How does the body-scale model affect back-calculated growth: the example of arctic charr Salvelinus alpinus (L.) of Lake Geneva (Switzerland)

When back-calculating fish length from scale measurements, the choice of the body-scale relationship is a fundamental step. Using data from the arctic charrSalvelinus alpinus (L.) of Lake Geneva (Switzerland) we show the need for a curvilinear model, on both statistical and biological grounds. From several 2-parameters models, the log-linear relationship appears to provide the best fit. A 3-parameters, Bertalanffy model did not improve the fit. We show moreover that using the proportional model would lead to important misinterpretations of the data.

Roman amphora trade across the Straits of Gibraltar: An ancient 'anti-economic practice'?

Summary. Olive oil and fish products from the south of Hispania and North Africa played an important role in the Roman economy. The authors call attention to the asymmetrical distribution of archaeological data available on this subject, in particular the location of amphora kilns, and try to give an explanation, based on the evolution of European archaeology in the twentieth century.

The structure of Mediterranean rocky reef ecosystems across environmental and human gradients, and conservation implications

Historical exploitation of the Mediterranean Sea and the absence of rigorous baselines makes it difficult to evaluate the current health of the marine ecosystems and the efficacy of conservation actions at the ecosystem level. Here we establish the first current baseline and gradient of ecosystem structure of nearshore rocky reefs at the Mediterranean scale. We conducted underwater surveys in 14 marine protected areas and 18 open access sites across the Mediterranean, and across a 31-fold range of fish biomass (from 3.8 to 118 g m22). Our data showed remarkable variation in the structure of rocky reef ecosystems. Multivariate analysis showed three alternative community states: (1) large fish biomass and reefs dominated by non-canopy algae, (2) lower fish biomass but abundant native algal canopies and suspension feeders, and (3) low fish biomass and extensive barrens, with areas covered by turf algae. Our results suggest that the healthiest shallow rocky reef ecosystems in the Mediterranean have both large fish and algal biomass. Protection level and primary production were the only variables significantly correlated to community biomass structure. Fish biomass was significantly larger in well-enforced no-take marine reserves, but there were no significant differences between multi-use marine protected areas (which allow some fishing) and open access areas at the regional scale. The gradients reported here represent a trajectory of degradation that can be used to assess the health of any similar habitat in the Mediterranean, and to evaluate the efficacy of marine protected areas.

Hepatocyte nuclear factor 4alpha transactivates the mitochondrial alanine aminotransferase gene in the kidney of Sparus aurata

Alanine aminotransferase (ALT) plays an important role in amino acid metabolism and gluconeogenesis. The preference of carnivorous fish for protein amino acids instead of carbohydrates as a source of energy lead us to study the transcriptional regulation of the mitochondrial ALT (mALT) gene and to characterize the enzyme kinetics and modulation of mALT expression in the kidney of gilthead sea bream (Sparus aurata) under different nutritional and hormonal conditions. 5′-Deletion analysis of mALT promoter in transiently transfected HEK293 cells, site-directed mutagenesis and electrophoretic mobility shift assays allowed us to identify HNF4α as a new factor involved in the transcriptional regulation of mALT expression. Quantitative RT-PCR assays showed that starvation and the administration of streptozotocin (STZ) decreased HNF4α levels in the kidney of S. aurata, leading to the downregulation of mALT transcription. Analysis of the tissue distribution showed that kidney, liver, and intestine were the tissues with higher mALT and HNF4α expression. Kinetic analysis indicates that mALT enzyme is more efficient in catalyzing the conversion of L-alanine to pyruvate than the reverse reaction. From these results, we conclude that HNF4α transactivates the mALT promoter and that the low levels of mALT expression found in the kidney of starved and STZ-treated fish result from a decreased expression of HNF4α. Our findings suggest that the mALT isoenzyme plays a major role in oxidazing dietary amino acids, and points to ALT as a target for a biotechnological action to spare protein and optimize the use of dietary nutrients for fish culture.

