The effects of stress on benthic algal communities

The effects of stress on both microalgal and macroalgal communities are considered. On one hand the contrasting approaches of studies of these two communities reflect intrinsic differences in plant size, longevity and ease of handling. On the other hand they reveal that biological monitoring of the potentially deleterious effects of man's activities has focused largely on freshwater environments in which macroalgae only occasionally dominate. Large conspicuous plants can be readily investigated as individuals, whereas it is virtually impossible to trace effects of stress on an individual cell of a vegetatively-reproducing microalga; a population approach is almost inevitably necessary. However, rapid turnover rates, a spectrum of ecological characteristics distributed between many taxa, and the potential for statistical analysis, have facilitated the use of microalgae in environmental impact studies. Failure to extend such investigations into marine systems rests as much on man's ability to ignore environmental deterioration until it affects his quality of life as on the visual dominance of seaweeds around our coasts. However, large gaps remain in our knowledge of both large and small algae; some reported community changes over time are suspect, and the causes of even blatant changes are not always apparent.

Home range and habitat use by Kemp's Ridley turtles in West-Central Florida

The Kemp's ridley turtle (Lepidochelys kempii) is an endangered species whose recovery depends in part on the identification and protection of required habitats. We used radio and sonic telemetry on subadult Kemp's ridley turtles to investigate home-range size and habitat use in the coastal waters of west-central Florida from 1994 to 1996. We tracked 9 turtles during May-August up to 70 days after release and fou.ld they occupied 5-30 km2 foraging ranges. Compositional analyses indicated that turtles used rock outcroppings in their foraging ranges at a significantly higher proportion than expected. based on availability within the study area. Additionally. turtles used live bottom (e.g .• sessile invertebrates) and green macroalgae habitats significantly more than seagrass habitat. Similar studies are needed through'mt the Kemp's ridley turtles' range to investigate regional and stage-specific differences in habitat use. which can then be used to conserve important foraging areas.

Predação, eutrofização e respostas metabólicas em comunidades incrustantes de substratos artificiais na Baía da Ilha Grande, RJ

As comunidades marinhas são afetadas por diversos fatores, que dentro do contexto de estrutura trófica, podem ser divididos em forças bottom-up (forças ascendentes), como por exemplo, a disponibilidade de nutrientes, e forças top-down (forças descendentes), como por exemplo, a predação. Além de modificações na estrutura das comunidades e populações de organismos, essas forças podem influenciar a produção de metabólitos secundários pelos organismos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito das perturbações ambientais geradas pelas manipulações separadas e interativas de exclusão de macropredadores e enriquecimento com nutrientes sobre a estrutura e sobre as respostas metabólicas de comunidades marinhas incrustantes de substratos artificiais no costão rochoso de Biscaia, Baía da Ilha Grande, RJ. O desenho experimental utilizou blocos de concreto como substrato artificial, os quais foram espalhados aleatoriamente na região de infralitoral do costão rochoso. O experimento compreendeu o uso de blocos Controle (ausência de manipulação) e quatro tratamentos, todos com cinco réplicas cada. Os tratamentos foram: tratamento Exclusão de predação (gaiola contra a ação de macropredadores), tratamento Nutriente (sacos de fertilizante de liberação lenta), tratamento Nutriente + exclusão de predação (gaiola contra ação de macropredadores e sacos de fertilizante de liberação lenta) e o tratamento Controle de artefatos (gaiola semifechada para avaliar geração de artefatos). Uma área de 15 x 15 cm do bloco foi monitorada a cada 20 dias, totalizando dez medições. Foram utilizados métodos de monitoramento visual e digital de porcentagem de cobertura por espécie. O enriquecimento com nutrientes foi avaliado através de medições da concentração dos nutrientes Ortofosfato, Nitrato, Nitrito e Amônio na água do entorno do bloco. Para analisar os possíveis artefatos foi realizado experimento de fluxo de água (método Clod card) e a luminosidade dentro das gaiolas foi medida. Os dados demonstraram modificações na estrutura das comunidades bentônicas incrustantes dos substratos artificiais devido às manipulações realizadas, ou seja, pelo enriquecimento com nutrientes, pela exclusão de predação e pela interação entre os dois fatores (Nutriente + exclusão de predação). Além disso, diferenças metabólicas foram detectadas nas substâncias extraídas dos organismos dos diferentes tratamentos do experimento. Esses resultados indicam a existência de controle top-down e bottom-up sobre a comunidade bentônica do local.

