Análise dos processos recentes de fragmentação e recomposição dos remanescentes florestais do estado do Rio de Janeiro

Ao longo de quase cinco anos de trabalho, foi desenvolvido o Índice de Qualidade dos Municípios - Verde, pela Fundação CIDE. O trabalho buscou retratar as características da fragmentação florestal fluminense. Como um elemento para apoiar a gestão ambiental do território, o projeto identificou corredores ecológicos prioritários para a interligação de fragmentos florestais. A grande contribuição do trabalho, do ponto de vista conceitual, foi reorientar o debate acerca da fragmentação florestal no Estado do Rio de Janeiro. O projeto IQM - Verde apresentou, exaustivamente, lugares onde ocorreram perdas e ganhos de estoques de vegetação com porte arbóreo, num recorte por municípios, bacias hidrográficas e Unidades de Conservação. Existem importantes questões que foram levantadas e ainda aguardam maiores e melhores respostas. Uma delas é tentar explicar, a partir da ecologia de paisagens, quais são os mecanismos que facilitam ou dificultam o processo natural de sucessão florestal. A situação da sucessão florestal é completamente diferente de uma região para outra do Estado. No Noroeste do Estado existem indícios claros de retração e fragmentação dos remanescentes enquanto na região Serrana do Sul Fluminense aparecem sinais claros de recuperação e recomposição florestal. Novos conceitos de gestão ambiental procuram minimizar os efeitos decorrentes da fragmentação e do isolamento espacial das espécies. O aumento da conectividade através de corredores ecológicos entre unidades de conservação e até mesmo entre os fragmentos mais bem conservados é apontado por muitos pesquisadores como uma das formas mais eficazes de promover a manutenção dos remanescentes florestais - a longo prazo - e até mesmo promover a recuperação funcional de determinadas unidades ecológicas atualmente ilhadas. A atual geração de pesquisadores e gestores públicos está diante do problema do controle dos processos que desencadeiam a fragmentação florestal. Portanto, é urgente a necessidade de entender todas as consequências associadas ao processo de fragmentação florestal e, ao mesmo tempo, descobrir os efeitos inibidores deste complexo fenômeno que possui raízes físicas, naturais e sociais. O objetivo central da tese é, a partir de elementos da História das Mentalidades e da Teoria da Decisão, construir cenários de pressão antrópica sobre os remanescentes florestais e propor um programa possível de intervenção econômica, jurídica e política, denominado no presente estudo como bolsa floresta, capaz de aliviar o atual processo de fragmentação florestal.

Padrões de assimetria associados à ecologia de cinco espécies de lagartos tropicais Cnemidophorus (Squamata, Teiidae) em áreas de restinga ao longo da costa leste brasileira

O estudo da instabilidade do desenvolvimento (ID) em organismos pode ser útil para identificar os primeiros sinais de estresse ambiental. Alterações na ID também influenciam a aptidão dos organismos. A variação entre a simetria dos lados esquerdo e direito, manifestada como assimetria flutuante (AF), é um indicador da ID. Ao quantificarmos a literatura científica referente aos estudos de assimetria em répteis identificamos as seguintes tendências: perturbações ambientais aumentam a AF nas populações, fêmeas tendem a escolher machos com características sexuais simétricas, a instabilidade térmica durante o desenvolvimento do ovo pode produzir indivíduos com maior assimetria, a ocorrência de lesões é mais frequente em indivíduos assimétricos para um determinado lado e há uma correlação negativa entre a assimetria e o desempenho locomotor. Considerando os nossos critério de busca, não encontramos estudos sobre assimetria em répteis na América do Sul. Neste estudo, utilizamos diferentes caracteres merísticos e métricos bilaterais para identificar a AF em diferentes populações de cinco espécies de lagartos do gênero Cnemidophorus (C. abaetensis, C. lacertoides, C. littoralis, C. nativo, C. ocellifer) em 15 áreas de restinga ao longo da costa leste do Brasil. A AF foi maior em populações de Cnemidophorus com maior densidade, menor em populações de restingas com maior degradação ambiental e a sua relação com a concentração de mercúrio variou dependendo da espécie. Provavelmente os agentes estressores ambientais avaliados atuam com intensidades diferentes. O nível de degradação ambiental e a concentração de mercúrio causariam a deterioração precoce dos indivíduos com maiores valores de AF. Isso resulta em uma relação inversa entre esses estresses e a AF das populações. Indivíduos com vestígios de autotomia caudal tiveram maiores valores de AF, o que pode ser um indicativo de que indivíduos com menor aptidão efetuam mais autotomia caudal do que aqueles com maior aptidão. Lagartos com evidências de autotomia também tiveram maior tamanho corpóreo, provavelmente devido a estes estarem expostos a mais tempo aos riscos de predação. Não encontramos diferenciação entre as espécies na frequência de autotomia caudal sendo esta talvez melhor explicada por fatores ambientais como a intensidade de predação. Os índices de AF para caracteres múltiplos se mostraram mais eficientes do que a AF de caracteres individuais nas comparações entre indivíduos vivendo em populações com diferentes níveis de estresse e entre indivíduos com e sem autotomia caudal

