Glacial cold-water coral: ages, isotope concentrations and ratios

A set of 40 Uranium-series datings obtained on the reef-forming scleractinian cold-water corals Lophelia pertusa and Madrepora oculata revealed that during the past 400 kyr their occurrence in the Gulf of Cádiz (GoC) was almost exclusively restricted to glacial periods. This result strengthens the outcomes of former studies that coral growth in the temperate NE Atlantic encompassing the French, Iberian and Moroccan margins dominated during glacial periods, whereas in the higher latitudes (Irish and Norwegian margins) extended coral growth prevailed during interglacial periods. Thus it appears that the biogeographical limits for sustained cold-water coral growth along the NE Atlantic margin are strongly related to climate change. By focussing on the last glacial-interglacial cycle, this study shows that palaeo-productivity was increased during the last glacial. This was likely driven by the fertilisation effect of an increased input of aeolian dust and locally intensified upwelling. After the Younger Dryas cold event, the input of aeolian dust and productivity significantly decreased concurrent with an increase in water temperatures in the GoC. This primarily resulted in reduced food availability and caused a widespread demise of the formerly thriving coral ecosystems. Moreover, these climate induced changes most likely caused a latitudinal shift of areas withoptimum coral growth conditions towards the northern NE Atlantic where more suitable environmental conditions established with the onset of the Holocene.

(Table 2) Radiocarbon dating on cold-water corals collected in the Mediterranean Sea

This study presents newly obtained coral ages of the cold-water corals Lophelia pertusa and Madrepora oculata collected in the Alboran Sea and the Strait of Sicily (Urania Bank). These data were combined with all available Mediterranean Lophelia and Madrepora ages compiled from literature to conduct a basin-wide assessment of the spatial and temporal occurrence of these prominent framework-forming scleractinian species in the Mediterranean realm and to unravel the palaeo-environmental conditions that controlled their proliferation or decline. For the first time special focus was placed on a closer examination of potential differences occurring between the eastern and western Mediterranean sub-basins. Our results clearly demonstrate that cold-water corals occurred sparsely in the entire Mediterranean during the last glacial before becoming abundant during the Bølling-Allerød warm interval, pointing to a basin-wide, almost concurrent onset in (re-)colonisation after ~13.5 ka. This time coincides with a peak in meltwater discharge originating from the northern Mediterranean borderlands which caused a major reorganisation of the Mediterranean thermohaline circulation. During the Younger Dryas and Holocene, some striking differences in coral proliferation were identified between the sub-basins such as periods of highly prolific coral growth in the eastern Mediterranean Sea during the Younger Dryas and in the western basin during the Early Holocene, whereas a temporary pronounced coral decline during the Younger Dryas was exclusively affecting coral sites in the Alboran Sea. Comparison with environmental and oceanographic data revealed that the proliferation of the Mediterranean corals is linked with enhanced productivity conditions. Moreover, corals thrived in intermediate depths and showed a close relationship with intermediate water mass circulation in the Mediterranean sub-basins. For instance, reduced Levantine Intermediate Water formation hampered coral growth in the eastern Mediterranean Sea during sapropel S1 event as reduced Winter Intermediate Water formation did in the westernmost part of the Mediterranean (Alboran Sea) during the Mid-Holocene. Overall, this study clearly demonstrates the importance to consider region-specific environmental changes as well as species-specific environmental preferences in interpreting coral chronologies. Moreover, it highlights that the occurrence or decline of cold-water corals is not controlled by one key parameter but rather by a complex interplay of various environmental variables.

Boron isotope composition and seawater characteristics of cold water scleratinian corals

