Tendências temporais das comunidades bentônicas recifais de Atol das Rocas e Fernando de Noronha

Abstract

Reef environments correspond to the most biodiverse marine ecosystem on the planet. Its benthic communities are base for a complex and extensive trophic chain, promote structural complexity, conceive habitat heterogeneity and perform nutrients cycles, being responsible for many ecosystem services. However, with the increase of frequency and intensity of local and global anthropic disturbances, reefs are showing structural changes, whit consequent loss of biodiversity and important ecosystem services. Therefore, the dynamics of reef’s benthic community can be an indicator of reef health. Due to their pristine characteristics, their biogeographic isolation and consequent lower local anthropic, oceanic islands represent good study sites for a better understanding of natural fluctuations and the influence of global climate disturbances. This study aimed to identify and compare if there are similar temporal trends between 2013-2019 in the dynamics of the benthic communities of Fernando de Noronha and Rocas Atoll, considering that their reefs have different origins, corresponding, respectively, to a rocky reef and a biogenic reef. However, despite the difference in their reefs’ origins, both islands have similar oceanographic conditions on a regional scale. We annually sampled benthic communities using photoquadrats and the coverage percentage was quantified using the lowest taxonomic level for benthic organisms’ identification, in which we categorized into major groups according to their functional role in the reef ecosystem. With the benthic coverage values, descriptive analyzes of both communities were performed and, using year and island as a factor, a beta regression model was fitted. The most abundant benthic groups for both Fernando de Noronha and Rocas Atoll were turf and macroalgae, followed by calcifiers. The dominance by turf and macroalgae have been previously described for Brazilian reefs and, in the present study, even with fluctuations in the coverage percentages, we showed that this structure persisted throughout the sampling years. Benthic communities’ dynamics analysis of Fernando de Noronha and Rocas Atoll, suggests an opposite trend from 2017-2019 for turf. For macroalgae, a similar temporal trend between the islands is indicated, with a slight increase in the coverage from 2015-2017 and a decline from 2017-2019. For calcifiers, a different temporal trend is shown between the islands, however, not opposite. Rocas Atoll presented a trend for reduction of calcifiers between 2013-2014 and 2018-2019. Fernando de Noronha has an oscillation on its coverage between the years, but there is no indication of significant reduction or increase. For cyanobacteria, despite the low coverage being mostly predominant during the sampling period, it has a different temporal trend for the islands in 2017 and 2019. Fernando de Noronha shows an increase on its coverage while Rocas Atoll doesn’t. Therefore, Fernando de Noronha has low coverage of turf and macroalgae between 2018-2019, and increase in cyanobacteria in 2017 and 2019. Rocas Atoll has low coverage of macroalgae and calcifiers between 2018-2019 and high coverage of turf. Our results suggest that, despite the divergent reefs’ structure origins, both islands show trends for the growth of opportunistic groups in the last years of monitoring, which coincides with years of increase in climatic disturbances, indicating that, even in face of geographic isolation, oceanic islands are possibly affected by global anthropic drivers. These results may indicate in both islands the beginning of the benthic communities’ alteration towards the loss of organisms that are responsible for the structural complexity, which culminates in the loss of biodiversity and ecosystem functions and services. Thus, we highlight the importance of long-term monitoring Brazil’s oceanic islands for a better understanding and prediction of these environmental and structural changes in marginal reefs of the Southwestern Atlantic.

Os ambientes recifais correspondem ao ecossistema marinho mais biodiverso do planeta. Suas comunidades bentônicas são base para uma complexa e extensa cadeia trófica, promovem complexidade estrutural, concebem heterogeneidade de habitat e efetuam ciclagem de nutrientes, sendo assim, responsáveis por muitos serviços ecossistêmicos. Entretanto, com o aumento na frequência e intensidade dos distúrbio antrópicos locais e globais, recifes estão apresentando alterações estruturais, com consequente perda de biodiversidade e de importantes serviços ecossistêmicos. Dessa forma, a dinâmica dos organismos recifais pode ser indicadora da saúde recifal. Devido às características pristinas, seu elevado grau de isolamento biogeográfico e consequente atenuação dos impactos antrópicos locais, as comunidades recifais das ilhas oceânicas são laboratórios naturais para melhor compreensão de variações temporais naturais e derivadas de mudanças climáticas globais. O objetivo desse trabalho foi identificar e comparar se há uma tendência temporal similar entre 2013-2019 na dinâmica da cobertura dos organismos bentônicos de Fernando de Noronha e Atol das Rocas, considerando que seus recifes possuem origens distintas, correspondendo, respectivamente, a um recife rochoso e um recife biogênico. No entanto, apesar da diferença em suas origens recifais, ambas as ilhas estão sujeitas a condições oceanográficas similares em escala regional. As comunidades bentônicas recifais foram amostradas anualmente através de fotoquadrados e a porcentagem de cobertura foi quantificada a partir da identificação dos organismos no menor nível taxonômico possível, sendo posteriormente categorizados em grupos funcionais de acordo com sua função no ecossistemas recifal. Com os valores de cobertura foram feitas análises descritivas de ambas as comunidades e aplicado um modelo de regressão beta utilizando ano e ilha como fator. Tanto para Fernando de Noronha quanto para Atol das Rocas os grupos bentônicos mais abundantes foram turf e macroalgas, seguido por calcificadores. A dominância por turf e macroalgas já foi previamente descrita para os recifes brasileiros e, no presente trabalho, mesmo com flutuações nas porcentagens de cobertura, evidenciamos que essa estrutura obteve persistência ao longo do período amostral. Analisando a dinâmica da cobertura bentônica entre as ilhas, sugere-se uma tendência oposta de 2017-2019 para Fernando de Noronha e Atol das Rocas para o turf. Para as macroalgas indica-se uma tendência temporal similar para ambas as ilhas, havendo um tênue aumento na cobertura de 2015-2017 e uma redução de 2017-2019. Para os calcificadores mostra-se uma tendência temporal diferente, contudo, não oposta. Atol das Rocas apresentou uma tendência de redução de calcificadores entre 2013-2014 e 2018-2019. Fernando de Noronha tem uma oscilação entre os anos, porém sem indicação de uma tendência temporal de redução ou aumento da cobertura. As cianobactérias, apesar da baixa cobertura ser majoritariamente predominantes em ambas as ilhas, possui uma tendencia temporal diferente em 2017 e 2019, pois Fernando de Noronha apresenta aumento em sua cobertura ao passo que Atol das Rocas não. Portanto, Fernando de Noronha apresenta baixa cobertura de turf e macroalgas entre 2018-2019, e aumento das cianobactérias em 2017 e 2019. O Atol das Rocas apresenta baixa cobertura de macroalgas e calcificadores entre 2018-2019 e elevada cobertura de turf. Nossos resultados sugerem que, apesar das características divergentes da origem da estrutura recifal de cada sistema, ambas as ilhas apresentam tendências para o crescimento de grupos oportunistas nos últimos anos de monitoramento, o que coincide com anos de aumento de distúrbios climáticos, indicando que, mesmo diante de isolamento geográfico, ilhas oceânicas possivelmente são afetadas por forçantes antrópicas globais. Esses resultados podem indicar em ambas as ilhas o começo da alteração da comunidade bentônica em direção a perda de organismos responsáveis pela complexidade estrutural, o que culmina na perda de biodiversidade e funções e serviços ecossistêmicos. Dessa forma, destaca-se a importância do monitoramento de longo prazo das ilhas oceânicas brasileiras para melhor compreensão e predição dessas mudanças ambientais e estruturais em recifes marginais do Atlântico sudoeste.