Population biology of the burrowing crab Neohelice granulata, (Crustacea: Decapoda: Varunidae) from a tropical mangrove in Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Distribution of Neohelice granulata (Dana 1851) in its northernmost latitudinal occurrence in a tropical mangrove forest, Brazil (Crustacea, Decapoda, Brachyura, Grapsoidea, Varunidae).

Neohelice granulata ecological distribution was evaluated in its northernmost latitudinal occurrence in a Brazilian tropical mangrove (23[degree]13'4" S, 44[degree]42'47" W). Samples were collected in three sites along the main river in the mangrove. Crabs were manually captured by two people, 15 min each, at low tide periods. The sex of the animals was assessed and carapace width measured. The size-frequency distribution was determined in each site. Environmental factors (salinity, temperature, organic matter and sediment texture) were analyzed, compared among sites and related to crab abundance and size in each site. Crab abundance decreased with the distance from the sea. Juvenile crabs were more frequent next to the sea, whereas larger and ovigerous ones were mainly found in the most distant site. Crab size was proportional to the organic matter percentage in the sediment. N. granulata spatial distribution varies along the river course, which is probably related to the most productive areas that have more nutrients available; this may also occur in order to prevent intraspecific competition.

Efeitos bioquímicos e fisiológicos da exposição ao níquel no caranguejo euraliano neohelice granulata

Em invertebrados eurialinos, a exposição a metais pode induzir distúrbios respiratórios, iônicos e osmóticos, bem como estresse oxidativo. Diversos estudos sobre o efeito combinado da salinidade da água e a exposição a metais em invertebrados estuarinos estão relatados na literatura, porém a maioria destes estudos estão focados em apenas alguns metais como Cd, Cu, Pb e Zn. Entretanto, poucos estudos avaliaram as respostas bioquímicas e fisiológicas de invertebrados eurialinos à exposição ao Ni em diferentes salinidades. No presente estudo, o caranguejo estuarino Neohelice granulata foi mantido sob condições controle (sem adição de Ni na água) ou exposto (96 h) a concentrações subletais de Ni (100 e 1000 µg/L) em duas salinidades (2 e 30). Após exposição, o consumo de oxigênio corporal foi medido e amostras de tecidos (hemolinfa, hepatopâncreas, músculo, e brânquias anteriores e posteriores) foram coletadas para análises posteriores. A concentração osmótica e a composição iônica (Na+ , Cl- , Ca2+, Mg2+ e K+ ) foram determinadas nas amostras de hemolinfa. A atividade da lactato desidrogenase (LDH) foi medida na hemolinfa, hepatopâncreas e músculo, enquanto a peroxidação lipídica (LPO) foi analisada no hepatopâncreas, músculo e brânquias (anteriores e posteriores). Os caranguejos controle não apresentaram diferença na concentração osmótica em função da salinidade, porém aqueles aclimatados à salinidade 2 apresentaram menores concentrações hemolinfáticas de Na+ , K + e Mg2+, bem como maiores níveis de LPO nas brânquias (anteriores e posteriores) e hepatopâncreas do que aqueles aclimatados à salinidade 30. O consumo de oxigênio corporal e a atividade tecidual da LDH foram semelhantes nos caranguejos controles aclimatados a 2 e 30. Estes resultados indicam que, após duas semanas de manutenção em laboratório, N. granulata apresenta ajustes fisiológicos da concentração osmótica (2‰: hiper-regulação; 30‰: hipo-regulação), composição iônica hemolinfática e taxas 4 metabólicas (aeróbica e anaeróbica) em função da salinidade, com conseqüente maior dano oxidativo em lipídios durante a hiper-regulação em baixa salinidade. Quanto à exposição ao Ni, houve aumento do consumo de oxigênio corporal, da atividade da LDH hemolinfática e da concentração hemolinfática de K+ na salinidade 2. Na salinidade 30 foi observado um aumento da atividade da LDH hemolinfática, da concentração osmótica e de Cl- hemolinfática, bem como uma diminuição das concentrações hemolinfáticas de K+ e Mg2+. Nos caranguejos aclimatados à salinidade 2, os efeitos do Ni parecem estar associados a distúrbios metabólicos (aeróbico e anaeróbico), enquanto distúrbios osmóticos e ionoregulatórios foram mais evidentes nos caranguejos aclimatados e expostos ao Ni na salinidade 30.