Eletrólise de resíduos poluidores: I - Efluente de uma indústria liofilizadora de condimentos

Wastewater from a seasoning freeze-drying industry was electrolysed to increase its biodegradability. Stainless-steel electrodes were used at 9.09 A/m², for up to 80 min. Conductivity, pH, biochemical (BOD) and chemical (COD) oxygen demands, Daphnia similis acute toxicity bioassays, and bacteria counting through the plate count agar method were determined after different times of electrolysis. The results (e.g. higher BOD and lower COD) showed that the biodegradability of the wastewater was significantly increased; furthermore, Fe2+ ions liberated by the electrodes cause microorganisms to die and, when oxidised to Fe3+, contribute for the flocculation and sedimentation of solid residues.

Estudo comparativo da seletividade de um método cinético-catalítico: a determinação de Cr(VI) pela oxidação da o-dianisidina pelo peróxido de hidrogênio

Selectivity studies for the determination of Cr(VI) using the catalytic oxidation of the o-dianisidine by hydrogen peroxide showed two distincts situations. In the first, when interferents were studied by a univariate procedure, Cr(III) and Cu(II) cause serious interferences even at the 2:1 proportion, relative to Cr(VI), while Fe(III) interfered at the 15:1 ratio and EDTA at the 10:1 ratio. On the other hand, when a multivariate investigation was performed, Cr(III) did not present any significant principal effects and its significant interaction effects were negative, in contrast to EDTA, that presented positive interaction effects although, like Cr(III), did not show significant interaction effects. In view of the interferent's action it become necessary to separate Cr(VI) by extraction with methylisobutylketone in a chloridric acid medium before its determination in vegetals and in wastewater from a cellulose industry samples. Using this procedure, the method precision is ±0,5% at the 10 ng/mL Cr(VI) concentration level. The detection and quantification limits, calculated by means of absorbance measurements of ten replicates of blank reagents were 1,1 and 3,2 ng/mL, respectively. The results obtained with real samples showed a relative standard deviation between 1,2% and 3,0% relative to their reference values.

Aplicação de lipases no tratamento de águas residuárias com elevados teores de lipídeos

The process of anaerobic digestion has been greatly developed during the last decades for the treatment of wastewater from food industries as for example, wastewaters from sugar and starch manufacturing and from breweries. However, for wastewaters which contain high amounts of fats and proteins, such as those from slaughterhouses and dairies, anaerobic digestion was found to be troublesome, due to the potential of sludge flotation, the formation of scum layers of lipids at the surface of the reactor, which are not digested and the toxicity of the intermediate compounds (long chain fatty acids) generated during the anaerobic digestion of the wastewater. The addition of hydrolytic enzymes, such as lipases prior to the anaerobic digestion can minimize these problems. In this work, this strategy is reviewed and the technical issues that must be considered in determining its feasibility are discussed.

Caracterização física, química e ecotoxicológica de efluente da indústria de fabricação de explosivos

The production and use of nitroaromatic explosives have resulted in their dissemination into the environment, where their presence in waterways and soil represents an ecological and health hazard. The hazardous characteristics of these compounds need to be carefully studied, so that the impact of their discharge on the environment can be better evaluated. This work presents the characterization of wastewater from Brazilian TNT industry using as analytical techniques mass spectroscopy, chromatography, toxicity assays and other physico-chemical analyses.

Materiais à base de óxido de ferro para oxidação de compostos presentes no efluente da despolpa do café

Materials based on pure iron oxide and impregnated with niobia (Nb2O5) were prepared. Their catalytic activities were tested on the oxidation of compounds present in the wastewater from the processing of coffee berries. Particularly caffeine and catechol were tested. The oxidation reactions were carried out with the following systems (i) UV/H2O2, (ii) photo-Fenton and (iii) heterogeneous Fenton. All materials were characterized with X-ray diffraction, Mössbauer and infrared spectroscopy. Iron was mainly in the forms of goethite and maghemite. The oxidation kinetics were monitored by UV-vis and the oxidation products were monitored by mass spectrometry. The photo-Fenton reaction presented highest oxidation efficiency, removing 98% of all caffeine and catechol contents.

