Contributo para gestão, caracterização e diagnóstico da situação actual da pescaria do caranguejo vermelho (Chaceon maritae), na costa do Namibe-Angola

Dissertação de mest., Aquacultura e Pescas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Estudo da dieta em coleções paleoantropológicas

Relatório de Estágio de Licenciatura em Bioquímica, Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2001

Ecologia do Ocypode cursor e impacte da predação sobre os ninhos de Caretta caretta na ilha da Boavista, República de Cabo Verde

A predação de ovos pode ter impactes severos no sucesso reprodutivo das tartarugas marinhas, com implicações ecológicas e demográficas na abundância e na dinâmica populacional destas espécies. O conhecimento da estrutura da rede trófica e da relação dinâmica entre predador e presas, e as suas abundâncias relativas tem implicações importantes para o desenvolvimento de estratégias de gestão eficiente que vise a conservação da biodiversidade, principalmente quando estão envolvidas espécies alvo que estão ameaçadas de extinção. Cabo Verde é reconhecido por suportar uma importante população nidificante de tartaruga comum Caretta caretta. O caranguejo fantasma Ocypode cursor é o predador mais voraz das posturas e dos neonatos. Em contraste com praias continentais, as ilhas possuem redes tróficas muito simples, que podem explicar interações ecológicas extremas entre pares de espécies. Ao geralmente carecerem de predadores naturais da classe dos mamíferos, os caranguejos encontram-se em grande número. Os principais objetivos deste trabalho foram aprofundar o conhecimento da ecologia do O.cursor, avaliar os níveis de predação do O.cursor sobre os ninhos de C. caretta, explorar os principais meios empregues pelo O. cursor para detetar os ninhos e os neonatos, e comparar a eficiência de duas medidas de proteção como meio de mitigação do efeito predatório em três praias de nidificação na ilha da Boavista, República de Cabo Verde. As três praias são bastante próximas entre si, mas apresentam características físicas e níveis de utilização humana distintos. A dinâmica geomorfológica litoral, a inundação pela ação de marés e a predação são as principais ameaças naturais aos ovos e às crias recémnascidas. Apesar de existirem já vários estudos sobre esta espécie no Mediterrâneo, nomeadamente em Israel, na Turquia e no Chipre, o presente estudo constitui uma abordagem pioneira da ecologia do O. cursor na região atlântica. Aspetos da ecologia e do comportamento do O. cursor foram estudados entre os meses de junho e outubro de 2010. Constatou-se que a maior parte das tocas de dimensões reduzidas se encontrava junto à linha de maré alta, enquanto que os caranguejos de maiores dimensões ocorreriam nas zonas superiores da praia. O número de tocas variou ao longo do período de estudo, aumentando em agosto graças ao recrutamento de juvenis e diminuindo em Setembro, possivelmente devido à mortalidade dos indivíduos mais velhos da população ou ao aumento da predação de ninhos de C.caretta. O O. cursor demonstrou hábitos principalmente noturnos e exibiu diferentes estratégias de alimentação. Os resultados mostraram que o caranguejo fantasma foi o único predador relevante de ovos e que este por si só reduziu consideravelmente a sobrevivência dos ovos até aos neonatos. De fato, mais de 70% dos ninhos monitorizados em cada praia exibiu sinais de predação parcial ou completa, principalmente no final do período de incubação, no entanto em anos com marés vivas extremas os ninhos acabam por perder-se antes de atingirem o ponto crítico de predação. A deteção dos ninhos pelo O.cursor poderá estar relacionada com estímulos químicos presentes na areia, aumento da temperatura no final da incubação ou vibração produzida pelos neonatos prestes a eclodir. No entanto, pouco foi possível avançar no conhecimento específico deste tópico. A utilização da rede plástica com uma malha de 1 cm2 cobrindo o ninho até 60 cm de profundidade desde a superfície da areia, provou ser uma medida efetiva na prevenção do acesso dos caranguejos ao ninho. Este método preventivo foi recomendado de forma a aumentar o sucesso reprodutivo em praias com declive acentuado e baixa densidade de ninhos, uma vez que aparenta ser uma medida efetiva e ecológica. A presença de investigadores, voluntários e atividades turísticas moderadas nas praias de nidificação poderá também reduzir a predação, ao reduzir a densidade de caranguejos pelo pisoteio contínuo. Em geral, os nossos resultados indicaram que a trasladação de ninhos para viveiros foi a medida de conservação mais efetiva e adequada permitindo o aumento da produção de neonatos, embora a sua escolha e aplicação deva ser baseada em condições específicas relacionadas com a densidade de ninhos e ameaças a cada ninho.

