AULA PRÁTICA DINÂMICA DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS BIOLOGIA MARINHA (2º CICLO)

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1 AULA PRÁTICA DINÂMICA DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS BIOLOGIA MARINHA (2º CICLO) TÍTULO: Análise do impacto antropogénico (descarga de esgotos) nas comunidades de macrofauna bentónica numa zona costeira OBJECTIVO: Efectuar o tratamento dos dados com o software PRIMER Analisar os resultados (MDS, ANOSIM, DIVERSIDADE, AB PLOTS) Discutir o tipo de alterações nas comunidades bentónicas provocadas pelo impacto ENQUADRAMENTO: Na zona costeira X ocorre uma descarga de esgotos urbanos numa área de sapal. Para caracterizar o impacto dessa descarga nas comunidades bentónicas de macrofauna definiram-se 6 estações de amostragem (M1 a M6), sendo a M1 a mais próxima do ponto de descarga e M6 a mais afastada. O sedimento da zona é vasoso, com uma maior percentagem de matéria orgânica no sedimento nas estações M1 a M3. O efeito da maré ocorre em todas as estações, mesmo com marés de amplitude reduzida. Efectuaram-se recolhas em três períodos (Janeiro, Abril e Junho) com amostrador (tubo) com diâmetro de 15 cm. As amostras foram processadas para análise da abundância das várias espécies e determinação da biomassa. Com os resultados obtidos construíram-se, em EXCEL, duas matrizes de dados: ABUNDÂNCIA macrofauna.xls e BIOMASSA macrofauna.xls. É solicitada informação sobre o impacto da descarga nas comunidades bentónicas da zona eventualmente afectada. PRIMER SOFTWARE: The PRIMER (Plymouth Routines In Multivariate Ecological Research) is a package developed at the Plymouth Marine Laboratory for the study of community structure and intended for use by ecologists, without needing a strong background in statistics. The software was developed by Bob Clarke and Richard Warwick. 1

2 ANÁLISE DOS DADOS COM O SOFWARE PRIMER: 1- Importar dados do EXCEL para PRIMER: Open (seleccionar ficheiros Excel); Desmarcar opção Include Title, Ok Marcar: Samples as Rows 2- Preparar matriz para o PRIMER (espécies em linhas e estações de amostragem/meses em colunas) Necessário fazer TRANSPOSE da matriz (tb pode ser no EXCEL) No PRIMER: Opção DATA, TRANSPOSE Gravar ficheiro ex: Abundância transpose. É assumida a extensão.pri 2

3 3- Associar as estações de amostragem a factores (ex. local, nível impacto, mês, etc) Seleccionar opção EDIT; FACTORS; Factors; Add; Add factor name (adicionar nome dos factores: impacto, OK; local, OK; mês OK) Adicionar factores: IMPACTO: estações M1 a M3 +++ e M4 a M6 --- LOCAL: M1, M2 Para facilitar o preenchimento seleccionar EDIT (dentro dos Factors ) e usar FILL DOWN : VALUE se for para repetir um valor ou PATTERN, para repetir uma sequência de valores Fazer OK Gravar ficheiro ex: Abundância transpose. Assume a extensão.pri 4- Calcular a matriz de similaridade básico para cálculo MDS, CLUSTER e ANOSIM 3

4 Opção DATA (menu principal); Similarity, seleccionar Samples, seleccionar Bray-Curtis similarity e seleccionar em, Transformation, LOG(X+1) necessário para eliminar o peso dos valores de zero na matriz Gravar ficheiro abundância similarity extensão automática.sid 5- Construir representação espacial da semelhança entre estações Multidimensional scaling MDS Opção ANALYSE (menu principal); seleccionar MDS, plot graph, escolher nº de restarts (10 defeito); OK 4

5 6- Configurar o plot do MDS Com o ponteiro do rato em cima do gráfico clicar no botão direito do rato e seleccionar properties. Por exemplo seleccionar as opções None em symbols e Factor level em label. Seleccionar factor name, por exemplo impacto ; OK. Testar várias opções e copiar gráficos para ficheiro Word. 7- Associar a abundância relativa de cada taxa à estação de amostragem Com o ponteiro do rato em cima do gráfico clicar no botão direito do rato e seleccionar properties. Seleccionar a opção Buble value 2D em symbols e Sample em label. Seleccionar o worksheet ex. ABUNDÂNCIA macrofauna e a variável taxa que se quer graficar; OK. Testar várias opções e copiar gráficos para ficheiro Word. 5

