Genetic variability and structuring of deep Corallium rubrum (Linnaeus, 1758) populations

ABSTRACT Given the decline of shallow-water red coral populations resulting from over-exploitation and mass mortality events, deeper populations below 50 metres depth (mesophotic populations) are currently the most harvested; unfortunately, very little is known about their biology and ecology. The persistence of these populations is tightly linked to their adult density, reproductive success, larval dispersal and recruitment. Moreover, for their conservation, it is paramount understand processes such as connectivity within and among populations. Here, for the first time, genetic variability and structuring of Corallium rubrum populations collected in the Tyrrhenian Sea ranging from 58 to 118 metres were analyzed using ten microsatellite loci and two mitochondrial markers (mtMSH and MtC). The aims of the work were 1) to examine patterns of genetic diversity within each geographic area (Elba, Ischia and Praiano) and 2) to define population structuring at different spatial scales (from tens of metres to hundreds of kilometres). Based on microsatellite data set, significant deviations from Hardy-Weinberg equilibrium due to elevated heterozygote deficiencies were detected in all samples, probably related to the presence of null alleles and/or inbreeding, as was previously observed in shallow-water populations. Moreover, significant levels of genetic differentiation were observed at all spatial scale, suggesting a recent isolation of populations. Biological factors which act at small spatial scale and/or abiotic factors at larger scale (e.g. summer gyres or absence of suitable substrata for settlement) could determine this genetic isolation. Using mitochondrial markers, significant differences were found only at wider scale (between Tuscany and Campania regions). These results could be related to the different mutation rate of the molecular makers or to the occurrence of some historical links within regions. A significant isolation by distance pattern was then observed using both data sets, confirming the restricted larval dispersal capability of the species. Therefore, the hypothesis that deeper populations may act as a source of larvae helping recovery of threatened shallow-water populations is not proved. Conservation strategies have to take into account these results, and management plans of deep and currently harvested populations have to be defined at a regional or sub regional level, similarly to shallow-water populations. Nevertheless, further investigations should be needed to understand better the genetic structuring of this species in the mesophotic zone, e.g. extending studies to other Mediterranean deep-water populations.

DNA barcoding taxonomy and diversity of the Mediterranean sharks and rays

Elasmobranchs are an important by-catch of commercial fisheries targeting bony fishes. Fisheries targeting sharks are rare, but usually almost all specimen bycatched are marketed. They risk extinction if current fishing pressure continues (Ferretti et al., 2008). Accurate species identification is critical for the design of sustainable fisheries and appropriate management plans, especially since not all species are equally sensitive to fishing pressure (Walker & Hislop 1998). The identification of species constitutes the first basic step for biodiversity monitoring and conservation (Dayrat B et al., 2005). More recently, mtDNA sequencing has also been used for species identification and its use has become widespread under the DNA Barcode initiative (e.g. Hebert et al. 2003a, 2003b; Ward et al. 2005, 2008a; Moura et al 2008; Steinke et al. 2009). The aims of this work were: 1) identify sharks and skates species using DNA barcode; 2) compare species of different provenance; 3) use DNA barcode for misidentified species. Using DNA barcode 15 species of sharks (Alopias vulpinus, Centrophorus granulosus, Cetorhinus maximus, Dalatias licha, Etmopterus spinax, Galeorhinus galeus, Galeus melastomus, Heptranchias perlo, Hexanchus griseus, Mustelus mustelus, Mustelus punctulatus, Oxynotus centrina, Scyliorhinus canicula Squalus acanthias, Squalus blainville), 1 species of chimaera (Chimaera monstrosa) and 21 species of rays/skayes (Dasyatis centroura, Dasyatis pastinaca, Dasyatis sp., Dipturus nidarosiensis, Dipturus oxyrinchus, Leucoraja circularis, Leucoraja melitensis, Myliobatis aquila, Pteromylaeus bovinus, Pteroplatytrygon violacea, Raja asterias, Raja brachyura, Raja clavata, Raja miraletus, Raja montagui, Raja radula, Raja polystigma, Raja undulata, Rostroraja alba, Torpedo marmorata, Torpedo nobiliana, Torpedo torpedo) was identified.