Ensaios dinâmicos de biossorção de cobre com macroalgas em leitos-fixos contendo materiais adsorventes de natureza não-biológica

A biossorção é o termo aplicado à tecnologia de adsorção de íons metálicos em solução, por meio de materiais de natureza biológica inativa, comparável à adsorção utilizando-se adsorventes convencionais. A biossorção depende da temperatura, pH, concentração inicial do íon metálico, e tipo de biosorvente. O objetivo principal dessa dissertação é estudar e comparar os processos de adsorção de cobre iônico a partir de soluções aquosas utilizando Sargassum sp., alginato de cálcio úmido e desidratado e carvão ativo em pó e granular, em regime de batelada e contínuo. O alginato de cálcio foi preparado através de uma solução 4% (m/v) de alginato de sódio gotejada em solução 37% (m/v) de cloreto de cálcio dihidratado. O alginato de cálcio apresentou uma umidade de 89% após secagem em estufa a 100C por 24 horas. Os parâmetros da biossorção foram fixados em: a dose de adsorventes de 2 g/L; a temperatura em 30C; pH da solução em 5,0; e velocidade de rotação da chapa rotatória em 150 rpm. Para os estudos de cinética e equilíbrio, os ensaios foram feitos em regime de batelada. Nos ensaios cinéticos para duas concentrações medias (0,16 e 3,15 mmol/L) variou-se o tempo de contato (1 a 120 min) para se atingir o equilíbrio. Nos ensaios de equilíbrio variou-se as concentrações (0,16 a 15,72 mmol/L) utilizando o tempo de equilíbrio determinado nos ensaios cinéticos. Foram utilizadas duas modelagens cinéticas (a de pseudo-primeira ordem e a de segunda ordem) e duas modelagens do equilíbrio (Langmuir e Freundlich). O modelo cinético de segunda ordem ajustou melhor os resultados. O tempo de equilíbrio para adsorção do cobre foi de 60 minutos para Sargassum sp. e pellets de alginatos de cálcio úmido e desidratado. Para os carvões ativos os tempos de equilíbrio para a adsorção do cobre foram mais rápidos, mas a capacidade de remoção do cobre foram muito baixas. Com base nos resultados desfavoráveis obtidos para os carvões ativos eles foram descartados para se prosseguir com os ensaios de equilíbrio. A isoterma de Freundlich melhor ajusta os dados experimentais para Sargassum sp. e alginato de cálcio úmido. A capacidade de adsorção máxima calculada pelo modelo de Freundlich: na concentração de equilíbrio de 11,66 0,06 mmol/L foi de 1,97 0,07 mmol/g para Sargassum sp.; e na concentração de equilíbrio de 12,12 0,03 mmol/L foi de 1,69 0,04 mmol/g para alginato de cálcio úmido. O processo de biossorção em regime contínuo, com alturas de leito variável de 10 a 40 cm, teve melhor desempenho com a altura de 40 cm. Em regime de batelada, o desempenho da Sargassum sp. foi superior ao dos alginatos de cálcio (úmido melhor que o desidratado), que por sua vez foram superiores ao desempenho dos carvões ativos em pó e granular (em pó melhor que o granular). O sistema contínuo com concentração inicial de cobre de 8,5 mmol/L deve ser operado com altura de leito igual ou superior a 40 cm, ou com sistemas multicolunas para soluções mais concentradas

Development of larval and early juvenile penpoint gunnel (Apodichthys flavidus) (family: Pholidae)

