Tracing coastal organic enrichment: stable isotopes and biotic indices

Neste trabalho foi efectuada uma avaliação integrada usando descritores sedimentares e biológicos ao nível da espécie e da comunidade e índices bióticos de síntese para o traçamento do enriquecimento orgânico numa região, com características dispersivas, da costa Oeste de Portugal. Na área estudada existem gradientes ambientais e biológicos relacionados com a heterogeneidade da paisagem sedimentar, a qual inclui sedimentos desde areias finas limpas a vasas. Contudo, na área próxima do emissário, esta paisagem é mais homogénea e constituída por areia fina com baixo teor em finos. Nesta região, alguns dos descritores estudados deram uma indicação coerente de alterações ambientais associadas ao enriquecimento orgânico. O potencial de oxidação - redução mostrou valores negativos até 250 m do emissário, o que indicia que a degradação da matéria orgânica que entra no sistema cria condições reduzidas no sedimento. Os isótopos estáveis de carbono e azoto no sedimento diferenciam a área mais próxima do emissário, que apresenta uma depleção de acordo com uma origem terrestre da matéria orgânica naquela parte da plataforma. Uma imagem similar foi obtida pela análise dos isótopos estáveis na macrofauna que diagnosticou a origem terrestre da matéria orgânica consumida. A composição específica e a abundância das comunidades bentónicas também são significativamente diferentes junto ao emissário, onde são dominadas por espécies oportunistas, tolerantes ao enriquecimento orgânico. No entanto, os índices bióticos em validação no âmbito da implementação da Directiva Quadro da Água, não foram eficientes a mostrar as alterações bentónicas associadas ao enriquecimento orgânico apesar de alguns índices se basearem nos limiares de tolerância/sensibilidade a este tipo de perturbação. Apesar deste caso de estudo reflectir um enriquecimento orgânico moderado, uma vez que não foram detectadas alterações sedimentares ou acumulação de matéria orgânica, nem um significativo empobrecimento das comunidades biológicas junto ao emissário, a análise ao nível dos índices bióticos de síntese pode levar à perda de informação essencial e, portanto, prejudicar a nossa capacidade de diagnóstico devendo ser usados com cuidado. A análise do conjunto de dados da composição específica forneceu uma imagem mais precisa da perturbação ambiental e descritores específicos, tais como os isótopos estáveis, permitiram uma melhor compreensão da extensão espacial do enriquecimento orgânico.

In this work, an integrated assessment was conducted using sedimentary and biological descriptors at the species and community level and synthesis biotic indices to trace organic enrichment in a dispersive area on the West coast of Portugal. In the study area there are environmental and biological gradients related to the heterogeneity of the sedimentary seascape, which includes sediment from clean fine sand to mud. However, in the area close to the outfall, this seascape is more uniform and composed of fine sand with low fines content. In this region, some of the descriptors analysed gave a coherent indication of the environmental alterations associated with organic enrichment. The redox potential showed negative values up to 250 m from the outfall, indicating that the degradation of the organic matter input into this system is creating reduced conditions in the sediment. Carbon and nitrogen stable isotopes in the sediment differentiated the area closest to the outfall, presenting a depletion according to a terrestrial origin of the organic matter in that part of the shelf. A similar image was obtained with the stable isotope analysis performed on the macrofauna diagnosing a terrestrial origin of organic matter consumed. The benthic community species composition and abundance were also significantly different in the area closest to the outfall, where it was dominated by opportunist species, tolerant to organic enrichment. Nevertheless, biotic indices in the process of validation for the implementation of the Water framework Directive were not effective at showing benthic alterations associated with organic enrichment despite some being based on species tolerance/sensitivity thresholds to this type of disturbance. Although this case study may reflect mild organic enrichment, given that no physical sediment alterations nor organic accumulation were detected, and that no significant impoverishment of the benthic community was detected close to the outfall, the analysis performed at the level of the synthesis biotic indices may cause essential information to be lost and hence, impair our diagnostic capability and should be used with care. The analysis of the full species composition data set gave a more valuable picture of the environmental disruption and specific descriptors such as stable isotopes allowed a better understanding of the organic enrichment spatial extent.

Doutoramento em Biologia