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AULA PRÁTICA DINÂMICA DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS

BIOLOGIA MARINHA (2º CICLO)

TÍTULO: Análise do impacto antropogénico (descarga de esgotos) nas

comunidades de macrofauna bentónica numa zona costeira

OBJECTIVO:

Efectuar o tratamento dos dados com o software PRIMER

Analisar os resultados (MDS, ANOSIM, DIVERSIDADE, AB PLOTS)

Discutir o tipo de alterações nas comunidades bentónicas provocadas pelo impacto

ENQUADRAMENTO:

Na zona costeira X ocorre uma descarga de esgotos urbanos numa área de sapal.

Para caracterizar o impacto dessa descarga nas comunidades bentónicas de

macrofauna definiram-se 6 estações de amostragem (M1 a M6), sendo a M1 a mais

próxima do ponto de descarga e M6 a mais afastada. O sedimento da zona é vasoso,

com uma maior percentagem de matéria orgânica no sedimento nas estações M1 a

M3. O efeito da maré ocorre em todas as estações, mesmo com marés de amplitude

reduzida. Efectuaram-se recolhas em três períodos (Janeiro, Abril e Junho) com

amostrador (tubo) com diâmetro de 15 cm. As amostras foram processadas para

análise da abundância das várias espécies e determinação da biomassa. Com os

resultados obtidos construíram-se, em EXCEL, duas matrizes de dados:

ABUNDÂNCIA macrofauna.xls e BIOMASSA macrofauna.xls. É solicitada

informação sobre o impacto da descarga nas comunidades bentónicas da zona

eventualmente afectada.

PRIMER SOFTWARE:

The PRIMER (Plymouth Routines In Multivariate Ecological Research) is a

package developed at the Plymouth Marine Laboratory for the study of community

structure and intended for use by ecologists, without needing a strong background

in statistics. The software was developed by Bob Clarke and Richard Warwick.

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ANÁLISE DOS DADOS COM O SOFWARE PRIMER: 1- Importar dados do EXCEL para PRIMER:

Open (seleccionar ficheiros Excel); Desmarcar opção “Include Title”, Ok Marcar: Samples as “Rows”

2- Preparar matriz para o PRIMER (espécies em linhas e estações de amostragem/meses em colunas) Necessário fazer TRANSPOSE da matriz (tb pode ser no EXCEL) No PRIMER: Opção DATA, TRANSPOSE Gravar ficheiro ex: “Abundância transpose”. É assumida a extensão ”.pri”

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3- Associar as estações de amostragem a factores (ex. local, nível impacto, mês,

etc) Seleccionar opção EDIT; FACTORS; Factors; Add; Add factor name (adicionar

nome dos factores: impacto, OK; local, OK; mês OK) Adicionar factores: IMPACTO: estações M1 a M3 “+++” e M4 a M6 “---“ LOCAL: M1, M2…

Para facilitar o preenchimento seleccionar EDIT (dentro dos “Factors”) e usar “FILL DOWN”: “VALUE” se for para repetir um valor ou “PATTERN”, para repetir uma sequência de valores Fazer OK

Gravar ficheiro ex: “Abundância transpose”. Assume a extensão ”.pri”

4- Calcular a matriz de similaridade – básico para cálculo MDS, CLUSTER e

ANOSIM

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Opção DATA (menu principal); Similarity, seleccionar “Samples”, seleccionar “Bray-Curtis similarity” e seleccionar em, Transformation, “ LOG(X+1) “ – necessário para eliminar o “peso” dos valores de zero na matriz Gravar ficheiro “abundância similarity” – extensão automática “.sid”

5- Construir representação espacial da semelhança entre estações

“Multidimensional scaling” MDS”

Opção ANALYSE (menu principal); seleccionar MDS, plot graph, escolher nº de restarts (10 defeito); OK

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6- Configurar o “plot” do MDS

Com o ponteiro do rato em cima do gráfico clicar no botão direito do rato e seleccionar “properties”. Por exemplo seleccionar as opções “None” em “symbols” e “Factor level” em “label”. Seleccionar “factor name”, por exemplo “impacto”; OK. Testar várias opções e copiar gráficos para ficheiro Word.

7- Associar a abundância relativa de cada taxa à estação de amostragem

Com o ponteiro do rato em cima do gráfico clicar no botão direito do rato e seleccionar “properties”. Seleccionar a opção “Buble value 2D” em “symbols” e “Sample” em “label”. Seleccionar o worksheet ex. “ABUNDÂNCIA macrofauna” e a variável – taxa que se quer graficar; OK. Testar várias opções e copiar gráficos para ficheiro Word.

