Climate versus pre-industrial human impacts on marine mammals, fishes, and molluscs in the mediterranean sea over the last 130 ka

Leal, Daniela de Oliveira

http://hdl.handle.net/10400.1/26980

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79248 Master thesis_Daniela Leal.pdf		4.21 MB	Adobe PDF	Download

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Authors

Leal, Daniela de Oliveira

Advisor(s)

Bas López, Maria

Cunha, Regina L.

Abstract(s)

Os ecossistemas marinhos estão entre os sistemas mais diversificados e de maior valor socio-económico do mundo. Estes fornecem inúmeros bens e serviços, incluindo provisão, regulação, culturais e de suporte. O Mar Mediterrâneo está localizado entre três continentes - África, Europa e Ásia - encontrando-se a uma latitude média entre 45-30°N. Esta bacia é considerada a maior do mundo, ocupando 0,7% de toda a área global da superfície oceânica. Abrigando cerca de 7,5% da diversidade marinha mundial, o Mar Mediterrâneo é considerado o segundo maior hotspot de biodiversidade a nível mundial. Contudo, os ecossistemas de todo o mundo têm sido alvo de modificações desde os tempos ancestrais, mesmo antes do início da evolução humana. O Mar Mediterrâneo testemunhou a evolução de muitas comunidades, desde os nómadas caçadores-coletores até ao sedentarismo do Neolítico e à consequente implementação de sociedades e civilizações, como o Império Romano, que em determinado momento deteve todo o poder social e económico desta região. Dada a sua longa existência, este mar foi alvo de diversos fenómenos climatológicos e ambientais que modificaram vários aspectos inerentes ao seu funcionamento, como as correntes, taxas de sedimentação, exposição solar, temperatura e salinidade, produtividade primária, entre outros. Atualmente, a investigação está amplamente focada em eventos considerados "recentes", mas que não possuem mais de 100 anos. Esta restrição temporária limita consideravelmente o nosso conhecimento sobre as alterações que os ecossistemas - como o Mar Mediterrâneo - já sofreram ao longo da sua história, bem como sobre as possíveis respostas biológicas dadas face a essas mudanças. Desta forma, é necessário estudar quais foram os impactos mais significativos e as respetivas respostas do ponto de vista de um ecossistema pristino, comparativamente ao estado atual do mesmo. Para tal, efetuamos uma revisão sistemática baseada no método PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), que se focou em diversas espécies comercialmente importantes de mamíferos marinhos, peixes e moluscos dos últimos 130 000 (130 ka) anos até à Revolução Industrial. Para cada grupo taxonómico, os dados foram separados por sub-região do Mediterrâneo (Este, Oeste e Adriático). Posteriormente, os dados de espécies com informação suficiente foram comparados com alguns dos principais eventos climáticos e mudanças em períodos culturais por sub-região. Os resultados evidenciaram impactos significativos em três espécies: o molusco Hexaplex trunculus e os peixes Thunnus thynnus e Sparus aurata, em particular durante o período do Holoceno (que começou há aproximadamente 11 000 anos). Thunnus thynnus sofreu alterações na sua abundância, tamanho do corpo, utilização de habitat e nível trófico, tanto de origem ambiental como humana. Hexaplex trunculus e Sparus aurata deverão ter sido intensivamente explorados durante certos períodos da história, o que resultou em alterações da abundância e do tamanho do corpo, respetivamente. Em termos ambientais, mudanças de temperatura podem ter levado a diferenças na abundância e na dimensão do corpo da espécie T. thynnus. O nosso trabalho evidencia alterações na abundância desta espécie, particularmente durante a Pequena Idade do Gelo na sub-região ocidental do Mediterrâneo, o que poderá estar relacionado com a descida da temperatura das águas do mar. Isto poderá ter alterado os seus padrões migratórios no Mediterrâneo, verificando-se mudanças na sua abundância. Em contrapartida, o aumento de tamanho observado tanto na região leste como oeste, poderá estar relacionado com alterações na temperatura das águas e pelo facto desta espécie ter uma dieta generalista. Isto poderá ter-lhe permitido alocar energias de modo a aumentar o seu tamanho corporal. Mudanças sub-regionais na produtividade primária deste ecossistema podem ter levado a diferentes usos do habitat e em variações no nível trófico desta espécie. Em particular, os dados de δ13C dos tecidos desta espécie apontam para uma distribuição mais costeira na parte ocidental do Mediterrâneo e uma preferência por zonas offshore na zona oriental. Essas possíveis preferências podem ser explicadas com base nas características do Mediterrâneo e na diferente utilização das áreas pela espécie. A sub-região ocidental é considerada uma importante zona de reprodução para esta espécie, enquanto a sub-região oriental, por ser mais profunda, permite-lhes procurar alimento em áreas mais profundas e afastadas da costa. Simultaneamente, o aumento dos valores de δ15N na sub-região ocidental do Mediterrâneo occidental, em comparação com a oriental, poderá dever-se a diferenças na disponibilidade de nutrientes entre as duas regiões, uma vez que fenómenos locais podem aumentar a produtividade de certas regiões. Relativamente às atividades humanas, diferentes níveis de exploração destas três espécies podem ter levado a impactos tanto nas suas abundâncias como nas suas dimensões corporais. A sobre-exploração de H. trunculus durante a fase mais recente do Holoceno mas sobretudo durante o Império Romano, pode ter resultado em alterações significativas na sua abundância. As diferenças de abundância evidenciadas para T. thynnus poderão ser explicadas pela melhoria dos instrumentos de pesca ao longo da história, principalmente com o desenvolvimento de instrumentos mais sofisticados e frotas navais mais poderosas. Embora o número de capturas de T. thynnus tenha sido mais elevado há cerca de 150 anos, tal pode ter ocorrido também como resultado de fenómenos de expansão populacional. Infelizmente, este tipo de informação não é acessível devido à escassez de dados históricos. Em contrapartida, a sobre-exploração de S. aurata poderá ter levado a um decréscimo no seu tamanho corporal, particularmente durante a fase mais recente do Holoceno. Entre a Idade do Bronze, Idade do Ferro e o Período Bizantino, a exploração desta espécie está particularmente evidenciada no leste do Mediterrâneo, o que poderá ter levado aos decréscimos observados. O nosso trabalho reuniu evidências significativas sobre impactos de origem climática e antropogénica experienciados no passado recente do Mar Mediterrâneo nestas três espécies marinhas. Essas alterações podem ter resultado indiretamente em modificações na estrutura e funcionamento do ecossistema marinho nos últimos 130 ka anos. Os resultados destacam a importância da integração de dados do passado (paleontológicos, arqueológicos e históricos) com dados biológicos contemporâneos para se obter um quadro temporal mais abrangente. Isso é essencial para compreender a história dos ecossistemas marinhos e as respostas específicas dadas pelas espécies a essas perturbações. Esta abordagem inclusiva e histórica garante a aplicação mais adequada de estratégias de gestão ambiental atuais e futuras, além da implementação de medidas de conservação mais direcionadas a cada espécie e às suas necessidades biológicas específicas.