The boron isotope systematics has been determined for azooxanthellate scleractinian corals from a wide range of both deep-sea and shallow-water environments. The aragonitic coral species, Caryophyllia smithii, Desmophyllum dianthus, Enallopsammia rostrata, Lophelia pertusa, and Madrepora oculata, are all found to have relatively high d11B compositions ranging from 23.2 per mil to 28.7 per mil. These values lie substantially above the pH-dependent inorganic seawater borate equilibrium curve, indicative of strong up-regulation of pH of the internal calcifying fluid (pH(cf)), being elevated by ~0.6-0.8 units (Delta pH) relative to ambient seawater. In contrast, the deep-sea calcitic coral Corallium sp. has a significantly lower d11B composition of 15.5 per mil, with a corresponding lower Delta pH value of ~0.3 units, reflecting the importance of mineralogical control on biological pH up-regulation. The solitary coral D. dianthus was sampled over a wide range of seawater pH(T) and shows an approximate linear correlation with Delta pH(Desmo) = 6.43 - 0.71 pH(T) (r**2 = 0.79). An improved correlation is however found with the closely related parameter of seawater aragonite saturation state, where Delta pH(Desmo) = 1.09 - 0.14 Omega(arag) (r**2 = 0.95), indicating the important control that carbonate saturation state has on calcification. The ability to up-regulate internal pH(cf), and consequently Omega(cf), of the calcifying fluid is therefore a process present in both azooxanthellate and zooxanthellate aragonitic corals, and is attributed to the action of Ca2+ -ATPase in modulating the proton gradient between seawater and the site of calcification. These findings also show that the boron isotopic compositions (d11Bcarb) of aragonitic corals are highly systematic and consistent with direct uptake of the borate species within the biologically controlled extracellular calcifying medium.

Viabilidade do biodiesel de microalgas: otimização de técnicas de extração

Os problemas relacionados com o consumo energético e as emissões de poluentes relativas ao setor dos transportes representam seguramente a maior preocupação ao nível Europeu no que respeita aos gases com efeito de estufa e à poluição atmosférica. Uma das formas de resolver/minimizar estes problemas é através da aposta em combustíveis alternativos. Em particular, os biocombustíveis poderão ser uma alternativa interessante aos combustíveis convencionais. As microalgas, como matéria-prima para produção de biodiesel, apresentam-se com excelentes perspetivas de futuro e com vantagens competitivas no campo das energias renováveis. É nesta perspetiva que se enquadra o presente trabalho, cujos objetivos consistiram na extração de biodiesel a partir de microalgas secas (Nannochloropsis gaditana e Scenedesmus sp.) e na otimização das respetivas técnicas de extração lipídica. Verificou-se que, em função dos métodos e condições utilizadas, a espécie Nannochloropsis gaditana apresenta um potencial de produção de biodiesel superior à espécie Scenedesmus sp. (eficiências de extração de 24,6 (wt.%) e 9,4 (wt.%) respetivamente). Um método de rotura celular conjugado com o processo de extração lipídica via solvente orgânico é essencial, pois conseguiu-se um acréscimo de 42% no rendimento de extração, sendo 10 minutos o tempo ideal de operação. Solventes como o metanol e sistema de solventes diclorometano/metanol mostraram ser mais eficazes quando se pretende extrair lípidos de microalgas, com valores de eficiência de remoção de 30,9 (wt.%) e 23,2 (wt.%) respetivamente. De forma a valorizar os resultados obtidos no processo de extração recorreu-se à sua conversão em biodiesel através da transesterificação catalítica ácida, onde se obteve uma eficiência de conversão de 17,8 (wt.%) para a espécie Nannochloropsis gaditana.

Food and fuel microalgae applications: insights from portuguese experience [Resumo]

Microalgae have a wide range of application fields, from food to fuels, to pharmaceuticals & fine chemicals, aquaculture and environmental bioremediation, among others. Spirulina and Chlorella have been used as food sources since ancient times, due to their high and balanced nutritional value. Our research group in Lisbon has developed a range of food products (emulsions, gelled desserts, biscuits and pastas) enriched with freshwater and marine microalgae (Spirulina, Chlorella, Haematococcus, Isochrysis and Diacronema). The developed products presented attractive and stable colours, high resistance to oxidation and enhanced rheological properties. Some of these products will be prepared at the Post-Congress Course “Functional Foods Development” at the University of Antofagasta. More recently, a great interest has arisen on using microalgae for biofuel production. The same group has also been exploring several marine and freshwater species for biofuel production (e.g., biodiesel, bioethanol, biohydrogen and biomethane) within a biorefinery approach, in order to obtain high and low-value co-products using integral biomass maximizing the energy revenue. Namely, supercritical fluid extraction of Nannochloropsis sp. allowed the recovery of valuable carotenoids and lipids, prior to bioH2 production through dark fermentation of the residual biomass. Also, Scenedesmus obliquus residues after sugars (for bioethanol) and lipids (for biodiesel) extraction has been anaerobically digested attaining high biomethane yields. Regarding sustainability issues, the current trend of our group is now focused on using liquid effluents and high CO2 levels for low cost microalgae growth, contributing to a lower water demand, primary energy consumption and global warming potential by reducing the need for potable water and fertilizers (P, N) and increasing CO2 mitigation. Microalgae biomass has been successfully used for urban wastewater treatment with subsequent bioH2 production, in a biorefinery approach. Presently, ammonium-rich raw effluents from piggeries and poultry industry are being effectively used for microalgae growth avoiding any pre-treatment step.

