UNIVERSIDADE DO ALGARVE Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente Biological Diversity and Community Structure of the Ichthyofauna on Vessel Reefs in the Coast of Recife (PE) - Brazil Mariana Sofia Gameiro Silva Coxey Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Biologia Marinha, na especialidade de Ecologia e Conservação Marinha Faro 2008 UNIVERSIDADE DO ALGARVE Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente Biological Diversity and Community Structure of the Ichthyofauna on Vessel Reefs in the Coast of Recife (PE) - Brazil Mariana Sofia Gameiro Silva Coxey Dissertação co-orientada por Prof. Doutor Karim Erzini FCMA – Universidade do Algarve Prof. Doutor Fábio Hazin LOP – Universidade Federal Rural de Pernambuco Prof. Doutora Maria Elisabeth de Araújo IMAT – Universidade Federal de Pernambuco Faro 2008 Universidade do Algarve Universidade Federal Rural de Pernambuco Universidade Federal de Pernambuco Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente Laboratório de Oceanografia Pesqueira Grupo de Ictiologia Marinha Tropical Esta tese de mestrado é da inteira responsabilidade do autor (Mariana Sofia Gameiro Silva Coxey) i ACKNOWLEDGEMENTS First of all I would like to thank to Dr. Fábio Hazin for welcoming me in Recife, for giving me the chance to learn so much in oversea lands, for the friendship and the endless conviction on the conclusion of this thesis! My sincere thank you to Prof. Karim Erzini for accepting the challenge to supervise this work and especially for your patience. A special thank you to Prof. Beth Araújo, for her lively spirit and for accepting me in the PNAPE team. To the entire PNAPE group because without you this work wouldn’t exist. Thanks Lecca, Dani, Pati and Douglas, for making the “field trips” always so exciting. To Aquáticos for the logistic support and diving experiences. To Mari Travassos, for all your friendship, encouragement, support and help with the “final editions”. Thank you! To Dráusio Véras, for the support, knowledge and teaching me about reef fishes. To the ones that share the “007” experience with me, Angela, Gisele and Luciana, and to Catarina. You have no idea of the value of “is it done?” to the conclusion of this work! To Rodrigo B. for the enthusiastic support, statistical talks and for the awesome joy you have. To Carol and Diogo, for the immense support, friendship and the great time spent in Lisbon! To Bruno K. for the good mood and patience in teaching me about “visual effects”. To Henrique, for being so special, for making Recife feel so real as home and for everything we share, everywhere!! A very special thank you to all my family, specially my parents and sisters, for believing in me and for the unconditional support and patience they have shown both during my long absences, as during the last and most intense times of this thesis. Last but not the least to my friends in Lisbon, Recife and Algarve, who directly or indirectly, contributed to this work and for my personal development! Thank you so much! i Logic will get you from A to B. Imagination will take you everywhere. Albert Einstein ii ABSTRACT As a consequence of the degradation of coastal areas, the use of artificial reefs has become an important tool for the enhancement of habitats and biological resources. In the northeastern coast of Brazil, artificial reefs in the form of vessels have been deployed for recreational diving, with fishing activities being prohibited. The present study aimed at reporting the structure and changes in the fish community present in three recently deployed vessel reefs (Mercurius, Saveiros and Taurus) as well as the colonization process on the first two, including a comparison of these three reefs with other artificial and natural reefs, at shallow, intermediate and deeper areas, in the northeastern coast. For this purpose, monthly dives using visual census were made in all the three vessels, from July 2006 to July 2007. Species were categorized according to their trophic and spatial category and analyses were made regarding their frequency, abundance, diversity and similarity. A total of 87 species were identified in this study. The two structurally identical and deeper vessels, Mercurius and Saveiros, showed a greater resemblance in their community structures, regarding family composition, diversity indices and number of species and individuals, in each trophic guild, than with the shallower and smaller vessel, Taurus. Both the trophic and species composition of Mercurius and Saveiros became more similar over time through the colonization process. Although the three vessel reefs point to a possible stability of the fish community, Taurus presents more evidence of regulating interactions amongst species. A high similarity, >50%, was found amongst all reefs