Interacções tróficas entre sardinha (S. pilchardus) e cavala (S. colias)

A sardinha Ibero-Atlântica (Sardina pilchardus) e a cavala (Scomber colias) são importantes espécies pelágicas dos ecossistemas marinhos do Atlântico, quer do ponto de vista ecológico, quer do ponto de vista económico. Esta tese tem por objectivo estudar a alimentação de sardinha e de cavala e possíveis interacções tróficas entre ambas as espécies visto que estas partilham espaço e recursos alimentares. Estudou-se a dieta das duas espécies, capturadas na costa sul portuguesa entre Junho e Setembro, através da análise de presas nos conteúdos estomacais. Verificou-se que as principais presas nas suas dietas foram crustáceos (maioritariamente copépodes) pertencentes aos mesmos grupos taxonómicos, não se tendo verificado uma partição do zooplâncton com base no tamanho para as duas espécies. Os dados obtidos apontaram para a existência de uma sobreposição das dietas e potencial para competição. A sardinha apresentou um coeficiente de vacuidade elevado que foi mais acentuado quando em presença da cavala e observou-se a existência de uma alteração na dieta de cavala passando a alimentar-se de itens de maiores dimensões à medida que aumentava de tamanho. Os resultados constatam a existência provável de interacções tróficas entre estas duas espécies, sardinha e cavala.

Instrumentação e controlo para regulação de pH em sistemas de cultivo de organismos aquáticos

A Ria Formosa é um tesouro ambiental sem paralelo, preservando uma fauna e flora únicas no mundo. A riqueza deste habitat é de enorme importância para a região, e extremamente apetecível para cientistas oriundos de todas as partes do globo, que aqui frequentemente se deslocam para conduzirem estudos científicos e experiências. O Centro de Ciências do Mar (CCMAR) da Universidade do Algarve (que inclui o Centro Experimental do Ramalhete) conduz estudos e experiências neste palco, estudos que são de inquestionável valor para o conhecimento e desenvolvimento científico. Um assunto que está a merecer a atenção da comunidade científica mundial nos últimos anos é a questão da acidificação dos oceanos. A diminuição gradual do pH das águas pode vir a ter graves repercussões nos ecossistemas marinhos, e o Centro Experimental do Ramalhete tem vindo a conduzir experiências com fauna e flora provenientes da Ria Formosa em águas com níveis de pH mais reduzido, condições que se prevê que os oceanos venham a ter no futuro. Os equipamentos de instrumentação e controlo a que o Centro tem acesso condicionam as experiências que ali são levadas a cabo pelos investigadores, pelo que o desenvolvimento de equipamentos adequados incorporando tecnologias apropriadas permitiria a realização de novas e melhores experiências no campo da biologia marinha. Ao nível do controlo existe uma lacuna no mercado, entre controladores para aquariofilia demasiado simples e controladores industriais demasiado dispendiosos e complexos. Esta dissertação pretende colmatar essa lacuna através do desenvolvimento de um protótipo de um sistema distribuído microcontrolado para aquisição de dados e controlo de pH que vá ao encontro das necessidades dos investigadores do Centro e que se pretende simples, modular, flexível, económico e expansível no futuro. O foco centra-se no desenvolvimento da instrumentação necessária para as medições de temperatura e pH, e depois no estudo de uma malha de controlo PID utilizando como base um modelo do sistema obtido através de resultados experimentais, para o controlo automático do pH.