The penpoint gunnel (Apodichthys flavidus) is a member of the perciform family Pholidae. Pholids, commonly referred to as gunnels, are eel-like fishes that inhabit the rocky intertidal and subtidal regions of the northern oceans and are often associated with macroalgae, such as Fucus spp. or kelp (Watson, 1996). Gunnels are ecologically important forage fishes that form part of the diet of birds and commercially important groundfish species (Hobson and Sealy, 1985; NMFS1; Golet et al., 2000). The diet of A. flavidus and other pholids comprises primarily harpactacoid copepods, gammarid amphipods, isopods, and other crustaceans (Cross, 1981). Apodichthys flavidus ranges along the west coast of North America from southern California to the Gulf of Alaska (Mecklenburg et al., 2002). Adult A. flavidus are distinguished from other pholids by their total vertebral counts, the presence of a thick and grooved first anal spine, a preanal length that is approximately 60% standard length (SL), and a dark green to light olive coloration (Yatsu, 1981). It is one of the largest pholids (up to 46 cm) and is important in the live fish trade for both home and public aquaria (Froese and Pauly2).

Interações competitivas entre Epizoanthus gabrieli Carlgreen, 1951 (Ordem Zoanthidea) e corais na Baía de Todos os Santos e suas implicações para a comunidade recifal.

Alguns recifes de coral da Baía de Todos os Santos passaram a ser dominado pelo zoantídeo Epizoanthus gabrieli em 2003. Fenômeno resultante da degradação dos recife de coral que atinge 20% desses ecossistemas e ameaça outros 35% no mundo. Apesar de sua importância, apenas a mudança na comunidade para o domínio de macroalgas foi suficientemente estudado. Assim, torna-se urgente estudos sobres alterações envolvendo a dominância de outros organismos. Estes fornecem subsídios para produção de modelos funcionais que podem ajudar na tomada de decisão para o manejo destes ecossistemas tanto na prevenção destas alterações quanto na recuperação de suas comunidades. Os objetivos deste trabalho são (i) verificar se este fenômeno constitui uma mudança de fase, a partir da redução da abundância de corais e persistência da alta cobertura de E. gabrieli por pelo menos cinco anos, (ii) avaliar os efeitos da competição entre este zoantídeo e corais adultos e recrutas com experimentos manipulativos e (iii) investigar os efeitos desta dominância na assembleia de peixes recifais. Os resultados confirmaram a existência de uma mudança de fase, sugerindo que a abundância de E. gabrieli aumentou em 2003 ou antes e que até 2007 houve uma redução da cobertura de coral, condição que se mantêm pelo menos até 2013. As três espécies de corais testadas mostram-se muito sensíveis ao contato com E. gabrieli, com necrose em 78% das colônias e ocupação do esqueleto dos corais em 35% dos casos em um período de 118 dias. Além disso, um modelo feito a partir dos dados de proporção de colônias de corais em contato com este zoantídeo e a cobertura de E. gabrieli sugere que quando o zoantídeo atinge 6% de cobertura, 50% das colônias de corais entram em contato com o mesmo. Estes dados são fortes evidências de que a redução da cobertura de coral observada entre 2003 e 2007 foi causada por competição entre estes organismos. Não foi observado efeito negativo no recrutamento do coral em substrato artificial livre em recifes dominados por E. gabrieli, nem nas proximidades das suas colônias. Isso sugere que uma suposta redução da cobertura deste zoantídeo deve ser acompanhada pelo aumento da taxa de recrutamento de corais e que a competição com a inibição do recrutamento não suporta um efeito de histerese. Foi constatado que esta mudança de fase reduz a riqueza de espécies de peixes recifais, apresentando dez espécies a menos que os recifes normais, e que favorecem os invertívoros moveis em detrimento dos carnívoros e invertívoros sésseis. Contudo não se observou diferença na abundância de peixes.

