Meta-analysis of marine megafauna trophic ecology

Abstract

Based on dietary data, this study aims, to perceive the influence of the top predators of marine megafauna on the trophic interactions between predator-prey and predator-predator among the ecosystems belonging to the oceanographical area of the Azores and the remaining marine areas of Europe. For this, it was necessary to categorize the species in different functional groups according to their specific taxonomy and to acquire knowledge about their diet and the relationships established with other levels of the food chain. Meta-analysis of stomach data converted into weight percent (%W) was the chosen mechanism to interpret and represent trophic interactions in a realistic way. In particular, the meta-analysis was applied to a database developed by the SUMMER (Sustainable management of mesopelagic resources) project, ongoing since 2019, which compiles samples from 145 different sources and stomach contents of 65 species and 10,719 individuals (13% of mesopelagic fish and 87% of predators). On the other hand, it was necessary to expand this collection of samples with bibliographic research to verify the compiled data and add new records related to the Azores archipelago and the rest of the Northeast Atlantic and the Mediterranean Sea. Estimates of the contribution of different prey to the diet of each species and/or groups of predators were made to allow comparing the diet composition of different consumers. The calculations were performed using a weighted average of the prey bulk data and based on the sampling areas of the respective studies. The results revealed a greater dietary similarity between teutophagous, tunas, dolphins and deep-sea sharks. Mesopelagic cephalopods predominated in the diet of half of the predators (in 17 of the 34 species analyzed) and had a greater contribution to the dissimilarities between the diets of different groups of predators (namely, between toothed whales teutophagous and tunas, corresponding to ± 24.4% and between whales teutophagous and deep-sea sharks, corresponding to ± 23.4%). In this way, cephalopods, especially those that inhabit the mesopelagic zone, play a crucial role in the interactions between marine megafauna and the remaining trophic levels belonging to the oceanic ecosystems of Europe and contribute to complete and develop new ecosystem models. However, studies on future stomach contents, mainly directed to the Azores region, which imply meta-analysis with visual observations still require more literary search to ensure the verification of existing data and the compilation of new records that complete the management and preservation models of natural resources.

Este estudo pretende, com base em dados dietéticos, perceber a influência dos predadores de topo da megafauna marinha nas interações tróficas entre predador-presa e predador-predador dos ecossistemas pertencentes à área oceanogeográfica dos Açores e restantes áreas marinhas da Europa. Para isto, foi necessário categorizar as espécies em diferentes grupos funcionais de acordo com a respetiva taxonomia e adquirir conhecimento sobre a sua dieta e relações que estabelecem com outros níveis da cadeia trófica. A meta-análise de dados estomacais convertidos em percentagem de peso (%W) foi o mecanismo escolhido para interpretar e representar as interações tróficas de uma forma realista. Em particular, a meta-análise foi aplicada a uma base de dados desenvolvida pelo projeto SUMMER (Sustainable management of mesopelagic resources), em curso desde 2019, que compila amostras de 145 fontes diferentes e de conteúdos estomacais de 65 espécies e 10,719 indivíduos (13% de peixes mesopelágicos e 87% de predadores). Por outro lado, foi necessário expandir esta coleção de amostras a partir de uma pesquisa bibliográfica para verificação dos dados compilados e adição de novos relativos ao arquipélago dos Açores e resto do Nordeste Atlântico e Mar Mediterrâneo. Foram feitas estimativas da contribuição das diferentes presas para a dieta de cada espécie e/ou grupos de predadores para permitir comparar a composição da dieta dos diferentes consumidores. Os cálculos foram desempenhados com recurso a uma média ponderada da biomassa em peso dos itens de presa, baseada nas áreas de amostragem dos respetivos estudos e no número de amostras por estudo. Os resultados revelaram uma maior semelhança dietética entre atuns, golfinhos, tubarões de profundidade e baleias teutófagas. Os cefalópodes mesopelágicos predominaram na dieta de metade dos predadores (em 17 das 34 espécies analisadas) e tiveram uma maior contribuição para as dissemelhanças entre dietas dos diferentes grupos de predadores (nomeadamente, entre atuns e baleias teutófagas, correspondente a ± 24,4% e entre baleias teutófagas e tubarões de profundidade, correspondente a ± 23,4%). Desta forma, os cefalópodes, especialmente que habitam na zona mesopelágica, desempenham um papel crucial nas interações entre a megafauna marinha e os restantes níveis tróficos pertencentes aos ecossistemas oceânicos da Europa e contribuem para completar e desenvolver novos modelos ecossistémicos. No entanto, estudos sobre conteúdos estomacais futuros, principalmente direcionados para a região dos Açores, que impliquem metaanálise com observações visuais ainda requerem mais procura literária para garantir a verificação dos dados existentes e a compilação de novos registos que completam os modelos de gestão e preservação dos recursos naturais.