Caracterização dos ambientes intermareais nos deltas de enchente das barras da Ria Formosa recorrendo à aplicação de SIGS. Análise geomorfológica, sedimentar e hidrodinâmica

Um delta de enchente de uma barra pode-se definir como sendo um banco arenoso que resulta da acumulação de sedimentos marinhos imediatamente a montante da barra por processos hidrodinâmicos essencialmente controlados pela maré e pela fisiografia do sistema. Este trabalho teve como principal objetivo fazer uma caracterização dos vários ambientes intermareais nos seis deltas de enchente da Ria Formosa. Para esta caracterização recorreu-se a levantamentos batimétricos efetuados por um ROV, à identificação e caracterização in situ de vários ambientes intermareais, e por fim, a ferramentas SIG. Das principais conclusões deste trabalho realçam-se a caracterização dos deltas de enchente pela presença de megadunas de enchente, áreas de dunas, ripples e estrias de enchente, áreas de dunas de enchente parcialmente erodidas por dunas de vazante e por frentes de progradação de enchente. Realça-se também, que nos ambientes intermareais em estudo, associados às barras de São Luís e de Tavira, constataram-se taxas médias mensais de erosão da ordem dos 7206 m3/mês e dos 291 m3/mês, enquanto na Barra de Faro-Olhão, verificou-se uma tendência inversa, com uma taxa média mensal de sedimentação na ordem dos 57,7 m3/mês.

Estrutura de comunidades de peixes, amostradas por SVSI - sistema de vídeo subaquático iscado, na Costa Sul de Portugal

Desenvolveu-se um Sistema de Vídeo Submerso Iscado (SVSI) viavelmente adaptado para caracterizar comunidades de peixes do substrato rochoso subtidal (forma não-destrutiva e não-invasiva), entre 5 e 50 metros, na costa sul de Portugal (Algarve). Entre Junho e Julho de 2013, amostraram-se 15 pontos na zona Greta (Praia de Faro), divididos em 3 Amostragens (A1, A2, A3) com isco sardinha, mexilhão e sem isco. Captaram-se foto-sequências de intervalo 1 segundo durante 60 minutos e as imagens resultantes processadas qualitativa e quantitativamente para obtenção de resultados. Registaram-se 32 espécies no total. Os tempos de entrada do 1º indivíduo de cada espécie permitiram aferir 30 minutos máximos de filmagem SVSIs para resultados viáveis, enquanto abundâncias por número de indivíduos comprovaram o isco sardinha como mais eficaz e com maior poder atrativo (do que mexilhão). As espécies Coris julis, Diplodus vulgaris, Diplodus cervinus, Diplodus sargus e Serranus cabrilla foram as mais interventivas no estudo, cujo intervalo de tempo entre contagens se adequou em 30 segundos. O estudo de índices de abundâncias e Nmax mostraram não existirem diferenças entre as comunidades ictiológicas de cada tipo de iscagem, contudo existem diferenças dentro da comunidade geral em si do substrato rochoso. A análise alimentar pelo menor tempo de 1ª alimentação indicou Coris julis, Diplodus vulgaris, Serranus cabrilla e Octopus vulgaris como as espécies mais rápidas a morder os iscos. No geral, 69% das espécies preferiram isco sardinha. Comportamentos como a passagem esporádica, territorialidade e interações com a câmara foram as ações dominantes na análise comportamental. Esta técnica e respetiva metodologia foram o primeiro estudo do género nesta região, que de forma simples, se mostrou uma boa ferramenta metodológica para estudos marinhos sobre comunidades, suas preferências alimentares, abundâncias e tempos de reação, aconselhando-se o seu desenvolvimento tecnológico e melhoramento metodológico analítico dos resultados no futuro.

