Publication
Ecological impact of the invasive algal species Rugulopteryx Okamurae in the Atlantic, Southwest Portugal
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | |
| dc.contributor.advisor | Paulo, Diogo | |
| dc.contributor.advisor | Lima, Pedro | |
| dc.contributor.author | Boesiger, Lea Marianne | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-20T10:52:41Z | |
| dc.date.available | 2025-08-20T10:52:41Z | |
| dc.date.issued | 2025-02-21 | |
| dc.description.abstract | Invasive alien species (IAS) are major drivers of ecosystem change, negatively impacting native communities and contributing to global biodiversity loss. The brown macroalga Rugulopteryx okamurae, native to the northwest Pacific, was introduced to the Mediterranean in 2002 and has become highly invasive since 2015, spreading from the Strait of Gibraltar to the northeastern Atlantic. Its rapid proliferation and competitive exclusion of other macroalgae has transformed shallow-water benthic habitats, posing significant challenges for benthic organisms. This study investigates the ecological impacts of R. okamurae on the benthic community in Sagres, Portugal, where the species was first documented in 2021. Using pre invasion data from the MARSW project, collected in 2018, we conducted a comparative analysis to assess changes in benthic community composition and biodiversity following the alga's establishment. Species abundances for demersal fish, cryptic fish, macroinvertebrates and algae were recorded through scientific diving, conducting an underwater visual census (UVC) combined with the quadrat technique. Biodiversity indices were calculated to complement PERMANOVA results, providing a comprehensive analysis of ecosystem changes. Results revealed significant alterations in species composition and declining levels of biodiversity, prompted by the loss of functional macroalgae diversity. The change in biodiversity among demersal fish was driven by the dominance of C. julis and C. exoletus, whereas cryptic fish and macroinvertebrates were more strongly affected by declines in species richness. R. okamurae demonstrated invasive behaviour that exceeded that of other introduced species, underscoring the necessity for long-term monitoring and targeted management strategies to mitigate the alga’s detrimental impacts on marine ecosystems. | eng |
| dc.description.abstract | As espécies exóticas invasoras (EEI) são um importante motor de mudança dos ecossistemas, com um impacto significativo nos ecossistemas afectados e contribuindo para a perda global de biodiversidade. A sua capacidade de se estabelecerem e prosperarem com sucesso em novos ambientes conduz frequentemente a alterações dramáticas nas comunidades locais, uma vez que ultrapassam as espécies nativas e perturbam os processos essenciais dos ecossistemas. Os ecossistemas marinhos são particularmente vulneráveis às EEI devido à sua natureza interligada, que facilita a propagação rápida e muitas vezes discreta dos invasores. As actividades antropogénicas, como o comércio mundial e a aquicultura, são vias fundamentais para a introdução de EEI marinhas, incluindo as macroalgas, que representam mais de 40% das invasões marinhas na Europa. A sua introdução pode conduzir à perda de biodiversidade, à homogeneização dos habitats e a perturbações significativas da estrutura e função dos ecossistemas. A macroalga castanha Rugulopteryx okamurae, originária do noroeste do Pacífico, é uma das espécies invasoras mais preocupantes. Inicialmente introduzida no Mediterrâneo em 2002, não mostrou qualquer comportamento invasivo durante mais de uma década. No entanto, desde 2016, quando a alga foi detectada pela primeira vez em grandes quantidades em ambos os lados do Estreito de Gibraltar, espalhou-se extensivamente pelo nordeste do Oceano Atlântico, transformando as comunidades bentónicas de águas pouco profundas e causando impactos significativos nos organismos bentónicos. O sucesso da invasão da alga é atribuído principalmente à sua capacidade de propagação vegetativa, à sua reprodução assexuada e às suas defesas químicas contra outras espécies. A proliferação de R. okamurae tem o potencial de alterar drasticamente as comunidades bentónicas locais, levando a uma perda generalizada de biodiversidade e a alterações na estrutura do ecossistema. O presente estudo tem como objetivo avaliar o impacto ecológico de R. okamurae na comunidade bentónica da região de Sagres do Parque Natural do Sudoeste Alentejano e Costa Vicentina (PNSACV), incidindo na zona de Proteção Parcial I do Martinhal e na área de Proteção Complementar adjacente. Esta área, caracterizada pela convergência das águas do Mediterrâneo e do Atlântico e por afloramentos localizados, suporta uma comunidade marinha rica e diversificada. No entanto, a abundância de fundos rochosos costeiros altamente complexos e os picos ocasionais de nutrientes também parecem favorecer o estabelecimento de R. okamurae. Os dados pré-invasão do projeto MARSW, recolhidos em 2018, que v forneceram informações sobre as comunidades marinhas no PNSACV, foram utilizados como linha de base para avaliar as alterações após a invasão. Para avaliar as contribuições de diferentes componentes da comunidade bentónica, examinámos separadamente peixes crípticos, peixes demersais, macroinvertebrados e grupos funcionais de algas em quatro locais com dois níveis de proteção diferentes. A amostragem seguiu uma abordagem sistemática, com a realização de censos visuais por mergulho (CVM) ao longo de um transecto para examinar espécies móveis como os peixes, combinado com foto-quadrados para avaliar macroinvertebrados bentónicos e algas. Estes métodos foram implementados de forma a assegurar a coerência metodológica com o projeto MARSW. Os mergulhadores registaram a abundância das espécies ao longo do transecto e no interior dos quadrantes e tiraram fotografias para estimar a percentagem de cobertura dos grupos de algas, incluindo R. okamurae. Os dados recolhidos foram processados e analisados separadamente pelos níveis individuais da comunidade, utilizando a Análise de Variância