Genetic structure and connectivity between populations of two common Mediterranean sessile invertebrates

Population genetic and phylogeography of two common mediterranean species were studied in 10 localities located on the coasts of Toscana, Puglia and Calabria. The aim of the study was to verify the extent of genetic breaks, in areas recognized as boundaries between Mediterranean biogeographic sectors. From about 100 sequences obtained from the mitochondrial Cytochrome Oxidase subunit I (COI) gene of Halocynthia papillosa and Hexaplex trunculus genetic diversity, genetic structure at small and large distances and demographic history of both specieswere analyzed. No evidences of genetic breaks were found for the two species in Toscana and Puglia. The genetic structure of H. trunculus evidences the extent of a barrier to gene flow localized in Calabria, which could be represented by the Siculo-Tunisian Strait and the Strait of Messina. The observed patterns showed similar level of gene flow at small distances in both species, although the two species have different larval ecology. These results suggest that other factors, such as currents, local dynamics and seasonal temperatures, influence the connectivity along the Italian peninsula. The geographic distribution of the haplotypes shows that H. papillosacould represent a single genetic pool in expansion, whereas H. trunculus has two distinct genetic pools in expansion. The demographic pattern of the two species suggests that Pleistocene sea level oscillations, in particular of the LGM, may have played a key role in shaping genetic structure of the two species. This knowledge provides basic information, useful for the definition of management plans, or for the design of a network of marine protected areas along the Italian peninsula.

Challenges for an Integrated Water Resource Management in the Merguellil basin (Tunisia)

La risorsa acqua in zone semi-aride è sottoposta a un'estrema variabilità climatica nello spazio e nel tempo. La gestione della risorsa acqua è quindi soggetta a un insieme di sfide quando i vincoli naturali vengono uniti agli effetti indotti da attività umana come per esempio l'aumento dello sfruttamento dell'acqua di sottosuolo, cambiamento dell'uso del suolo e presenza di infrastruttura mista. Si spera che il cambiamento climatico e l'attività risultanti dallo sviluppo economico, a corto termine aumentino la pressione su un sistema ormai sensibile. Se pianificato e gestito correttamente, lo stoccaggio dell'acqua, nelle sue varie forme, funge come un meccanismo di controllo della variabilità climatica e può potenziare la capacità adattiva. Lo uadi Merguellil è un corso d'acqua a carattere non perenne al centro della Tunisia, più specificamente a est della città di Kairouan. Il Merguellil drena la pioggia sulla dorsale Tunisina insieme al uadi Zeroud e Nebhana, ed è tra i principali fiumi che scorre sulla piana di Kairouan. Lo stoccaggio dell'acqua nel bacino assume diverse forme come i laghi collinari, i terrazzi, acqua di sottosuolo e una diga. Alcune delle opzioni per lo stoccaggio dell'acqua sono state costruite per preservare la risorsa acqua, mantenere la popolazione rurale e mantenere l'equità tra le zone a monte ed a valle ma solitamente non è mai stata fatta un'analisi comprensiva dei "trade-offs" coinvolti in tali sviluppi. Anche se la ricerca è sviluppata in questa zona, finora nessuna analisi ha cercato di combinare le dinamiche del sistema idrologico con scenari gestionali. L'analisi di scenari gestionali consente ai decisori di valutare delle alternative di pianificazione e può incrementare positivamente la loro abilità di creare delle politiche che si basino sulle necessità fisiche ma anche sociali di un particolare sistema. Questo lavoro è un primo passo verso un Sistema di Gestione Integrata della Risorsa Idrica (inglese: IWMR) capace di mettere in prospettiva strategie future su diverse scale. L'uso di uno strumento metodologico illustra le sfide associate nell'affrontare questo compito. In questo caso, un modello WEAP (Water Evaluation and Planning System) è stato sviluppato in collaborazione con partners Tunisini in modo da integrare le conoscenze su processi fisici e valutare diverse tendenze come l'aumento dell'irrigazione o il cambio di alcuni aspetti climatici. Lo strumento ora è disponibile ai ricercatori locali dove potrà essere sviluppato ulteriormente a fine di indirizzare domande più specifiche. Questo lavoro focalizza lo stoccaggio dell'acqua per poter evidenziare le interazioni dinamiche tra le diverse opzioni di stoccaggio nella zona di studio e valutare i "trade-offs" tra di esse. I risultati iniziali dimostrati in questo lavoro sono: - Se lo sfruttamento degli acquiferi fosse ristretto ai livelli delle loro ricarica, la domanda d'acqua dei diversi utilizzatori non sarebbe soddisfatta al 25% dei livelli di consumo attuale. - La tendenza di incremento dell'agricoltura di irrigazione crea un impatto più accentuato nelle risorse di sottosuolo di quello creato da un'ipotetica riduzione della piovosità all'85% - L'aumento del numero di laghi collinari riduce la quantità d'acqua che arriva a valle, allo stesso tempo aumenta la quantità d'acqua "persa" per evaporazione.