Cartografia da densidade bentónica do Algarve central e previsões de cenários

Os fundos marinhos do Algarve central são cada vez mais sujeitos a pressões antropológicas. A pesca, a extração de inertes para reabastecimento de praias, os recifes artificais e aquacultura costeiras são exemplos de actividades que se desenvolvem nesse espaço. O conhecimento da variação espacial da densidade bentónica é um desafio que se coloca cada vez mais à comunidade científica. Para além do interesse para o conhecimento científico é também valioso intrumento de gestão ambiental. Numa altura em que existe cada vez pressão sobre o ambiente marinho, a gestão sustentada dos espaços, compatibilizando a conservação e as actividades, assente num conhecimento científico, é cada vez mais necessária. Este estudo, teve como objectivo, a criação de modelos que descrevam espacialmente as densidades de peixes (bentónicos e demersais) e de macroinvertebrados obtidas na área de estudo, os substratos móveis até aos 30 m de profundidade no Algarve Central. E ainda, a elaboração de cenários, nomeadamente na identificação de zonas com densidades mais elevadas, impacte de dragagens e um aumento da temperatura superficial do mar. Os modelos obtidos são representativos das realidades amostradas. Os resultados indicam a existência de variação sazonal nos locais de amostragem com as maiores densidades a ocorrerem na zona central da área de estudo e também em maiores profundidades. A simulação de uma área de dragagem indica, após o período de impacto inicial que não foi contabilizado, um provável aumento de densidade como consequência do aumento de profundidade na área impactada. A simulação do aumento da temperatura superficial do mar, indica a existência de uma diminuição das densidades bentónicas.

The effect of conservation measures on the spatial and temporal variation of rocky fish assemblages in the Arrábida Marine Park

Marine protected areas (MPAs) have been widely proposed for conservation purposes and as a tool for fisheries management. The Arrábida Marine Park is the first MPA in continental Portugal having a management plan, fully implemented since 2009. The main objective of this study was to evaluate the effect of protection measures on rocky reef fish assemblages and target invertebrates through before-after and control-effect (no-take vs. fished areas) underwater visual surveys and analysis of landings trends. Second, we used surveys before, during and after implementation of the management plan to understand fishers‟ preferences for fishing grounds and adaptation to the new rules, and evaluated the reserve effect through analysis of both ecological responses and fishing effort density. Third, we identified the main oceanographic drivers influencing the structure of reef fish assemblages and predicted the community structure for the last 50 years, in light of climatic change. Overall results suggest positive responses in biomass but not yet in numbers of some commercial species, with no effects on non-target species. The reserve effect is reinforced by the increase in landings of commercial species, despite increased fishing effort density in some areas, especially with octopus traps. Fishing grounds are mainly chosen based on the distribution of target species and associated habitats, but distance to port, weather conditions and safety also influence fishers‟ choices. Moreover, different fisheries respond differently to the protection measures, and within each fishery, individual fishers show distinct strategies, with some operating in a broader area whereas others keep preferred territories. Our results also show that wind stress and temperature are the main oceanographic drivers for rocky reef fish assemblages, with tropicalization of assemblages and polewards movements of species over the last 50 years consistent with temperature trends. We believe this study provides significant lessons for marine conservation and management of coastal systems.

On the solvation in lipid bilayers measured by pyrene fluorescence: thermal and molecular composition influence on equivalent polarity in lipidic mixtures

