Coral reefs conservation in a network of MPAS in Brazil

Abstract

Resumo: Os corais escleractíneos são os principais construtores dos recifes atuais e um dos ecossistemas mais ameaçados do mundo. No Brasil, eles são caracterizados por baixa riqueza, alto endemismo e grandes descontinuidades ao longo da costa. Atualmente, os recifes de coral estão ameaçados pelo branqueamento, sobrepesca, poluição, eliminação de resíduos, desenvolvimento costeiro, sedimentação, espécies exóticas, doenças, entre outros fatores. Uma forma eficaz de conservar a biodiversidade é a partir da implementação de áreas marinhas protegidas (AMPs). Estas áreas são espaços geográficos claramente definidos e geridos por meios legais, para alcançar os objetivos de conservação a longo prazo. Quando bem manejadas, as AMPs ajudam a manter a saúde do ecossistema, ao mesmo tempo em que asseguram o desenvolvimento social e econômico. Individualmente AMPs se beneficiam do trabalho em rede através de vínculos ecológicos e sociais, aumentando a conservação e a eficiência administrativa. As redes de áreas protegidas são sistemas compostos por uma série de AMPs individuais que estão cooperativamente conectadas e interagindo em vários níveis espaciais para alcançar os objetivos de conservação. Entretanto, para otimizar os benefícios das redes de AMPs, é importante entender que as áreas são sistemas sócio-ecológicos, sendo a resiliência o produto da integração entre três tipos de redes: 1) a rede ecológica, formada por assegurar ligações naturais entre e dentro das áreas; 2) a rede baseada na gestão, compreende um conjunto de AMPs que, trabalhando em conjunto, aumentam a eficácia da administração; e 3) a rede social, definida pelas interações entre a gestão das AMPs e os atores da sociedade civil, assegurando a representatividade efetiva da sociedade. Dessa forma, o sucesso dos seus objetivos de conservação dependem não só das suas características particulares, mas também das interações biológicas e administrativas com outras AMPs. Observar o sistema de AMPs a partir de uma perspectiva de rede permite-nos identificar atores relevantes e descrever os padrões das suas interações, fornecendo um modelo conceitual com uma forte base teórica. Aqui, utilizamos a teoria dos gráficos para descrever a topologia das redes que compõem o tripé sobre o qual se baseia a conservação das AMP. O objetivo principal foi aplicar a teoria dos gráficos e a análise das redes a um conjunto selecionado de AMPs no Brasil (dos níveis federal, estadual e municipal), com ênfase na conservação dos recifes de coral. Queríamos saber se os níveis de conectividade entre essas reservas correspondem a uma maior extensão ao apoio extrínseco (proveniente de grupos da sociedade civil, organizações governamentais e não governamentais, universidades, etc.) ou a interações recíprocas (cooperação entre AMPs). Para tratar destes assuntos, este documento foi dividido em três capítulos que facilitam a ordem sequencial do projeto. No primeiro capítulo, o objetivo foi desenvolver marcadores nucleares com altas taxas de evolução - polimorfismos uninucleotídeos (SNP) - adequados para avaliar a conectividade entre as espécies de cnidários, proporcionando uma ferramenta útil para avançar no entendimento dos vínculos ecológicos entre as AMPs brasileiras. É apresentado um protocolo otimizado de ddRADseq. No segundo capítulo, a rede baseada na gestão foi avaliada através dos padrões de interação e colaboração entre as AMP. Uma especial ênfase foi dada ao comportamento daquelas localizadas nas 18 áreas focais para desenvolver ações prioritárias para a conservação dos recifes de coral. Dados sobre 8 tipos de interações (compartilhamento de equipamentos entre AMPs, participação recíproca em conselhos de gestão, apoio de pessoal, participação conjunta em atividades de treinamento formal, resolução de conflitos e desenvolvimento conjunto de programas de vigilância, pesquisa e monitoramento) entre AMPs foram coletados por meio de questionários online e tratados como camadas separadas em uma abordagem de análise de rede em multi-camadas. Por fim, o terceiro capítulo descreve o uso de uma abordagem multi-camadas para investigar as propriedades topológicas da rede de base social das AMPs. A coordenação e cooperação entre AMPs e atores interessados foram transformadas em laços relacionais com o objetivo de verificar se a rede de AMPs brasileiras tem sido eficaz para garantir a participação da sociedade civil no processo de tomada de decisões. De modo geral, detectamos níveis surpreendentes de conectividade dentro da rede de gestão das AMPs brasileiras, uma vez que elas não foram originalmente projetadas para apoiar a coordenação da gestão. Entretanto, também há muito espaço para aumentar a frequência e a relevância de outros tipos de interação entre a sociedade civil e a gestão das AMPs.

