Visualizando Dados Oceanográficos para Retratar Mudanças de Longo Prazo no Fitoplâncton

Os fitoplâncton são produtores primários que representam a base da cadeia alimentar nos ecossistemas aquáticos ^1,2. Embora os programas de monitoramento do fitoplâncton sejam fundamentais para identificar mudanças atuais e futuras nos ecossistemas marinhos, seu suporte está diminuindo ao longo do tempo ³. Devido aos seus tempos de geração relativamente curtos e mobilidade limitada, o fitoplâncton é particularmente responsivo às mudanças climáticas, o que os torna uma ferramenta importante no monitoramento de séries temporais. As séries temporais do fitoplâncton também são importantes para informar o manejo ecossistêmico da disponibilidade de recursos e fornecer contexto para eventos episódicos, como ondas de calor marinhas⁴. Séries temporais de curto prazo, em questão de anos, fornecem informações sobre a sucessão da comunidade fitoplanctônica e a dinâmica sazonal (por exemplo, ref.5,6), enquanto séries temporais de longo prazo, como os programas Bermuda Atlantic Time Series (BATS) e Hawaii Ocean Times Series (HOTS), abrangem mais de duas décadas e permitem a detecção de tendências de longo prazo ^7,8. Tais estudos ilustram o benefício e a importância de um registro fitoplanctônico altamente resolvido para uma compreensão completa das mudanças ecossistêmicas de longo prazo em ambientes marinhos dinâmicos. Além disso, visualizar e comunicar essas mudanças no fitoplâncton, que não podem ser vistas a olho nu, são mais difíceis de compreender do que para organismos grandes e facilmente visíveis, como peixes e baleias. As visualizações computacionais oferecem uma técnica para explorar conjuntos de dados complexos⁹ e gráficos ilustrativos aprimorados estão se tornando prontamente disponíveis (por exemplo, Rede de Integração e Aplicação, Centro de Ciência Ambiental da Universidade de Maryland). No entanto, a maioria dos estudos em ecologia fitoplanctônica, incluindo muitos aqui referenciados, ainda apresenta resultados apenas como gráficos de dados reduzindo sua acessibilidade ao público em geral. Dado que o fitoplâncton representa a base da cadeia alimentar na maioria dos sistemas marinhos, comunicar sua importância aos quase 2,4 bilhões de pessoas que vivem no oceano costeiro é crítico¹⁰. Aqui, desenvolvemos um protocolo com o objetivo de visualizar a diversidade e magnitude do fitoplâncton, conforme coletado por um programa de monitoramento do fitoplâncton.

A Narragansett Bay Plankton Time Series (NBPTS) fornece uma perspectiva de longo prazo de 60+ anos (1959-presente) sobre os efeitos das mudanças globais dentro de um contexto climático sobre a abundância fitoplanctônica, sazonalidade e fenologia (história de vida). A Baía de Narragansett (NBay) é um estuário costeiro conectado aos sistemas mais amplos da Plataforma Nordeste e do Atlântico Noroeste dos EUA, cuja produção tem implicações importantes para a pesca e o uso humano ao longo da costa dos ^EUA11. O NBay é considerado um sistema altamente sazonal que experimenta aquecimento de longo prazo (1950-2015) das águas da região, bem como mudanças nos nutrientes e aumento da claridade da água^12,13. Além disso, um declínio na biomassa fitoplanctônica tem ocorrido no NBay superior relacionado a diminuições antrópicas no nitrogênio inorgânico dissolvido, o que é parcialmente atribuído a melhorias em estações de tratamento de águas residuárias¹². Mudanças nos táxons fitoplanctônicos, particularmente florações de algas nocivas (HABs), também estão ocorrendo em NBay. Pseudo-nitzschia spp., que produz florações tóxicas generalizadas em regiões de ressurgência ao longo da costa oeste dos EUA, levou a fechamentos notáveis de moluscos pela primeira vez na história da NBay em 2016 e 2017 14,15,16. Comunicar essas mudanças a públicos diversos é importante para aumentar a alfabetização científica e promover o apoio contínuo aos estudos de monitoramento do fitoplâncton.

O objetivo deste projeto foi utilizar imagens microscópicas do fitoplâncton do NBay, bem como dados sintetizados a partir do NBPTS, para visualizar as mudanças literais nos táxons fitoplanctônicos e na biomassa que estão ocorrendo no NBay para comunicar e aumentar a importância do fitoplâncton para o público em geral. O NBPTS fornece 60+ anos de contagens semanais de fitoplâncton e biomassa disponíveis publicamente para aproveitar os dados de (https://web.uri.edu/gso/research/plankton/). O produto final foi um grande mural de padrões de plâncton representativos dos dados da série temporal (por exemplo, biomassa e táxons fitoplanctônicos, temperatura) dentro da própria obra de arte. Esta abordagem representa um método de visualização que pode ser utilizado para muitas outras séries temporais do plâncton em todo o mundo e pode ser adaptado para programas de monitoramento com dados sazonais de curto prazo também. Os benefícios da implementação desse protocolo incluem o aumento dos esforços em visualização de dados, comunicação científica, educação e engajamento com as comunidades locais.