Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/41486
Title: Demography of the mussel, an engineering species in the context of climate change
Other Titles: Demografia do mexilhão, uma espécie engenheira em contexto de alterações climáticas
Author: Oliveira, Gabriela Faria
Advisor: Queiroga, Henrique
Peteiro, Laura Garcia
Keywords: Population dynamics
Mussel
Mytilus galloprovincialis
Upwelling ecosystem
Fecundity
Larval settlement
Growth
Early mortality
Foundation species
Defense Date: 19-Feb-2024
Abstract: A general decline in foundation species at the rocky intertidal has been observed during the last decades all around the world, and primarily related to climate change. Bivalve relevance for ecosystem functioning and human food security emphasizes the importance of predictions of mussel performance under different climate stressors. Understanding population dynamics of complex life species is crucial to identify the main drivers for population contractions at different spatial scales, and to develop effective management strategies for declining populations, like the Mediterranean mussel (Mytilus galloprovincialis). In this thesis, the use of classic demographic approximations was validated to deepen the understanding of how larval transport, and also reproduction and post-settlement processes are modulated by environmental conditions, determining the persistence of mussel populations along the Portuguese coast. In the second chapter, the effect of a latitudinal gradient of temperature and food availability on the fecundity of the Mediterranean mussel was assessed aiming to parameterize environmental forcing over reproductive output. The results showed that temperature plays an important role, acting as a switching on–off mechanism for gametogenesis, while food availability has a lower influence but also modulates the number of gametes produced. Temperature and food availability also show different effects over fecundity depending on the temporal scale evaluated. The results support the view that gametogenesis responds non-linearly with temperature and chlorophyll concentration, an issue that is largely overlooked in growth, production and energy budgets of bivalve populations, leading to predictive models that can overestimate the capability of the mussel’s populations to deal with climate change future scenarios. The third chapter focused on mussel larval delivery mechanisms inferred from settlement time series and oceanographic variables at contrasting environments along the Portuguese coast, and around two Marine Protected Areas (MPAs). One of the MPAs was an archipelago (Reserva Nacional das Berlengas; RNB) located in front of the exposed rocky coast of Peniche, and the other one (Parque Nacional da Arrábida, PNA) was located in a sheltered bay, characterized as an upwelling shadow. The results indicated that larval delivery at short time scales (days) is dependent on the interaction of upwelling circulation with coastline topography. In the exposed MPA (RNB), the magnitude of mussel larval delivery is limited by the dynamics of an upwelling front and filament that intercepts the island as upwelling increases and decreases. In the sheltered bay (PNA), under an upwelling shadow, the upwelling front promotes recirculation of the water mass, intensifying larval retention and settlement. The results are also consistent with larval transport distances of tens of kilometres and ongoing connectivity between the two MPAs. Finally, in the fourth chapter early-stages mortality and growth patterns were analysed around the three previously mentioned regions, which are characterized by different degrees of protection, larval delivery mechanisms and environmental characteristics (temperature range, availability of food and upwelling exposure) to determine how post-settlement processes influence the decoupling between larval delivery and actual recruitment differently along the Portuguese coast. The results showed again a decoupling between north and south populations, suggesting the avoidance of the most stressful conditions for early development at each region: winter storms and large wave exposure in the north, and summer extreme temperatures and desiccation stress in the south. Nonetheless, common environmental variables control growth and mortality in every region. Considering growth, a positive relationship with the intensification of upwelling over certain thresholds, suggests temperature and food availability as the main environmental variables controlling growth rates. Regarding mortality, a density-dependent effect was detected, as well as a positive effect of intermediate values of UI, which can minorate intraspecific competition by increasing food availability without increasing wave exposure related to intense wind situations. In summary, the general patterns observed in reproduction, larval delivery, and post-settlement development, are deeply influenced by upwelling regimes, confirming the adaptation of mussels to local conditions, even when multiple factors control the population dynamics of this complex-life species.
