The production and the usage of plastic material increases since the decade of 1950. Nowadays, the elevated production rate, the misusing and the waste turned plastic material in an urgent environmental and economic problem. One of the major environmental problems related to this issue is the contamination of marine environments by microplastics. These constitute plastic particles of size between 1 and 5 mm. Microplastics might occur by breaking of larger plastic pieces or as a manufactured product. The plastic pellets are among this second class, these are small plastic spherules (≥ 5 mm) used in the plastics industry as raw material for the production of manufactured products. It is hypothesized that plastic pellets reach the marine environment due to losses in port terminals or accidental and intentional releases by commercial ships. The present study evaluated the contamination of the coastal zone by microplastics in different spatial and temporal scales. This evaluation approached the dispersion of microplastics in coastal zones, and used the spatial distribution, the stranding and the accumulation of plastic pellets in sandy beaches as a proxy to disclose the behavior of the variation of microplastics in coastal zones. The results of the present paper reveal that microplastics vary both in small and large temporal and spatial scales. Therefore, the present paper brings new insights to the knowledge on microplastics pollution in coastal zones, which might give a new baseline to methodological approaches adopted in management and monitoring programs. / A produção e o consumo de plásticos vêm aumentando desde a década de 1950. Nos dias de hoje, a taxa elevada de produção, o mal-uso e o desperdício tornaram os plásticos em um problema ambiental e econômico urgente. Um dos principais problemas relacionados à esta questão é a poluição dos ambientes marinhos por microplásticos. Estes constituem partículas de plástico de tamanho que varia entre 1 e 5 mm. Microplásticos podem ocorrer em decorrência da quebra de pedaços de plásticos grandes ou podem ocorrer como um produto fabricado. Os grânulos de plástico estão nesta segunda categoria, estes são pequenas esférulas de plástico (≥ 5 mm) utilizadas como matéria prima para a produção de utensílios variados pela indústria dos plásticos. A hipótese é de que os grânulos de plástico cheguem ao ambiente marinho a partir de perdas em terminais portuários ou após liberações acidentais ou intencionais por embarcações comerciais. O presente estudo avaliou a contaminação da zona costeira por grânulos de plástico em diferentes escalas espaciais e temporais. Esta avaliação abordou a dispersão de microplásticos em regiões costeiras e utilizou a distribuição espacial o aporte e o acúmulo de grânulos de plástico como um modelo para desvendar o comportamento da variação de microplásticos em zonas costeiras. O presente estudo revelou que os microplásticos varia em escalas espaciais e temporais grandes e pequenas. Os resultados apresentados aqui podem conferir embasamento e questões metodológicas para serem adotadas em estratégias de monitoramento e gestão.

The production and the usage of plastic material increases since the decade of 1950. Nowadays, the elevated production rate, the misusing and the waste turned plastic material in an urgent environmental and economic problem. One of the major environmental problems related to this issue is the contamination of marine environments by microplastics. These constitute plastic particles of size between 1 and 5 mm. Microplastics might occur by breaking of larger plastic pieces or as a manufactured product. The plastic pellets are among this second class, these are small plastic spherules (≥ 5 mm) used in the plastics industry as raw material for the production of manufactured products. It is hypothesized that plastic pellets reach the marine environment due to losses in port terminals or accidental and intentional releases by commercial ships. The present study evaluated the contamination of the coastal zone by microplastics in different spatial and temporal scales. This evaluation approached the dispersion of microplastics in coastal zones, and used the spatial distribution, the stranding and the accumulation of plastic pellets in sandy beaches as a proxy to disclose the behavior of the variation of microplastics in coastal zones. The results of the present paper reveal that microplastics vary both in small and large temporal and spatial scales. Therefore, the present paper brings new insights to the knowledge on microplastics pollution in coastal zones, which might give a new baseline to methodological approaches adopted in management and monitoring programs. / A produção e o consumo de plásticos vêm aumentando desde a década de 1950. Nos dias de hoje, a taxa elevada de produção, o mal-uso e o desperdício tornaram os plásticos em um problema ambiental e econômico urgente. Um dos principais problemas relacionados à esta questão é a poluição dos ambientes marinhos por microplásticos. Estes constituem partículas de plástico de tamanho que varia entre 1 e 5 mm. Microplásticos podem ocorrer em decorrência da quebra de pedaços de plásticos grandes ou podem ocorrer como um produto fabricado. Os grânulos de plástico estão nesta segunda categoria, estes são pequenas esférulas de plástico (≥ 5 mm) utilizadas como matéria prima para a produção de utensílios variados pela indústria dos plásticos. A hipótese é de que os grânulos de plástico cheguem ao ambiente marinho a partir de perdas em terminais portuários ou após liberações acidentais ou intencionais por embarcações comerciais. O presente estudo avaliou a contaminação da zona costeira por grânulos de plástico em diferentes escalas espaciais e temporais. Esta avaliação abordou a dispersão de microplásticos em regiões costeiras e utilizou a distribuição espacial o aporte e o acúmulo de grânulos de plástico como um modelo para desvendar o comportamento da variação de microplásticos em zonas costeiras. O presente estudo revelou que os microplásticos varia em escalas espaciais e temporais grandes e pequenas. Os resultados apresentados aqui podem conferir embasamento e questões metodológicas para serem adotadas em estratégias de monitoramento e gestão.

