Padrões e processos espaço-temporais da diversidade taxonômica e funcional de peixes recifais em uma zona de transição de temperatura

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2023.

Zonas de transição são consideradas laboratórios naturais para explorar os efeitos das mudanças climáticas sobre a organização das comunidades ao longo do tempo. Estas zonas são influenciadas pelas condições ambientais de clima tanto quente quanto frio, o que reflete na presença de faunas adaptadas para ambas as condições. Apesar da relevância, zonas de transição têm sido relativamente pouco estudadas em áreas costeiras e poucos tem sido os estudos explorando mudanças temporais baseadas em aspectos taxonômicos e funcionais. Abordagens baseadas em atributos podem ser complementares às taxonômicas ajudando a detectar respostas da comunidade frente a mudanças ambientais, pois refletem os requisitos de recursos e habitat das espécies. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade taxonômica e funcional de peixes recifais em sete ilhas do sudoeste do Atlântico no espaço e o tempo. Mais especificamente, este estudo buscou entender (i) como as comunidades de peixes recifais são estruturadas no espaço em termos de riqueza, densidade, biomassa, tolerância térmica e grupos tróficos; (ii) se existem indícios de homogeneização das comunidades ao longo do tempo dada às diferenças espaciais na composição de espécies; e (iii) quais atributos das comunidades tem variado ao longo do tempo dado as mudanças na temperatura do mar nos últimos 15 anos. Para tanto, foram compilados atributos de história de vida para as espécies de peixes recifais e 15 anos de monitoramento delas em sete ilhas de Santa Catarina - zona de transição do Atlântico Sudoeste. Os resultados desta compilação foram publicados dos artigos na revista Ecology. Os resultados espaciais apontam uma separação das comunidades de peixes recifais entre as ilhas do norte e sul tanto em termos taxonômicos quanto de tolerância térmica, com uma predominância de espécies mais adaptadas a climas quentes ao norte e a climas amenos ao sul. Contrariamente às expectativas, não foram observados sinais de homogeneização destas comunidades ao longo do tempo. Embora a composição taxonômica tenha variado temporalmente, a composição de atributos é geralmente mais conservada, destacando a redundância funcional presente na região. Foi detectada uma gradual reorganização de atributos ao longo do tempo com assembleias dominadas por espécies grandes e de alto nível trófico no início da série para uma comunidade com alta abundância de espécies menores e criptobênticas nos anos mais recentes. Tal dinâmica foi relacionada a variações na temperatura superficial do mar no verão, o que resulta em implicações ecológicas de rápida substituição de espécies, afetando a complexidade das cadeias tróficas e a vulnerabilidade das comunidades a perturbações (Capítulo publicado em Marine Ecology Progress Series). Este estudo destaca que esforços de conservação em escala local podem ser particularmente eficazes na proteção de espécies e funções ecológicas em áreas experienciando variações climáticas constantes (e. g. zonas de transição). Finalmente, a integração de dados temporais incorporando abundância e abordagens funcionais em diferentes escalas consiste em uma poderosa ferramenta para o entendimento da dinâmica dos recifes e das respostas da comunidade às variações ambientais, incluindo o aumento da temperatura.

Abstract: Transition zones are considered natural laboratories for exploring the effects of climate change on community organization over time. These zones are influenced by both warm and cold climate conditions, which is reflected in the presence of fauna adapted to both conditions. Despite their relevance, transition zones have been relatively understudied in coastal areas, and few studies have explored temporal changes based on taxonomic and functional aspects. Trait- based approaches can complement taxonomy in detecting community responses to environmental changes, as they reflect the resource requirements of species. The objective of this study was to evaluate the taxonomic and functional diversity of reef fish in seven islands in the southwestern Atlantic in space and time. Specifically, this study aimed to understand (i) how reef fish communities are structured in terms of richness, density, biomass, thermal tolerance, and trophic groups in space; (ii) if there is evidence of community homogenization over time given the spatial differences in species composition; and (iii) which traits have varied over time due to changes in sea temperature over the past 15 years. To do so, life history attributes for reef fish species and 15 years of monitoring data were compiled for seven islands in Santa Catarina - a transition zone in the southwestern Atlantic. The results of this compilation were published in Ecology journal. The spatial results indicate a separation of reef fish communities between the northern and southern islands, both in terms of taxonomy and thermal tolerance, with a predominance of species adapted to warmer climates in the north and colder climates in the south. Contrary to expectations, there were no signs of homogenization of these communities over time. Although taxonomic composition varied temporally, trait composition was generally more conserved, highlighting the functional redundancy present in the region. A gradual reorganization of attributes over time was detected, with assemblages initially dominated by large, high trophic-level species transitioning to a community with high abundance of small and cryptobenthic species in more recent years. This dynamic was related to variations in summer sea surface temperature, resulting in ecological implications such as fast species turnover, affecting the complexity of trophic chains, and the vulnerability of communities to disturbances (Chapter published in Marine Ecology Progress Series journal). This study emphasizes that conservation efforts at the local scale can be particularly effective in protecting species and ecological functions in areas experiencing constant climate variations (e.g., transition zones). Finally, the integration of temporal data incorporating abundance and trait-based approaches at different scales represents a powerful tool for understanding reef dynamics and community responses to environmental variations, including increasing temperatures.