How geographic distance and depth drive ecological variability and isolation of demersal fish communities in an archipelago system (Cape Verde, Eastern Atlantic Ocean)

Cape Verde is a tropical oceanic ecosystem, highly fragmented and dispersed, with islands physically isolated by distance and depth. To understand how isolation affects the ecological variability in this archipelago, we conducted a research project on the community structure of the 18 commercially most important demersal fishes. An index of ecological distance based on species relative dominance (Di) is developed from Catch Per Unit Effort, derived from an extensive database of artisanal fisheries. Two ecological measures of distance between islands are calculated: at the species level, DDi, and at the community level, DD (sum of DDi). A physical isolation factor (Idb) combining distance (d) and bathymetry (b) is proposed. Covariance analysis shows that isolation factor is positively correlated with both DDi and DD, suggesting that Idb can be considered as an ecological isolation factor. The effect of Idb varies with season and species. This effect is stronger in summer (May to November), than in winter (December to April), which appears to be more unstable. Species react differently to Idb, independently of season. A principal component analysis on the monthly (DDi) for the 12 islands and the 18 species, complemented by an agglomerative hierarchical clustering, shows a geographic pattern of island organization, according to Idb. Results indicate that the ecological structure of demersal fish communities of Cape Verde archipelago, both in time and space, can be explained by a geographic isolation factor. The analytical approach used here is promising and could be tested in other archipelago systems.

Érosion des sols au Cap Vert : étude des processus et quantification à l’échelle de trois bassins versants de l’île de Santiago

Erosão dos solos em Cabo Verde: estudo dos processos e quantificação à escala de três bacias hidrográficas O arquipélago de Cabo Verde é constituído por 10 ilhas vulcânicas pertence à zona do Sahel que se estende do Atlântico ao Mar Vermelho. Desde então, várias décadas, Cabo Verde é afectado pela desertificação causada principalmente pela recessão climatica e a erosão do solo. Esses fatores, aliados à alta pressão humana sobre os recursos, a topografia acidentada e chuvas tropicais por vezes torrenciais, causam sérios danos aos solos. No entanto, desde sua independência em 1975, o Governo realizou um amplo programa de arborização, recuperação de áreas degradadas e a correcção dos leitos das ribeiras. No entanto, a investigação, muito pouco foi realizada para avaliar as acções de protecção e conservação do solo e da água. Portanto, não há dados sobre o problema da degradação das terras nem balanços. Como parte deste trabalho, foram estudados vários factores que controlam a erosão do solo pela água. Especificamente, buscou-se diferenciar os efeitos das actividades humanas, incluindo a agricultura, os factores climáticos, como chuva e geração de escoamento. Também estabeleceu os primeiros balanços das exportações de matérias em suspensão e em solução no contexto do arquipélago de Cabo Verde. O estudo foi realizado em três bacias hidrográficas da ilha de Santiago, Cabo Verde. Estas três bacias hidrográficas (Longueira, Grande e Godim) estão localizadas na parte central da ilha de Santiago e representam os diversos tipos de uso da terra e as diferentes zonas bioclimaticas da ilha. Existe um gradiente climático entre as três bacias hidrográficas. Na verdade, Longueira que abrange uma área de 4,18 km2, tem um declive médio de 47 %, uma zona florestada de 69% e uma área agrícola de 17 %. Grande com uma área de 1,87 km2, é localizada numa zona sub humida com um declive médio de 50%, é essencialmente agrícola. Godim, com uma área de 2,0 km2, é localizado numa zona semi-árida com um declive médio de 32%, é particularmente uma zona agricola. Para estes três bacias hidrográficas, as cheias foram medidas e amostradas de 2004 a 2009. A bacia de Longueira teve um maior acompanhamento, nomeadamente em termos de amostragem e monitoramento dos escoamentos. Em cada amostra foram feitas a determinação da concentração de matérias em suspensão e a análise dos principais elementos quimicos. Os resultados mostram que a erosão mecânica nas três bacias hidrográficas é caracterizada por uma forte variabilidade espacial e temporal. Durante o período de 2005-2009, o balanço anual média para as bacias hidrográficas de Longueira, Grande e Godim é: 4266, 157 e 10,1 t.km2.an-1, respectivamente. A estação das chuvas de 2006 foi a mais erosiva para as três bacias, particularmente em Longueira, com 2 cheias excepcionais, que têm gerado uma concentração média de sólidos em suspensão superior a 100 g / l. Porém, as estações do ano de 2005 e 2008 foram de uma forma geral menos erosivas porque as concentrações médias não inferiores a 20 g / l. Além disso, não houve cheias para as temporadas 2005 e 2007 para a bacia do Godim. Na bacia de Longueira, o estudo dos fenómenos de histerese na caracterização das cheias mostrou que a evolução temporal das exportações de sólidos em suspensão durante a temporada é fortemente influenciada pelas atividades agrícolas. Na verdade, a primeira cheia causou uma exportação maciça de sedimento disponível e localizado no leito da ribeira. Assim, a segunda cheia exportou menos sedimentos. Um mês após as primeiras chuvas, a prática da monda que reduz a densidade da cobertura vegetal e destructura a camada superficial do solo, gerou uma grande quantidade de sedimento que novamente permitiu uma exportação muito forte de sedimentos durante a terceira forte cheia. Os resultados da erosão química na bacia de Longueira indicam que a taxa de erosão é de 45 t.km2.an-1 com uma forte variabilidade temporal. Na verdade, as temporadas de 2006 e 2007 são as mais erosivas, enquanto 2005 teve uma exportação de matérias disolvidas baixa. A utilização do modelo EMMA (End- Members Mixing Analysis) mostra que os escoamentos hipodermico e profundo, alimentandos os fluxos de elementos dissolvidos são os principais factores da erosão química. É mostrado que esses fluxos causam mais de 90% dos fluxos de erosão química. O escoamento superficial, que contribui com cerca de 70% na formação das cheias, é o maior factor da erosão mecânica do solo.