Abstract: Scleractinian corals are the main builders of current reefs and one of the most threatened ecosystems in the world. In Brazil, they are characterized by low richness, high endemism and large discontinuities along the coast. Currently, coral reefs are threatened by bleaching, over-fishing, pollution, waste disposal, coastal development, sedimentation, exotic species, and diseases, among others. One effective way to conserve biodiversity is the implementation of marine protected areas (MPAs), that are clearly defined geographic spaces managed through legal means, to achieve long-term conservation goals. These areas, when well managed, help maintain ecosystem health while assuring social and economic development. Individual MPAs benefit from networking through ecological and social links, increasing conservation and administrative efficiency. Networks of protected areas are systems composed of a series of individual MPAs that are cooperatively connected and interacting at various spatial levels to achieve conservation objectives. However, to optimize the benefits of MPAs networks, it is important to understand that MPAs are socioecological systems, and resilience is the product of integration among three types of networks: 1) the ecological network formed by ensuring natural connections between and within sites; 2) the management-based network, comprises a collection of MPAs that working together enhance management effectiveness, and 3) the social network, defined by the interactions between the MPA's administration and civil society actors, ensure effective representativeness of society. Then, the successful achievements of its conservation goals depend not only on their particular characteristics but also on biological and administrative interactions with other MPAs. Looking at the system of MPAs from a network perspective, allow us to identify relevant actors and describe the patterns of their interactions, providing a conceptual model with a strong theoretical basis. Here, we used graph theory to describe the topology of the networks that make up the tripod upon which MPA conservation stands. The main objective was to apply graph theory and network analysis to a selected set of MPAs in Brazil (from the federal, state and municipal level), with special emphasis on the conservation of coral reefs. We wanted to know whether the levels of connectivity between these reserves correspond to a greater extend to extrinsic support (coming from civil society groups, governmental and non-governmental organizations, universities, etc.) or to reciprocal interactions (cooperation between MPAs). To address these, the proposal was divided into three chapters that facilitate the sequential order of the project. In the first chapter, the objective was to develop nuclear markers with high evolution rates - single-nucleotide polymorphisms (SNP) - suitable to evaluate connectivity among cnidarian species, providing a useful tool to advance in the understanding of the ecological linkages among Brazilian MPAs. An optimized ddRADseq protocol is presented. In the second chapter, the management-based network was evaluated through the patterns of interactions and collaboration among MPAs, making special emphasis on the behavior of those located in the 18 focal areas identified to develop priority actions for coral reefs conservation. Data on 8 types of interactions (equipment sharing among MPAs, reciprocal participation in management councils, staff support, joint participation in formal training activities, conflict resolution, and joint development of surveillance, research, and monitoring programs) among MPAs were collected through online questionnaires and treated as separate layers in a multi-layered network analysis approach. Finally, the third chapter describes the use a multi-layered approach to investigate the topological properties of the social-based network of MPAs. Coordination and cooperation among MPAs and interested actors were transformed into relational ties with the goal of verifying if the network of Brazilian MPAs has been effective in ensuring the participation of civil society in the decision-making process. Overall, we detected surprising levels of connectivity within the management network of Brazilian MPAs, given that they were not originally designed to support management coordination. However, there is also a lot of room to increase the frequency and relevance of other types of interactions between civil society and the MPA administration.