A redução dos rejeições pode forçar as cagarras a viajar distâncias maiores em busca de alimento ou a competir de forma mais intensa por presas naturais, o que pode ter consequências negativas tanto para a sobrevivência dos adultos quanto para o sucesso reprodutivo. Outro aspecto importante observado no estudo foi a variação na composição da dieta de acordo com o estado reprodutivo. Durante a incubação, as cagarras mostraram uma maior dependência dos rejeições em comparação com a época de criação dos filhotes. Esse comportamento pode ser explicado pela necessidade de economizar energia durante o período de incubação, quando os adultos precisam manter reservas corporais para sustentar o processo de reprodução. Durante a fase de criação dos filhotes, as vii cagarras parecem priorizar presas naturais, possivelmente devido à maior demanda nutricional para alimentar os filhotes. Apesar da forte dependência dos rejeições, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas no consumo de rejeições entre machos e fêmeas. Além disso, o estudo não identificou uma correlação significativa entre a proximidade dos barcos pesqueiros e o consumo de rejeições, o que sugere que as cagarras podem aceder a rejeições de embarcações mesmo sem se aproximar diretamente delas. Isso pode ocorrer porque os rejeições permanecem flutuando na superfície do mar por um período prolongado, tornando-se acessíveis às aves mesmo depois que os barcos já se terem ausentado da área. Embora o metabarcoding de DNA se tenha mostrado uma ferramenta eficaz para identificar a composição da dieta, o estudo revelou algumas limitações metodológicas. Uma delas é a incapacidade do metabarcoding de distinguir diferentes estágios de vida das presas. Isso pode levar a erros na classificação de algumas espécies como descartes, quando na verdade poderiam fazer parte da dieta natural das rejeições. Outra limitação foi a redução do tamanho da amostra à medida que novos conjuntos de dados foram incorporados à análise, o que diminuiu o poder estatístico de algumas comparações. No entanto, o uso combinado de metabarcoding de DNA e rastreamento por GPS permitiu uma compreensão abrangente das interações das cagarras com as frotas pesqueiras e forneceu insights valiosos sobre seu comportamento alimentar. Além disso, a análise das interações entre as cagarras e os barcos de pesca indicou dois principais tipos de eventos: "encontros" e "assistências". Nos eventos de encontros, as aves estavam a uma distância de até 30 km de uma embarcação, enquanto nos eventos de assistência, as cagarras se aproximaram a menos de 1,5 km e permaneceram nessa proximidade por pelo menos 10 minutos. Embora o estudo não tenha encontrado diferenças significativas no tipo de presa consumida com base nesses dois tipos de interacção, observou-se uma tendência para o consumo de rejeições em amostras recolhidas logo após eventos de assistência. Especificamente, amostras recolhidas menos de dois dias após um evento de assistência mostraram um maior consumo de descartes e um menor consumo de presas naturais, embora essa tendência não sido estatisticamente significativa. Além disso, o estudo levanta a possibilidade de que algumas das interações das cagarras com os barcos de pesca possam não ter sido registadas com absoluta precisão, devido à ausência de dispositivos de monitorização em embarcações menores, que muitas vezes não são equipadas com sistemas de monitorização como o AIS (Automatic Identification System) ou VMS (Vessel Monitoring System). Esse facto pode explicar que algumas amostras continham cagarras, mesmo sem uma interacção directa registrda com embarcações. Em termos de implicações para a conservação, os resultados destacam a importância de considerar as fases do ciclo reprodutivo das cagarras ao planear estratégias de gestão pesqueira. A alta dependência de rejeições durante a fase de incubação sugere que a redução dos rejeições pode afectar a capacidade dos adultos de manter suas reservas energéticas e, consequentemente, prejudicar seu sucesso reprodutivo. Além disso, a dependência de fontes alimentares antropogénicas pode aumentar o risco de ingestão de presas de baixa qualidade nutricional, como observado em outros estudos que relatam o impacto da teoria "junk food", onde presas provenientes de rejeições têm menor valor energético. Conclui-se que, embora o estudo tenha encontrado evidências claras da dependência das cagarras de Cabo Verde em relação aos rejeições pesqueiros, vários aspectos do planejamento experimental poderiam ser aprimorados em estudos futuros para obter resultados mais robustos e estatisticamente significativos. A combinação de métodos tradicionais de análise morfológica de presas com o metabarcoding de DNA pode ajudar a corrigir alguns dos problemas observados na classificação das presas. Além disso, a coleta de dados adicionais sobre o comportamento das aves e o monitoramento mais preciso das interações com embarcações menores pode fornecer uma visão mais completa das interações entre as cagarras e a actividade pesqueira. No geral, este estudo fornece uma base importante para trabalhos futuros sobre a ecologia alimentar das cagarras de Cabo Verde e suas interações com as frotas pesqueiras, contribuindo para a elaboração de viii estratégias de conservação mais eficazes que considerem tanto os impactos directos quanto os indirectos das práticas pesqueiras sobre as populações de aves marinhas.