Distribuição Espacial da Susceptibilidade à Erosão Hídrica nas Bacias das Ribeiras de Picos e Seca (Santiago, Cabo Verde)

Os processos de erosão hídrica em Cabo Verde são os mais marcantes da dinâmica actual das vertentes, pois são os mais comuns e que afectam áreas extensasdurante a curta estação húmida de três meses. A ocorrência de episódios chuvosos concentrados no tempo e com uma evidente irregularidade espacial permitem umaacentuada erosividade das precipitações, marcada por uma forte irregularidade regional. A forte variabilidade das formas de relevo, a diversidade da natureza das unidadesgeológicas e a multiplicidade de ocupação do solo favorecem condições deerodibilidade muito contrastadas no espaço. O objectivo deste trabalho é estabelecer um modelo desusceptibilidade à erosão hídricaem função de factores geomorfológicos (declive, perfil e traçado das vertentes eerodibilidade das unidades litológicas e dos materiais de cobertura), climáticos(intensidade pluviométrica) e de ocupação do solo para as bacias das ribeiras dos Picose Seca. Os resultados foram obtidos com recurso ao ambiente de Sistemas deInformação Geográfica (SIG). Este trabalho surge na sequência de outros já realizadospelos autores, onde se apresentaram as condições de erodibilidade e erosividade paraáreas mais restritas da Ilha de Santiago. O modelo de susceptibilidade à erosão hídrica resultou do cruzamento dos mapas dedeclives, de perfil e do traçado das vertentes, obtidos a partir do modelo digital deterreno (DTM), do mapa geológico, da distribuição espacial da intensidadepluviométrica e da densidade de ocupação do solo, tendo em conta que são estas asprincipais condicionantes de erosão hídrica, referidas pelos autores que estudaram estaregião. Cada um destes mapas foi reclassificado com base numa análise qualitativa dograu de erodibilidade, sendo atribuído um número de ordem a cada classe, em função da sua susceptibilidade à erosão hídrica, conforme foi localmente reconhecido. Verifica-se que as áreas de maior susceptibilidade à erosão hídrica são as do sectorsudeste da bacia da Ribeira Seca e as vertentes dos principais vales da bacia da Ribeira dos Picos, onde se encontram as unidades geológicas mais friáveis, os declives mais acentuados e onde predominam sectores das vertentes de traçado côncavo, a que seassocia pontualmente a mais elevada intensidade pluviométrica.

Aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica em Estudos de Caracterização Biofísica da Ilha de Santo Antão em Cabo Verde

Com características morfológicas e edafo-climáticas extremamente diversificadas, a ilha de Santo Antão em Cabo Verde apresenta uma reconhecida vulnerabilidade ambiental a par de uma elevada carência de estudos científicos que incidam sobre essa realidade e sirvam de base à uma compreensão integrada dos fenómenos. A cartografia digital e as tecnologias de informação geográfica vêm proporcionando um avanço tecnológico na colecção, armazenamento e processamento de dados espaciais. Várias ferramentas actualmente disponíveis permitem modelar uma multiplicidade de factores, localizar e quantificar os fenómenos bem como e definir os níveis de contribuição de diferentes factores no resultado final. No presente estudo, desenvolvido no âmbito do curso de pós-graduação e mestrado em sistemas de Informação geográfica realizado pela Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, pretende-se contribuir para a minimização do deficit de informação relativa às características biofísicas da citada ilha, recorrendo-se à aplicação de tecnologias de informação geográfica e detecção remota, associadas à análise estatística multivariada. Nesse âmbito, foram produzidas e analisadas cartas temáticas e desenvolvido um modelo de análise integrada de dados. Com efeito, a multiplicidade de variáveis espaciais produzidas, de entre elas 29 variáveis com variação contínua passíveis de influenciar as características biofísicas da região e, possíveis ocorrências de efeitos mútuos antagónicos ou sinergéticos, condicionam uma relativa complexidade à interpretação a partir dos dados originais. Visando contornar este problema, recorre-se a uma rede de amostragem sistemática, totalizando 921 pontos ou repetições, para extrair os dados correspondentes às 29 variáveis nos pontos de amostragem e, subsequente desenvolvimento de técnicas de análise estatística multivariada, nomeadamente a análise em componentes principais. A aplicação destas técnicas permitiu simplificar e interpretar as variáreis originais, normalizando-as e resumindo a informação contida na diversidade de variáveis originais, correlacionadas entre si, num conjunto de variáveis ortogonais (não correlacionadas), e com níveis de importância decrescente, as componentes principais. Fixou-se como meta a concentração de 75% da variância dos dados originais explicadas pelas primeiras 3 componentes principais e, desenvolveu-se um processo interactivo em diferentes etapas, eliminando sucessivamente as variáveis menos representativas. Na última etapa do processo as 3 primeiras CP resultaram em 74,54% da variância dos dados originais explicadas mas, que vieram a demonstrar na fase posterior, serem insuficientes para retratar a realidade. Optou-se pela inclusão da 4ª CP (CP4), com a qual 84% da referida variância era explicada e, representando oito variáveis biofísicas: a altitude, a densidade hidrográfica, a densidade de fracturação geológica, a precipitação, o índice de vegetação, a temperatura, os recursos hídricos e a distância à rede hidrográfica. A subsequente interpolação da 1ª componente principal (CP1) e, das principais variáveis associadas as componentes CP2, CP3 e CP4 como variáveis auxiliares, recorrendo a técnicas geoestatística em ambiente ArcGIS permitiu a obtenção de uma carta representando 84% da variação das características biofísicas no território. A análise em clusters validada pelo teste “t de Student” permitiu reclassificar o território em 6 unidades biofísicas homogéneas. Conclui-se que, as tecnologias de informação geográfica actualmente disponíveis a par de facilitar análises interactivas e flexíveis, possibilitando que se faça variar temas e critérios, integrar novas informações e introduzir melhorias em modelos construídos com bases em informações disponíveis num determinado contexto, associadas a técnicas de análise estatística multivariada, possibilitam, com base em critérios científicos, desenvolver a análise integrada de múltiplas variáveis biofísicas cuja correlação entre si, torna complexa a compreensão integrada dos fenómenos.

