Publicação
Mesozooplankton community dynamics in response to suppressed upwelling: a case study comparing the gulf of panama and the Gulf of Chiriquí using automated image analysis
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | |
| datacite.subject.sdg | 14:Proteger a Vida Marinha | |
| datacite.subject.sdg | 13:Ação Climática | |
| datacite.subject.sdg | 09:Indústria, Inovação e Infraestruturas | |
| dc.contributor.advisor | Mendes, Isabel Maria de Paiva Pinto | |
| dc.contributor.advisor | Schiebel, Ralf | |
| dc.contributor.author | Becker, Lina | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-27T13:16:55Z | |
| dc.date.available | 2026-05-27T13:16:55Z | |
| dc.date.issued | 2025-11-04 | |
| dc.description.abstract | This thesis investigates mesozooplankton community dynamics in response to anomalous oceanographic conditions, focusing on the 2025 collapse of the seasonal upwelling in the Gulf of Panama. Using a comparative approach with the neighboring Gulf of Chiriquí, the study integrates semi-automated FlowCam imaging with supervised machine learning classifiers to process over 750,000 plankton images. This methodology enabled reliable abundance, and biomass estimates for dominant taxa, particularly copepods, at resolutions and scales unattainable through traditional microscopy. Hydrographic measurements revealed strongly stratified conditions in the Gulf of Panama, with suppressed nutrient input into the euphotic zone. In contrast, the Gulf of Chiriquí maintained relatively stable conditions. Ecological consequences were profound: the Gulf of Panama, typically characterized by high productivity due to upwelling, exhibited markedly reduced mesozooplankton abundance and biomass. Conversely, the Gulf of Chiriquí showed unexpectedly higher biomass across most depths, highlighting its role as a potential analogue for future oligotrophic states under climate-driven variability. Copepods remained the numerically and functionally dominant group, underscoring their resilience and central role in trophic transfer. However, size-structured analyses revealed that biomass patterns were not solely linked to abundance but strongly influenced by ontogenetic stage distribution. The disproportionate contribution of larger size fractions to carbon stocks emphasizes the importance of monitoring size structure in addition to abundance. Methodologically, the study demonstrates the value of hybrid workflows combining automated imaging with targeted manual curation. Despite challenges such as misclassification of transparent taxa and debris, semi-automated imaging proves scalable and essential for long-term ecological monitoring. Ultimately, the findings provide critical baseline data for understanding mesozooplankton dynamics under anomalous conditions. They highlight both resilience and vulnerability: while copepods persist, the productivity of short food chains may increasingly be at risk in a warming and more variable ocean. | eng |
| dc.description.abstract | Esta dissertação analisa a dinâmica das comunidades de mesozooplâncton em resposta a condições oceanográficas anómalas, tomando como estudo de caso a falha do afloramento sazonal no Golfo do Panamá em 2025 e a comparação com o Golfo de Chiriquí (Pacífico Oriental Tropical). O trabalho utiliza uma abordagem metodológica inovadora, combinando análises hidrográficas detalhadas com técnicas de imagem automatizada (FlowCam®) e classificadores de aprendizagem automática, gerando um conjunto de mais de 750.000 imagens de plâncton processadas e classificadas. Esta estratégia permitiu estimativas robustas de abundância, composição e biomassa do mesozooplâncton, especialmente dos copépodes, superando limitações associadas a métodos tradicionais de microscopia. Do ponto de vista oceanográfico, os dados de temperatura, salinidade e clorofila-a revelaram contrastes marcantes entre os dois sistemas. O Golfo do Panamá, geralmente caracterizado por intensa produtividade primária impulsionada por ventos alísios e transporte de Ekman, não apresentou o afloramento esperado em 2025. Perfis verticais mostraram uma coluna d’água fortemente estratificada, ausência de ressurgência de águas frias e profundas, e concentrações reduzidas de nutrientes na zona eufótica. Em contrapartida, o Golfo de Chiriquí manteve condições oligotróficas estáveis, com níveis de biomassa fitoplanctônica modestos, mas relativamente consistentes. Os resultados ecológicos dessa anomalia foram profundos. No Golfo do Panamá, a ausência de afloramento reduziu drasticamente a abundância de mesozooplâncton e a biomassa de copépodes, comprometendo a base trófica de cadeias alimentares curtas. Já o Golfo de Chiriquí, tradicionalmente considerado oligotrófico, apresentou valores surpreendentemente mais elevados de abundância e biomassa de mesozooplâncton em quase todas as profundidades amostradas. Essa inversão das expectativas sugere que, em cenários de colapso de afloramentos, sistemas oligotróficos podem temporariamente sustentar comunidades planctónicas mais robustas do que sistemas historicamente produtivos. A composição taxonómica foi dominada por copépodes, que representaram entre 66 % e 79 % dos indivíduos amostrados. Esse resultado reforça o papel central desse grupo na transferência de energia entre fitoplâncton e níveis tróficos superiores, incluindo peixes, mamíferos marinhos e organismos gelatinosos. Análises de diversidade indicaram que a fração de menor tamanho (<500 μm) concentrou maior