Removal of Sea Lettuce, Ulva spp., in Estuaries to Improve the Environments for Invertebrates, Fish, Wading Birds, and Eelgrass, Zostera marina

Mats (biomasses) of macroalgae, i.e. Ulva spp., Enteromorpha spp., Graciolaria spp., and Cladophora spp., have increased markedly over the past 50 years, and they cover much larger areas than they once did in many estuaries of the world. The increases are due to large inputs of pollutants, mainly nitrates. During the warm months, the mats lie loosely on shallow sand and mud flats mostly along shorelines. Ulva lactuca overwinters as buds attached to shells and stones, and in the spring it grows as thalli (leaf fronds). Mats eventually form that are several thalli thick. Few macroinvertebrates grow on the upper surfaces of their thalli due to toxins they produce, and few can survive beneath them. The fish, crabs, and wading birds that once used the flats to feed on the macroinvertebrates are denied these feeding grounds. The mats also grow over and kill mollusks and eelgrass, Zostera marina. An experiment was undertaken which showed that two removals of U. lactuca in a summer from a shallow flat in an estuarine cove maintained the bottom almost free of it.

A Preliminary Study of the Marine Biota at Navassa Island, Caribbean Sea

A preliminary study of reef fish and sharks was conducted at Navassa Island in the Caribbean Sea during a 24-h period beginning 9 September 1998. Conducting a study at Navassa Island was of particular interest because exploitation of Navassa Island’s fishery resources has been considered minimal due to its remote location (southwest of the Windward Passage, Caribbean Sea) and lack of human habitation. Reef fish (and associated habitats) were assessed with stationary underwater video cameras at 3 survey sites; sharks were assessed by bottom longlining at 5 survey sites. Fifty-seven reef fish identifications to lowest possible taxon were made from video footage. Longline catches produced 3 shark species and 3 incidental catch species. When results from the 1998 National Marine Fisheries Service (NMFS) project are combined with a previous 1977 NMFS survey of Navassa Island, 27 fish families, 79 fish identifications to lowest possible taxon, 4 invertebrate orders or families, 3 coraline families, and 2 macroalgae phyla are reported.

Biodiversidade e dinâmica estrutural de assembleias de esponjas marinhas (Filo Porifera) da Ilha Grande e cercanias, Rio de Janeiro, Brasil

Estudos de comunidades de esponjas marinhas são escassos no Brasil, sendo este trabalho pioneiro nessa abordagem para a Ilha Grande - RJ, um local de alta diversidade biológica. A estrutura das assembleias de esponjas marinhas e da comunidade bentônica marinha séssil foi avaliada, a partir de índices descritores de diversidade, em seis pontos da Ilha Grande e ilhas próximas, sendo três do lado continental e três do lado oceânico. As assembleias foram comparadas entre os diferentes lado e profundidade, através da contagem do número de indivíduos e área de cobertura por foto-quadrados. Paralelamente, as esponjas foram coletadas, fixadas e posteriormente identificadas através de metodologia e literatura especializada. Foi encontrado um total de 5.457 indivíduos, representando as Classes Demospongiae e Calcarea, distribuídos em 41 espécies e nove morfotipos, indicando maior diversidade para Lagoa Azul e menor para Parnaióca, sendo o local com maior riqueza a Ilha do Abraão. Dentre as espécies identificadas, quatro dominaram mais de 50% do total e 26 não alcançaram nem 5% da abundância absoluta. Análises de variância por GLM só evidenciaram diferença significativa para profundidade com substratos diferentes (F= 2,79; p<0,04), enquanto o fator lado (F= 2,23; p>0,16) e a interação entre os fatores (F= 1,17; p>0,38) não tiveram diferença estatística. As análises multivariadas de ordenação Cluster e MDS indicaram a formação de quatro assembleias de esponjas: 1) quatro locais com substrato não consolidado; 2) Lagoa Azul com substrato não consolidado; 3) locais oceânicos de substrato rochoso; e 4) locais continentais de substrato consolidado. Já para a comunidade geral, 49 espécies foram encontradas, sendo o Filo Porifera o de maior representatividade específica, apesar das macroalgas terem formado o grupo mais abundante. A comunidade bentônica foi dominada por quatro espécies, que juntas alcançaram média de 50% da cobertura bentônica: alga calcária incrustante, algas formadoras de tapete de turf, a esponja Iotrochota arenosa e o zoantídeo Palythoacaribaeorum. Estatisticamente, o lado continental se mostrou diferente do oceânico, o qual possui maior riqueza, diversidade e uniformidade de espécies, muito provavelmente pelo menor número de espécies dominantes e aliado a isso maior heterogeneidade de habitats, o que promove o aumento da diversidade. Quinze novas espécies estão sendo registradas para a Baía da Ilha Grande, sendo três novas espécies, as quais estão sendo descritas por especialistas, e 12 são novos registros de espécies ou gêneros para a região, evidenciando que a diversidade de esponjas marinhas na BIG é alta e ainda pouco conhecida e que a formação de assembleias pode ser devida a singularidade de cada local, implicando na necessidade de conservação dos costões rochosos da Ilha Grande e cercanias, a qual pode ser manejada através da realização de rápidos levantamentos sobre a riqueza e o número de indivíduos da espécie na região

