Revista de Gestão Costeira Integrada
Volume 14, Número 2, Junho 2014, Páginas 175-184

DOI: 10.5894/rgci465
* Submission: 28 December 2013; Evaluation: 1 February 2014; Reception of revised manuscript: 3 May 2014; Accepted: 28 May 2014; Available on-line: 6 June 2014

Adaptation of macroalgal indexes to evaluate the ecological quality of coastal waters in oceanic islands with subtropical influence: the Azores (Portugal)*

Adaptação de índices de macroalgas para avaliação da qualidade ecológica de águas costeiras em ilhas oceânicas com influência sub-tropical: Açores (Portugal)

Daniela Gabriel^{@, 1}, Joana Micael¹, Manuela I. Parente¹, Ana C. Costa¹

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@ - Corresponding author: danielalgabriel@gmail.com
1 - CIBIO-Açores, Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, InBIO Laboratório Associado, Pólo dos Açores, Departamento de Biologia, Universidade dos Açores, 9501-801 Ponta Delgada, Portugal

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ABSTRACT
Due to their sedentary characteristic and the sensibility of certain taxa to excessive nutrients or toxic substances, the benthic macroalgal assemblage of a given locality reflects the effects of long-term exposure to pollution. For this reason, seaweeds have been used to assess the environmental condition of coastal communities.
Since the Water Framework Directive from the European Union (WFD/EU) was launched, several ecological indexes have been developed for ecological quality assessment and monitoring. Those indexes are based on different features that can be easily observed and combined into a single value, which in turn is translated to stakeholders as an ecological status.
In the present study, four of the main indexes based on macroalgal abundance and composition were used to classify the coastal waters of the Azorean islands: the Greek EEI (Ecological Evaluation Index), the British RSL (Reduced Species List Rocky Shore Tool), the Spanish CFR (Quality of Rocky Bottoms Index) and the Portuguese MarMAT (Marine Macroalgae Assessment Tool). The metrics established in those tools were adapted to allow their application in this archipelago of subtropical influence.
All the applied indexes resulted in at least a “GOOD” ecological status for the majority of the sampled sites. The differences in metrics and efficiencies of the indexes are discussed, with the most recent tools proving to be more precise and in accordance with other indicators. The increase of different sampling sites as well as the comparison with areas more impacted by human activities is still necessary to reinforce and validate the preliminary results presented here.

Keywords: Water Framework Directive, Oceanic Islands, Ecological Quality Index, Macroalgae.