Proposed Environmental Quality Standards for Phenol in Water

This is the Proposed Environmental Quality Standards (EQS) for Phenol in Water prepared for the National Rivers Authority, and published by the Environment Agency in 1995. The report reviews the properties and uses of phenol, its fate, behaviour and reported concentrations in the environment and critically assesses the available data on its toxicity and bioaccumulation. The information is used to derive EQSs for the protection of fresh and saltwater life and for the abstraction of water to potable supply. Phenol is widely used as a chemical intermediate and the main sources for phenol in the environment are of anthropogenic origin. Phenol may also be formed during natural decomposition of organic material. The persistence of phenol in the aquatic environment is low with biodegradation being the main degradation process (half-lives of hours to days). Phenol is moderately toxic to aquatic organisms and its potential to bioaccumulate in aquatic organisms is low.

Cheshire Meres 1994 November surveys

This is the Cheshire Meres 1994 November surveys report produced by the National Rivers Authority in 1995. The report focuses on some of Cheshire meres, which were showing evidence of increasing eutrophication, commonly due to anthropogenic inputs. Concern for the deterioration of the water quality of still waters has been translated by incorporating these priorities into the NRA North West Regional Environmental Strategy for Stillwaters. The meres were also being investigated as possible polluted waters under the EC Nitrate Directive. The ultimate aim is to formulate lakes management options in order to help preserve North West still waters and minimise future restoration programmes. For such pro-active work to be carried out, sufficient background data must be available. It should then be possible to fully assess the current status of these lakes, identify seasonal trends and detect significant point/diffuse pollution inputs. These surveys were the first of a series, and it was intended to repeat similar surveys in Summer and Autumn 1995, and include a further 20 meres.

Diferenciação genética do golfinho-de-dentes-rugosos, Steno bredanensis (Cuvier in Lesson, 1828) (Cetartiodactyla: Delphinidae): taxonomia molecular e estrutura populacional

