Relação entre feições oceanográficas e distribuição de organismos pelágios acusticamente detectados na costa do Brasil

Tese(doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Biológica, Instituto de Oceanografia, 2010.Como típico ambiente marinho dominado por corrente de contorno oeste, a margem continental brasileira apresenta uma baixa produtividade biológica, especialmente no pelagial. Processos oceanográficos como frentes termais, vórtices e áreas de ressurgência determinam alterações nas características físico-químicas, através de processos de mistura e renovação de nutrientes. Tais feições oceanográficas podem aumentar a produtividade e concentrar biomassa. A metodologia hidroacústica é amplamente aplicada para prospectar, mapear e estimar a abundância de pequenos peixes pelágicos, bem como em estudos de ecologia das espécies, correlacionando as ocorrências de agregações biológicas a processos oceanográficos de enriquecimento. Dados satelitais da cor do oceano e de TSM têm sido frequentemente utilizados para mapear processos oceanográficos, especialmente por proporcionar uma visão sinóptica bidimensional dos oceanos a nível global, com alta resolução espacial e temporal dos dados. O presente estudo teve por objetivo principal correlacionar padrões de distribuição e abundância de organismos pelágicos a processos oceanográficos que operam em escalas da ordem de dezenas a centenas de milhas náuticas e de dias a meses, através da análise de dados hidroacústicos e ambientais coletados in situ, a partir de cinco cruzeiros de pesquisa realizados entre o Chuí e a costa do Ceará, e de dados satelitais. A análise dos dados de densidade acústica, associados às informações satelitais permitiu avaliar a relação entre processos de larga escala espaço temporal e o acúmulo de densidade biológica em uma ampla área da ZEE brasileira. A utilização de dados satelitais foi fundamental para observar processos oceanográficos em uma escala espacial mais ampla do que a dos dados coletados in situ, permitindo assim o acompanhamento da evolução de importantes processos oceanográficos, sobretudo na região SE-S. Foi possível traçar um comparativo em termos gerais entre as macrorregiões da costa (SE-S, Central e Nordeste) em termos de complexidade ambiental associada a processos oceanográficos, que é decrescente do sul do Brasil em direção a região nordeste. Na região SE-S a disponibilidade de dados em diferentes estações do ano permitiu avaliar respostas biológicas às diferentes condições ambientais observadas. No período de Inverno obteve-se correlação negativa entre densidade acústica e TSM para a área ao sul do Cabo de Santa Marta Grande e positiva para a área ao norte, indicando a atuação de dois sistemas antagônicos de larga escala espacial, ambos promovendo aumento da densidade biológica. Quando os mesmos dados foram analisados em conjunto não se observou correlação entre o acúmulo de organismos e a TSM, devido à anulação causada pelo antagonismo dos processos. O avanço da massa de água fria transportada de sul para norte no período de inverno promove um importante aporte de energia no extremo sul da área. A primavera/verão corresponde ao período com maior disponibilidade de biomassa na região SES, refletindo a alta produtividade do sistema neste período. Nas regiões Central e Nordeste, devido a homogeneidade e estabilidade em termos de processos oceanográficos não se observa correlação entre densidade acústica e dados satelitais.As a typical marine environment dominated by western boundary currents, the Brazilian continental margin has low biological productivity, especially in the pelagic system. Oceanographic processes such as thermal fronts, eddies and upwelling areas determine changes in physicochemical characteristics, through processes of mixing and nutrient renovation. These oceanographic features may increase productivity and concentrate biomass. The hydroacoustic method is widely applied to the assessment, mapping and also to estimate the abundance of small pelagic fishes, as well as in ecology of many marine species, in order to correlate the occurrence of biological aggregations to oceanographic processes of enrichment. Satellite data of the ocean color and SST have been frequently used to map oceanographic processes, especially to obtain a two-dimensional synoptic view of the global ocean, with high spatial and temporal resolution. This study aimed to investigate patterns of abundanc and distribution of pelagic organisms and to correlate them to oceanographic processes which operate on scales of the order of tens to hundreds of nautical miles and days to months, through the analysis of hydroacoustic and environmental data collected in situ on five research cruises along the Brazilian coast, from Chui (RS) to the coast of Ceará (CE). The analysis of the acoustic densities associated with satellite information provided the basis to evaluate the relationship between large scale temporal and spatial processes and the accumulation of biological density above a large area of the Brazilian EEZ. The use of satellite data was essential to observe oceanographic processes on a spatial scale larger than the environmental data collected in situ, allowing the observation of the development of major oceanographic processes, specially in the SE-S area. It was possible to draw, in general terms, a comparison among macro regions of the SE-S, Central and Northeast coasts in terms of the environmental complexity associated with the oceanographic processes, which decreases from the south of Brazil towards the northeast. The availability of data to the SE-S region, in three different seasons, allowed to investigate biological responses to different environmental patterns. In the winter it was calculated a negative correlation between acoustic density and SST for the area to the south of Cabo de Santa Marta Grande, and positive for the area to the north, indicating the occurrence of two antagonistic systems of large spatial scale, both associated with high biological density. When those data were analyzed together there was no correlation between the accumulation of organisms and SST, due to the effect caused by the antagonism of the processes. The progressive movement of cold water transported from the south towards the north during the winter promotes a significant amount of new energy in the south part of this region. Spring/summer time was the period with greater availability of biomass in the SE-S region, reflecting the high productivity of the system during this season. In the Central and Northeast zones, due to homogeneity and stability of the oceanographic processes it was not observed correlation between density and acoustic satellite data