Development of tools for the ecological quality status assessment of rocky shore benthic macroinvertebrate communities

Abstract

The aim of the research work presented in this thesis was to provide further knowledge of the effects of anthropogenic disturbance (organic enrichment) on intertidal rocky shore macroinvertebrate communities. The main objective was to address a gap in the Water Framework Directive (WFD) implementation with regard to rocky shores, namely with the development and validation of a multimetric index for rocky shore quality assessments based exclusively on the benthic macroinvertebrates quality element. First was analysed the change in structure of benthic macroinvertebrate communities as a response to anthropogenic disturbance (organic enrichment) gradients, and compared that with the response provided by the macroalgal component. Considering that the macroinvertebrate communities were responding to the disturbance gradients, the performance of several ecological indices (abundance, diversity and taxonomic composition indices) based on the macroinvertebrate communities was evaluated along the disturbance gradients. After, a complementary approach was followed, using functional trait-based methods (biological traits analysis and functional diversity indices), and comparing that approach with the more traditionally taxonomic one. Ultimately, the multimetric index proposed – Rocky shore Macroinvertebrates Assessment Tool (RMAT) – was developed integrating the macroinvertebrate metrics which showed the best efficiency (performance and consistency) along the disturbance gradients, and was validated using independent data. The assessment tool proposed in this thesis is compliant with the WFD concerning the evaluation of coastal waters’ ecological quality. Therefore, it presents great potential to be used in the assessment of rocky shores in the scope of the Directive.

A investigação feita no âmbito desta tese teve a intenção de fornecer maior conhecimento sobre efeitos de perturbação antropogénica (enriquecimento orgânico) em comunidades de macroinvertebrados de intertidal rochoso. O objetivo principal foi colmatar uma falha na implementação da Diretiva Quadro de Água (DQA) respeitante à costa rochosa, nomeadamente com o desenvolvimento e validação de um índice multimétrico para a avaliação de qualidade de costa rochosa, baseado exclusivamente no elemento de qualidade macroinvertebrados bentónicos, Primeiro, foram analisadas alterações na estrutura das comunidades de macroinvertebrados bentónicos em resposta a gradientes de perturbação antropogénica (enriquecimento orgânico), e comparadas com alterações identificadas nas macroalgas. Devido à boa resposta mostrada pelos macroinvertebrados à perturbação, foi avaliada a performance de vários índices ecológicos (baseados em abundância, diversidade e composição taxonómica), baseados em macroinvertebrados, ao longo dos gradientes de perturbação. De seguida foi utilizada uma abordagem complementar, através de métodos funcionais baseados em características dos organismos (biological traits analysis e índices de diversidade funcional), comparando esses métodos com índices baseados em diversidade/composição. No final, foi desenvolvido um índice multimétrico – Rocky shore Macroinvertebrates Assessment Tool (RMAT) – pela integração das métricas (baseadas exclusivamente em macroinvertebrados) que mostraram melhor eficiência (performance e consistência) ao longo dos gradientes de perturbação, sendo o RMAT também validado com dados independentes. A ferramenta de avaliação aqui proposta cumpre com os requisitos da DQA para a avaliação qualidade de sistemas costeiros, e apresenta grande potencial para a avaliação de costa rochosa no âmbito da Diretiva.