Erosão dos solos em Cabo Verde - Estudos dos Processos e Quantificação de Três Bacias na Ilha de Santiago

L’archipel du Cap Vert constitué de 10 îles volcaniques appartient à la zone sahélienne qui s’étend de l’atlantique jusqu’à la mer rouge. Depuis, plusieurs décennies le Cap Vert est affecté par la désertification causée en grande partie par la récession climatique et l’érosion des sols. Ces facteurs, associés à la forte pression anthropique sur les ressources, à l’orographie accidentée et à des pluies tropicales parfois diluviennes, provoquent de sérieuses pertes du patrimoine foncier. Cependant, depuis son Indépendance en 1975, le Gouvernement a mené un vaste programme d’arborisation, de restauration des terres et d’aménagement des cours d’eau. Pourtant, très peu de recherches ont été menées pour évaluer les actions de protection et de conservation des sols et des eaux. Par conséquent, il n’existe quasiment pas de données sur la problématique de la dégradation des terres ni de bilans. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les différents facteurs qui contrôlent l’érosion hydrique des sols. Nous avons plus particulièrement cherché à différencier les effets des activités humaines, notamment agricoles, de ceux des facteurs climatiques comme les précipitations et la génération des écoulements. Nous avons également établi les premiers bilans d’exportations de matières en suspension et en solution dans le contexte de l’archipel du Cap Vert. L’étude a été menée à l’échelle de trois bassins versants de l’ile de Santiago Cap-Vert. Ces trois bassins versant (Longueira, Grande et Godim) sont localisés dans la partie centrale de l’île de Santiago et représentatifs des divers modes d’occupation du sol et des différents climats de l’île. Il existe un gradient climatique entre les trois bassins versants. En effet, Longueira qui présente une superficie de 4,18 km2, une pente moyenne de 47 %, se localise dans une zone humide couverte à 69 % par une forêt et une surface agricole de 17 %. Grande avec une superficie de 1,87 km2, se localise en zone sub humide pour une pente moyenne de 50 %, il est essentiellement agricole. Godim, avec une superficie de 2,0 km2, se localise en zone semi aride, il est particulièrement agricole et sa pente moyenne est de 32 %. Pour ces trois bassins versants, les écoulements de crue à l’exutoire ont été mesurés et échantillonnés de 2004 à 2009. Le bassin versant de Longueira a fait l’objet d’un suivi plus poussé, notamment en termes de fréquence d’échantillonnage et de suivi des écoulements hors crue. Sur chaque échantillon nous avons procédé à la détermination de la concentration des matières en suspension ainsi qu’à l’analyse des éléments majeurs. Les résultats obtenus montrent que l’érosion mécanique dans les 3 bassins versants est caractérisée par une forte variabilité spatiale et temporelle. Sur la période 2005-2009, le bilan moyen annuel pour les bassins versants de Longueira, Grande et Godim est de : 4266, 157 et 10,1 t.km2.an-1 respectivement. La saison humide 2006 a été la plus érosive pour l’ensemble des trois bassins versants et particulièrement dans Longueira avec 2 crues exceptionnelles qui ont généré une concentration moyenne de matières en suspension supérieure à 100 g/l. En revanche, les saisons 2005 et 2008 ont été dans l’ensemble peu érosives car les concentrations moyennes ne dépassèrent pas 20 g/l. Par ailleurs, il n’y a pas eu de lames d’eau écoulées pour les saisons 2005 et 2007 pour le bassin de Godim. Sur le bassin de Longueira, l’étude des phénomènes d’hystérésis permet de caractériser chaque crue et de montrer que l’évolution temporelle des exportations de matières en suspension au cours de la saison est fortement influencée par les activités agricoles. En effet, la première crue provoque l’exportation massive des sédiments disponibles et localisés dans le lit du cours d’eau. En conséquence, la seconde est moins exportatrice de sédiments. Un mois après les premières pluies, les activités de sarclage diminuent la densité du couvert végétal et destructurent la partie superficielle des sols, ce qui provoque à nouveau une très forte exportation de sédiments lors de la troisième crue. Les résultats de l’érosion chimique sur le bassin de Longueira indiquent que le taux d’érosion chimique moyen s’élève à 45 t.km2.an-1 avec une forte variabilité temporelle. En effet, les saisons les plus humides de 2006 et 2007 sont les plus exportatrices de matières en solution, alors que 2005 a eu une faible exportation. L’utilisation du modèle de mélanges EMMA (End-Members Mixing Analysis) montre que les écoulements hypodermique et profond, qui alimentent le cours d’eau en éléments dissous, sont les principaux facteurs de l’érosion chimique. On montre ainsi que les écoulements hors crue sont à l’origine de plus de 90% des flux d’érosion chimique. L’écoulement superficiel, qui contribue à environ 70 % du débit du cours d’eau en crue, constitue un facteur de premier plan de l’érosion mécanique des sols.