Vitrification of bovine preantral follicles with dimethylsulfoxide and sucrose plus α-tocopherol

Abstract: The objective of this study was to evaluate the vitrification of bovine preantral follicles with dimethylsulfoxide (D) and sucrose (S) plus α-tocopherol 5mmol/L (T5) or 10mmol/L (T10) and, evaluate the thawed with minimal essential medium (m) with or without sucrose (s). Ovaries of cows were collected from slaughterhouse for the experiment I (n=66) and II (n=51). In the laboratory ovarian fragments were randomly assigned either to fresh control and 8 vitrification treatments (Controle and Dm; Dms, DSm; DSms; DST5m; DST5ms; DST10m; DST10ms). Ovarian fragments were placed in vitrification solution (5 min) and immersed in liquid nitrogen (-196°C), after a week, the fragments were thawed and analyzed. In the experiments I, preantral follicles were morphologically observed for histological evaluation, (normal; degenerated and developing of stage). In the experiment II, preantral follicles were mechanically isolated from ovarian tissue and examined with trypan blue, where dead and live corresponded to stained or non-stained. The treatments DSm, DSms and DST10m were effective in preserving the morphology in situ. However, the viability of isolated preantral follicles after vitrification remained high only in treatment DST10m. Thus, DST10m preserves survival rates and morphological integrity during vitrification of bovine preantral follicles.

AQUAREL CONCEPT Aquatic resources for green energy realization

The AQUAREL project studied the availability and optional utilization methods for fish processing side streams and other aquatic biomaterial in the Republic of Karelia. Additionally processing aquatic biomaterial with manure and sewage sludge was studied. Based on the results, the most feasible option today is to process fish side streams to fish oil and dewatered oil-free residue and to use them for fish or animal feed production. However, it is necessary to highlight, that changes in e.g. economic environment, energy prices and demand may require re-evaluating the results and conclusions made in the project. Producing fish oil from fish processing side streams is an easy and relatively simple production process generating a valuable end product. The functionality of the process was confirmed in a pilot conducted in the project. The oil and solids are separated from the heated fish waste based on gravity. The fish oil separating on top of the separator unit is removed. Fish oil can as such be utilized for heating purposes, fish meal or animal feed production, but it can also be further processed to biodiesel. However, due to currently moderate energy prices in Russia, biodiesel production is not economically profitable. Even if the fish oil production process is not complicated, the operative management of small-scale fish oil production unit requires dedicated resources and separate facilities especially to meet hygiene requirements. Managing the side streams is not a core business for fish farmers. Efficient and economically profitable fish oil production requires a centralized production unit with bigger processing capacity. One fish processing unit needs to be designed to manage side streams collected from several fish farms. The optimum location for the processing unit is in the middle of the fish farms. Based on the transportation cost analysis in the Republic of Karelia, it is not economically efficient to transport bio-wastes for more than 100 km since the transportation costs start increasing substantially. Another issue to be considered is that collection of side streams, including the dead fish, from the fish farms should be organized on a daily basis in order to eliminate the need for storing the side streams at the farms. Based on AQUAREL project studies there are different public funding sources available for supporting and enabling profitable and environmentally sustainable utilization, research or development of fish processing side streams and other aquatic biomaterial. Different funding programmes can be utilized by companies, research organizations, authorities and non-governmental organizations.

Physicochemical and sensory characteristics of snack made with minced Nile tilapia

Nile tilapia is one of the major fish species cultivated worldwide and in Brazil. The tilapia fillet yield is between 30-35%, thus around 70% of waste is generated. A portion of this waste can be used to obtain minced fish, and the resulting product can be used as meat raw material to prepare fish snacks. The aim of this study was to produce fish snacks containing different inclusion levels (20, 30, and 40%) of minced fish obtained from Nile tilapia processing waste and evaluate their physicochemical characteristics and sensory acceptance. Protein content, ash, water activity, and hardness increased with increasing inclusion of minced fish. The scores obtained in the sensory evaluation were: flavor acceptance (from 7.2 to 5.7), texture (from 7.4 to 5.3), overall acceptance (from 7.1 to 5.9), and willingness to purchase (from 4.0 to 3.1). This study demonstrates that the inclusion of 20 to 40% of minced fish of Nile tilapia in snacks is well accepted and improves their nutritional value without affecting the physicochemical properties.