Phosphatidylcholine (PC), sphingomyelin (SM) and cholesterol (CHOL) are major constituents of mammalian cell membranes. DPPC/CHOL and DPPC/DMPC are well-known binary mixtures. POPC/CHOL, DOPC/CHOL, egg-SM/CHOL, egg-SM/POPC and egg-SM/DOPC are less studied, but also important for the comprehension of the POPC/egg-SM/CHOL mixtures. These provide complex media for which polarity is hard to access. It is mainly determined by the water penetrating the bilayer (unevenly distributed creating a polarity gradient), though the influence of the dipoles from phospholipids (e.g. –PO, –CO, –OH) and the double bond in the steroid ring of CHOL cannot be neglected. CHOL derivatives are an interesting tool to verify the influence of the double bonds in the polarization of its surroundings. Pyrene fluorescence was used to access an equivalent polarity (associated to the dielectric constant) near the lipid/water interface of lipid bilayers. POPC/CHOL and DOPC/CHOL have similar thermal behavior and variation with CHOL content, though for lower CHOL content the equivalent polarity is higher for the DOPC/CHOL mixtures. The studies with DPPC and DMPC showed that pyrene does not seem to have a marked preference for either ordered or disordered phases. For DPPC/CHOL and egg-SM/CHOL the highlight goes to the behavior of the mixtures at higher CHOL amounts, where there is a substantial change in the thermal behavior and polarity values especially for the egg-SM/CHOL mixture. Egg-SM/POPC and egg-SM/DOPC show different behavior depending on which phospholipid has a higher molar proportion. The ternary mixtures analyzed do not exhibit significant differences, though there is the indication of the existence of a more ordered environment at lower temperatures and a less ordered environment for higher temperatures. The presence of 7DHC or DCHOL in egg-SM bilayers showed a tendency for the same behavior detected upon mixing higher amounts of CHOL.

Evolution, gene regulation and functional analysis of BMP2 in fish

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are multifunctional growth factors belonging to the transforming growth factor β (TGFβ) superfamily with a central role in bone formation and mineralization. BMP2, a founding member of this family, has demonstrated remarkable osteogenic properties and is clinically used to promote bone repair and fracture healing. Lack of basic data on factors regulating BMP2 expression and activity have hampered a better understanding of its role in bone formation and bone-related diseases. The objective of this work was to collect new functional data and determine spatiotemporal expression patterns in a fish system aiming towards a better understanding of BMP2 function and regulation. Transcriptional and post-transcriptional regulation of gilthead seabream BMP2 gene was inferred from luciferase reporter systems. Several bone- and cartilage-related transcription factors (e.g. RUNX3, MEF2c, SOX9 and ETS1) were found to regulate BMP2 transcription, while microRNA 20a was shown to affect stability of the BMP2 transcript and thus the mineralogenic capacity of fish bone-derived host cells. The regulation of BMP2 activity through an interaction with the matrix Gla protein (MGP) was investigated in vitro using BMP responsive elements (BRE) coupled to luciferase reporter gene. Although we demonstrated the functionality of the experimental system in a fish cell line and the activation of BMP signaling pathway by seabream BMP2, no conclusive evidence could be collected on a possible interaction beween MGP and BMP2. The evolutionary relationship among the members of BMP2/4/16 subfamily was inferred from taxonomic and phylogenetic analyses. BMP16 diverged prior to BMP2 and BMP4 and should be the result of an ancient genome duplication that occurred early in vertebrate evolution. Structural and functional data suggested that all three proteins are effectors of the BMP signaling pathway, but expression data revealed different spatiotemporal patterns in teleost fish suggesting distinct mechanisms of regulation. In this work, through the collection of novel data, we provide additional insight into the regulation, the structure and the phylogenetic relationship of BMP2 and its closely related family members.

Bycatch and discards of commercial trawl fisheries in the south coast of Portugal

Bycatch and discards are a cause of great concern in commercial world fisheries, with important ecological, economic and conservation implications. With the recent inclusion of a discards ban (‘landing obligation’), in the reform of the EU CFP, these issues have gained a tremendous attention from the economic, scientific, political and social point of view. Demersal trawl fisheries off the southern coast of Portugal capture an extraordinary diversity of species and generate considerable amounts of bycatch and discards. Bycatch includes commercially valuable target-species and bycatch species with low or no commercial value, but the great majority consists of unmarketable species, that are discarded. Bony fishes are dominant in bycatch and discards and the most discarded are of low or no commercial value. The reasons for discarding are fundamentally economic in nature (lack of commercial value) for bycatch species, and legal and administrative (legal minimum landing size) for commercially important species. The study of the reproductive biology of Galeus melastomus, discarded by crustacean trawls, suggests that a minimum landing size should be established for this species, and explains the importance of such a study in the assessment and management of fisheries. The discovery of a new species of the ray Neoraja iberica n. sp. contributes to the knowledge of the local marine biodiversity in Portuguese waters and of the global marine biodiversity. The three cases of abnormal hermaphroditism recorded in Etmopterus spinax, are the first cases known to date of hermaphroditism in this species. There is a need to find solutions to the problem of bycatch and discards of trawl fisheries in the Algarve coast. A combination of technical, regulatory and economic measures to minimize bycatch and reduce discards, before implementing a ‘landing obligation’, is thought to be the best approach to apply in the southern Portuguese multispecies trawl fisheries.