Este estudo examina os hábitos alimentares da cagarra de Cabo Verde (Calonectris edwardsii), com ênfase na dependência de rejeições pesqueiros ao longo da costa noroeste da África, uma região com intensa atividade pesqueira e grande biodiversidade marinha. A cagarra de Cabo Verde, uma espécie endémica do arquipélago de Cabo Verde, está listada como "quase ameaçada" pela IUCN, devido às pressões ambientais e à degradação dos seus habitats naturais. Um dos principais fatores de risco para esta espécie é a sua interacção com frotas pesqueiras, onde frequentemente se alimenta de descartes, ou seja, restos de pesca que não são aproveitados pelos pescadores. Esta prática, embora ofereça uma fonte abundante de alimento, pode causar problemas de longo prazo, como o fornecimento de presas de baixa qualidade nutricional ou a dependência excessiva de fontes alimentares antropogénicas. Com o objectivo de investigar a extensão desta dependência, utilizámos metabarcoding de DNA (informação genética de vários organismos presentes em uma determinada amostra é extraída e analisada) em amostras fecais de cagarras, juntamente com dispositivos de posicionamento global (GPS – Global Posotioning System) para rastrear as interações com embarcações pesqueiras. O metabarcoding de DNA permite a identificação precisa das presas consumidas pelas cagarras, enquanto os dispositivos GPS fornecem dados detalhados sobre os movimentos das aves e suas interações com os barcos de pesca. O estudo foi conduzido ao longo de três temporadas de reprodução (2018, 2019 e 2021) na colónia de aves de Curral Velho, em Cabo Verde. Os resultados mostram que 67,6% da dieta das cagarras é composta por rejeições pesqueiros, evidenciando uma forte dependência de fontes alimentares de origem humana. Esta dependência representa uma vulnerabilidade significativa, pois qualquer mudança nas políticas de gestão pesqueira, como a redução dos descartes, pode impactar gravemente a disponibilidade de alimentos para esta espécie. A redução dos rejeições pode forçar as cagarras a viajar distâncias maiores em busca de alimento ou a competir de forma mais intensa por presas naturais, o que pode ter consequências negativas tanto para a sobrevivência dos adultos quanto para o sucesso reprodutivo. Outro aspecto importante observado no estudo foi a variação na composição da dieta de acordo com o estado reprodutivo. Durante a incubação, as cagarras mostraram uma maior dependência dos rejeições em comparação com a época de criação dos filhotes. Esse comportamento pode ser explicado pela necessidade de economizar energia durante o período de incubação, quando os adultos precisam manter reservas corporais para sustentar o processo de reprodução. Durante a fase de criação dos filhotes, as vii cagarras parecem priorizar presas naturais, possivelmente devido à maior demanda nutricional para alimentar os filhotes. Apesar da forte dependência dos rejeições, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas no consumo de rejeições entre machos e fêmeas. Além disso, o estudo não identificou uma correlação significativa entre a proximidade dos barcos pesqueiros e o consumo de rejeições, o que sugere que as cagarras podem aceder a rejeições de embarcações mesmo sem se aproximar diretamente delas. Isso pode ocorrer porque os rejeições permanecem flutuando na superfície do mar por um período prolongado, tornando-se acessíveis às aves mesmo depois que os barcos já se terem ausentado da área. Embora o metabarcoding de DNA se tenha mostrado uma ferramenta eficaz para identificar a composição da dieta, o estudo revelou algumas limitações metodológicas. Uma delas é a incapacidade do metabarcoding de distinguir diferentes estágios de vida das presas. Isso pode levar a erros na classificação