Multivariada Permutacional (PERMANOVA). Para garantir uma análise abrangente das alterações do ecossistema, foram calculadas métricas de biodiversidade, incluindo a riqueza de espécies, o índice de diversidade de Shannon-Wiener e o índice de uniformidade de Pielou, a partir das abundâncias observadas. Os nossos resultados revelaram que a R. okamurae se tornou a espécie dominante até 2024, cobrindo uma média de 92,4% do fundo do mar estudado. A presença da alga invasora causou uma mudança significativa na composição da comunidade em todos os grupos biológicos avaliados, associada a perdas substanciais na biodiversidade global. As alterações ecológicas observadas assemelham-se fortemente às caraterísticas de uma mudança de regime, tal como definida por Scheffer et al. (2001), marcada pelo desaparecimento de vários grupos funcionais de algas e por um declínio significativo dos restantes. Esta mudança resultou numa maior homogeneização do habitat no local de estudo. A dominância de R. okamurae parece conduzir à exclusão competitiva através da ocupação espacial e de mecanismos de defesa altamente eficientes das algas (por exemplo, metabolitos secundários inibidores do crescimento). Uma vez que os habitats bentónicos são cruciais para o suporte da vida marinha, fornecendo serviços essenciais como abrigo e alimento, espera-se que a redução da heterogeneidade do habitat reduza a riqueza de espécies e a diversidade funcional, alterando assim os processos do ecossistema. Embora a arquitetura estrutural de R. okamurae possa proporcionar habitats alternativos para certas espécies, é evidente que estes benefícios não compensam os impactos negativos mais vastos. Em resultado da invasão, duas espécies de peixes demersais, Coris julis e Centrolabrus exoletus, registaram um aumento das suas densidades, potencialmente devido ao aumento da vi estrutura do habitat e da diversidade das assembleias epifaunais proporcionadas por R. okamurae. O aumento destas duas espécies explica as alterações observadas na equidade das espécies e realça a complexidade das respostas dos ecossistemas, uma vez que alguns organismos podem beneficiar temporariamente do habitat alterado. Em contrapartida, Diplodus vulgaris registou um declínio acentuado da densidade, provavelmente devido ao aumento da competição por recursos e à densa copa formada por R. okamurae, que parece diminuir as possibilidades de abrigo para esta espécie. Os efeitos da invasão em espécies de valor comercial, como D. vulgaris, podem estar largamente subestimados, sendo provável que os seus impactos se estendam para além das áreas protegidas, onde se realiza a maior parte das actividades de pesca. Para os peixes crípticos, a invasão coloca grandes desafios à realização de avaliações precisas das populações. As espécies crípticas são mais difíceis de detetar sob a densa cobertura de R. okamurae, levando a uma potencial sobrestimação do impacto da alga. No entanto, a densa estrutura de algas pode oferecer proteção contra predadores e zonas de desova adicionais para espécies como Parablennius pilicornis, o que poderia potencialmente aumentar as taxas de sobrevivência e reprodução, embora sejam necessários mais estudos para confirmar estas hipóteses. O poliqueta Polycirrus cf. aurantiacus registou um declínio acentuado após a invasão, provavelmente devido à perturbação do habitat causada pelo crescimento de R. okamurae. No entanto, as perturbações do fundo do mar durante a amostragem podem também ter contribuído para este declínio. A invasão de R. okamurae teve um impacto profundo e multifacetado na comunidade bentónica da região de Sagres. Embora o tamanho da amostra fosse limitado, as diferenças observadas foram altamente significativas e a consistência dos valores de p em várias permutações reforça a robustez dos nossos resultados. No entanto, a repetição deste estudo durante o inverno, quando a cobertura de algas é menor, forneceria uma visão mais clara das respostas específicas das espécies e reduziria potenciais enviesamentos de amostragem. Este estudo é o primeiro a avaliar os impactos de R. okamurae nas comunidades bentónicas em Sagres, contribuindo com informações valiosas para a compreensão mais ampla desta alga invasora e a evolução da sua invasão. A redução da integridade do fundo do mar e da heterogeneidade dos habitats sublinha a importância de manter os ecossistemas bentónicos para apoiar a biodiversidade marinha e as funções dos ecossistemas. A perda de biodiversidade pode aumentar a vulnerabilidade de um ecossistema a novas perturbações, salientando a necessidade de uma monitorização contínua e de estratégias de gestão eficazes para atenuar os impactos de longo alcance de R. okamurae. Embora as áreas marinhas protegidas (AMP) proporcionem uma proteção essencial para a biodiversidade marinha, parecem ser insuficientes para enfrentar os desafios colocados por espécies invasoras agressivas, como a R. okamurae. Ao documentar as consequências ecológicas e socioeconómicas significativas desta invasão, o estudo sublinha a necessidade urgente de estratégias abrangentes para preservar a biodiversidade marinha e as funções dos ecossistemas face às crescentes pressões antropogénicas. A monitorização contínua é crucial para compreender a dinâmica da invasão e desenvolver estratégias de mitigação eficazes. No entanto, a implementação de abordagens de gestão específicas, como a remoção física, os tratamentos químicos ou o controlo biológico, deve ser cuidadosamente avaliada para minimizar consequências ecológicas indesejadas. | por |
| dc.identifier.tid | 203910206 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/27556 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Rugulopteryx okamurae | |
| dc.subject | Espécies Exóticas Invasoras | |
| dc.subject | Impacto Ecológico | |
| dc.subject | Composição da Comunidade Bentónica | |
| dc.subject | PNSACV | |
| dc.subject | Sagres | |
| dc.title | Ecological impact of the invasive algal species Rugulopteryx Okamurae in the Atlantic, Southwest Portugal | 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 Biologia Marinha |