Dietary copper absorption and excretion in three semi-terrestrial grapsoid crabs with different levels of terrestrial adaptation

Three species of phylogenetically related semi-terrestrial crabs (Superfamily Grapsoidea - Sesarma rectum, Goniopsis cruentata and Neohelice granulata (formerly: Chasmagnathus granulatus) with different degrees of terrestriality were studied to quantify the accumulation of copper (Cu) in hemolymph, gills, hepatopancreas and antennal gland, and its excretion through the faeces. These crabs were fed for 15 days practical diets containing 0 (A), 0.5 (B), 1.0 (C), and 1.5% (D) of added CuCl2 (corresponding to 0, 0.2, 0.5 and 0.7% of Cu2+, respectively). The amount of food ingested was directly proportional to the degree of terrestriality: S. rectum, the most terrestrial species, ate around 2-3 times more than the other crabs, whereas G. cruentata ate 1.5-2 times more than N. granulata, the least terrestrial. The amount of Cu excreted in the feces was proportional to Cu ingestion, and was 76.8% and 64.2% higher for Sesarma fed diet D compared to G. cruentata and N. granulata, respectively. Sesarma also displayed higher Cu concentration in the haemolymph, gills and antennal glands, but not in the hepatopancreas. A detoxifying mechanism followed by elimination was probably present at this last organ, preventing Cu accumulation. More terrestrial crabs, such as Sesarma, may accumulate more Cu in hemolymph and tissues, showing a correlation between metal accumulation and increased terrestriality. In this aspect, contaminated feed sources with Cu may have more impact in conservation of terrestrial crabs. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

The importance of dietary calcium consumption in two species of semi-terrestrial grapsoid crabs

Calcium (Ca) is essential for crustaceans, due to calcium carbonate (CaCO(3)) deposition in the new exoskeleton to harden it. The purpose of this work was to study short term Ca balance in terms of dietary Ca ingestion in two phylogenetically related crabs (Superfamily Grapsoidea) showing different degrees of terrestrial adaptations: Sesarma rectum Randall, 1840 and Neohelice granulata (Dana, 1851). Dietary Ca ingestion was studied using purified diets with different Ca concentrations (0, 2.2 and 6.66% Ca), together with measurements of Ca excretion and Ca hemolymph levels. The results showed that both crabs had the same response to foods containing different levels of Ca, with both species eating more of the high Ca diet. However, S. rectum consumed more per mg body mass at all Ca concentrations (6 mg.g(-1) for S. rectum against 3 mg.g(-1) for N. granulata). Both species excreted/egested Ca differently: S. rectum excreted Ca proportionally to ingestion, whereas N. granulata maintained constant faecal Ca output at all dietary Ca levels. Moreover, Ca hemolymph levels for crabs fed the different diets were independent of dietary Ca. In conclusion, both S. rectum and N. granulata seem to regulate the consumption of diets containing more Ca, which suggests a fine balance for Ca intake.

Dietary copper absorption and excretion in three semi-terrestrial grapsoid crabs with different levels of terrestrial adaptation