RESUMO
Devido à sua condição sedentária e à sensibilidade de certos taxa ao excesso de nutrientes ou a substâncias tóxicas, as macroalgas que ocorrem num determinado local espelham os efeitos da exposição de longa duração à poluição ou alterações de qualidade no meio. Por este motivo, as macroalgas têm sido utilizadas na avaliação das condições ambientais das comunidades costeiras, uma vez num local com impacto antropogénico, ocorre a diminuição ou desaparecimento de espécies mais sensíveis e um aumento de espécies ou abundância de macroalgas mais resistentes a ambientes poluídos.
A Directiva-Quadro da Água (DQA), estabelecida pela União Européia (2000/60/CE) para protecção das massas de águas, introduziu o conceito de “qualidade ecológica” para avaliação do estado dos ecossistemas aquáticos e do respectivo desvio relativo às condições de uma massa de água idêntica em condições pristinas. Desde o lançamento da DQA que diversos índices ecológicos com base em macroalgas têm sido propostos para a avaliação da qualidade ecológica e monitorização das águas costeiras e de transição. Estes índices têm por base diferentes factores de medição directa, e que são integrados num valor único, traduzível para o público em geral em termos de estado ecológico. Ao fornecer as condições e tendências do estado ecológico dos ecossistemas de maneira resumida, os índices podem auxiliar nos processos de decisão, planeamento e gestão.
No presente estudo, quatro dos principais índices ecológicos que utilizam a abundância e a composição das macroalgas foram empregados para classificar as águas costeiras de seis das nove ilhas Açorianas: o Índice Avaliação Ecológica (EEI, do inglês “Ecological Evaluation Index”), grego; o Índice de Lista de Espécies Reduzida (RSL, do inglês “Reduced Species List” Rocky Shore Tool), britânico; o Índice de Qualidade de Fundos Rochosos (CFR, do espanhol Índice de “Calidad de Fondos Rocosos”), espanhol; e o Índice de Avaliação de Macroalgas Marinhas (MarMAT, do inglês “Marine Macroalgae Assessment Tool”), portuguê. As métricas utilizadas nos índices escolhidos foram adaptadas para permitir a aplicação dos mesmos nos Açores, um arquipélago com uma flora marinha de forte componente de águas frias com elementos tropicais e subtropicais. Além disso, como estas ilhas apresentam uma zona entre-marés estreita devido à pequena amplitude de marés, e uma linha costeira de difícil acesso por terra, altamente exposta à ondulação, os índices foram adaptados para incluir dados da zona submersa.
Os valores obtidos variam conforme o índice utilizado, mas indicam que as águas costeiras dos Açores estão em “BOM” ou “EXCELENTE” estado ecológico. Este resultado vai ao encontro do esperado, visto que o arquipélago dos Açores se encontra isolado, no meio do Atlântico Norte, apresenta uma população de cerca de 250 mil habitantes, e não possui uma actividade industrial significativa, assemelhando-se a uma condição de referência, isto é, com reduzida interferência humana.
De maneira geral, os valores dos índices são muito semelhantes entre as ilhas, com tendência a divergirem menos quando se incluem dados de patamares submersos. Esta maior homogeneidade pode estar relacionada com o facto de se observar uma maior diversidade de habitats em mergulho e é um indicativo de que os índices são mais precisos se incluírem uma maior gama de profundidades de amostragem. Por outro lado, as leituras das zonas entre-marés estão dependentes das condições do mar, como a amplitude de maré e a altura das ondas, reforçando a necessidade de incluir os dados relativos à zona submersa.
As ilhas do Faial, São Jorge e Flores obtiveram a qualificação “EXCELENTE” nos quatro índices utilizados, enquanto o Corvo obteve excelente em três, a Graciosa em dois e o Pico apenas em um dos índices.
As diferenças nas métricas e na eficiência dos índices são discutidas, e os dados aqui apresentados reflectem a evolução dos índices ecológicos, sendo os mais recentes os de maior precisão e em acordo com outros indicadores. Este resultado está de acordo com o esperado uma vez que, a medida que são criados, os índices adaptam as métricas existentes e introduzem novos elementos aos índices anteriores. Os resultados indicam ser o MarMAT o índice mais apropriado ao presente estudo, sendo o mais coerente por não apresentar valores extremos e por incluir métricas que respondem a todas as exigências da DQA. O aumento da amostragem e respectiva replicação, bem como a comparação entre e com zonas mais sujeitas à actividade humana, serão necessários para reforçar e validar os resultados preliminares aqui apresentados.

Palavras-chave:Directiva Quadro da Água, Ilhas Oceânicas, Índice de Qualidade Ecológica, Macroalgas.

 

Azzopardi, M.; Schembri, P.J. (2010) - Assessment of the ecological status of Maltese coastal waters using the Rhodophyta/Phaeophyta Mean Ratio Index (R/P Rt. I.). Rapport du Congrès de la Commission Internationale pour l’Exploration Scientifique de la Mer Méditerranée, 39:718, Monaco. Available on-line at http://www.ciesm.org/online/
archives/abstracts/index.htm

Ballesteros, E.; Torras, X.; Pinedo, S.; García, M.; Mangialajo, L.; Torres, M. (2007) - A new methodology based on littoral community cartography dominated by macroalgae for the implementation of the European Water Framework Directive. Marine Pollution Bulletin, 55(1-6):172-180. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2006.08.038

Borges, P. (2003) - Ambientes litorais nos grupos Central e Oriental do Arquipélago dos Açores, conteúdos e dinâmica de microescala. 413p., PhD thesis, Universidade dos Açores, Portugal. Unpublished.