Field manual for investigating coral disease outbreaks

Coral reefs throughout their circumtropical range are declining at an accelerating rate. Recent predictions indicate that 20% of the world’s reefs have been degraded, another 24% are under imminent risk of collapse, and if current estimates hold, by 2030, 26% of the world’s reefs will be lost (Wilkinson 2004). Recent changes to these ecosystems have included losses of apex predators, reductions of important herbivorous fishes and invertebrates, and precipitous declines in living coral cover, with many reefs now dominated by macroalgae. Causes have been described in broad sweeping terms: global climate change, over-fishing and destructive fishing, land-based sources of pollution, sedimentation, hurricanes, mass bleaching events and disease. Recognition that corals can succumb to disease was first reported in the early 1970’s. Then it was a unique observation, with relatively few isolated reports until the mid 1990’s. Today disease has spread to over 150 species of coral, reported from 65 countries throughout all of the world’s tropical oceans (WCMC Global Coral Disease Database). While disease continues to increase in frequency and distribution throughout the world, definitive causes of coral diseases have remained elusive for the most part, with reef managers not sufficiently armed to combat it.

Responses of dark respiration in the light to desiccation and temperature in the intertidal macroalga, Ulva lactuca (Chorophyta) during emersion

Dark respiration (nonphotorespiratory mitochondrial CO2 release) in the light (R-L) of the intertidal macroalga Ulva lactuca (Chorophyta) during emersion was investigated with respect to its response to variations in temperature and desiccation. R-L was estimated by CO2 gas-exchange analysis using the Kok effect method, whereas dark respiration in darkness (R-D) was determined from CO2 release at zero light. Rates of R, were significantly and consistently lower than those of R-D in emersed U. lactuca across all the temperature and desiccation levels measured. This demonstrated that dark respiration was partially depressed in the light, with the percentage inhibition ranging from 32 to 62%. Desiccation exerted a negative effect on R-L and R-D at a high temperature, 33 degrees C, whereas it had much less effect on respiration at low and moderate temperatures, 23 and 28 degrees C. In general, R-L and R-D increased with increasing temperature in U. lactuca during all stages of emersion but responded less positively to temperature change with increasing desiccation. Additionally, the Q(10) value (i.e. the proportional increase of respiration for each 10 degrees C rise in temperature) for R-L calculated over the temperature range of 23 to 33 degrees C was significantly higher than that for R-D in U. lactuca during the initial stages of emersion. Respiratory carbon loss as a percentage of gross photosynthetic carbon gain increased with increasing temperature and/or desiccation but was significantly reduced when estimated using R-L rather than R-D. It is suggested that measurements of R-L and how it changes in a variable environment are as important as estimates of R-D and photosynthesis in determining simultaneous balance between photosynthetic carbon uptake and respiratory carbon loss and in modeling the net daily carbon gain for an intertidal macroalga.