Three species of phylogenetically related semi-terrestrial crabs (Superfamily Grapsoidea - Sesarma rectum, Goniopsis cruentata and Neohelice granulata (formerly: Chasmagnathus granulatus) with different degrees of terrestriality were studied to quantify the accumulation of copper (Cu) in hemolymph, gills, hepatopancreas and antennal gland, and its excretion through the faeces. These crabs were fed for 15 days practical diets containing 0 (A), 0.5 (B), 1.0 (C), and 1.5% (D) of added CuCl2 (corresponding to 0, 0.2, 0.5 and 0.7% of Cu2+, respectively). The amount of food ingested was directly proportional to the degree of terrestriality: S. rectum, the most terrestrial species, ate around 2-3 times more than the other crabs, whereas G. cruentata ate 1.5-2 times more than N. granulata, the least terrestrial. The amount of Cu excreted in the feces was proportional to Cu ingestion, and was 76.8% and 64.2% higher for Sesarma fed diet D compared to G. cruentata and N. granulata, respectively. Sesarma also displayed higher Cu concentration in the haemolymph, gills and antennal glands, but not in the hepatopancreas. A detoxifying mechanism followed by elimination was probably present at this last organ, preventing Cu accumulation. More terrestrial crabs, such as Sesarma, may accumulate more Cu in hemolymph and tissues, showing a correlation between metal accumulation and increased terrestriality. In this aspect, contaminated feed sources with Cu may have more impact in conservation of terrestrial crabs. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Desarrollo larval de dos especies de Crustáceos Decápodos en el laboratorio, Pachycheles haigae Rodrigues Da Costa (Porcellanidae) y Chasmagnathus granulata Dana (Grapsidae)

The present paper is concerned with studies on the larval development of two species of crustacean Decapoda: Pachyceles haigae Rodrigues Da Costa, 1960 family Porcellanidae and Chasmagnathus granulata Dana, 1851, family Grapsidae. One preazoea, two zoeae with a total of five sub-stages, a and b, and the second zoea had sub-stages a, b and c. The greatest changes are observed in the transition from the first to the second zoea and from this to the megalopa. During the sub-stages, there occured minor changes, and a net moulting of the cuticle is not observed. The differences in these sub-stages are marked by changes in the number and shape of the appendages.

Efeito da insulina sobre a atividade da enzima Na+-K+ ATPase branquial, a síntese de proteínas e captação de aminoácidos no hepatopâncreas, músculo e brânquias de Chasmagnathus granulata (Dana, 1851)

Resumo não disponível

Efeitos do estresse hipo e hiperosmótico sobre as características do receptor à insulina e sobre a captação de glicose em branquias do caranguejo Chasmagnathus granulata

Neste trabalho investigou-se as características do receptor à insulina e a capacidade de captação de glicose nas brânquias do caranguejo Chasmagnathus granulata aclimatado a diferentes tempos (24, 72 e 144 horas) de estresse hiper e hiposmótico. Primeiramente, o cDNA do receptor para insulina foi parcialmente clonado e seqüenciado em brânquias posteriores de Chasmagnathus granulata. A seqüência peptídica mostrou a presença de 39 aminoácidos e foi designada CGIRLTK (C. granulata insulina receptor-like tyrosine kinase). Esta seqüência apresentou significativa homologia com o domínio tirosina quinase da subunidade b dos receptores para insulina de mamíferos (69%) e de Drosophila (74%). Sítios de ligação à insulina foram caracterizados nas membranas plasmáticas das brânquias através do estudo de ligação com 125I-insulina. A atividade tirosina quinase foi determinada pela capacidade do CGIRLTK de fosforilar o substrato sintético poly (Glu; Tyr 4:1). A captação de glicose foi avaliada pela captação de [14C] 2-deoxi-D-glicose pelo tecido branquial. Nas brânquias posteriores a insulina bovina estimulou significativamente a fosforilação do CGIRLTK nos animais aclimatados a 20‰ de salinidade (controle), já nas brânquias anteriores este estímulo não foi observado. O estresse hiperosmótico (34 ‰ de salinidade) levou a uma diminuição do número e da afinidade dos receptores à insulina nas brânquias posteriores, bem como a uma redução na atividade tirosina quinase. A captação de glicose não mudou durante os tempos de estresse osmótico estudados Esses resultados mostram que o estresse hiperosmótico modifica a sinalização da insulina, causando um estado de resistência à insulina nas brânquias posteriores. Nenhuma mudança foi observada na concentração dos receptores à insulina nas brânquias posteriores de caranguejos aclimatados durante 24 horas ao estresse hiposmótico (0‰). Contudo, foi observada uma redução na afinidade dos receptores pela insulina bovina. A fosforilação do CGIRLTK diminui às 24 horas de estresse e retornou aos valores basais às 144horas. A captação de glicose não foi alterada significativamente. Os resultados sugerem que o estresse hiposmótico modifica as características do CGIRLTK nas brânquias posteriores de C. granulata de forma tempo-dependente. Essas mudanças são parte dos ajustes necessários à sobrevivência à baixa salinidade. Nas brânquias anteriores, durante aclimatação ao estresse hiperosmótico, foi observada redução da concentração e da capacidade de fosforilação dos receptores insulínicos. Contudo, a insulina bovina não estimulou a fosforilação nas brânquias anteriores durante o estresse Nenhuma alteração foi observada na concentração e na afinidade de receptores à insulina nas brânquias anteriores após 24 horas de estresse hiposmótico. A fosforilação do receptor à insulina diminuiu após 24 horas de estresse e voltou aos valores basais após 72 horas. A capacidade de captação de glicose, por sua vez, não foi modificada em função de mudanças na osmoliridade do ambiente. Assim como no estresse hiperosmótico, a insulina bovina não estimulou a fosforilação nas brânquias anteriores no estresse hiposmótico. Os resultados deste trabalho demonstram que o estresse osmótico modifica as características do CGILRTK e conseqüentemente a transdução do sinal insulínico nas brânquias. As respostas às alterações de salinidade dependem do tipo de estresse ao qual o animal é submetido e da brânquia estudada (anterior ou posterior). As mudanças observadas no sinal insulínico fazem parte dos ajustes necessários para a regulação osmótica frente às mudanças ambientais de salinidade.