6 8 Fazer Dendograma Com a matriz de similaridade seleccionada, no menu principal escolher ANALYSE e depois CLUSTER; OK. Clicar nos pontos de união entre os vários ramos para mudar posição no plot copiar gráficos para ficheiro Word 8 - Análise de similaridade (ANOSIM), entre os grupos de estações Seleccionar ficheiro com matriz de similaridade (clicar em cima) Seleccionar ANALYSE (menu principal) e depois ANOSIM. Seleccionar na opção de output: Histogram. Comparar valor do Global R com o valor de R na distribuição esperada no caso de a distribuição dos valores ser completamente aleatória. Quanto maior for o valor do R global (mais próximo de 1) maior é a diferença relativamente a uma distribuição aleatória, ou seja, maior é a indicação de que as comunidades são diferentes. Ver ficheiro com resultados: R statistic indica o nível de similaridade entre estações e o significance level % indica o nível de significância do resultado, ou seja, a probabilidade das estações serem iguais (quanto menor for a %, melhor a confiança nos resultados). Copiar resultados para ficheiro Word 6

7 8- Identificação dos taxa mais estruturantes Abrir matriz original de dados transpostos e com os factors atribuídos, ex: abundancia transpose.pri. Seleccionar ANALYSE; SIMPER e escolher o factor name, ex: local; OK. Copiar resultados para ficheiro Word 9 Repetir os passos anteriores com o ficheiro BIOMASSA macrofauna.xls 10 Construir curvas Abundância/biomassa (ABC plot) Abrir os dois ficheiros com matrizes transpostas ABUNDANCIA macrofauna.pri e BIOMASSA macrofauna.pri Seleccionar DATA no menu principal e escolher TRANSFORM. Escrever a expressão log(1+v)/(101-v); OK 7

8 Gravar ficheiros como ABUNDANCIA log.pri e BIOMASSA log.pri Seleccionar nos dois ficheiros referidos TODAS as estações M2 (clicar no topo das colunas) e depois seleccionar EDIT (menu principal); SELECT ; HIGHLIGHTED Estando activo o ficheiro a ABUNDANCIA log.pri seleccionar: ANALISE (menu principal); DOMINANCE PLOT; Seleccionar ABUNDANCE AND BIOMASS DATA (ABC) deve estar seleccionado o ficheiro da Biomassa log.pri; PLOT TYPE: Cumulative; depois OK Seleccionar EDIT (menu principal); SELECT e ALL; e depois seleccionar nos dois ficheiros originais referidos TODAS as estações M5 e repetir todos os passos do ponto 10. Copiar gráficos para ficheiro Word (linha verde abundância; linha azul biomassa). Situação com impacto a linha verde sobrepõe-se à linha azul domina a abundância. 8

9 11- Cálculo de Diversidade Abrir os dois ficheiros com matrizes transpostas ABUNDANCIA macrofauna.pri e BIOMASSA macrofauna.pri Seleccionar ANALYSE, DIVERSE, Other (ex. seleccionar indices Margalef e Pielou), Shannon, Simpson, não esquecer marcar Results to worksheet. Substituir missing values por zeros. Gravar ficheiro ABUNDANCIA divers.pri Seleccionar EDIT factor, Add factor (local). Finalmente seleccionar Data Average; Averaged factor (seleccionar local); OK. Gravar ficheiro em EXCEL ABUNDANCIA divers.xls. Fazer gráficos no EXCEL. Copiar gráficos para ficheiro Word 9

10 QUESTÕES PARA DISCUTIR E RESPONDER 1 - Existe alguma separação entre as várias estações e meses, a nível da comunidade macrobentónica amostrada? 2 - Os dados parecem ter uma distribuição aleatória, ou parece existir alguma diferença significativa entre os grupos? 3 - Quais são as estações mais diferentes? E mais semelhantes? 4 - Quais os taxa mais estruturantes, em termos de abundância e de biomassa? São os mesmos quer nas estações mais próximo do ponto de descarga, quer para as mais afastadas? 5 - O que se pode concluir sobre o impacto nas zonas M2 e M5? 6 - Qual o efeito da descarga sobre a diversidade da macrofauna bentónica na zona? O impacto estende-se por toda a área amostrada, ou existe algum ponto a partir do qual o impacto se torna menos nítido? 7 Qual parece ser o factor responsável pela ordenação das estações (meses, locais)? 8 - O que se pode concluir sobre o nível de impacto no local amostrado? 9 - Que tipo de soluções proporia para resolver o impacto, no caso de se verificar, ou para evitar que possa ocorrer? 10