Manguezais desenvolvem-se de formas distintas, em função dos cenários ambiental e geomorfológico. O desenvolvimento espaço-temporal de bosques de mangue, no Sistema Costeiro Cananéia-Iguape, foi estudado no contexto da ecologia da paisagem. Manguezais foram analisados nos níveis hierárquicos Stand (unidade de paisagem) e Site (bosque ou parcela). No nível Stand, o tratamento de fotografias aéreas com uso de Sistema de Informação Geográfica (SIG), indicou variação espacial distinta, em duas áreas de estudo do Mar de Cananéia, no mesmo intervalo temporal, 16 anos (1981 – 1997). No nível Site, bosques de mangue adjacentes ao Mar de Cananéia e à Baía do Trapandé foram monitorados durante 2 anos (2002 – 2004), em parcelas fixas, fornecendo informações sobre o desenvolvimento destes. Bancos de sedimento emersos são, primeiramente, colonizados pela gramínea Spartina alterniflora, espécie pioneira e determinante no estabelecimento de propágulos. Os bosques de mangue, estudados no Mar de Cananéia, nas fases inicial e jovem são dominados por Laguncularia racemosa, em áreas em progradação, como proposto na literatura. Na área de estudo da Baía do Trapandé, a espécie dominante é Rhizophora mangle. Bosques maduros são dominados pelas espécies R. mangle ou Avicennia schauerianna, em função das características das áreas de estudo. Padrões de sucessão dos bosques de mangue estudados seguem modelo proposto na literatura. / Mangrove forests get developed in distinct patterns, depending on geomorphological and environmental scenarios. Its spatial and temporal development was studied in a landscape ecology context, at the Cananéia-Iguape Coastal System. Stand and Site hierarchical levels had been used to analyze mangrove forests. At Stand level, aerial photography processing along with Geographical Information System (GIS) showed distinct spatial variations during the same 16 years period (1981-1997) in the two case areas: Mar de Cananéia and Baia de Trapandé. At Site level, mangrove forests surrounding Mar de Cananéia and Baia de Trapandé had been monitored during 2 years (2002-2004) using fixed plots, providing information on its development. Gramineous Spartina alterniflora, pioneer species and determinative for propagule establishment, colonize at first emerged sandbanks. Studied mangrove forests surrounding Mar de Cananéia are, during initial and youth phases, dominated by Laguncularia racemosa, in deposition areas, as suggested in bibliography. At Baia de Trapandé surround, the dominant species was Rhizophora mangle. Mature forests are dominated by R. mangle or Avicennia schauerianna, depending on area’s characteristics. Studied mangrove forests follow model of succession seen in bibliography.

