Publicação
Investigating plastic ingestion and entanglement within marine vertebrates in the NE Atlantic to inform policy
| dc.contributor.advisor | Pham, Christopher Kim | |
| dc.contributor.advisor | Borges, Javier Hernández | |
| dc.contributor.advisor | Juliano, Maria Manuela Fraga | |
| dc.contributor.author | Rodríguez, Yasmina | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-22T14:50:31Z | |
| dc.date.available | 2026-05-22T14:50:31Z | |
| dc.date.issued | 2025-11-20 | |
| dc.description | Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, 20 de novembro de 2025, Universidade dos Açores. | |
| dc.description.abstract | O plástico marinho tornou-se uma preocupação ambiental crítica, figurando entre os desafios humanos mais prementes do século XXI. No entanto, os esforços atuais para mitigar a poluição por plásticos continuam a ser insuficientes quando comparados com o aumento global previsto dos resíduos de plástico. Apesar da crescente consciencialização e das negociações políticas internacionais em curso, os plásticos continuarão a ameaçar seriamente os oceanos e a biodiversidade em todo o mundo. Os vertebrados marinhos, já sujeitos a numerosos fatores de stress ambiental, são particularmente vulneráveis à contaminação por plásticos e podem servir de indicadores para monitorizar vários aspetos desta ameaça. Como tal, o objetivo geral desta tese foi colmatar as lacunas na nossa compreensão das diferentes formas como os vertebrados pelágicos interagem com plásticos, fornecendo informações para apoiar uma vasta gama de políticas. A primeira parte da tese centrou-se numa espécie-chave de ave marinha, o cagarro (Calonectris borealis), e no seu potencial como bioindicador para monitorizar plásticos flutuantes no Atlântico Nordeste. Com base numa série temporal de oito anos, abrangendo 1,238 carcaças recolhidas nos Açores e nas Ilhas Canárias, verificámos que a contaminação por plástico era generalizada nesta espécie. A análise revelou um aumento temporal significativo no número de itens ingeridos nos juvenis, bem como diferenças acentuadas entre as duas regiões de reprodução, não só na quantidade de plástico, mas também nas diferentes morfologias ingeridas. Estes resultados, combinados com as caraterísticas ecológicas da espécie e a disponibilidade de amostras robustas, indicam que o cagarro é um exemplo de bioindicador fiável. Uma análise mais pormenorizada dos adultos de cagarro demonstrou quantitativamente que os progenitores reiniciam a sua carga de plástico, eliminando > 80% dos objetos ingeridos no final da época de reprodução. Este facto reforça a evidência de transferência intergeneracional de plásticos dos adultos para as suas crias e, mais importante ainda, sublinha o valor dos juvenis como bioindicadores mais fiáveis do que os adultos. Consequentemente, os estudos futuros devem ter em conta este facto, uma vez que a inclusão de reprodutores durante ou após a época de alimentação das crias pode levar a subestimações da ingestão de plástico e obscurecer as tendências temporais. Traduzindo os principais resultados em aplicações políticas concretas, ambos os estudos forneceram diretrizes para a implementação dos juvenis como bioindicador comum ao abrigo da Diretiva-Quadro Estratégia Marinha e da Comissão OSPAR, incluindo um valor-limite baseado em dados. Os arquipélagos oceânicos da UE e da Macaronésia podem servir como observatórios de lixo marinho, com os cagarros a sinalizarem diferenças temporais e espaciais na contaminação ambiental por plásticos. A segunda parte da tese centrou-se na investigação do processo de emaranhamento de vertebrados em detritos de plástico, fontes e potenciais causas. Em primeiro lugar, identificámos um comportamento dos cetáceos anteriormente pouco descrito. Com base em observações oportunistas, fornecemos fortes indícios de que estes animais se envolvem em comportamentos lúdicos com lixo plástico em todo o mundo. Foram observadas espécies de odontocetos que transportam ou atiram ativamente plásticos de um único uso, utilizando a cabeça e/ou as barbatanas, e em várias zonas dos oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, bem como no Mediterrâneo e no Mar Vermelho. As nossas observações sugerem que estes comportamentos podem servir de mecanismo de ingestão e emaranhamento de plástico. Em segundo lugar, embora os artigos associados à pesca representem uma parte significativa dos emaranhamentos de vertebrados marinhos, a maioria dos estudos não consegue distinguir a origem