Effects of solar UV radiation on germination of conchospores and morphogenesis of sporelings in Porphyra haitanensis (Rhodophyta)

The effects of ultraviolet radiation (UVR 280-400 nm) on the germination of Porphyra haitanensis conchospores and on the growth and morphogenesis of the subsequent sporelings were investigated by culturing the released conchospores under natural sunlight from 29 September to 6 October 2005. Germination increased with time and was faster when UV-B was excluded using cut-off filters. There were significant negative effects of UV-B radiation on growth and cell division of sporelings, with decreases up to 18% for thallus length, between 6 and 18% for thallus width, up to 29% for thallus area, and between 6 and 14% for cell size as compared to PAR-controls. UV-A had a significant positive effect on morphogenesis, enhancing the formation of sporelings with cells dividing transversely; on the other hand, UV-B delayed the formation of such sporelings. We also tested the effects of solar UVR on the growth of P. haitanensis juveniles and found no significant effects. Our results indicate that UV-A has an important role in the germination and morphogenesis of the species, but on the other hand, sporelings of P. haitanensis are more sensitive to UV-B radiation than juveniles.

Photosynthetic utilization of inorganic carbon in the economic brown alga, Hizikia Fusiforme (Sargassaceae) from the South China Sea

The mechanism of inorganic carbon (C-i) acquisition by the economic brown macroalga, Hizikia fusiforme (Harv.) Okamura (Sargassaceae), was investigated to characterize its photosynthetic physiology. Both intracellular and extracellular carbonic anhydrase (CA) were detected, with the external CA activity accounting for about 5% of the total. Hizikia fusiforme showed higher rates of photosynthetic oxygen evolution at alkaline pH than those theoretically derived from the rates of uncatalyzed CO2 production from bicarbonate and exhibited a high pH compensation point (pH 9.66). The external CA inhibitor, acetazolamide, significantly depressed the photosynthetic oxygen evolution, whereas the anion-exchanger inhibitor 4,4'-diisothiocyano-stilbene-2,2'-disulfonate had no inhibitory effect on it, implying the alga was capable of using HCO3- as a source of C-i for its photosynthesis via the mediation of the external CA. CO2 concentrations in the culture media affected its photosynthetic properties. A high level of CO2 (10,000 ppmv) resulted in a decrease in the external CA activity; however, a low CO2 level (20 ppmv) led to no changes in the external CA activity but raised the intracellular CA activity. Parallel to the reduction in the external CA activity at the high CO2 was a reduction in the photosynthetic CO2 affinity. Decreased activity of the external CA in the high CO2 grown samples led to reduced sensitiveness of photosynthesis to the addition of acetazolamide at alkaline pH. It was clearly indicated that H. fusiforme, which showed CO2-limited photosynthesis with the half-saturating concentration of C-i exceeding that of seawater, did not operate active HCO3- uptake but used it via the extracellular CA for its photosynthetic carbon fixation.

Photosynthetic responses to inorganic carbon in Ulva lactuca under aquatic and aerial states

Intertidal macroalgae experience continual alternation of photosynthesis between aquatic state at high tide and aerial state at low tide. The comparative photosynthetic responses to inorganic carbon were investigated in the common intertidal macroalga Ulva lactuca L. along the coast of Shantou between aquatic and aerial state. The inorganic carbon dissolved in seawater at present could fully (at 10 degreesC or 20 degreesC) or nearly (at 30 degreesC) saturate the aquatic photosynthesis of U. lactuca. However, the aerial photosynthesis was limited by current ambient atmospheric CO2 level, and such a limitation was more severe at higher temperature (20degrees - 30degrees T) than at lower temperature (10 T). The carbon-saturated maximal photosynthesis of U. lactuca under aerial state was much greater than that under aquatic state at 10 degreesC and 20 degreesC, while the maximal photosynthesis under both states was similar at 30 degreesC. The aerial values of K-m (CO2) for photosynthesis were higher than the aquatic values. On the contrary, the values of apparent photosynthetic CO2 conductance under aerial state were considerably lower than that under aquatic state. It was concluded that the increase of atmospheric CO2 would enhance the primary productivity of U. lactuca through stimulating the photosynthesis under aerial state during low tide.