O gênero Steno pertence à Ordem Cetartiodactyla, Família Delphinidae, e compreende apenas uma espécie: o golfinho-de-dentes-rugosos, Steno bredanensis. O golfinho-de-dentes-rugosos é encontrado nos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, em águas profundas tropicais, subtropicais e temperadas quentes. Entretanto, em algumas localidades como as regiões Sudeste e Sul do Brasil, esta espécie é conhecida por apresentar hábitos costeiros, o que a torna suscetível a ameaças antropogênicas como a degradação do hábitat, as capturas acidentais e diversos tipos de poluição. Conhecer a magnitude destes impactos e o grau de diferenciação genética das populações usando marcadores moleculares são aspectos importantes para a conservação da espécie. Os marcadores moleculares são segmentos específicos de DNA que podem ou não fazer parte de um gene e que apresentam grau de polimorfismo adequado para responder questões sobre as relações genéticas de indivíduos, populações ou diferentes espécies. O DNA mitocondrial é um dos marcadores moleculares mais utilizados em estudos sobre estrutura populacional, sistemática e filogenia de cetáceos. Estudos genéticos têm mostrado que várias espécies de delfinídeos apresentam estrutura populacional genética, entre e dentro das bacias oceânicas. No presente estudo foi investigada a diferenciação genética do golfinho-de-dentes-rugosos usando sequências da região controle mitocondrial de várias localidades em todo o mundo (Oceano Pacífico Centro-Sul: N=59; Pacífico Tropical Leste: N= 4; Pacífico Noroeste: N=1; Oceano Índico: N=1; Atlântico - Caribe: N=3; Atlântico Sudoeste: N=44; N total = 112). Análises preliminares indicaram grande diferenciação genética entre os Oceanos Atlântico e Pacífico/Índico (distância p = 0,031), que foram posteriormente investigadas utilizando sequências do citocromo b e mitogenomas completos. As análises filogenéticas de Neighbor-Joining e Bayesianas não foram conclusivas sobre a existência de especiação críptica em Steno. No entanto, a grande diferenciação entre as bacias oceânicas merece uma análise mais aprofundada, utilizando outros marcadores genéticos (por ex., sequências nucleares) bem como dados morfológicos. Não obstante, as análises AMOVA e FST par-a-par revelaram forte diferenciação populacional, não só entre os oceanos Atlântico e Pacífico, mas também no Atlântico, onde foram detectadas três populações: Caribe, região Sudeste e região Sul do Brasil. As populações detectadas no Atlântico Sudoeste devem ser aceitas como Unidades de Manejo (Management Units, MU) e dados demográficos básicos precisam ser levantados para essas MU, a fim de possibilitar uma melhor avaliação dos impactos antrópicos sobre elas. Este estudo fornece a primeira perspectiva sobre a diferenciação genética mundial de S. bredanensis.

Análises genéticas de carcaças de atobá marrom, Sula leucogaster (Boddaert, 1783), da região centro-norte do Estado do Rio de Janeiro

A região da Bacia de Campos está exposta a diversas atividades antrópicas, que interferem diretamente no funcionamento do ecossistêmico marinho. O estudo da fauna marinha na costa centro-norte fluminense mostra grande relevância, diversas aves marinhas residem ou passam grande parte de seu período migratório ao longo da Bacia de Campos, entre elas está Sula leucogaster (Boddaert, 1783). Embora essas aves sejam altamente móveis, suas populações apresentam uma estrutura populacional genética robusta. Com o intuito de verificar a estruturação e as relações evolutivas da população de Sula leucogaster na Bacia de Campos foram recolhidas 91 amostras de encalhe e os dados gerados para esta região foram comparados com dados já publicados de outras bacias oceânicas. A partir da região controle do DNA mitocondrial foram gerados 26 haplótipos, todos exclusivos da Bacia de Campos, muitos raros e apenas oito possuíram frequência comum. As análises mostraram que a população da Bacia de Campos é um estoque genético de Sula leucogaster. Tal fato pode ser atribuído ao comportamento filopátrico e ao hábito costeiro dessa espécie que impede o fluxo gênico entre populações. Além disso, a população da Bacia de Campos detém baixa variabilidade genética e possivelmente está sofrendo efeito gargalo ou seleção purificadora, corroborados por valores do teste Fu, o que é comum para espécies que se dividem em subpopulações. Os dados filogenéticos demonstram um contato recente entre as populações da Bacia de Campos e da ilha de Ascensão. As condições oceanográficas também têm influência na estruturação de populações de Sula leucogaster, visto que a ausência de barreiras e a proximidade geográfica poderiam favorecer contato secundário com o Mar do Caribe, fato não evidenciado nas análises. Sendo assim, a divergência de populações nessa espécie e a baixa variabilidade genética são fatores preocupantes para a manutenção da população de atobás marrons em uma área de grande impacto ambiental

Modelagem do uso de hábitat de cetáceos na região de Cabo Frio, estado do Rio de Janeiro, Brasil