Um declínio geral das espécies engenheiras em zonas rochosas entre-marés tem sido observado nas últimas décadas, em todo o mundo, e está principalmente relacionado às alterações climáticas. A relevância dos bivalves para o funcionamento dos ecossistemas e a segurança alimentar humana enfatiza a importância das previsões do desempenho dos mexilhões sob diferentes fatores de stress climático. Compreender a dinâmica populacional de espécies de vida complexa é crucial para identificar os principais impulsionadores das contrações populacionais em diferentes escalas espaciais e para desenvolver estratégias de gestão eficazes para populações em declínio, como o mexilhão mediterrânico (Mytilus galloprovincialis). Nesta tese, validou-se a utilização de aproximações demográficas clássicas para aprofundar a compreensão de como o transporte larval, e também os processos de reprodução e pós-assentamento, são modulados pelas condições ambientais, determinando a persistência das populações de mexilhões ao longo da costa portuguesa. No segundo capítulo foi avaliado o efeito de um gradiente latitudinal de temperatura e disponibilidade de alimento na fecundidade do mexilhão mediterrânico com o objetivo de parametrizar forçantes ambientais sobre a produção reprodutiva. Os resultados mostraram que a temperatura desempenha um papel importante, atuando como um mecanismo de ativação e desativação da gametogênese, enquanto a disponibilidade de alimentos tem menor influência, mas também modula o número de gametas produzidos. A temperatura e a disponibilidade de alimentos também apresentam efeitos diferentes sobre a fecundidade dependendo da escala temporal avaliada. Os resultados apoiam a visão de que a gametogênese responde de forma não linear com a temperatura e a concentração de clorofila, uma questão que é amplamente negligenciada no crescimento, produção e orçamentos energéticos das populações de bivalves, levando a modelos preditivos que podem sobrestimar a capacidade das populações de mexilhões em lidar com cenários futuros de alterações climáticas. O terceiro capítulo centrou-se nos mecanismos de entrega de larvas de mexilhão, inferidos a partir de séries temporais de assentamento e de variáveis oceanográficas em ambientes contrastantes, ao longo da costa portuguesa, e em torno de duas Áreas Marinhas Protegidas (AMPs). Uma das AMPs era um arquipélago (Reserva Nacional das Berlengas, RNB) localizado em frente à costa rochosa exposta de Peniche, e a outra AMP (Parque Nacional da Arrábida, PNA) estava localizada numa baía abrigada, caracterizada como uma zona de sombra de ressurgência. Os resultados indicam que o aporte larval em escalas temporais reduzidas (dias) é dependente da interação entre a circulação de ressurgência e a topografia costeira. Na AMP exposta (RNB), a magnitude do aporte larval de mexilhão é limitada pela dinâmica de uma frente de ressurgência e um filamento que interceta a ilha à medida que a ressurgência aumenta ou diminui. Na baía abrigada (PNA), sob uma zona de sombra de ressurgência, a frente de ressurgência promove a recirculação da massa de água, intensificando a retenção e o assentamento larval. Os resultados também são consistentes com distâncias de transporte larval, de dezenas de quilómetros, e conectividade contínua entre as duas AMPs. Finalmente, no quarto capítulo, foram analisados os padrões de mortalidade e crescimento em fases iniciais de vida, em torno das três regiões anteriormente mencionadas, que são caracterizadas por diferentes graus de proteção, mecanismos de distribuição larval e características ambientais (faixa de temperatura, disponibilidade de alimentos e exposição à ressurgência), para determinar como os processos de pós-assentamento influenciam o desacoplamento entre o aporte larval e o recrutamento real, diferentemente ao longo da costa portuguesa. Os resultados mostraram novamente um desfasamento entre as populações do norte e do sul, sugerindo que estas populações evitam condições mais estressantes para o desenvolvimento inicial em cada região: tempestades de inverno e exposição a grandes ondas no norte, e temperaturas extremas de verão e estresse de dessecação, no sul. No entanto, variáveis ambientais comuns controlam o crescimento e a mortalidade em todas as regiões. Considerando o crescimento, uma relação positiva com a intensificação da ressurgência acima de certos limiares sugere que a temperatura e a disponibilidade de alimentos são as principais variáveis ambientais que controlam as taxas de crescimento. Em relação à mortalidade, foi detetado efeito dependente da densidade, bem como um efeito positivo de valores intermediários dos índices de ressurgência, o qual podem minimizar a competição intraespecífica, aumentando a disponibilidade de alimento sem aumentar a exposição às ondas relacionadas a situações de vento intenso. Em resumo, os padrões gerais observados na reprodução, distribuição larval e desenvolvimento pós-assentamento são profundamente influenciados pelo regime de ressurgência, confirmando a adaptação dos mexilhões às condições locais, mesmo quando múltiplos fatores controlam a dinâmica populacional desta espécie de vida complexa.
URI: http://hdl.handle.net/10773/41486
Appears in Collections:DBio - Teses de doutoramento
UA - Teses de doutoramento
DAO - Teses de doutoramento
DQ - Teses de doutoramento
DFis - Teses de doutoramento
DGeo - Teses de doutoramento

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Documento_Gabriela_Oliveira.pdf4.45 MBAdobe PDFView/Open


FacebookTwitterLinkedIn
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.