Ontogenetic changes in digestive enzymatic capacities of the spider crab, Maja brachydactyla (Decapoda: Majidae)

Ontogenetic changes in digestive capabilities were analyzed in larvae and first juveniles of the spider crab Maja brachydactyla. Activities of five proteinases (total proteases, trypsin, chymotrypsin, pepsin-like and aminopeptidase), three carbohydrases (amylase, maltase and chitinase), an esterase and an alkaline phosphatase were studied to evaluate digestive enzyme profiles of the species. Both quantitative (spectrophotometry and fluorometry) and qualitative (SDS-PAGE) approaches were used. All assayed enzymes were active from hatching (zoea I-ZI) throughout larval development and in first juveniles. Significant variations during ontogeny were found only in total activities likely as a consequence of digestive system development. Specific activity varied little over ontogeny, being significant only for chitinase. Total proteases, trypsin and pepsin-like activities showed a similar pattern of increase as larval ontogeny advanced, decreasing significantly in juveniles. Chymotrypsin continued to increase, showing maximum activity after metamorphosis. Proteinase zymograms confirmed strong proteolytic activity in first zoeas, with increasing bands over the course of ontogeny, decreasing after metamorphosis. A group of bands with high molecular mass was specific to larval stages. Amylase and maltase showed a parallel pattern of continuous increase of total activity as development advanced. Gel-SDS-PAGE showed unchanged patterns of amylase activity in first zoeas of different ages and the most complex set of bands during larval ontogeny in second zoea. Esterase total activity increased significantly as ZI's aged likely reflecting introduction of a lipid-enriched diet. The importance of lipid accumulation at the beginning of ontogeny was also confirmed by the protease/esterase and amylase/esterase activity ratios, which decreased from hatch to late ZI and might be explained as an adaptation, ensuring the next molt. The results suggest that larvae of M. brachydactyla are capable of digesting a variety of dietary substrates as soon as they hatch.

Survival, development and growth of larvae of the blue swimmer crab, Portunus pelagicus, cultured under different photoperiod conditions

The blue swimmer crab is a commercially important species of the tropical Indo-Pacific regions that shows substantial potential as a candidate species for aquaculture. Optimization of larval rearing conditions, including photoperiod, is therefore important to establish a method for the intensive hatchery culture of this species. Newly hatched larvae of Portunuspelagicus in first zoeal stage (ZI) were reared under five photoperiod regimes 0L: 24D, 6L: 18D, 12L: 12D, 18L: 6D, and 24L: 0D (5 replicates per treatment) till they metamorphosed to megalopae (ranged from 8.5 ± 0.3 days (18L: 6D) to 10.8 ± 1.8 days (0L: 24D) at 29 ± 1 °C). Daily, larvae of each treatment were fed an identical diet of mixed rotifer and Artemia nauplii, and the survival and molt to successive stages was monitored. Newly hatched ZI larvae of P. pelagicus could successfully develop to the megalopal stage under all tested photoperiod conditions, but we detected significant differences in survival among treatments (p & 0.05). The constant darkness treatment (0L: 24D) had the lowest (19.2 ± 7.2%, mean ± S.E.) cumulative survival from ZI to the megalopal stage, while the 18L: 6D treatment achieved the highest survival (51.2 ± 23.6%). Similarly, the photoperiod significantly affected zoeal development. Constant darkness led to the longest cumulative zoeal duration (10.8 ± 1.8 days), whereas the 18L: 6D treatment rendered the shortest larval development (8.5 ± 0.3 days). In addition, larvae reared under constant darkness resulted in the smallest megalopae (carapace length = 1.44 ± 0.09 mm) and the lowest dry weight (0.536 ± 0.188 mg). In conclusion, photoperiod significantly affected the survival, development, and growth of P. pelagicus zoeal larvae. Constant darkness led to the lowest larval survival and developmental rate, while a photoperiod regime of 18L: 6D appeared to be the most suitable condition for the rearing of zoeal larvae of P. pelagicus.

Spatio-temporal variations in reproductive patterns and population structure of Pasiphaea multidentata (Decapoda: Caridea) in the Blanes canyon and adjacent margin, North-western Mediterranean Sea

The bathyal faunal communities of the NW Mediterranean slopes have been studied consistently in the last two decades, with a special focus on population structure, trophic dynamics and benthopelagic coupling of commercial deep-sea decapod crustaceans and fishes (reviewed in Sardà et al. 2004) and associated species (Cartes and Sardà, 1993; Company and Sardà, 1997, 2000; Cartes et al., 2001; Company et al., 2001, 2003, 2004). One of the major topographic features in the North-western Mediterranean slope is the presence of submarine canyons. Canyons play a major role in funnelling energy and organic matter from the shelf to bathyal and abyssal depths (Puig et al., 2000), but the implications of this enhanced organic supply in the deep-sea benthic communities is still mostly unknown. Trophic supply can follow two major pathways – vertical deposition in the water column (Billett et al., 1983; Baldwin et al., 1998; Lampitt et al., 2001) or down-slope advection on the margins (Puig et al., 2001; Bethoux et al., 2002; Canals et al., 2006) – and can be a limiting factor in the deep-sea, being especially important in the oligotrophic Mediterranean Sea (Sardà et al., 2004). Differences in the quantity, quality and timing of organic matter input to the deep seafloor have been used to explain patterns of biomass and abundance in benthic communities (Levin et al., 1994; Gooday & Turley, 1990; Billett et al., 2001; Galéron et al., 2001; Puig et al., 2001; Gage, 2003) as well as other biological process and in particular the existence of seasonal reproduction (Tyler et al., 1994; Company et al., 2004 (MEPS). Reproduction is a highly energetic process tightly linked to food availability and quality.