Effect of high CO2 and ocean acidification on photosynthesis and response to oxidative stress in seagrasses

Climate change scenarios comprise significant modifications of the marine realm, notably ocean acidification and temperature increase, both direct consequences of the rising atmospheric CO2 concentration. These changes are likely to impact marine organisms and ecosystems, namely the valuable seagrass-dominated coastal habitats. The main objective of this thesis was to evaluate the photosynthetic and antioxidant responses of seagrasses to climate change, considering CO2, temperature and light as key drivers of these processes. The methodologies used to determine global antioxidant capacity and antioxidant enzymatic activity in seagrasses were optimized for the species Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, revealing identical defence mechanisms to those found in terrestrial plants. The detailed analysis and identification of photosynthetic pigments in Halophila ovalis, H.stipulacea, Zostera noltii, Z marina, Z. capricorni, Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, sampled across different climatic zones and depths, also revealed a similarity with terrestrial plants, both in carotenoid composition and in the pigment-based photoprotection mechanisms. Cymodocea nodosa plants from Ria Formosa were submitted to the combined effect of potentially stressful light and temperature ranges and showed considerable physiological tolerance, due to the combination of changes in the antioxidant system, activation of the VAZ cycle and accumulation of leaf soluble sugars, thus preventing the onset of oxidative stress. Cymodocea nodosa plants living in a naturally acidified environment near submarine volcanic vents in Vulcano Island (Italy) showed to be under oxidative stress despite the enhancement of the antioxidant capacity, phenolics concentration and carotenoids. Posidonia oceanica leaves loaded with epiphytes showed a significant increase in oxidative stress, despite the increase of antioxidant responses and the allocation of energetic resources to these protection mechanisms. Globally, the results show that seagrasses are physiologically able to deal with potentially stressful conditions from different origins, being plastic enough to avoid stress in many situations and to actively promote ulterior defence and repair mechanisms when under effective oxidative stress.

Differential regulation of hippocampal neurogenesis by nitric oxide following seizures

The fact that the adult brain is able to produce new neurons or glial cells from neural stem cells (NSC) became one of the most interesting and challenging fields of research in neuroscience. Endogenous adult neurogenesis occurs in two main regions of the brain: the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles and the subgranular zone (SGZ) in the dentate gyrus. Brain injury may be accompanied by increased neurogenesis, although neuroinflammation promotes the activation of microglial cells that can be detrimental to the neurogenic process. Nitric oxide (NO) is one of the factors released by microglia that can be proneurogenic. The mechanism by which NO promotes the proliferation of NSCs has been intensively studied. However, little is known about the role of NO in migration, survival and differentiation of the newborn cells. The aim of this work was to investigate the role of NO from inflammatory origin in proliferation, migration, differentiation and survival of NSCs from the dentate gyrus in a mouse model of status epilepticus. We also assessed neuroinflammation in the same injury model. Our work showed that NO increased proliferation of the early-born cells after seizures, but is detrimental for their survival. NO also increased migration of neuroblasts. Moreover, NO was important to maintain long-term neuroinflammation. Taken together, these results show that NO may be a good target to promote proliferation and migration of NSCs following seizures, but compromises survival of early-born cells.

Molecular structure and functional analysis of runx3 in zebrafish

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Universidade do Algarve, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, 2014