desses emaranhamentos. Estes podem ocorrer independentemente da arte de pesca estar operacional ou abandonada, perdida ou descartada (ALDFG) no meio marinho. Para fazer face a esta incerteza, desenvolvemos o índice ‘Entanglement Source Assessment’ (ENSA). Através da análise de um conjunto de critérios, o ENSA melhora quantitativamente a consistência, a transparência e a exatidão dos relatórios, o que é essencial devido às diferentes medidas de mitigação e remediação necessárias para combater o emaranhamento causado pela pesca operacional ou pelo lixo marinho. Finalmente, os emaranhamentos em lixo marinho, incluindo ALDFG e outros plásticos, foram analisados em áreas de oceano aberto no Atlântico NE, cobrindo a ZEE dos Açores até Portugal continental. Esta ameaça é reconhecida como um impacto grave do plástico oceânico na megafauna marinha, mas a sua taxa de ocorrência permanece mal descrita devido a desafios na recolha de informação. Como resultado, foram reunidos dados de várias partes interessadas num conjunto abrangente de dados sobre emaranhamento em detritos, incluindo 17 anos de observações. No âmbito desta tese, foi possível documentar dez espécies afetadas, incluindo tubarões, tartarugas marinhas, cetáceos e aves marinhas. Alguns dos emaranhamentos causaram impactos significativos ao infligir lesões externas ou constrição de partes críticas do corpo, levando à perda de membros, deformações corporais ou morte. Globalmente, esta tese fornece informações valiosas sobre a presença de plásticos em zonas de oceano aberto, realçando o complexo desafio ambiental colocado por esta pressão humana e os seus impactos significativos nos vertebrados marinhos. A investigação aqui realizada apresenta novas ferramentas para o rastreio de plásticos flutuantes em ambientes marinhos, desde microplásticos até macroplásticos, e abrangendo várias tipologias. Estes avanços estabelecem uma base científica sólida para a monitorização, dotando os decisores dos recursos necessários para implementar e avaliar a eficácia das suas medidas. Esperamos sinceramente que o trabalho realizado contribua para o desenvolvimento de políticas baseadas em provas, e que promova uma cooperação mais alargada para salvaguardar os ecossistemas marinhos e a biodiversidade. | por |
| dc.description.abstract | ABSTRACT: Marine plastic debris has become a critical environmental concern, ranking among the most pressing human challenges of the twenty-first century. Yet, current efforts to mitigate plastic pollution remain insufficient when compared to the projected global increase in plastic waste. Despite growing awareness and ongoing international political negotiations, plastics will continue to seriously threaten the oceans and biodiversity worldwide. Marine vertebrates, already subjected to numerous environmental stressors, are particularly vulnerable to plastic contamination and can serve as indicators to monitor various aspects of this threat. As such, the overarching objective of this thesis was to address gaps in our understanding of the different ways open-ocean vertebrates interact with plastic, providing insights to support a wide range of policies. The first part of the thesis focused on a key seabird species, Cory’s shearwaters (Calonectris borealis), and its potential as a bioindicator to monitor floating plastics in the NE Atlantic. Based on an eight-year time series encompassing 1,238 carcasses collected in the Azores and Canary Islands, we found that plastic contamination was pervasive in this species. The analysis revealed a significant temporal increase in the number of ingested items in fledglings, as well as pronounced differences between the two breeding regions, not only in the quantity of plastic but also in the types of morphologies ingested. These findings, combined with the species' ecological traits and the availability of robust samples, indicate that Cory’s shearwater is a textbook example of a reliable bioindicator. A more detailed analysis of Cory’s shearwater adults quantitatively demonstrated that progenitors reset their plastic loads, clearing out > 80% of the ingested items at the end of the breeding season. This reinforces the intergenerational transfer of plastics from adults to their offspring and, most importantly, underscores the value of fledglings as more reliable bioindicators than adults. As a result, future studies should account for this, as including breeders during or after chick-rearing may lead to underestimates of