Em estudos ecológicos é importante entender os processos que determinam a distribuição dos organismos. O estudo da distribuição de animais com alta capacidade de locomoção é um desafio para pesquisadores em todo o mundo. Modelos de uso de habitat são ferramentas poderosas para entender as relações entre animais e o ambiente. Com o desenvolvimento dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG ou GIS, em inglês), modelos de uso de habitat são utilizados nas análises de dados ecológicos. Entretanto, modelos de uso de habitat frequentemente sofrem com especificações inapropriadas. Especificamente, o pressuposto de independência, que é importante para modelos estatísticos, pode ser violado quando as observações são coletadas no espaço. A Autocorrelação Espacial (SAC) é um problema em estudos ecológicos e deve ser considerada e corrigida. Nesta tese, modelos generalizados lineares com autovetores espaciais foram usados para investigar o uso de habitat dos cetáceos em relação a variáveis fisiográficas, oceanográficas e antrópicas em Cabo Frio, RJ, Brasil, especificamente: baleia-de-Bryde, Balaenoptera edeni (Capítulo 1); golfinho nariz-de-garrafa, Tursiops truncatus (Capítulo 2); Misticetos e odontocetos em geral (Capítulo 3). A baleia-de-Bryde foi influenciada pela Temperatura Superficial do Mar Minima e Máxima, no qual a faixa de temperatura mais usada pela baleia condiz com a faixa de ocorrência de sardinha-verdadeira, Sardinella brasiliensis, durante a desova (22 a 28C). Para o golfinho nariz-de-garrafa o melhor modelo indicou que estes eram encontrados em Temperatura Superficial do Mar baixas, com alta variabilidade e altas concentrações de clorofila. Tanto misticetos quanto os odontocetos usam em proporções similares as áreas contidas em Unidades de Conservação (UCs) quanto as áreas não são parte de UCs. Os misticetos ocorreram com maior frequência mais afastados da costa, em baixas temperaturas superficiais do mar e com altos valores de variabilidade para a temperatura. Os odontocetos usaram duas áreas preferencialmente: as áreas com as menores profundidades dentro da área de estudo e nas maiores profundidade. Eles usaram também habitats com águas frias e com alta concentração de clorofila. Tanto os misticetos quanto os odontocetos foram encontrados com mais frequência em distâncias de até 5km das embarcações de turismo e mergulho. Identificar habitats críticos para os cetáceos é um primeiro passo crucial em direção a sua conservação

Estudo isotópico e geoquímico dos sedimentos costeiros da Costa Verde do Estado do Rio de Janeiro para identificação de atividades antrópicas

A Costa Verde se localiza no estado do Rio Janeiro, onde também está localizada a Ilha Grande, importante polo turístico do estado. É composta pelas baías Sepetiba e Ilha Grande, que podem ser compartimentadas em diversas enseadas. As principais enseadas são Sepetiba, Marambaia, Mangaratiba, Angra dos Reis, Ribeira, Frade e Paraty. O presente estudo foi realizado nas enseadas de Mangaratiba, Angra dos Reis e Ribeira e foram compilados dados de Sepetiba e Marambaia estudado por outros autores. O objetivo do estudo destas enseadas foi identificar os metais e suas fontes e os mecanismos que os controlam, além de propor novos parâmetros de concentração de metais que indiquem processos de contaminação. O método utilizado foi a coleta de sedimento de fundo através da utilização de Van Veen e analisados por digestão total em espectrômetro de massa da qual se obteve a concentração dos elementos Ca, Cd, Co, Cr, Cu, K, Pb, Na, Ni, Sr, S, U, V e Zn, além das razões isotópicas de chumbo, com prioridade da razão 206Pb/207Pb. Foram obtidos resultados que indicam que a enseada de Mangaratiba apresenta as maiores concentrações de metais e com predominante contribuição antrópica cujas fontes são, os empreendimentos localizados na costa dessa enseada, incluindo o TEBIG. A enseada de Angra dos Reis também apresenta concentrações elevadas de metais, provenientes de efluentes domésticos, rejeito industrial ao qual se inclui o estaleiro Verolme e com forte controle do embasamento da enseada. A enseada da Ribeira tem seus metais fornecidos pelo porto de Bracuhy e uma fonte desconhecida que são controlados, em parte, pelos efluentes da CNAAA. Em relação a interação entre as cinco enseadas existe mútua troca de metais controlados pela dinâmica da Costa e acentuada pelo Canal de Ilha Grande (que liga as duas baias), onde a dispersão dos metais também é controlada por temperatura, fração sedimentar, profundidade e salinidade. Os principais metais relacionados às fontes antrópicas na Costa Verde são Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. As concentrações hoje apresentadas na resolução CONAMA não atendem a realidade da Costa Sul brasileira, sendo então propostos novos parâmetros de controle, menos permissivo