Efeito da anoxia e da recuperação sobre o metabolismo intermediário do caranguejo Chasmagnathus granulata alimentado com dieta rica em carboidratos ou proteínas

O caranguejo Chasmagnathus granulata (Crustacea, Decapoda, Grapsidae) apesar de ter evoluído de formas marinhas é uma espécie tipicamente estuarina, sendo dificilmente encontrada no mar. Em seu hábitat, o caranguejo permanece longos períodos fora da água, sendo considerado um animal tipicamente semiterrestre. As respostas fisiológicas às variações das concentrações de O2 incluem alterações significativas na ventilação, na circulação, no metabolismo e nas propriedades de afinidade da hemocianina pelo O2. Estudos anteriores comprovaram que em alguns tecidos específicos da carpa Carassius carassius ocorre redução significativa da síntese protéica mas no cérebro não ocorre a mesma resposta metabólica, sugerindo ser esta uma das estratégias de conservação de energia. Os resultados obtidos no presente estudo mostram que, após uma hora de anoxia, a glicose hemolinfática aumentou 3 e 4 vezes em animais alimentados com dieta rica em carboidratos (RC) e rica em proteínas (RP), respectivamente. Após três horas de recuperação, os níveis glicêmicos retornaram aos valores semelhantes aos do grupo controle em ambos os tratamentos alimentares. Após uma hora de anoxia, a concentração de glicose livre nas brânquias anteriores (BA) reduziu significativamente em animais alimentados com dieta RC (70%) e RP (60%). Nas brânquias posteriores (BP) de animais alimentados com dieta RC e dieta RP, a anoxia reduziu 64% e 54% (p<0,05), respectivamente. Estes valores mantiveram-se reduzidos durante o período de recuperação, tanto nas BA como nas BP. Em animais alimentados com dieta RP, as concentrações de glicogênio reduziram somente após três horas de recuperação, tanto em BA como em BP, entretanto,somente nas BA de animais alimentados com dieta RP houve um aumento de 118% (p<0,05) dos níveis de ATP na anoxia e 116% na recuperação aeróbica No hepatopâncreas, a síntese proteica reduziu 78% e 65% (p<0,05) na anoxia e recuperação em animais alimentados com dieta RP, respectivamente. Já nos animais alimentados com dieta RC, a síntese protéica no hepatopâncreas aumentou em 42%, na recuperação. No músculo de animais que receberam este tratamento alimentar, ocorreu um aumento de 213% (p<0,05) na síntese protéica durante o período de anoxia e uma redução de 12% durante o período de recuperação aeróbica. Em caramguejos alimentados com dieta RP, a síntese protéica reduziu na anoxia 57% nas BA e 36% nas BP. Na dieta RC houve um aumento de 13% da síntese protéica nas brânquias anteriores e 8% nas brânquias posteriores durante a recuperação. Portanto, a capacidade de síntese protéica no caranguejo C. granulata, está relacionada com a característica funcional e a capacidade metabólica do tecidos submetidos à anoxia e à recuperação aeróbica. Os resultados do presente estudo demonstram que durante a anoxia e a recuperação aeróbica no caranguejo C. granulata ocorrem ajustes metabólicos diferenciados. Estes ajustes também dependem dos tecidos analisados e das dietas administradas.