Profil et déterminants comportemental et physiologique de l’ascension à la dominance en milieu naturel chez les femelles d’une espèce de poisson hautement sociale

Malgré le fait que le statut social soit reconnu comme ayant une forte influence sur l’aptitude, les facteurs affectant le statut social et les changements de ce statut demeurent peu connus. De plus, les études sur la dominance ayant un lien avec l’agressivité portent rarement sur des femelles. Nous étudierons ces aspects en utilisant Neolamprologus pulcher, un poisson à reproduction coopérative du lac Tanganyika. La probabilité d’ascension sociale était manipulée sur le terrain et les changements physiologiques et comportementaux, ainsi que le niveau plasmatique de testostérone, associé avec l’ascension à la dominance de femelles subordonnées étaient caractérisés. Le degré de coopération et la masse étaient supérieurs chez les femelles ascendantes par rapport aux femelles non-ascendantes d’un même groupe social. Après une semaine d’ascension sociale, les femelles ascendantes ne différaient pas comportementalement, mais différaient physiologiquement des femelles dominantes. Les femelles dominantes, ascendantes et subordonnées ne différaient pas quant au niveau de testostérone plasmatique. Comprendre les bénéfices des comportements coopératifs pour les subordonnés a longtemps posé un problème évolutif. Nos résultats impliquent que les comportements coûteux métaboliquement peuvent avoir été sélectionnés en améliorant l’aptitude future via l’héritage du territoire et du statut social. De plus, le degré de coopération pourrait être un signal de qualité détecté par les compétiteurs et les collaborateurs.

Mercure, arsenic et sélénium au Burkina Faso : bioaccumulation, transfert trophique dans les systèmes aquatiques et évaluation de bioaccessibilité chez les humains

L’extraction aurifère est l’une des activités humaines qui a fortement accru l’émission de contaminants métalliques dans l’environnement. Le mercure (Hg), l’arsenic (As) et le sélénium (Se) sont 3 polluants métalliques de grande toxicité environnementale. En milieu aquatique, ils peuvent subir des transformations menant à des composés capables de bioaccumulation et de bioamplification. Il peut en résulter des concentrations 106 fois celle mesurée dans l’eau chez les poissons et les organismes situés en haut des chaînes alimentaires posant de ce fait de graves menaces pour la santé de ces organismes ainsi que leurs consommateurs y compris les humains. Cette étude a évalué les teneurs en Hg, As et Se dans les milieux aquatiques au Burkina Faso, une région d’Afrique sub-saharienne soumise à une exploitation minière intensive. Le risque potentiel pour les organismes aquatiques et les humains a été évalué en considérant les effets des interactions antagonistes Se/Hg et As/Se. La bioaccumulation et le transfert du Hg et du Se dans les réseaux trophiques sont également décrits. L’exposition au Hg de poissons par les humains a été également évalué au laboratoire par mesure de la bioaccessibilité comme équivalent de la biodisponibilité par simulation de la digestion humaine. En général, les milieux aquatiques étudiés étaient peu affectés par ces 3 métal(loïd)s bien que certaines espèces de poisson issus des réservoirs les plus profonds indiquent des teneurs de Hg au dessus de 500 ngHg/g (poids frais) recommandé par l’OMS. Ces niveaux sont susceptibles de présenter des risques toxicologiques pour les poissons et pour leurs consommateurs. En considérant l’antagonisme Se/Hg, 99 % des échantillons de poisson seraient moins exposés à la toxicité du Hg dû à la présence simultanée du sélénium dans le milieu et pourraient être consommés sans risque. Cependant, les effets potentiels de l’antagonisme As/Se pourraient réduire les effets bénéfiques du Se et ramener cette proportion à 83 %. L’application des mesures de signatures en isotopes stables d’azote (δ15N) et de carbone (δ13C) des organismes aquatiques a permis le traçage des voies de transfert du Hg et du Se dans les réseaux trophiques. On y observe des chaînes trophiques très courtes (3 - 4 niveaux trophiques) et des poissons majoritairement benthiques. L’approche isotopique n’a cependant pas permis de détecter les variations saisonnières des niveaux de contamination en Hg des poissons. L’exploration des contenus stomacaux des poissons a permis de mieux expliquer la baisse des concentrations en Hg et Se observées chez certains poissons au cours de la saison sèche en lien avec la variation de la composition des proies que l’analyse isotopique n’a pas cerné. L’étude suggère que l’analyse de contenus stomacaux ainsi que l’étude de la dynamique des communautés d’invertébrés couplées à celle des métaux pourraient améliorer la compréhension du fonctionnement des écosystèmes étudiés. Enfin, l’évaluation expérimentale de l’exposition au Hg indique que les modes de traitement avant consommation ainsi que l’usage de composés alimentaires tels le thé, le café lors de repas de poisson par certaines communautés humaines ont un impact sur la bioaccessibilité du Hg de poisson. Ces résultats, sous réserve de validation par des modèles animaux, suggèrent la prise en compte des habitudes alimentaires des communautés dans l’élaboration adéquat des avis de consommation de poisson.