Microanálise e geoquímica em testemunhos de corais como elementos de interpretação dos impactos das forçantes naturais e antrópicas sobre a costa do Brasil

Corais pétreos são formadores de recifes. Por secretarem carbonato de cálcio pela base de seus pólipos, esses corais zooxantelados formam um exoesqueleto, composto geralmente por cristais de aragonita. Os padrões de crescimento coralinos variam desde a escala sazonal a centenária e podem ser caracterizados pela medida da taxa de crescimento, a variabilidade dos isótopos estáveis de oxigênio e carbono e pelas razões elementares Sr/Ca, Mg/Ca, U/Ca, Cd/Ca, Ra/Ca (entre outras) em seu esqueleto. Em um contexto global, os recifes cumprem importante papel como sumidouros de carbono atmosférico. Diante das evidências de um oceano mais quente na era moderna, a temperatura da superfície do mar (TSM) tem sido considerada um importante fator de controle da calcificação e crescimento coralino. Geralmente, a calcificação tende a aumentar com a elevação da TSM dentro de uma estreita faixa aceitável para o funcionamento pleno do metabolismo coralino. Neste trabalho, desenvolveu-se uma re-análise das taxas de crescimento de testemunhos de corais amostrados na costa brasileira (Salvador-Ba - Baía de Todos os Santos, Parque Nacional Marinho dos Abrolhos-Ba e Armação dos Búzios-RJ) empregando-se uma combinação de bandas de crescimento (alta e baixa densidades) auxiliado pelo método de luminescência e datação por radioisótopos de U e Th. As diferenças nas cronologias para os dois métodos variou de 1 ano para o caso de Abrolhos até 7,4 anos para Búzios (em seções específicas do testemunho). Foram analisadas variações de calcificação no esqueleto coralino e interpretadas à luz das razões Sr/Ca e U/Ca (ambos próxies da TSM), séries climáticas de AMO e PDO, e pH pelágico oceânico. Identificamos uma diminuição na taxa de calcificação do exoesqueleto no tempo estudado na amostra de Salvador de 0,4 g/cm2, e um aumento em Abrolhos de 0,4 g/cm2 e Búzios 0,3 g/cm2, exceto nos anos de 1950 ao final de 1980 e de 1910 ao final de 1930, respectivamente. Uma microtomografia de raio-X foi empregada para determinar micro-estruturas coralinas, sendo os parâmetros mais relevantes a microporosidade e a anisotropia. Para Abrolhos e Búzios, foi identificado um aumento na porosidade total do exoesqueleto, principalmente no começo de 1940 até o fim da década de 1980 e entre 1890 a 1930 respectivamente. Notou-se forte associação entre a redução do padrão de calcificação com o aumento da porosidade. Os testemunhos da espécie Siderastrea stellata coletados em Abrolhos e Búzios mostraram alta associação das razoes Sr/Ca e U/Ca com a taxa de calcificação, caracterizando uma resposta similar a de outros autores para a Grande Barreira na Austrália (DE'ATH et al., 2009) e para a região central do Mar Vermelho (CANTIN et al., 2010). Em relação as razões Ba/Ca, Salvador e Abrolhos evidenciaram variáveis que contribuíram para este aumento como a forçante de produção de petróleo e aumento populacional (economia), e TSM (oceano). Para Búzios, a TSM (oceano), produção de petróleo, aumento populacional e NDVI (economia). Após os anos de 1990, o impacto dos fatores econômicos, além das variáveis oceânicas respondem mais significativamente o aumento da razão Ba/Ca em todos os sítios quase que concomitantemente na costa brasileira.

A Positive trajectory for corals at Little Cayman Island

Coral reefs are damaged by natural disturbances and local and global anthropogenic stresses. As stresses intensify, so do debates about whether reefs will recover after significant damage. True headway in this debate requires documented temporal trajectories for coral assemblages subjected to various combinations of stresses; therefore, we report relevant changes in coral assemblages at Little Cayman Island. Between 1999 and 2012, spatiotemporal patterns in cover, densities of juveniles and size structure of assemblages were documented inside and outside marine protected areas using transects, quadrats and measurements of maximum diameters. Over five years, bleaching and disease caused live cover to decrease from 26% to 14%, with full recovery seven years later. Juvenile densities varied, reaching a maximum in 2010. Both patterns were consistent within and outside protected areas. In addition, dominant coral species persisted within and outside protected areas although their size frequency distributions varied temporally and spatially. The health of the coral assemblage and the similarity of responses across levels of protection suggested that negligible anthropogenic disturbance at the local scale was a key factor underlying the observed resilience.

