Cetacean movements in relation to the dynamics of the sound-scattering layer in the Azores

Cascão, Irma Margarida Andrade Cruz Espregueira

Publication

Cetacean movements in relation to the dynamics of the sound-scattering layer in the Azores

2018-05-25Doctoral thesis

datacite.subject.fos	Ciências Naturais::Ciências da Terra e do Ambiente	pt_PT
dc.contributor.advisor	Santos, Ricardo Serrão
dc.contributor.advisor	Silva, Mónica Almeida
dc.contributor.advisor	Lammers, Marc
dc.contributor.author	Cascão, Irma Margarida Andrade Cruz Espregueira
dc.date.accessioned	2019-05-31T17:10:33Z
dc.date.available	2019-05-31T17:10:33Z
dc.date.issued	2018-05-25
dc.description	Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, 25 de maio de 2018, Universidade dos Açores.	pt_PT
dc.description.abstract	A existência de agregações é uma característica fundamental dos ecossistemas pelágicos. A interacção entre processos físicos e biológicos produz variabilidade na produção biológica a diferentes escalas espaciais e temporais. Para sobreviver num ambiente espacial e temporalmente heterogéneo, os predadores têm de localizar e explorar densas concentrações de presas. Interacções biofísicas em redor dos montes submarinos podem promover a agregação de presas, as quais podem atrair predadores como os cetáceos. No entanto, a interacção entre processos físicos, dinâmica das presas e o comportamento alimentar dos predadores é complexa e variável no espaço e no tempo. O objectivo principal desta tese é compreender a dinâmica da agregação de presas em redor dos montes submarinos e determinar de que forma os cetáceos exploram estas oportunidades alimentares. Neste trabalho recorremos a campanhas de rastreio acústico para investigar a dinâmica espacio-temporal dos organismos micronectónicos (pequenos peixes epi- e mesopelágicos, cefalópodes e crustáceos) em dois montes submarinos (Condor e Gigante) dos Açores e em zonas de mar aberto. Paralelamente, foram colocados dois hidrofones para obter informação sobre a ocorrência de cetáceos nesses montes submarinos. Os resultados demonstraram que os montes submarinos Condor e Gigante influenciam significativamente a distribuição e dinâmica do micronecton. Foram detectadas agregações substanciais no topo dos dois montes submarinos, independentemente da estação do ano e período do dia. Ao invés, a coluna de água sobre os flancos dos montes submarinos é caracterizada por concentrações de micronecton inferiores às que foram detectadas em zonas de mar aberto próximas. Enquanto no topo dos montes a comunidade de micronecton apresentava uma distribuição difusa e estava estruturada numa única camada vertical, a comunidade existente nos flancos e em mar aberto formava duas camadas distintas: uma camada de dispersão superficial (shallow-scattering layer, SSL), localizada entre a superfície e aproximadamente 150 m de profundidade, e uma camada de dispersão profunda (deep- scattering layer, DSL), dos 350 aos 650 m de profundidade. A distribuição e comportamento das duas camadas variou significativamente com a hora do dia, mas de forma inversa. Durante a noite, a densidade relativa da SSL era cerca de 5 vezes superior à registada durante o dia, a camada apresentava-se melhor delimitada e os organismos mais densamente concentrados. No que diz respeito à DSL, a densidade diurna era o dobro da nocturna e os organismos formavam agregações mais espessas e densas durante o dia. Estes resultados sugerem que as alterações diárias nas duas camadas resultam da migração vertical nocturna e posterior agregação à SSL de parte dos organismos que compõem a DSL. Alguns destes organismos poderão ser atraídos ou passivamente transportados para a coluna de água sobre o topo dos montes submarinos, acabando por ficar retidos durante o dia. Portanto, os montes submarinos podem proporcionar enriquecido oportunidades de alimentação para os cetáceos através de uma combinação de migrações verticais e retenção local de presas. Os resultados da acústica passiva mostraram que os delfinídeos foram detectada nos montes submarinos Condor e Gigante em praticamente todos os dias de monitorização, tendo os grupos permanecido uma média de 4 horas na vizinhança dos montes. Os sons de ecolocalização, associados ao comportamento alimentar, foram as vocalizações detectadas com maior frequência. Os dados evidenciaram um padrão diário na actividade acústica, com maior ocorrência de vocalizações durante a noite. Globalmente, os resultados deste trabalho demonstram que os pequenos delfinídeos utilizam consistentemente os montes submarinos Condor e Gigante como áreas de alimentação, mas que o fazem predominantemente durante a noite. Uma análise mais aprofundada dos padrões de distribuição de micronecton e golfinhos sugere que, à noite, os golfinhos exploram as maiores agregações de presas encontradas perto do fundo do topo do monte e/ou alimentam-se das concentrações elevadas de micronecton disponíveis nas camadas superfícies sobre os flancos dos montes submarinos, consequência da migração de organismos da DSL para a SSL. Estes resultados sugerem que a alimentação em maiores concentrações de presas mais agregadas perto do fundo do topo do monte durante o dia pode não ser energeticamente eficiente. Este estudo contribui para uma melhor compreensão do papel dos montes submarinos na formação das comunidades micronecton em ambientes oceânicos e como isso, por sua vez, afeta a ecologia alimentar dos golfinhos.	pt_PT
