Costa, Yuri, Barros, Francisco Carlos Rocha, Martins, Irene, Knegt López de Prado, Paulo Inácio, Vilela de Moraes e Silva, Bruno, Correia de Carvalho, Gilson, and Novaes de Santana, Charles
Submitted by Yuri Costa (yuricost@gmail.com) on 2022-03-28T19:41:48Z No. of bitstreams: 1 Tese doutorado YURI COSTA 2021.pdf: 4939462 bytes, checksum: 7a5d04754b68085b0fc7fe6100f83454 (MD5) Approved for entry into archive by Setor de Periódicos (per_macedocosta@ufba.br) on 2022-03-29T18:26:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese doutorado YURI COSTA 2021.pdf: 4939462 bytes, checksum: 7a5d04754b68085b0fc7fe6100f83454 (MD5) Made available in DSpace on 2022-03-29T18:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese doutorado YURI COSTA 2021.pdf: 4939462 bytes, checksum: 7a5d04754b68085b0fc7fe6100f83454 (MD5) Previous issue date: 2021-12-08 FAPESB Entre os principais efeitos das mudanças climáticas na zona costeira a elevação do nível do mar é um dos mais relevantes, pois pode levar a inundação, erosão costeira e salinização dos solos e corpos d’agua. Os estuários podem ser os primeiros ambientes a serem afetados pela intrusão salina induzida pela elevação do nível do mar. Alterações no padrão de distribuição da salinidade no estuário podem afetar os organismos (fauna e flora), uma vez que são adaptados a viver neste ecossistema que está sujeito a fortes gradientes (e.g., salinidade, sedimento). Entre os organismos que habitam o estuário, a fauna bentônica tem sido utilizada com sucesso para acessar efeitos ecológicos das alterações nas variáveis físicas do ambiente. Esses organismos tem se mostrado muito úteis também na construção de modelos ecológicos preditivos. Esses modelos podem fornecer valiosas informações sobre quais serão os efeitos das mudanças climáticas e da elevação do nível do mar. Este estudo propõe a i) sistematização dos principais modelos preditivos ecológicos que utilizam a fauna bentônica; ii) compilação e discussão dos estudos que simularam os efeitos da elevação do nível do mar em estuários e iii) simulação do efeito da elevação do nível do mar na distribuição espacial da fauna bentônica em um estuário real, usando modelagem de distribuição de espécies. Foi observado que os principais modelos preditivos aplicados aos organismos bentônicos utilizaram modelagem de distribuição de espécies no monitoramento ambiental para prever impactos causados por atividades humanas, alterações causadas por mudanças climáticas e introdução de espécies exóticas. Recentemente a aplicação de técnicas de machine learning e uso de softwares gratuitos (e.g., R) apontam para o contínuo crescimento deste tópico de pesquisa. A literatura apontou também que os principais efeitos da elevação do nível do mar em estuários são a intrusão salina, as inundações e os efeitos ecológicos destes dois fenômenos. A síntese obtida com dados de modelos numéricos também indicou a influência da descarga dos rios sobre os efeitos diretos da elevação do nível do mar na intrusão salina. Os efeitos ecológicos da intrusão salina e inundação foram estudados principalmente através de experimentos manipulativos ou usando abordagens baseadas em sistemas de informação geográfica (e.g., modelo digital do terreno). Uma vez que modelos hidrodinâmicos numéricos possuem maior acurácia na previsão de tais efeitos, o uso de tais previsões em modelos ecológicos deve ser priorizado. A modelagem de distribuição de espécies foi aplicada com sucesso para previsão dos efeitos da intrusão salina no estuário do Jaguaripe - BA sobre a distribuição espacial de oito famílias de organismos bentônicos. De modo geral o modelo previu a progressiva migração dos organismos para regiões mais internas do estuário através de processos de colonização e extinção local. Essa migração poderá resultar em um efeito conhecido como marinização, causando possíveis desequilíbrios em médio prazo. Este estudo mostrou que os modelos ecológicos preditivos (i) são úteis para compreensão dos impactos ecológicos da elevação do nível do mar em ecossistemas estuarinos na fauna bentônica e (ii) representam uma importante ferramenta para gestores no planejamento de ações mitigatórias. Among the main effects of climate change in the coastal zone, the sea-level rise is one of the most relevant as it can lead to flooding, coastal erosion and salinization of soils and water bodies. Estuaries in particular may be the first environments to be affected by saline intrusion induced by sea-level rise. Changes in the salinity distribution pattern in the estuary can affect the organisms (fauna and flora), as they had to adapt to living in this ecosystem that is subject to strong gradients (e.g., salinity, sediment). Among the organisms that inhabit the estuary, the benthic fauna has been used successfully to assess ecological effects of natural or antroppgenic changes. Additionally, these organisms are used in the construction of predictive ecological models that can provide valuable information about the responses to future changes in the estuarine environment, such as sea level rise. This study proposes the investigation of i) the main predictive ecological models that use the benthic fauna; ii) the studies that simulated the effects of sea-level rise in estuaries and iii) to simulate the effect of sea-level rise on the macrobenthic spatial distribution in a estuary using species distribution modeling. The main predictive models applied to benthic organisms used species distribution modeling in environmental monitoring to predict human impacts and alterations caused by climate change and introductions of exotic species. The use of well-established approaches, the incorporation of machine learning techniques and the use of open-source software (e.g., R) contributed to the growth of this research topic. The main sea-level rise effects in estuaries were saline intrusion, flooding and the ecological effects associated with these two phenomena. The synthesis obtained with data from numerical models indicated a direct effect of sea-level rise on saline intrusion and highlighted the influence of river discharge. The ecological effects of saline intrusion and flooding have been studied primarily through manipulative experiments or using approaches based on geographic information systems (e.g., digital elevation models). Since numerical hydrodynamic models are more accurate in predicting such effects, the use of such predictions in ecological models should be encouraged. Species distribution modeling was successfully applied to predict the saline intrusion effects on the spatial distribution of eight families of benthic invertebrates in the Jaguaripe estuary. In general, local extinction and colonization processes resulted in migrations to the estuary innermost regions. These migrations can result in an effect known as estuary marinization and may cause important environmental changes as saline intrusion advances. This study showed that predictive ecological models are useful for understanding the ecological impacts of sea-level rise in estuarine benthic fauna and are an important tool for managers in planning mitigation actions.