Quantifying the limits of HANPP and carbon emissions which prolong total species well-being

Anthropogenic climate and land-use change are leading to irreversible losses of global biodiversity, upon which ecosystem functioning depends. Since total species' well-being depends on ecosystem goods and services, man must determine how much net primary productivity (NPP) may be appropriated and carbon emitted so as to not adversely impact this and future generations. In 2005, man ought to have only appropriated 9.72 Pg C of NPP, representing a factor 2.50, or 59.93%, reduction in human-appropriated NPP in that year. Concurrently, the carbon cycle would have been balanced with a factor 1.26, or 20.84%, reduction from 7.60 Gt C/year to 5.70 Gt C/year, representing a return to the 1986 levels. This limit is in keeping with the category III stabilization scenario of the Intergovernmental Panel for Climate Change. Projecting population growth to 2030 and its associated basic food requirements, the maximum HANPP remains at 9.74 ± 0.02 Pg C/year. This time-invariant HANPP may only provide for the current global population of 6.51 billion equitably at the current average consumption of 1.49 t C per capita, calling into question the sustainability of developing countries striving for high-consuming country levels of 5.85 t C per capita and its impacts on equitable resource distribution. © Springer Science+Business Media B.V. 2009.

Linking energy policy, electricity generation and transmission using strong sustainability and co-optimization

The design of a sustainable electricity generation and transmission system is based on the established science of anthropogenic climate change and the realization that depending on imported fossil-fuels is becoming a measure of energy insecurity of supply. A model is proposed which integrates generation fuel mix composition, assignment of plants and optimized power flow, using Portugal as a case study. The result of this co-optimized approach is an overall set of generator types/fuels which increases the diversity of Portuguese electricity supply, lowers its dependency on imported fuels by 14.62% and moves the country towards meeting its regional and international obligations of 31% energy from renewables by 2020 and a 27% reduction in greenhouse gas emissions by 2012, respectively. The quantity and composition of power generation at each bus is specified, with particular focus on quantifying the amount of distributed generation. Based on other works, the resultant, overall distributed capacity penetration of 19.02% of total installed generation is expected to yield positive network benefits. Thus, the model demonstrates that national energy policy and technical deployment can be linked through sustainability and, moreover, that the respective goals may be mutually achieved via holistic, integrated design. ©2009 IEEE.

Strandings as indicators of marine mammal biodiversity and human interactions off the coast of North Carolina

The adjacency of 2 marine biogeographic regions off Cape Hatteras, North Carolina (NC), and the proximity of the Gulf Stream result in a high biodiversity of species from northern and southern provinces and from coastal and pelagic habitats. We examined spatiotemporal patterns of marine mammal strandings and evidence of human interaction for these strandings along NC shorelines and evaluated whether the spatiotemporal patterns and species diversity of the stranded animals reflected published records of populations in NC waters. During the period of 1997–2008, 1847 stranded animals were documented from 1777 reported events. These animals represented 9 families and 34 species that ranged from tropical delphinids to pagophilic seals. This biodiversity is higher than levels observed in other regions. Most strandings were of coastal bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) (56%), harbor porpoises (Phocoena phocoena) (14%), and harbor seals (Phoca vitulina) (4%). Overall, strandings of northern species peaked in spring. Bottlenose dolphin strandings peaked in spring and fall. Almost half of the strandings, including southern delphinids, occurred north of Cape Hatteras, on only 30% of NC’s coastline. Most stranded animals that were positive for human interaction showed evidence of having been entangled in fishing gear, particularly bottlenose dolphins, harbor porpoises, short-finned pilot whales (Globicephala macrorhynchus), harbor seals, and humpback whales (Megaptera novaeangliae). Spatiotemporal patterns of bottlenose dolphin strandings were similar to ocean gillnet fishing effort. Biodiversity of the animals stranded on the beaches reflected biodiversity in the waters off NC, albeit not always proportional to the relative abundance of species (e.g., Kogia species). Changes in the spatiotemporal patterns of strandings can serve as indicators of underlying changes due to anthropogenic or naturally occurring events in the source populations.