de algumas espécies como descartes, quando na verdade poderiam fazer parte da dieta natural das rejeições. Outra limitação foi a redução do tamanho da amostra à medida que novos conjuntos de dados foram incorporados à análise, o que diminuiu o poder estatístico de algumas comparações. No entanto, o uso combinado de metabarcoding de DNA e rastreamento por GPS permitiu uma compreensão abrangente das interações das cagarras com as frotas pesqueiras e forneceu insights valiosos sobre seu comportamento alimentar. Além disso, a análise das interações entre as cagarras e os barcos de pesca indicou dois principais tipos de eventos: "encontros" e "assistências". Nos eventos de encontros, as aves estavam a uma distância de até 30 km de uma embarcação, enquanto nos eventos de assistência, as cagarras se aproximaram a menos de 1,5 km e permaneceram nessa proximidade por pelo menos 10 minutos. Embora o estudo não tenha encontrado diferenças significativas no tipo de presa consumida com base nesses dois tipos de interacção, observou-se uma tendência para o consumo de rejeições em amostras recolhidas logo após eventos de assistência. Especificamente, amostras recolhidas menos de dois dias após um evento de assistência mostraram um maior consumo de descartes e um menor consumo de presas naturais, embora essa tendência não sido estatisticamente significativa. Além disso, o estudo levanta a possibilidade de que algumas das interações das cagarras com os barcos de pesca possam não ter sido registadas com absoluta precisão, devido à ausência de dispositivos de monitorização em embarcações menores, que muitas vezes não são equipadas com sistemas de monitorização como o AIS (Automatic Identification System) ou VMS (Vessel Monitoring System). Esse facto pode explicar que algumas amostras continham cagarras, mesmo sem uma interacção directa registrda com embarcações. Em termos de implicações para a conservação, os resultados destacam a importância de considerar as fases do ciclo reprodutivo das cagarras ao planear estratégias de gestão pesqueira. A alta dependência de rejeições durante a fase de incubação sugere que a redução dos rejeições pode afectar a capacidade dos adultos de manter suas reservas energéticas e, consequentemente, prejudicar seu sucesso reprodutivo. Além disso, a dependência de fontes alimentares antropogénicas pode aumentar o risco de ingestão de presas de baixa qualidade nutricional, como observado em outros estudos que relatam o impacto da teoria "junk food", onde presas provenientes de rejeições têm menor valor energético. Conclui-se que, embora o estudo tenha encontrado evidências claras da dependência das cagarras de Cabo Verde em relação aos rejeições pesqueiros, vários aspectos do planejamento experimental poderiam ser aprimorados em estudos futuros para obter resultados mais robustos e estatisticamente significativos. A combinação de métodos tradicionais de análise morfológica de presas com o metabarcoding de DNA pode ajudar a corrigir alguns dos problemas observados na classificação das presas. Além disso, a coleta de dados adicionais sobre o comportamento das aves e o monitoramento mais preciso das interações com embarcações menores pode fornecer uma visão mais completa das interações entre as cagarras e a actividade pesqueira. No geral, este estudo fornece uma base importante para trabalhos futuros sobre a ecologia alimentar das cagarras de Cabo Verde e suas interações com as frotas pesqueiras, contribuindo para a elaboração de viii estratégias de conservação mais eficazes que considerem tanto os impactos directos quanto os indirectos das práticas pesqueiras sobre as populações de aves marinhas.
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Keywords
Metabarcoding de DNA Cagarras Presas