Eventos de branqueamento de corais no Atlântico Sul: recifes marginais são possíveis refúgios climáticos?

Abstract

Eventos de estresse termal que desencadeiam o branqueamento de corais, são cada vez mais frequentes e intensos e ameaçam os recifes de coral de todo o mundo. Entretanto, os efeitos do aquecimento global se distribuem heterogeneamente, e assim, é emergente a busca de refúgios onde seja possível a sobrevivência e manutenção de ambientes recifais, para fins de planejamento de ações de gestão e conservação. O branqueamento pode ser potencializado pela alta incidência da radiação ultravioleta, a qual pode ser reduzida através da turbidez da água. Recifes localizados em águas turvas podem apresentar menor incidência de radiação, fornecendo assim, condições menos estressantes para os corais em comparação aos recifes de águas oligotróficas e transparentes durante eventos de estresse termal. Os recifes da província brasileira são os únicos recifes do Atlântico Sudoeste. Tais recifes lidam com condições ambientais adversas para a sobrevivência de corais, comparados aos recifes mais conhecidos, do Caribe e Indo Pacifico, e são considerados recifes marginais por tais características diferenciadas. Entretanto, o branqueamento de corais no Brasil é pouco investigado em comparação a recifes da Austrália e Caribe, e a relação entre os possíveis fatores que desencadeiam ou atenuam o branqueamento ainda é mal compreendida e impede o melhor entendimento do fenômeno e de seus efeitos nos ambientes recifais brasileiros. A fim de melhorar a compreensão sobre branqueamento de corais no Atlântico Sul, realizamos uma revisão dos eventos de branqueamento de corais no Brasil e investigamos condições oceanográficas de 2002 a 2020, de 23 recifes representativos distribuídos ao longo da costa brasileira. As condições investigadas foram: a temperatura superficial do mar (SST), anomalias da SST (aSST), ondas de calor marinhas (MHW do inglês Marine Heat Waves), coeficiente de atenuação da luz em 490 nanômetros (Kd490 como proxy de turbidez) e radiação fotossinteticamente ativa (PAR). Pretendemos responder às seguintes questões: 1) quais regiões historicamente sofreram mais ondas de calor? (2) quais regiões têm historicamente alta turbidez e, portanto, são potenciais refúgios? (3) há variação histórica na turbidez? (4) os episódios de branqueamento ocorridos corroboram (1) e (2)? Os recifes tropicais da região nordeste apresentam os maiores valores e menor variação de PAR (~50 Einstein m-2 d-1) e SST (24 a 30°C) em comparação aos recifes tropicais da região leste e subtropicais da região sul (~40 Einstein m-2 d-1 e 16 a 30°C), com exceção das ilhas oceânicas de Trindade e Martim Vaz que apresentam alto PAR. As ilhas oceânicas e a região tropical nordeste se destacam pela baixa turbidez, ao apresentarem os menores valores de Kd490. Contrário a SST e PAR, as MHW foram mais intensas (50°C) e frequentes (>70) nos recifes subtropicais do sul e sudeste brasileiro. Em comparação aos recifes austrais, a maioria dos recifes tropicais do nordeste apresenta baixos valores de turbidez, fornecendo menor proteção à alta irradiância desta região. Em contrapartida, nos recifes subtropicais do sul, como a Ilha Rasa de Fora no Espírito Santo, e Arraial do Cabo no Rio de Janeiro, os altos valores de turbidez poderiam servir de barreira à irradiância e fornecer refúgio ao branqueamento. Nesse sentido, vale mencionar que tais recifes apresentam espécies e cobertura coralínea diferentes, o que também pode alterar a resposta do recife aos eventos de estresse termal. Os eventos de branqueamento de corais registrados se concentram nos recifes tropicais do norte (50%), Abrolhos (25%) e na Baía de Todos os Santos (18%), o que não corrobora com a intensidade de MHW e turbidez da água desses locais, ambas menores que na região sudeste e sul. Tais regiões são as mais propícias para o desenvolvimento de ambientes recifais no Brasil, e por consequência as mais estudadas. Mesmo que recifes biogênicos tropicais tenham apresentado menores intensidades de MHW, suas águas naturalmente claras e quentes somadas ao aumento da frequência de MHW fruto do aquecimento global podem colocar estes ambientes em risco. Já para os recifes da região subtropical, embora sejam almejados como refúgios ao branqueamento, é necessário que esses ambientes forneçam e mantenham condições favoráveis à sobrevivência das espécies de corais. Nossos resultados sugerem que recifes não biogênicos no limite sul da região tropical e na região subtropical têm sofrido com ondas de calor marinhas intensas, o que pode superar a atenuação do branqueamento promovida pela turbidez e ultrapassar o limiar de branqueamento mesmo em ambientes antes almejados como refúgio. Manter o monitoramento contínuo e padronizado do branqueamento de corais em ambientes recifais é imprescindível para melhorar a compreensão da resposta destes ambientes às mudanças impostas pelo aquecimento global. Tais monitoramentos devem fomentar ações de preservação que sejam adaptativas e alteradas de acordo com diferentes respostas dos ambientes recifais ao longo do tempo.