Efeito do hormônio hiperglicemiante de crustáceos sobre as reservas de carboidratos em Chasmagnathus granulata alimentados com uma dieta rica em proteínas ou em carboidratos

Estudos com o hormônio hiperglicemiante de crustáceos (CHH) tem sido realizados desde 1944 quando foi constatado, pela primeira vez, seu efeito na mobilização das reservas de glicogênio causando hiperglicemia. O objetivo deste trabalho foi investigar a ação do CHH sobre o metabolismo de carboidratos de caranguejos Chasmagnathus granulata intactos submetidos às dietas rica em proteínas (HP) ou rica em carboidratos (HC) e injetados com extrato de pedúnculos proveniente de animais de ambas as dietas. Após a injeção de extrato de pedúnculos, foram avaliados, in vivo: a glicose hemolinfática, a glicose livre hepatopancreática e muscular e o glicogênio hepatopancreático e muscular de animais alimentados com dieta HP, injetados com extrato de pedúnculos provenientes de animais HP (HP/HP), e de animais HC (HP/HC), bem como de animais alimentados com uma dieta HC, injetados com extrato de pedúnculos oriundos de animais HP (HC/HP) e de animais HC (HC/HC). Além de animais controle injetados com solução fisiológica para caranguejo (SFC). Os resultados obtidos confirmam a ação hiperglicemiante dos extratos de pedúnculos, independentemente da dieta de origem dos mesmos. Foi observado um padrão de resposta diferencial segundo a dieta a qual os animais foram submetidos. Assim, os resultados demonstram que nos animais submetidos a uma dieta HP o CHH agiu aumentando os níveis de glicose circulante a partir das reservas de glicogênio dos hepatopancreócitos e do músculo. Mas, nos animais alimentados com uma dieta HC, embora o CHH tenha elevado o nível de glicose circulante, não foram observadas alterações nas reservas de carboidratos do hepatopâncreas e do músculo. Estes resultados demonstram que o mecanismo de ação do CHH sobre as reservas de carboidratos de Chasmagnathus granulata depende da dieta a qual os animais foram submetidos.

Efeitos da anoxia ambiental e da recuperação da anoxia sobre o balanço oxidativo no caranguejo Chasmagnathus granulata

Neste estudo, foram analisados os efeitos da anoxia ambiental (8 h) e de diferentes períodos de reoxigenação (20 e 40 min.) sobre o balanço oxidativo nas brânquias do caranguejo Chasmagnathus granulata. A exposição à anoxia causou no tecido branquial um aumento na atividade das enzimas CAT e GST, e uma diminuição na atividade da SOD. As enzimas estudadas tendem a retornar aos níveis de controle durante a recuperação. A atividade destas enzimas parecem responder diretamente às variações na concentração do oxigênio ambiental. As BP apresentaram uma maior atividade das enzimas antioxidantes do que as BA. Nos tecidos analisados, as defesas antioxidantes não-enzimáticas (TRAP) não apresentaram nenhuma alteração a exposição a anoxia. Contudo, durante a recuperação observou-se um aumento no TRAP em ambos os tecidos. A exposição a anoxia não causou nenhuma alteração na lipoperoxidação (DC e TBA-RS), nos tecidos analisados. Entretanto, durante a recuperação observou-se uma diminuição nos níveis de DC, seguido de um aumento nos níveis de TBA-RS. Os resultados deste estudo, demonstram que o C. granulata ,assim como, outras espécies intertidais apresenta adaptações em seus sistemas de defesa antioxidantes, que o capacitam a ocupar e a manter-se em ambientes com extremas variações das características físico-químicas, como os estuários.

