MARE – Tese de Doutoramento
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- Integrating video and acoustic non-invasive techniques to monitor the professor luiz saldanha marine park (PLSMP)Publication . Ruiz, Noelia Rios; Silva, Gonçalo; Pais, Miguel Pessanha; Amorim, Maria Clara; Pais, MiguelWith global biodiversity in decline, cost-effective and affordable technologies are urgently needed to monitor the impacts over marine environments. Long-term monitoring is essential for preserving ecosystem functions by assessing biodiversity, spatial and temporal dynamics, and the effects of human activities on behaviour. Marine organisms depend on sound for communication, navigation, and foraging, making Passive Acoustic Monitoring (PAM) a non-invasive and effective method for studying biodiversity and anthropogenic impacts. Since its development in the mid-20th century, acoustic monitoring has become a valuable tool in ecology and conservation, particularly when used alongside visual or genetic methods. This thesis explores the integration of video and acoustic monitoring in the Professor Luiz Saldanha Marine Park (PLSMP) to study fish acoustic communities and the impact of anthropogenic sounds on their behaviours. The main aims are to compile underwater fish sounds using PAM, identify sound sources through Baited Remote Underwater Visual Systems (BRUVS), examine temporal variations across protection levels/habitats, compare monitoring techniques, and validate acoustic indices against traditional biodiversity indices. These visual and acoustic approaches help assess behaviour patterns and the impact of anthropogenic activity on key marine species. Acoustic recorders were deployed at three locations with varying habitat types for 15 months. A literature review of species in the area identified 28 soniferous and 71 potentially soniferous fish, representing 18.6% and 52.6% of the reported species, respectively. Acoustic analyses revealed 33 putative fish sound types, categorised as either continuous or pulsed. Combining hydrophone data with BRUVS showed some limitations in identifying sound sources. By comparing recorded sounds with those in the literature, six sound types were tentatively linked to specific fish families. Sounds #4, #8, and #33 resembled those of the Serranidae family; #10 matched Triglidae; #15 was similar to Sciaenidae; #42 to Pomacentridae; and #43 to Scorpaenidae. Fish sound occurrence was analysed across seasons, times of day, and protection areas. While seasonal variation was limited, increased sound production and diversity occurred at sunset and night. Spatial differences suggested that rock substrate and distance to the estuary influenced the presence and variety of fish sounds. The biodiversity and abundance indices from three methods (UVC, BRUVS, and PAM) were also compared to assess their relative effectiveness, highlighting their complementarity in assessing fish biodiversity. Additionally, a pelagic drift BRUVS study focused on blue shark resence and foraging behaviour. Juveniles were mostly observed in spring, closer to shore, especially in the epipelagic and mesopelagic zones, indicating the area may serve as a nursery. Adults were more commonly sighted offshore, particularly near submarine canyons. Environmental factors such as temperature, visibility, and proximity to the coast influenced shark behaviour. Notably, acoustic analysis showed that boat noise reduced both the duration and frequency of shark interactions with the BRUVS. This study shows that the combination of visual and acoustic methods are effective tools for monitoring fish acoustic communities and elusive species like the blue shark. The combination holds great promise for assessing fish biodiversity and the impacts of environmental change, supporting improved marine management and conservation.
- The use accelerometry, video-tracking and acoustic recordings to study the behavior of captive bottlenose dolphinsPublication . Lopes, Patrícia Alexandra Rachinas; Costa, Rui Miguel; Santos, Manuel Eduardo dosAo longo dos anos, vários métodos de análise automática e semiautomática têm sido desenvolvidos para superar as limitações e a subjectividade da análise comportamental manual. A acelerometria, por exemplo, tem mostrado um enorme potencial em fornecer informações sobre o comportamento animal. Para este projecto, o comportamento de dois machos adultos de golfinhoroazes (Tursiops truncatus) foi estudado em cativeiro, através de diferentes metodologias: acelerometria, video-tracking e a análise acústica. Para os dados de acelerometria foi desenvolvido um algoritmo que classificou correctamente 86 comportamentos, agrupados em 8 categorias. O comportamento mais observado foi a Natação Dorsal e a análise de entropia revelou que o comportamento dos golfinhos possui uma estrutura altamente organizada e que poderá permitir a previsão da sequência de movimentos que sucedem a determinada acção. Adicionalmente, foi desenvolvido um sistema de video-tracking semi-automático, o D-Track. Este sistema quantifica, de forma não-invasiva, as trajectórias em 3D dos golfinhos na água com uma reconstrução tridimensional da piscina, usando câmaras de vídeo comuns. Os resultados mostraram que ambos os animais despenderam 85% do tempo à superfície na Área Profunda da piscina (5 metros de profundidade) e apresentaram velocidade média constante, com predominância das velocidades baixas (máximo de 1,7 ms-1). Este sistema é uma ferramenta inovadora que pode ser usada por laboratórios e parques temáticos para monitorizar as preferências e rotinas dos seus animais. As emissões acústicas dos golfinhos-roazes são divididas em sons pulsados (cliques de ecolocalização e burst-pulses) e não pulsados (assobios, podendo estes ser estereotipados ou variantes), sendo frequentemente associados com outros comportamentos. Numa primeira fase foram analisadas as taxas de emissão de assobios de seis golfinhos em cativeiro, em dois períodos distintos e em três contextos diferentes. Apenas uma categoria de assobios foi observada em ambos os períodos e considerada assobio assinatura, tendo sido associada ao mesmo animal em ambos os períodos. As taxas de emissão dos assobios foram 7,8 vezes mais elevadas em isolamento, comparando com o contexto social. Os assobios recolhidos entre 2012 e 2014 foram analisados através de dois softwares comerciais para extrair assobios (BELUGA) e categorizá-los automaticamente (ARTwarp). No entanto, os resultados mostraram que o ARTwarp não se aplica adequadamente a este tipo de dados, uma vez que muitos assobios são apenas abreviaturas de vocalizações mais longas, e mostrando que a classificação visual ainda é o melhor método de classificação destes sons. A combinação destas metodologias possui um enorme potencial para fornecer informações sobre movimentos, rotinas e vocalizações associadas aos sujeitos. O D-Track foi usado na tentativa de identificar o emissor mais provável das vocalizações, enquanto a acelerometria foi usada para explorar uma possível relação entre o comportamento e emissões acústicas específicas até agora sem sucesso. Em suma, o principal objectivo deste abordagem multi-disciplinar foi desenvolver métodos, num ambiente controlado, que possam ajudar a melhorar o bem-estar dos golfinhos em cativeiro e criar ferramentas que possam ser aplicadas em estudos no meio natural. Espera-se que os esforços deste projecto venha a contribuir para o avanço do conhecimento sobre estes animais.