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8 – Fazer Dendograma Com a matriz de similaridade seleccionada, no menu principal escolher ANALYSE e depois CLUSTER; OK. Clicar nos pontos de união entre os vários “ramos” para mudar posição no plot copiar gráficos para ficheiro Word

8 - Análise de similaridade (ANOSIM), entre os grupos de estações Seleccionar ficheiro com matriz de similaridade (clicar em cima)

Seleccionar ANALYSE (menu principal) e depois ANOSIM. Seleccionar na opção de output: “Histogram”. Comparar valor do Global R com o valor de R na distribuição esperada no caso de a distribuição dos valores ser completamente aleatória. Quanto maior for o valor do R global (mais próximo de 1) maior é a diferença relativamente a uma distribuição aleatória, ou seja, maior é a indicação de que as comunidades são diferentes. Ver ficheiro com resultados: “R statistic” indica o nível de similaridade entre estações e o “significance level %” indica o nível de significância do resultado, ou seja, a probabilidade das estações serem iguais (quanto menor for a %, melhor a confiança nos resultados). Copiar resultados para ficheiro Word

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8- Identificação dos taxa mais estruturantes Abrir matriz original de dados transpostos e com os factors atribuídos, ex: abundancia transpose.pri. Seleccionar ANALYSE; SIMPER e escolher o factor name, ex: local; OK. Copiar resultados para ficheiro Word

9 – Repetir os passos anteriores com o ficheiro BIOMASSA macrofauna.xls 10 – Construir curvas Abundância/biomassa (ABC plot)

Abrir os dois ficheiros com matrizes transpostas ABUNDANCIA macrofauna.pri e BIOMASSA macrofauna.pri

Seleccionar DATA no menu principal e escolher TRANSFORM. Escrever a expressão log(1+V)/(101-V); OK

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Gravar ficheiros como ABUNDANCIA log.pri e BIOMASSA log.pri Seleccionar nos dois ficheiros referidos TODAS as estações M2 (clicar no topo das colunas) e depois seleccionar EDIT (menu principal); SELECT ; HIGHLIGHTED

Estando activo o ficheiro a ABUNDANCIA log.pri seleccionar: ANALISE (menu principal); DOMINANCE PLOT; Seleccionar ABUNDANCE AND BIOMASS DATA (ABC) – deve estar seleccionado o ficheiro da Biomassa log.pri; PLOT TYPE: Cumulative; depois OK

Seleccionar EDIT (menu principal); SELECT e ALL; e depois seleccionar nos dois ficheiros originais referidos TODAS as estações M5 e repetir todos os passos do ponto 10.

Copiar gráficos para ficheiro Word (linha verde – abundância; linha azul – biomassa). Situação com impacto a linha verde sobrepõe-se à linha azul – domina a abundância.

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11- Cálculo de Diversidade

Abrir os dois ficheiros com matrizes transpostas ABUNDANCIA

macrofauna.pri e BIOMASSA macrofauna.pri

Seleccionar ANALYSE, DIVERSE, Other (ex. seleccionar indices Margalef e Pielou), Shannon, Simpson, não esquecer marcar “Results to worksheet”.

Substituir missing values por zeros. Gravar ficheiro “ABUNDANCIA

divers.pri” Seleccionar EDIT factor, Add factor (local). Finalmente seleccionar Data

Average; Averaged factor (seleccionar local); OK. Gravar ficheiro em EXCEL ABUNDANCIA divers.xls. Fazer gráficos no EXCEL. Copiar gráficos para ficheiro Word

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QUESTÕES PARA DISCUTIR E RESPONDER 1 - Existe alguma separação entre as várias estações e meses, a nível da comunidade macrobentónica amostrada? 2 - Os dados parecem ter uma distribuição aleatória, ou parece existir alguma diferença significativa entre os grupos? 3 - Quais são as estações mais diferentes? E mais semelhantes? 4 - Quais os taxa mais estruturantes, em termos de abundância e de biomassa? São os mesmos quer nas estações mais próximo do ponto de descarga, quer para as mais afastadas? 5 - O que se pode concluir sobre o impacto nas zonas M2 e M5? 6 - Qual o efeito da descarga sobre a diversidade da macrofauna bentónica na zona? O impacto estende-se por toda a área amostrada, ou existe algum ponto a partir do qual o impacto se torna menos nítido? 7 Qual parece ser o factor responsável pela ordenação das estações (meses, locais)? 8 - O que se pode concluir sobre o nível de impacto no local amostrado? 9 - Que tipo de soluções proporia para resolver o impacto, no caso de se verificar, ou para evitar que possa ocorrer?