Characterization of microalgae native to Quebec for biofuel production.

La production de biodiésel par des microalgues est intéressante à plusieurs niveaux. Dans le premier chapitre, un éventail de pour et contres concernant l’utilisation de microalgues pour la production de biocarburant sont ici révisés. La culture d’algues peut s'effectuer en utilisant des terres non-arables, de l’eau non-potable et des nutriments de base. De plus, la biomasse produite par les algues est considérablement plus importante que celle de plantes vasculaires. Plusieurs espèces on le contenu lipidique en forme de triacylglycérols (TAGs), qui peut correspondre jusqu'à 30% - 40% du poids sec de la biomasse. Ces proportions sont considérablement plus élevées que celui des huiles contenues dans les graines actuellement utilisées pour le biodiésel de première génération. Par contre, une production pratique et peu couteuse de biocarburant par des microalgues requiert de surpasser plusieurs obstacles. Ceci inclut le développement de systèmes de culture efficace à faible coût, de techniques de récupération requérant peu d’énergie, et de méthodes d’extraction et de conversion de l’huile non-dommageables pour l’environnement et peu couteuses. Le deuxième chapitre explore l'une des questions importantes soulevées dans le premier chapitre: la sélection d'une souche pour la culture. Une collection de souches de microalgues d'eau douce indigène au Québec a été établi et examiné au niveau de la diversité physiologique. Cette collection est composée de cent souches, que apparaissaient très hétérogènes en terme de croissance lorsque mises en culture à 10±2 °C ou 22±2 °C sur un effluent secondaire d’une usine municipale de traitement des eaux usées (EU), défini comme milieu Bold's Basal Medium (BBM). Des diagrammes de dispersion ont été utilisés pour étudier la diversité physiologique au sein de la collection, montrant plusieurs résultats intéressants. Il y avait une dispersion appréciable dans les taux de croissance selon les différents types de milieux et indépendamment de la température. De manière intéressante, en considérant que tous les isolats avaient initialement été enrichis sur milieu BBM, la distribution était plutôt symétrique autour de la ligne d’iso-croissance, suggérant que l’enrichissement sur BBM n’a pas semblé biaiser la croissance des souches sur ce milieu par rapport aux EU. Également, considérant que les isolats avaient d’abord été enrichis à 22°C, il est assez surprenant que la distribution de taux de croissance spécifiques soit aussi symétrique autour de la ligne d’iso-croissance, avec grossièrement des nombres égaux d’isolats de part et d’autre. Ainsi, l’enrichissement à 22°C ne semble pas biaiser les cellules vers une croissance à cette température plutôt que vers 10°C. Les diagrammes de dispersion obtenus lorsque le pourcentage en lipides de cultures sur BBM ont été comparées à des cultures ayant poussé sur EU soit à 10°C ou 22°C rendent évident que la production de lipides est favorisée par la culture sur EU aux deux températures, et que la production lipidique ne semble pas particulièrement plus favorisée par l’une ou l’autre de ces températures. Lorsque la collection a été examinée pour y déceler des différences avec le site d’échantillonnage, une analyse statistique a montré grossièrement que le même degré de diversité physiologique était retrouvé dans les échantillons des deux différents sites. Le