Caracterizaçäo bioquímica de microalgas produzidas industrialmente em aquacultura

Dissertação de mest. em Aquacultura, Unidade de Ciências e Tecnologias dos Recursos Aquáticos, Univ. do Algarve, 1997

Ensaios de reprodução da medusa Phyllorhiza punctata para fins ornamentais

Ao longo das últimas décadas verificou-se um aumento do mercado de organismos ornamentais, tornando-se num mercado bastante lucrativo. Os cnidários são um dos grupos com maior interesse e valorização dentro dos organismos ornamentais, dentro destes as medusas têm captado a atenção como organismos ornamentais, apresentando uma grande margem de progressão, sendo atualmente consideradas como uma espécie emergente na indústria da aquariofilia. Embora existam muitas espécies de medusa com potencial ornamental, a seleção de uma espécie alvo para o uso em aquários domésticos obriga a que sejam eleitos alguns critérios de adequabilidade, nomeadamente não ser letal ou perigosa para o Homem. A espécie Phyllorhiza punctata é uma das espécies com muita procura no mercado ornamental. Este trabalho teve como objetivo estudar as condições ideais para obter medusas a partir da fase de pólipo. Neste sentido foram realizados vários ensaios de forma a otimizar cada fase do processo. Durante todo o processo de produção de medusas é necessário retirar os pólipos de um lugar para outro, colocando-os em novos substratos e esperar que se fixem. Neste sentido é importante que os pólipos se fixem aos substratos, para que ao serem manipulados não se soltem. Assim, foi realizado um estudo relativo à fixação de pólipos em diferentes substratos, nomeadamente: placa de 6 poços, caixa de petri, gobelet de vidro e de plástico. Verificou-se que os pólipos desta espécie não apresentam preferência por nenhum dos substratos em estudo, apresentando ao final de 7 dias uma taxa de fixação superior a 90% independentemente dos substratos usados. Definido o substrato a utilizar nos ensaios, procedeu-se ao estudo das condições ótimas de temperatura e alimentação na reprodução assexuada por gemulação, tendo sido estudadas três temperaturas (20, 24 e 26ºC), combinadas com duas condições de alimento (com e sem alimentação). Verificou-se que a produção de novos pólipos por gemulação obtém-se fornecendo alimento aos pólipos e mantendo-os a 24 ou 26ºC. Do ponto de vista de desenvolvimento de éfiras em pequenas medusas, testaram-se diferentes alimentações ((A) náuplios de artémia (10 Ind/ml), (B) rotíferos (20 Ind/ml), (C) náuplios de artémia (5 Ind/ml) + rotíferos (10 Ind/ml), (D) Microalga (Nannochloropsis sp., 5x105células/ml), (E) Microalga (Nannochloropsis sp., 5x105células/ml) + náuplios de artémia (10 Ind/ml), (F) Microalga (Nannochloropsis sp., 5x105células/ml) + rotíferos (20Ind/ml)), verificando-se que a utilização de Microalgas + Rotíferos, maximiza o crescimento e a sobrevivência, comparativamente com as restantes dietas em estudo. O presente trabalho permitiu aumentar o conhecimento sobre a reprodução assexuada de pólipos e crescimento de éfiras de P. punctata. Ao longo do trabalho foi possível observar que existem condições chave que permitem otimizar o processo de produção desta espécie em aquacultura. Especialmente a importância da alimentação dos pólipos durante o processo de reprodução assexuada por gemulação, bem como da alimentação das éfiras com microalga e rotíferos conjuntamente.