Influence of temperature on larval survival, development and respiration in Chasmagnathus granulata (Crustacea, Decapoda)

Larvae of an estuarine grapsid crab Chasmagnathus granulata Dana 1851, from temperate and subtropical regions of South America, were reared in seawater (32 ‰) at five different constant temperatures (12, 15, 18, 21, 24 °C). Complete larval development from hatching (Zoea I) to metamorphosis (Crab I) occurred in a range from 15 to 24 °C. Highest survival (60% to the first juvenile stage) was observed at 18°C, while all larvae reared at 12°C died before metamorphosis. The duration of development (D) decreased with increasing temperature (T). This relationship is described for all larval stages as a power function (linear regressions after logarithmic transformation of both D and T). The temperature-dependence of the instantaneous developmental rate (D-1) is compared among larval stages and temperatures using the Q10 coefficient (van't Hoff's equation). Through all four zoeal stages, this index tends to increase during development and to decrease with increasing T (comparing ranges 12-18, 15-21, 18-24 °C). In the Megalopa, low Q10 values were found in the range from 15 to 24 °C. In another series of experiments, larvae were reared at constant 18°C and their dry weight (W) and respiratory response to changes in T were measured in all successive stages during the intermoult period (stage C) of the moulting cycle. Both individual and weight-specific respiration (R, QO2) increased exponentially with increasing T. At each temperature, R increased significantly during growth and development through successive larval stages. No significantly different QO2 values were found in the first three zoeal stages, while a significant decrease with increasing W occurred in the Zoea IV and Megalopa. As in the temperature-dependence of D, the respiratory response to changes in temperature (Q10) depends on both the temperature range and the developmental stage, however, with different patterns. In the zoeal stages, the respiratory Q10 was minimum (1.7-2.2) at low temperatures (12-18 °C), but maximum (2.2-3.0) at 18-24 °C. The Megalopa, in contrast, showed a stronger metabolic response in the lower than in the upper temperature range (Q10 = 2.8 and 1.7, respectively). We interpret this pattern as an adaptation to a sequence of temperature conditions that should typically be encountered by C. granulata larvae during their ontogenetic migrations: hatching in and subsequent export from shallow estuarine lagoons, zoeal development in coastal marine waters, which are on average cooler, return in the Megalopa stage to warm lagoons. We thus propose that high metabolic sensitivity to changes in temperature may serve as a signal stimulating larval migration, so that the zoeae should tend to leave warm estuaries and lagoons, whereas the Megalopa should avoid remaining in the cooler marine waters and initiate its migration towards shallow coastal lagoons.

Natural outbreak of Streptococcus agalactiae (GBS) infection in wild giant Queensland grouper, Epinephelus lanceolatus (Bloch), and other wild fish in northern Queensland, Australia

Ninety-three giant Queensland grouper, Epinephelus lanceolatus (Bloch), were found dead in Queensland, Australia, from 2007 to 2011. Most dead fish occurred in northern Queensland, with a peak of mortalities in Cairns in June 2008. In 2009, sick wild fish including giant sea catfish, Arius thalassinus (Ruppell), and javelin grunter, Pomadasys kaakan (Cuvier), also occurred in Cairns. In 2009 and 2010, two disease epizootics involving wild stingrays occurred at Sea World marine aquarium. Necropsy, histopathology, bacteriology and PCR determined that the cause of deaths of 12 giant Queensland grouper, three wild fish, six estuary rays, Dasyatis fluviorum (Ogilby), one mangrove whipray, Himantura granulata (Macleay), and one eastern shovelnose ray, Aptychotrema rostrata (Shaw), was Streptococcus agalactiae septicaemia. Biochemical testing of 34 S.agalactiae isolates from giant Queensland grouper, wild fish and stingrays showed all had identical biochemical profiles. The 16S rRNA gene sequences of isolates confirmed all isolates were S.agalactiae; genotyping of selected S.agalactiae isolates showed the isolates from giant Queensland grouper were serotype Ib, whereas isolates from wild fish and stingrays closely resembled serotype II. This is the first report of S.agalactiae from wild giant Queensland grouper and other wild tropical fish and stingray species in Queensland, Australia.