troisième chapitre a poursuivi l'évaluation de la culture d'algues au Québec. L’utilisation de déchets industriels riches en nutriments minéraux et en sources de carbone pour augmenter la biomasse finale en microalgues et le produit lipidique à faible coût est une stratégie importante pour rendre viable la technologie des biocarburants par les algues. Par l’utilisation de souches de la collection de microalgues de l’Université de Montréal, ce rapport montre pour la première fois que des souches de microalgues peuvent pousser en présence de xylose, la source de carbone majoritairement retrouvée dans les eaux usées provenant des usines de pâte et papier, avec une hausse du taux de croissance de 2,8 fois par rapport à la croissance photoautotrophe, atteignant jusqu’à µ=1,1/jour. En présence de glycérol, les taux de croissance atteignaient des valeurs aussi élevées que µ=1,52/jour. La production lipidique augmentait jusqu’à 370% en présence de glycérol et 180% avec le xylose pour la souche LB1H10, démontrant que cette souche est appropriée pour le développement ultérieur de biocarburants en culture mixotrophe. L'ajout de xylose en cultures d'algues a montré certains effets inattendus. Le quatrième chapitre de ce travail a porté à comprendre ces effets sur la croissance des microalgues et la production de lipides. Quatre souches sauvages indigènes ont été obersvées quotidiennement, avant et après l’ajout de xylose, par cytométrie en flux. Avec quelques souches de Chlorella, l’ajout de xylose induisait une hausse rapide de l’accumulation de lipide (jusqu’à 3,3 fois) pendant les premières six à douze heures. Aux temps subséquents, les cellules montraient une diminution du contenu en chlorophylle, de leur taille et de leur nombre. Par contre, l’unique membre de la famille des Scenedesmaceae avait la capacité de profiter de la présence de cette source de carbone sous culture mixotrophe ou hétérotrophe sans effet négatif apparent. Ces résultats suggèrent que le xylose puisse être utilisé avant la récolte afin de stimuler l’augmentation du contenu lipidique de la culture d’algues, soit en système de culture continu ou à deux étapes, permettant la biorestauration des eaux usées provenant de l’industrie des pâtes et papiers. Le cinquième chapitre aborde une autre déché industriel important: le dioxyde de carbone et les gaz à effet de serre. Plus de la moitié du dioxyde de carbone qui est émis dans l'atmosphère chaque jour est dégagé par un processus stationnaire, soit pour la production d’électricité ou pour la fabrication industrielle. La libération de CO2 par ces sources pourrait être atténuée grâce à la biorestauration avec microalgues, une matière première putative pour les biocarburants. Néanmoins, toutes les cheminées dégagent un gaz différent, et la sélection des souches d'algues est vitale. Ainsi, ce travail propose l'utilisation d’un état de site particulier pour la bioprospection de souches d'algues pour être utilisé dans le processus de biorestauration. Les résultats montrent que l'utilisation d'un processus d'enrichissement simple lors de l'étape d'isolement peut sélectionner des souches qui étaient en moyenne 43,2% mieux performantes dans la production de biomasse que les souches isolées par des méthodes traditionnelles. Les souches isolées dans ce travail étaient capables d'assimiler le dioxyde de carbone à un taux supérieur à la moyenne, comparées à des résultats récents de la littérature.