riqueza de táxons e diversidade de Shannon, particularmente no Golfo de Chiriquí, enquanto a fração >1000 μm foi dominada por poucos grupos de grande porte, resultando em menor diversidade. As análises de biomassa revelaram ainda a importância de considerar a estrutura de tamanhos. Embora a abundância fosse frequentemente maior nas frações menores, a biomassa estava concentrada principalmente na fração de 500–1000 μm, evidenciando a contribuição desproporcional de indivíduos de maior porte para os reservatórios de carbono. Essa observação ressalta que mudanças no tamanho médio dos copépodes podem ter implicações significativas para o fluxo de carbono no oceano e para a eficiência da bomba biológica. Do ponto de vista metodológico, este trabalho destaca a relevância da integração entre o processamento de imagens automatizado e a curadoria manual de dados. O uso do FlowCam® aliado a classificadores treinados de forma interativa permitiu alcançar uma precisão superior a 90 % para os principais grupos, apesar das dificuldades em distinguir organismos transparentes ou fragmentados, como cnidários e cladócera, frequentemente confundidos com detritos. O método mostrou ser escalável, reprodutível e apto a fornecer séries temporais de elevada resolução necessárias para monitorizar ecossistemas dinâmicos sob a influência da variabilidade climática. A comparação entre amostras fracionadas por tamanho e amostras combinadas demonstrou diferenças metodológicas importantes. Amostras combinadas tenderam a superestimar a biomassa em relação à soma das frações, especialmente nas camadas superficiais, sugerindo que a recombinação artificial pode alterar a distribuição de tamanhos e introduzir vieses. Este resultado aponta para a necessidade de haver uma padronização dos protocolos de monitorização do mesozooplâncton, sobretudo em estudos comparativos de longo prazo. Na discussão ecológica, a inversão de padrões entre os dois golfos ganha especial relevância. Historicamente, o Golfo do Panamá apresenta elevadas concentrações de diatomáceas e grandes populações de copépodes durante a estação seca. Contudo, em 2025, a combinação de ventos alísios enfraquecidos e o deslocamento da Zona de Convergência Intertropical resultaram na completa supressão do afloramento. Isso levou à manutenção de águas superficiais quentes, estratificação intensa e escassez de nutrientes, comprometendo a base produtiva do sistema. No Golfo de Chiriquí, por sua vez, a ausência de afloramento permitiu relativa estabilidade, e as comunidades planctónicas responderam de forma mais robusta, acumulando biomassa inclusive nas camadas subsuperficiais (200–300 m). Esses resultados têm implicações amplas para a compreensão da resiliência dos ecossistemas tropicais face às alterações climáticas. O colapso do afloramento no Golfo do Panamá representa um cenário plausível de futuro, em que a variabilidade atmosférica e oceânica pode comprometer eventos sazonais críticos para a produtividade marinha. A comparação com o Golfo de Chiriquí fornece um referencial valioso sobre como sistemas oligotróficos podem operar sob restrição de nutrientes, apontando para adaptações tróficas que favorecem a reciclagem de matéria orgânica e o uso de vias detritívoras. Do ponto de vista da gestão, os resultados destacam riscos para a segurança alimentar e económica de comunidades costeiras dependentes de cadeias alimentares curtas e altamente sazonais. A redução da biomassa de copépodes compromete a base de recursos pesqueiros, como anchovas e sardinhas, essenciais para a subsistência e comércio local. Além disso, a ausência do arrefecimento associada ao afloramento aumenta a probabilidade de stresse térmico nos recifes de coral, potencializando episódios de branqueamento. Em síntese, esta dissertação contribui de forma significativa para o entendimento das respostas do mesozooplâncton a eventos anómalos de oceanografia física, ao mesmo tempo em que valida metodologias inovadoras de monitorização. Ao demonstrar que comunidades planctónicas podem reorganizarse de forma inesperada perante o colapso dos afloramentos, os resultados enfatizam a importância de dados de alta resolução para antecipar os impactos ecológicos e socioeconómicos. Conclui-se que, embora os copépodes mantenham o seu papel central e demonstrem alguma resiliência, a produtividade das cadeias alimentares marinhas tropicais podem estar cada vez mais vulneráveis num oceano mais quente e mais variável. Assim, os resultados deste estudo fornecem uma base essencial para compreender a dinâmica do mesozooplâncton no Pacífico Oriental Tropical e para o desenvolvimento de estratégias de gestão sustentável dos recursos marinhos em cenários de alteração climática. | por |
| dc.identifier.tid | 204225507 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/29049 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Mesozooplâncton | |
| dc.subject | Copépodes | |
| dc.subject | Afloramento | |
| dc.subject | FlowCam | |
| dc.subject | Imagem automatizada | |
| dc.subject | Pacífico Oriental Tropical | |
| dc.title | Mesozooplankton community dynamics in response to suppressed upwelling: a case study comparing the gulf of panama and the Gulf of Chiriquí using automated image analysis | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.grantor | Universidade do Algarve. Faculdade de Ciências e Tecnologia | |
| thesis.degree.level | Mestre | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Sistemas Marinhos e Costeiros |