dc.description.abstract	ABSTRACT: Patchiness is a key feature of pelagic ecosystems. Interactions between physical and biological processes result in variability in biological production and biomass over a range of scales in space and time. To survive in a spatially and temporally heterogeneous environment, predators must successfully locate and exploit dense concentrations of prey. Biophysical coupling at seamounts may lead to the formation of pelagic foraging hotspots, which can attract predators like cetaceans. However, the mechanisms linking physical processes, prey dynamics and cetacean foraging are complex and scale-dependent. The main goal of this dissertation was therefore to understand the dynamics of prey aggregations at seamounts and to determine if and how cetaceans exploit these foraging opportunities. Active acoustic surveys were used to investigate the spatio-temporal dynamics of micronekton organisms (small epi- and mesopelagic fishes, cephalopods and crustaceans) on two seamounts (Condor and Gigante) in the Azores and in surrounding open-waters. At the same time, two hydrophones were deployed at these seamounts to obtain information on cetacean presence. Our results demonstrated that Condor and Gigante seamounts significantly affect the distribution and dynamics of the micronekton. Strong aggregations of micronekton were a permanent feature above the summits of both seamounts, regardless of the season and diel period. This contrasted with reduced micronekton concentrations in the water column above the seamount flanks, which were lower than those measured in open waters just a few kilometres away. Over the summits, the micronekton community was vertically structured into a single, diffusely distributed layer, whereas above the slopes and in the open ocean, it formed two distinct layers: a shallow-scattering layer (SSL), distributed from the surface to approximately 150 m depth, and a deep-scattering layer (DSL), from - 350-650 m depth. The distribution and behaviour of the two layers varied with time of day but in opposite ways. The relative density of the SSL increased by -5 times at night and organisms were more densely aggregated into a well-defined layer. As for the DSL, the daytime density was nearly the double of the night-time density, with micronekton forming thicker and slightly denser patches than at night. These findings suggest that diel changes in the two layers most likely result from the nocturnal vertical migration of part of the DSL that merges with the SSL in the upper water column. Micronekton present in surface waters would then be attracted or passively advected onto the seamount summits that would retain part of this community during the day. Therefore, seamounts may provide enhanced foraging opportunities for cetaceans through a combination of vertical migrations and local retention of prey. The results of passive acoustic monitoring showed that dolphins were acoustically detected in Condor and Gigante almost every day, remaining 4 hours on average in the vicinity of the seamounts. The most frequently detected dolphin vocalizations were echolocation sounds, known to be associated with foraging behaviour. However, we found a clear diel pattern in dolphin acoustic activity, with higher vocalization occurrences at night. Taken together these results demonstrate that small dolphins consistently use Condor and Gigante seamounts to forage but they do so predominantly at night. Further examination of micronekton and dolphin distribution patterns suggest that at night dolphins are exploring the highest prey aggregations found close to the summit seafloor and/or exploring the high micronekton concentrations available in surface layers above seamount slopes, consequence of the upward migration of organisms from the DSL to the SSL. These results suggest that foraging on higher concentrations of more aggregated prey close to the summit bottom during the day may not be energetically efficient. This study contributes to a better understanding of the role of seamounts in shaping micronekton communities in oceanic environments and how this in turn affects the foraging ecology of dolphins.	en
dc.description.sponsorship	CONDOR (PT0040); MAPCET (M2.1.2/F/012/2011);	pt_PT
dc.identifier.citation	Cascão, Irma Margarida Andrade Cruz Espregueira. "Cetacean movements in relation to the dynamics of the sound-scattering layer in the Azores". 2018. 163 p.. (Tese de Doutoramento em Ciências do Mar, especialidade em Biologia Marinha). Ponta Delgada: Universidade dos Açores, 2017. [Consult. Dia Mês Ano]. Disponível em www:<http://hdl.handle.net/10400.3/5099>.	pt_PT
dc.identifier.tid	101606443	pt_PT
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.3/5099
dc.language.iso	eng	pt_PT
dc.subject	Biologia Marinha	pt_PT
dc.subject	Cetáceos	pt_PT
dc.subject	Ecologia Alimentar	pt_PT
dc.subject	Microorganismos	pt_PT
dc.subject	Organismos Micronectónicos	pt_PT
dc.subject	Monte Submarino Condor (Açores)	pt_PT
dc.subject	Monte Submarino Gigante (Açores)	pt_PT
dc.subject	Cetaceans	en
dc.subject	Foraging Ecology	en
dc.subject	Micronekton Communities	en
dc.subject	Seamounts	en
dc.subject	Azores	en
dc.title	Cetacean movements in relation to the dynamics of the sound-scattering layer in the Azores	en
dc.type	doctoral thesis
dspace.entity.type	Publication
oaire.awardURI	info:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876-PPCDTI/PTDC%2FMAR%2F74071%2F2006/PT
oaire.fundingStream	5876-PPCDTI
project.funder.identifier	http://doi.org/10.13039/501100001871
project.funder.name	Fundação para a Ciência e a Tecnologia
rcaap.rights	restrictedAccess	pt_PT
rcaap.type	doctoralThesis	pt_PT
relation.isProjectOfPublication	67b07ff3-fd47-44c3-b911-429381deee3f
relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery	67b07ff3-fd47-44c3-b911-429381deee3f
thesis.degree.name	Doutoramento em Ciências do Mar	pt_PT