Borges, P.; Gabriel, R. (2009) - Predicting extinctions on oceanic islands: arthropods and bryophytes / Estimar extinções em ilhas oceânicas: artrópodes e briófitos. 80p., Grupo de Biodiversidade dos Açores, Angra do Heroísmo, Portugal. ISBN: 978-9728612511.

Cardigos, F.; Tempera, F.; Ávila, S.; Gonçalves, J.; Colaço, A.; Santos, R.S. (2006) - Non-indigenous marine species of the Azores. Helgoland Marine Research, 60(2):160-169. DOI: 10.1007/s10152-006-0034-7

Coleman, M. (2002) - Small-scale spatial variability in intertidal and subtidal turfing alga assemblages and the temporal generality of these patterns. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 267(1):53-74. DOI: 10.1016/S0022-0981(01)00358-6

Costa, A.C. (2003) - Diversidade de invertebrados das comunidades algais no subtidal de São Miguel e perturbação ambiental. 196 p., PhD thesis, Universidade dos Açores, Portugal. Unpublished.

EC (2000) - Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a Framework for Community Action in the Field of Water Policy. Official Journal of the European Communities, 327(22/12/2000):1-73, Brussels, Belgium. Available on-line at http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex:
32000L0060

Fernandes, J. (1985) - Terceira (Açores). Estudo geográfico. 434 p., PhD thesis, Universidade dos Açores, Portugal. Unpublished.

Forjaz, V. (1963) - Resumo geológico das Ilhas dos Açores. Atlântida (ISSN: 1645-6815), 8(4–5):243–245. Instituto Açoriano de Cultura, Angra do Heroísmo, Terceira, Açores, Portugal.

Juanes, J.A.; Guinda, X.; Puente, A.; Revilla, J.A. (2008) - Macroalgae, a suitable indicator of the ecological status of coastal rocky communities in the NE Atlantic. Ecological Indicators, 8(4):351-359. DOI: 10.1016/j.ecolind.2007.04.005

Kent M.; Coker, P. (1992) - Vegetation description and data analysis. A practical approach. 363p., John Wiley and Sons, Chichester, England, U.K.. ISBN: 978-0471490937.

Kier, G.; Kreft, H.; Lee, T.M.; Jetz, W.; Ibisch, P.L.; Nowicki, C.; Mutke, J.; Barthlott, W. (2009) - A global assessment of endemism and speciesrichness across island and mainland regions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(23):9322-9327. DOI: 10.1073/pnas.0810306106

Lafon, V.; Martins, A.; Figueiredo, M.; Melo Rodrigues, M.A.; Bashmachinikov, I.; Mendonça, A.; Macedo L.; Goulart, N. (2004) - Sea surface temperature distribution in the Azores region. Part I: AVHRR imagery and in situ data processing. Arquipélago - Life and Marine Sciences, 21A:1-18, Açores, Portugal. Available on-line at http://www.horta.uac.pt/intradop/images/stories/arquipelago/21a/
1_Lafon_et_al_21A.pdf

Marques, J.C.; Salas, F.; Patricio, J.; Teixeira, H.; Neto, J.M. (2009) - Ecological indicators for coastal and estuarine environmental assessment; a users’ guide. 208p., WIT Press, University of Coimbra, Portugal. ISBN: 978-1845642099.

Neto, A. (1997) - Studies on algal communities of São Miguel, Azores. 309 p., PhD thesis, Universidade dos Açores, Portugal. Unpublished.