An ecological characterization of the Stellwagen Bank National Marine Sanctuary Region: oceanographic, biogeographic, and contaminants assessment

The mission of NOAA’s National Marine Sanctuary Program (NMSP) is to serve as the trustee for a system of marine protected areas, to conserve, protect, and enhance their biodiversity, ecological integrity, and cultural legacy while facilitating compatible uses. Since 1972, thirteen National Marine Sanctuaries, representing a wide variety of ocean environments, have been established, each with management goals tuned to their unique diversity. Extending from Cape Ann to Cape Cod across the mouth of Massachusetts Bay, Stellwagen Bank National Marine Sanctuary (NMS) encompasses 2,181 square kilometers of highly productive, diverse, and culturally unique Federal waters. As a result of its varied seafloor topography, oceanographic conditions, and high primary productivity, Stellwagen Bank NMS is utilized by diverse assemblages of seabirds, marine mammals, invertebrates, and fish species, as well as containing a number of maritime heritage resources. Furthermore, it is a region of cultural significance, highlighted by the recent discovery of several historic shipwrecks. Officially designated in 1992, Stellwagen Bank became the Nation’s twelfth National Marine Sanctuary in order to protect these and other unique biological, geological, oceanographic, and cultural features of the region. The Stellwagen Bank NMS is in the midst of its first management plan review since designation. The management plan review process, required by law, is designed to evaluate, enhance, and guide the development of future research efforts, education and outreach, and the management approaches used by Sanctuaries. Given the ecological and physical complexity of Stellwagen Bank NMS, burgeoning anthropogenic impacts to the region, and competing human and biological uses, the review process was challenged to assimilate and analyze the wealth of existing scientific knowledge in a framework which could enhance management decision-making. Unquestionably, the Gulf of Maine, Massachusetts Bay, and Stellwagen Bank-proper are extremely well studied systems, and in many regards, the scientific information available greatly exceeds that which is available for other Sanctuaries. However, the propensity of scientific information reinforces the need to utilize a comprehensive analytical approach to synthesize and explore linkages between disparate information on physical, biological, and chemical processes, while identifying topics needing further study. Given this requirement, a partnership was established between NOAA’s National Marine Sanctuary Program (NMSP) and the National Centers for Coastal Ocean Science (NCCOS) so as to leverage existing NOAA technical expertise to assist the Sanctuary in developing additional ecological assessment products which would benefit the management plan review process.

A marine biogeographic assessment of the northwestern Hawaiian Islands

The mission of NOAA’s Office of National Marine Sanctuaries (ONMS) is to serve as the trustee for a system of marine protected areas, to conserve, protect and enhance biodiversity. To assist in accomplishing this mission, the ONMS has developed a partnership with NOAA’s Center for Coastal Monitoring and Assessment’s Biogeography Branch (CCMA-BB) to conduct biogeographic assessments of marine resources within and adjacent to the marine waters of NOAA’s National Marine Sanctuaries (Kendall and Monaco, 2003). Biogeography is the study of spatial and temporal distributions of organisms, their associated habitats, and the historical and biological factors that influence species’ distributions. Biogeography provides a framework to integrate species distributions and life history data with information on the habitats of a region to characterize and assess living marine resources within a sanctuary. The biogeographic data are integrated in a Geographical Information System (GIS) to enable visualization of species’ spatial and temporal patterns, and to predict changes in abundance that may result from a variety of natural and anthropogenic perturbations or management strategies (Monaco et al., 2005; Battista and Monaco, 2004). Defining biogeographic patterns of living marine resources found throughout the Northwestern Hawaiian Islands (NWHI) was identified as a priority activity at a May 2003 workshop designed to outline scientifi c and management information needs for the NWHI (Alexander et al., 2004). NOAA’s Biogeography Branch and the Papahanaumokuakea Marine National Monument (PMNM) under the direction of the ONMS designed and implemented this biogeographic assessment to directly support the research and management needs of the PMNM by providing a suite of spatially-articulated products in map and tabular formats. The major fi ndings of the biogeographic assessment are organized by chapter and listed below.