Manguezais desenvolvem-se de formas distintas, em função dos cenários ambiental e geomorfológico. O desenvolvimento espaço-temporal de bosques de mangue, no Sistema Costeiro Cananéia-Iguape, foi estudado no contexto da ecologia da paisagem. Manguezais foram analisados nos níveis hierárquicos Stand (unidade de paisagem) e Site (bosque ou parcela). No nível Stand, o tratamento de fotografias aéreas com uso de Sistema de Informação Geográfica (SIG), indicou variação espacial distinta, em duas áreas de estudo do Mar de Cananéia, no mesmo intervalo temporal, 16 anos (1981 – 1997). No nível Site, bosques de mangue adjacentes ao Mar de Cananéia e à Baía do Trapandé foram monitorados durante 2 anos (2002 – 2004), em parcelas fixas, fornecendo informações sobre o desenvolvimento destes. Bancos de sedimento emersos são, primeiramente, colonizados pela gramínea Spartina alterniflora, espécie pioneira e determinante no estabelecimento de propágulos. Os bosques de mangue, estudados no Mar de Cananéia, nas fases inicial e jovem são dominados por Laguncularia racemosa, em áreas em progradação, como proposto na literatura. Na área de estudo da Baía do Trapandé, a espécie dominante é Rhizophora mangle. Bosques maduros são dominados pelas espécies R. mangle ou Avicennia schauerianna, em função das características das áreas de estudo. Padrões de sucessão dos bosques de mangue estudados seguem modelo proposto na literatura. / Mangrove forests get developed in distinct patterns, depending on geomorphological and environmental scenarios. Its spatial and temporal development was studied in a landscape ecology context, at the Cananéia-Iguape Coastal System. Stand and Site hierarchical levels had been used to analyze mangrove forests. At Stand level, aerial photography processing along with Geographical Information System (GIS) showed distinct spatial variations during the same 16 years period (1981-1997) in the two case areas: Mar de Cananéia and Baia de Trapandé. At Site level, mangrove forests surrounding Mar de Cananéia and Baia de Trapandé had been monitored during 2 years (2002-2004) using fixed plots, providing information on its development. Gramineous Spartina alterniflora, pioneer species and determinative for propagule establishment, colonize at first emerged sandbanks. Studied mangrove forests surrounding Mar de Cananéia are, during initial and youth phases, dominated by Laguncularia racemosa, in deposition areas, as suggested in bibliography. At Baia de Trapandé surround, the dominant species was Rhizophora mangle. Mature forests are dominated by R. mangle or Avicennia schauerianna, depending on area’s characteristics. Studied mangrove forests follow model of succession seen in bibliography.

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Nearly half of the population of the United States lives in coastal regions, and millions of visitors from across the nation and world enjoy the coasts every year. Coastal and marine areas provide for recreation, economic activities essential for the financial health of the nation, and vital ecological services. As they provide so many benefits to the U.S., it is vital to protect and preserve the coastal and ocean areas from the increasing, competing demands they are facing. In order to protect and preserve these complex systems, a comprehensive approach incorporating science, engineering, humanities, and social sciences should be taken; this approach is commonly referred to as Ecosystem-Based Management. This dissertation focuses on developing a framework that can be used to identify appropriate sub-regions in Northern Gulf of Mexico coastal and marine environments for the purposes of Ecosystem-Based Management. Through this work, the roles of three management protocols used for managing coastal areas – coastal and marine spatial planning, ecosystem-based management, and integrated ecosystem assessment – were examined individually as well as their integrations with each other. Biological, ecological, physical, human, and economic indicators for partitioning an ecosystem were developed and weighted for each management protocol using the analytic hierarchy process and expert elicitation. Using the weighted indicators, a framework for identifying sub-regions and estuarine classification system was developed. The framework and classification system were applied to five estuaries within the Northern Gulf of Mexico: Barataria, Galveston, Mobile, and Perdido Bays and Mississippi Sound. Initial results from this work show that: 1. Sub-regions can be identified as associated to each other based upon indicator data values and not upon physical location. 2. Even though the weights calculated for the management protocols vary significantly, for systems that were not highly homogeneous in indicator data values, the different weights did not produce the vastly different cluster maps expected. 3. The scale work indicates that to identify appropriate sub-regions using the developed framework, a larger grid size produces more consistent results for larger systems whereas a smaller grid size produces more consistent results for smaller systems. Recommendations for further research are also presented.