Neto, J. M.; Gaspar, R.; Pereira, L.; Marques, J.C. (2012) - Marine Macroalgae Assessment Tool (MarMAT) for intertidal rocky shores. Quality assessment under the scope of the European Water Framework Directive. Ecological Indicators, 19:39-47. DOI: 10.1016/j.ecolind.2011.09.006

Orfanidis, S.; Panayotidis, P.; Stamatis, N. (2001) - Ecological evaluation of transitional and coastal waters: A marine benthic macrophytes-based model. Mediterranean Marine Science (ISSN: 1108-393X), 2(2):45-65, Hellinikon, Greece. Available on-line at http://www.medit-mar-sc.net/files/200812/14-1940245.pdf

Parente, M.I. (2010) - List of marine macroalgae (Rhodophyta, Chlorophyta and Phaeophyceae) In: Borges, P.A.V., Costa, A., Cunha, R., Gabriel, R., Gonçalves, V., Martins, A.F., Melo, I., Parente, M., Raposeiro, P., Rodrigues, P., Santos, R.S., Silva, L., Vieira, P.; Vieira, V. (eds.) A list of the terrestrial and marine biota from the Azores, 432 p., Princípia, Cascais, Portugal. ISBN: 978-989-8131-75-1.

Rusu, L.; Soares, C.G. (2012) - Wave energy assessments in the Azores islands. Renewable Energy, 45:183-196. DOI: 10.1016/j.renene.2012.02.027

Santelices, B.; Bolton, J.J.; Meneses, I. (2009) - Marine Algal Communities In: Witman, J.D. & Kaustuv, R. (eds.), Marine Macroecology, 440 p., University of Chicago Press. Chicago, IL, U.S.A. ISBN: 978-0226904122.

Skalski, J.; McKenzie, D. (1982) - A design for aquatic monitoring programs. Journal of Environmental Management (ISSN: 0301-4797), 14:237-251.

Smayda, T. (1984) - Variations and long-term changes in Narragansett Bay, a phytoplankton-based coastal marine ecosystem: relevance to field monitoring for pollution assessment In: White, H. (ed.) Concepts in marine pollution measurements, 757p., College Park: A Maryland Sea Grant Publication, University of Maryland, College Park, MD, U.S.A. ISBN: 978-0943676180.

Taylor, D.I; Schiel, D.R. (2010) - Algal populations controlled by fish herbivory across a wave exposure gradient on southern temperate shores. Ecology, 91:201-211. DOI: 10.1890/08-1512.1

Titley, I.; Neto, A.I. (2005) - The Marine Algal (Seaweed) Flora of the Azores: further additions and amendments. Botanica Marina, 48:248-255. DOI: 10.1515/BOT.2005.030

Wallenstein, F.M. (2011) - Rocky Shore Macroalgae Communities of the Azores (Portugal) and the British Isles: a Comparison for the Development of Ecological Quality Assessment Tools. 434p., PhD thesis, School of Life Sciences, Heriot-Watt University, Edinburgh, Scotland, U.K. Unpublished.

Wallenstein, F.M.; Neto, A.I.; Álvaro, N.V.; Tittley, I.; Azevedo, J.M.N. (2008) - Guia para identificação de biótopos costeiros em ilhas oceânicas, 92 p. Secretaria Regional do Ambiente e do Mar, Ponta Delgada, Portugal. ISBN: 978-9729988493.

Wallenstein, F.M.; Terra, M.R.; Pombo, J; Neto, A.I. (2009) - Macroalgal turfs in the Azores. Marine Ecology, 30(s1):113-117. DOI: 10.1111/j.1439-0485.2009.00311.x

Wells, E. (2008) - Intertidal Coastal Waters Macroalgae – Rocky Shore Tool. Tools paper prepared for the UK and Republic of Ireland. Water Framework Directive Marine Plants Task Team (MPTT/MAT01), 36p., Edinburgh, Scotland, U.K. Unpublished.

Wells, E.; Wilkinson, M.; Wood, P.; Scanlan, C. (2007) - The use of macroalgal species richness and composition on intertidal rocky seashores in the assessment of ecological quality under the European Water Framework Directive. Marine Pollution Bulletin, 55(1-6):151-161. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2006.08.031

Witman, J.D.; Roy, K. (2009) - Marine macroecology. 440p., University Of Chicago Press, Chicago, IL, U.S.A. ISBN: 9780226904122.

 

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