Climate change and anthropogenic activities have long been modifying marine ecosystems. The Mediterranean Sea has a long history of interactions between climate, humans, and its marine ecosystems. To evaluate these impacts, a systematic review of commercially important species of marine mammals, fishes, and molluscs over the last 130,000 (130 ka) years up until the Industrial Revolution (year 1850) was employed. The study area, the Mediterranean Sea, was classified into different sub-regions: Western, Eastern and Adriatic. The results showed significant impacts on the mollusc Hexaplex trunculus and two fish species Thunnus thynnus and Sparus aurata. Our results suggested that T. thynnus experienced changes in abundance, body size, habitat use and trophic level probably due to environmental (e.g., changes in temperature and primary productivity) and human (e.g., overfishing) impacts. Hexaplex trunculus and S. aurata were highly exploited by humans during certain periods, resulting in abundance and body size changes, respectively. This work compiled significant evidence of impacts on marine species from the Mediterranean Sea. These changes might have indirectly resulted in modifications to the structure and functioning of the marine ecosystems over the past 130 ka. These findings highlight the importance of integrating past data (paleontological, archaeological and historical) with contemporary biological data to gain a more comprehensive temporal framework. Understanding marine ecosystem history and species-specific responses to such disturbances is essential. This inclusive geohistorical approach guarantees the implementation of appropriate present and future environmental management strategies, in addition to the implementation of specialised conservation measures.