O papel de parâmetros oceanográficos na dinâmica temporal (2013-2018) da comunidade bentônica recifal do arquipélago de Fernando de Noronha

Abstract

Recifes são os mais ricos ecossistemas marinhos. Suas comunidades bentônicas geram complexidade estrutural e realizam a ciclagem de nutrientes, fornecendo habitat e alimento para diversas espécies. Todavia, esses ambientes têm sido impactados por distúrbios antrópicos locais e globais, os quais intensificam mudanças estruturais nessas comunidades, com consequentes perdas de biodiversidade e serviços ecossistêmicos. Em sua maioria, estudos sobre a perda de resiliência e mudanças na estrutura de comunidades bentônicas recifais frente a esses estressores concentram-se em recifes de corais do Caribe e Indo-Pacífico, descrevendo a mudança de recifes dominados por corais para recifes dominados por macroalgas. Nos recifes do Atlântico Sudoeste, naturalmente dominados por macroalgas, contudo, esforços para descrever a dinâmica temporal dessas comunidades são ainda incipientes, em especial nas ilhas oceânicas. Devido ao isolamento geográfico, ilhas oceânicas representam bons locais para o estudo de variações naturais e da influência de distúrbios oceanográficos e climáticos pontuais em comunidades recifais, uma vez que potencialmente apresentam menor efeito de impacto antrópico local do que a costa. Nós apresentamos o primeiro estudo interanual da estrutura da comunidade bentônica recifal do Arquipélago de Fernando de Noronha (AFN), o maior arquipélago oceânico brasileiro, e da influência de parâmetros oceanográficos como condutores dessa dinâmica entre 2013-2018. Para tanto, amostramos anualmente recifes rasos (entre 2 e 21 metros) do AFN por meio de fotoquadrados e quantificamos a cobertura dos organismos bentônicos, agrupando-os em grupos taxonômicos/funcionais de acordo com seu papel no ecossistema recifal. Obtivemos também dados de temperatura da superfície do mar, concentração de clorofila-a, atenuação da luz, degree heating week, ondas de calor marinhas e ação de ondas. Os grupos bentônicos mais abundantes foram matriz de algas epilíticas (MAE; cuja cobertura anual variou entre 37% e 60%), macroalgas (22%-34%) e calcificadores (15%- 28%), seguidos por cianobactérias, suspensívoros/filtradores, zoantídeos e outros invertebrados. A dominância de MAE e macroalgas já havia sido descrita para recifes ao longo da Província Brasileira, e aqui demonstramos que essa estrutura foi persistente ao longo de todo o período amostral no AFN. A estrutura da comunidade sofreu poucas variações ao longo do tempo, representadas por flutuações na cobertura de MAE, macroalgas, calcificadores e cianobactérias. Ainda que a comunidade seja naturalmente dinâmica, alguns parâmetros, como incidência de ondas de calor marinhas e ação de ondas, demonstraram ter maior influência nessas variações. MAE apresentou correlação negativa com ondas de calor marinhas e concentração de clorofila-a e positiva com atenuação da luz e ação de ondas. Macroalgas e calcificadores, por sua vez, apresentaram flutuações de cobertura e respostas às variáveis oceanográficas contrárias a MAE (i.e. macroalgas: ondas de calor marinhas, atenuação da luz e ação de ondas; calcificadores: concentração de clorofila-a e atenuação da luz). Cianobactérias apresentaram somente correlação positiva com ondas de calor marinhas, com rápido aumento em sua cobertura após um forte evento. Nossos resultados sugerem que as variações na estrutura da comunidade bentônica recifal do AFN se dão por uma dinâmica oscilante entre MAE e macroalgas, cujas coberturas variam conforme as condições oceanográficas atuantes, influenciando, consequentemente, a cobertura de calcificadores. Contudo, a abundância e persistência de MAE ao longo do período de amostragem, considerando seu caráter oportunista, e o aumento na cobertura de cianobactérias em resposta a ondas de calor marinhas, sinalizam para possíveis mudanças estruturais na comunidade em caso de distúrbios oceanográficos e climáticos pontuais (i.e. ondas de calor marinhas) mais frequentes e intensos, com consequências nas funções e serviços ecossistêmicos. A continuidade do monitoramento da comunidade e das variáveis oceanográficas é essencial para a melhor compreensão e predição dessas mudanças em importantes recifes marginais do Atlântico Sudoeste.

Abstract: Reefs are the richest marine ecosystems. Their benthic communities play important roles generating structural complexity and being part of the nutrient cycles, providing habitat and food for a variety of marine species. These ecosystems have been threatened by local and global anthropogenic impacts and consequent changes in reef communities? structure have led to loss of biodiversity and ecosystem services worldwide. Most studies about loss of resilience and structural changes on reef benthic communities as response to those stressors have been conducted in the Caribbean and Indo-Pacific coral reefs, describing shifts from coral-dominated to macroalgae-dominated reefs. In the Southwestern Atlantic reefs, however, naturally dominated by macroalgae, efforts to describe temporal dynamics of these communities are still incipient, especially at oceanic islands. Due to their geographical isolation, oceanic islands? ecosystems tend to have lower local anthropic impacts in comparison to coastal reefs, representing good study sites to assess natural fluctuations and the influence of specific oceanographic and climate disturbances on reef communities. We conducted the first interannual assessment of the reef benthic community structure at Fernando de Noronha Archipelago (FNA), the largest Brazilian oceanic archipelago, and of the role of oceanographic parameters on driving this dynamics between 2013-2018. We annually sampled benthic communities in shallow reefs of FNA (from 2 to 21 meters) using photoquadrats, in which we quantified and grouped benthic organisms in major groups according to their functional role in the reef ecosystem. We also gathered data on sea surface temperature, chlorophyll-a concentration, light attenuation, degree heating week, marine heatwaves and wave action to understand their relation to the observed community dynamics. The most abundant benthic groups were epilithic algal matrix (EAM; whose annual coverage varied from 37% to 60%), macroalgae (22%-34%) and calcifiers (15%-28%), followed by cyanobacteria, suspension/filter-feeders, zoanthids and other invertebrates. The dominance of EAM and macroalgae was already described for reefs along the Brazilian Province, and here we demonstrated the persistence of this structure over the sampling period at FNA. Community structure showed few temporal variations, represented by fluctuations on EAM, macroalgae, calcifiers and cyanobacteria. Despite the natural dynamics, some parameters, such as marine heatwaves events and wave action, seemed to have more influence on these fluctuations. EAM showed negative correlation with marine heatwaves and chlorophyll-a concentration and positive correlation with light attenuation and wave action. Macroalgae and calcifiers, in turn, showed both coverage fluctuations and responses to oceanographic variables opposite to EAM (i.e. macroalgae: marine heatwaves, light attenuation and wave action; calcifiers: chlorophyll- a concentration and light attenuation). Cyanobacteria only showed positive correlation to marine heatwaves, rapidly increasing its coverage after a strong event. Our results suggest that fluctuations on reef benthic community structure at FNA are driven by a flickering dynamics between EAM and macroalgae, whose coverages vary according to the oceanographic conditions, consequently influencing calcifiers. However, EAM?s abundance and persistence throughout the sampling period, as well as its opportunistic nature, and the substantial increase on cyanobacteria coverage in response to marine heatwaves, address possible structural changes on this community in a scenario of more frequent and intense specific oceanographic and climate disturbances (i.e. marine heatwaves), with consequences on ecosystem functions and services. Continued monitoring of community and oceanographic drivers is the key for better understanding and predicting those changes in important Southwestern marginal reefs.