Abstract: Thermal stress events, which trigger coral bleaching, are increasingly frequent and intense and threaten coral reefs around the world. However, the effects of global warming are heterogeneously distributed, and thus, there is an emergent search for refugees where the survival and maintenance of reef environments is possible, for purposes of planning management and conservation actions. Bleaching can be enhanced by the high incidence of ultraviolet radiation, and this radiation can be reduced through the turbidity of the water. Reefs located in turbid environments may have a lower incidence of radiation, thus providing less stressful conditions for corals, compared to reefs in oligotrophic and transparent waters during extreme thermal events. Such reefs deal with adverse environmental conditions for the survival of corals, compared to the better known reefs of the Caribbean and Indo Pacific, and are considered marginal reefs due to such differentiated characteristics. However, coral bleaching in Brazil is little investigated compared to Australian and Caribbean reefs, and the relationship between the possible factors that trigger or attenuate bleaching is still poorly understood and prevents a better understanding of the phenomenon and its effects on environments. Brazilian reefs. In order to improve the understanding of coral bleaching in the South Atlantic, we performed a review of coral bleaching events in Brazil and investigated the oceanographic conditions from 2002 to 2020 of 23 representative reefs distributed along the entire Brazilian coast. The conditions investigated were: sea surface temperature (SST), SST anomalies (aSST), marine heat waves (MHW), light attenuation coefficient at 490 nanometers (Kd490 as turbidity proxy) and photosynthetically active radiation (PAR). We intend to answer the following questions: 1) which regions have historically suffered the most heat waves? (2) which regions have historically high turbidity and are therefore potential refuges? (3) is there historical variation in turbidity? (4) Do known bleaching episodes corroborate (1) and (2)? Northeastern reefs show the highest values and smallest variation in PAR (~50 Einstein m-2 d-1) and SST (24 to 30°C) compared to eastern and southern reefs (~40 Einstein m-2 d-1) and 16 to 30°C), with the exception of the oceanic islands of Trindade and Martim Vaz which have a high PAR. The oceanic islands and the northeast region stand out for their low turbidity, as they present the lowest values of Kd490. Contrary to SST and PAR, MHWs were more intense (50°C) and frequent (>70) in southern and southeastern Brazilian reefs. Compared to southern reefs, most northeastern reefs have low turbidity values, providing less protection from the high irradiance of this region. In contrast, on southern reefs, such as Ilha Rasa de Fora in Espírito Santo and Arraial do Cabo in Rio de Janeiro, the high turbidity values could act as a barrier to irradiance and provide refuge to bleaching. In this sense, it is worth mentioning that these reefs have different species and coral cover from other reefs in Brazil, which can also alter the reef's response to thermal stress events. Coral bleaching events recorded are concentrated in the northern tropical reefs (50%), Abrolhos (25%) and Todos os Santos Bay (18%), which does not corroborate the intensity of MHW and water turbidity in these locations, both smaller than in the southeast and south. Such regions are the most favorable for the development of reef environments in Brazil, and therefore the most studied. Even though tropical biogenic reefs have shown lower MHW intensities, their naturally clear and warm waters added to the increase in MHW frequency due to global warming can put these environments at risk. As for the reefs of the subtropical region, although they are intended as refuges for bleaching through tropicalization, it is necessary that these environments provide and maintain favorable conditions for the survival of coral species. Our results suggest that non-biogenic reefs at the edge of the tropical and subtropical regions have suffered from intense marine heat waves, which can overcome the bleaching attenuation promoted by turbidity and surpass the bleaching threshold even in environments previously targeted as a refuge. Maintaining continuous and standardized monitoring of coral bleaching in reef environments is essential to improve understanding of the response of these environments to changes imposed by global warming. Such monitoring should encourage conservation actions that are changeable according to different responses from reef environments over time.