plastic ingestion and obscure temporal trends. Translating the main outcomes into concrete policy applications, both studies provided guidelines for the implementation of fledgling Cory’s shearwaters as a common bioindicator under the Marine Strategy Framework Directive and the OSPAR Commission, including a data-driven threshold value. The oceanic EU-Macaronesian archipelagos can serve as observatories of marine litter, with fledgling Cory’s shearwaters indicating temporal and spatial differences in environmental plastic contamination. The second part of the thesis focused on investigating the process of entanglement of vertebrates in plastic debris, its sources, and potential causes. Firstly, we identified a previously poorly described behaviour in cetaceans. Based on opportunistic observations, we provide strong evidence that they engage in play behaviour with plastic litter worldwide. Odontocete species were observed actively carrying or throwing single-use plastics using their head and/or flippers in several areas across the Atlantic, Pacific, and Indian Oceans, as well as the Mediterranean and the Red Sea. Our results suggest that such behaviours may serve as a mechanism for plastic ingestion and entanglement. Secondly, although fishing-related items account for a significant portion of entanglements in marine vertebrates, most studies fail to distinguish the source of those entrapments. These can occur either when the gear is operational or when it has been abandoned, lost, or otherwise discarded (ALDFG) in the marine environment. To address this uncertainty, we developed the Entanglement Source Assessment (ENSA) index. By analysing a set of criteria, ENSA quantitatively improves the consistency, transparency, and accuracy of the reporting, which is essential due to the differing mitigation and remediation measures necessary to tackle entanglements caused by either operational fisheries or marine debris. Finally, entanglements in marine litter, including both ALDFG and other plastics, were analysed in open ocean areas in the NE Atlantic, covering the Azores EEZ up to mainland Portugal. This threat is recognised as a severe impact of ocean plastic on marine megafauna, yet the rate of its occurrence remains poorly described due to challenges in collecting information. As a result, data was gathered from multiple stakeholders into a comprehensive entanglement in debris dataset spanning 17 years of observations. Within this thesis, we were able to document ten species affected, including sharks, sea turtles, cetaceans and seabirds. Some of the entanglements caused significant impacts by inflicting external injuries or constriction of critical body parts, leading to limb loss, body deformities, or death. Overall, this thesis provides valuable insights into the presence of plastics in open-ocean areas, highlighting the complex environmental challenge posed by this human pressure and its significant impacts on marine vertebrates. The research conducted here presents new tools for tracking floating plastic in marine environments, spanning micro to macroplastics and covering various typologies. These advancements establish a robust scientific basis for monitoring by equipping decision-makers with the necessary resources to implement and evaluate the effectiveness of their measures. We truly expect that the work undertaken will contribute to the development of evidence-based policies and foster broader cooperation to safeguard marine ecosystems and biodiversity. | eng |
| dc.identifier.citation | RODRÍGUES, Yasmina. (2025). "Investigating plastic ingestion and entanglement within marine vertebrates in the NE Atlantic to inform policy". Horta: Universidade dos Açores, 2025. 156 p. Tese de Doutoramento em Ciências do Mar. Disponível em http://hdl.handle.net/10400.3/8965 | |
| dc.identifier.tid | 101843330 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.3/8965 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | N/A | |
| dc.subject | Marine litter | |
| dc.subject | Ocean debris | |
| dc.subject | Microplastics | |
| dc.subject | ALDFG | |
| dc.subject | Marine megafauna | |
| dc.subject | Bioindicators | |
| dc.subject | Anthropogenic impacts | |
| dc.subject | Threshold Value | |
| dc.subject | Monitoring | |
| dc.title | Investigating plastic ingestion and entanglement within marine vertebrates in the NE Atlantic to inform policy | por |
| dc.type | doctoral thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Doutoramento |