compared in this study. The results obtained showed that the vessel reefs have complete and complex fish communities. Because these artificial reefs are creating new habitats and communities, with local economic benefits, their use should be encouraged, with the employment of some reefs only for diving and others, in a future context, for artisanal fisheries management. Keywords: Artificial Reef; vessel; ichthyofauna; community structure; colonization; northeastern Brazil; recreational diving. iii RESUMO A degradação dos ecossistemas costeiros por pressões antropogénicas tem tornado o uso de recifes artificiais numa ferramenta importante para o aumento de habitats marinhos e de recursos biológicos. No nordeste brasileiro os recifes artificiais, especialmente em forma de naufrágios, têm sido utilizados para o mergulho recreativo devido às boas condições de temperatura e visibilidade da área. Nesses locais, segundo uma lei estadual existente desde 2001, a actividade de pesca é completamente proibida. Os principais objectivos deste estudo são observar a estrutura da comunidade ictiofaunística, e suas possíveis mudanças, presente em três naufrágios afundados em Maio de 2006 (Mercurius, Saveiros e Taurus), bem como o processo de colonização, para os dois deles, e ainda comparar estes três recifes com outros recifes naturais e artificiais, a diferentes profundidades, na costa nordeste do Brasil. Com esse intuito, foram realizados mergulhos mensais utilizando censos visuais, de Julho de 2006 a Julho de 2007. Devido à estrutura complexa dos naufrágios e ao reduzido tempo de mergulho foi utilizada uma combinação de metodologias, incluindo transectos e busca intensiva, de forma a observar e contabilizar todas as espécies presentes nos mesmos. As espécies foram separadas em categorias com base no seu comportamento trófico (carnívoros, omnívoros, piscívoros, planctívoros, herbívoros territoriais, herbívoros móveis, predadores de invertebrados sésseis e predadores de invertebrados móveis) e espacial (tipo A - espécies que preferem o contacto físico com o recife; B - espécies que nadam à volta do recife, estando associados a este por visão e som; C - espécies que se mantêm na coluna de água; e D - espécies que utilizam a área ao redor dos recifes), analisando- se a sua frequência, abundância, diversidade e similaridade. Foi identificado um total de 87 espécies neste estudo, com 82 para o Mercurius, 68 para o Saveiros e 69 para o Taurus. Os dois naufrágios com características mais semelhantes em termos de tamanho e profundidade, o Mercurius e o Saveiros, apresentaram uma maior semelhança entre si relativamente à composição das famílias de peixes, índices biológicos e número de espécies e peixes encontrados em cada categoria trófica, do que em relação ao Taurus, naufrágio com um tamanho menor e situado a uma menor iv profundidade. O Mercurius e o Saveiros também mostraram, através de uma ordenação MDS (MultiDimensional Scaling), que a sua composição específica e trófica se tornava cada vez mais semelhante ao longo do processo de colonização. Os valores mais elevados de diversidade biológica foram encontrados nestes dois naufrágios, com igual valor para a diversidade de Shannon (2.83) e reduzida diferença para a equitabilidade de Pielou (entre 0.83 e 0.82). O Taurus apresentou os menores valores para os índices biológicos, com uma diversidade de 2.61 e equitabilidade de 0.76. Estes valores, juntamente com a análise do log da abundância e percentagem de frequência, e do número de espécies e peixes observados ao longo dos mergulhos, mostram que apesar das comunidades já se apresentarem ricas e tenderem a uma estabilidade, o Taurus mostra evidências de processos mais intensos de interacção entre as espécies, encontrando-se a sua comunidade ictiofaunística ainda em estruturação. Para as análises da colonização foram também utilizadas categorias de distribuição espacial das espécies relativamente ao naufrágio, verficando-se diferenças no potencial de caracterização e evolução da comunidade entre as diversas categorias e especialmente em relação à presença ou não de mergulhadores, uma vez que um dos naufrágios comparados estava fechado para mergulho recreativo, servindo como controle. Foi encontrada uma forte semelhança (> 50%) entre todos os recifes comparados neste estudo pela análise de clusters, utilizando-se a lista de ausência/ presença das espécies. Com esses dados, foi feita uma Análise de Correspondência que separou os locais de acordo com a sua profundidade, agrupando os rasos num grupo, todos os intermédios, incluindo um natural, num segundo grupo e, por último, o recife profundo mais afastado. Ainda em relação às análises de cluster, observaram-se diferentes resultados de agregação entre os recifes consoante o tipo de dados utilizados (e. g.