Development and growth of the early juveniles of the spider crab Maja squinado (Brachyura: Majoidea) in an individual culture system

The spider crab Maja squinado is an endangered Mediterranean species; therefore, culturing it successfully is essential for developing restocking programs. The survival, growth and development of post-larval stages (juvenile crabs, C1-C8) were studied using larvae obtained from adult individuals collected in the Catalan Sea. The juvenile crab stages were cultured individually from a megalopal stage using a semi-open recirculation system to obtain the precise growth data of each juvenile crab stage until C8. Development up to C8 at 20ºC lasted 154±10 days. Survival from C1 to C8 was 5.8 %. Moult increment values in cephothoracic length were similar in all the crab stages (21-35 %). Intermoult duration (9±1 in C1-C2 to 51±8 days in C7-C8) increased sharply from juvenile stage 5. Males and females can be distinguished from C4 based on sexual dimorphism in the pleopods and the presence of gonopores. The allometric growth of the pleon is sex-dependent from C4, with females showing positive allometry and males isometric growth. The juvenile growth rate was lower compared with that of the previously studied Atlantic species Maja brachydactyla.

Diversity of Vibrionaceae bacteria isolated from the haemolymph of the spider crab Maja brachydactyla

Aims: The aim of this study was to characterise and identify vibrios isolated from the haemolymph of apparently healthy adult spider crabs (Maja brachydactyla) wild-caught in the Spanish localities of Galician coast and in the Canary Islands and also from captive animals held at IRTA’s facilities in the Ebro Delta of Catalonia, north-west Spanish Mediterranean coast. Methods and Results: A total of 277 bacterial isolates were obtained, and of these, 171 were characterised with rep-PCR, resulting electrophoretic bands were analysed and clusters formed. Identification of representative strains of each cluster was made by sequencing the 16S rRNA. Samples from animals caught in Galicia and captive at IRTA (around 15–18 C) rendered mostly species belonging to the Splendidus clade (72Æ2 and 76Æ6% respectively), commonly found in cold waters (below 20 C). Higher species diversity was found in the haemolymph of the captive animals. In the warmer Canary Islands waters (around 21 C), the diversity of vibrios is dominated by three clades, Harveyi (Vibrio core group, 39Æ3%), Orientalis (23Æ2%) and Splendidus (21Æ4%) with a species diversity that equals that of the colder captive animals. Conclusions: Differences in the vibrios populations were found in the haemolymph extracted from animals collected from the three localities. Potential new species were found, and their description is under way. Significance and Impact of Study: As with other invertebrates, spider crabs also contain a diverse population of vibrios. These findings should help researchers to diagnose when a crab is infected.

Characterization of larval moulting cycles in Maja brachydactyla (Brachyura, Majidae) reared in the laboratory

The moulting cycles of all larval instars (zoea I, zoea II, and megalopa) of the spider crab Maja brachydactyla Balss 1922 were studied in laboratory rearing experiments. Morphological changes in the epidermis and cuticle were photographically documented in daily intervals and assigned to successive stages of the moulting cycle (based on Drach's classification system). Our moult-stage characterizations are based on microscopical examination of integumental modifications mainly in the telson, using epidermal condensation, the degree of epidermal retraction (apolysis), and morphogenesis (mainly setagenesis) as criteria. In the zoea II and megalopa, the formation of new setae was also observed in larval appendages including the antenna, maxillule, maxilla, second maxilliped, pleopods, and uropods. As principal stages within the zoea I moulting cycle, we describe postmoult (Drach's stages A–B combined), intermoult (C), and premoult (D), the latter with three substages (D0, D1, and D2). In the zoea II and megalopa, D0 and D1 had to be combined, because morphogenesis (the main characteristic of D1) was unclear in the telson and did not occur synchronically in different appendices. The knowledge of the course and time scale of successive moult-cycle events can be used as a tool for the evaluation of the developmental state within individual larval instars, providing a morphological reference system for physiological and biochemical studies related to crab aquaculture.

Annual variation in the biochemical composition of newly hatched larvae of Maja brachydactyla in captivity

Quality of newly hatched larvae (NHL) of Maja brachydactyla in captivity has been characterized throughout the year to evaluate their availability for mass production. Spawning took place every month and NHL were collected and analyzed to estimate individual dry weight (DW) and proximate biochemical composition (protein, carbohydrate and lipids). Lipid class, fatty acid composition, amino acid profile, mineral and vitamins A, E and C contents were analyzed seasonally. NHL obtained throughout the year are a potential source for aquaculture purposes, since the increment in the relative protein and lipid (especially phospholipids and n-3 PUFA) content might compensate the decrease in DW of larvae hatched from broodstock kept during one year in captivity. However, the decrease in vitamins A and E as well as in certain essential amino acids (Lys, Val, and His) and trace elements (Cu and Fe) of NHL at the end of the year might be indicative of a nutritional deficiency in broodstock diets.

Population genetic structure and demography analysis in palinurus elephas populations from atlantic and mediterranean waters

Report for the scientific sojourn at the University of Reading, United Kingdom, from January until May 2008. The main objectives have been firstly to infer population structure and parameters in demographic models using a total of 13 microsatellite loci for genotyping approximately 30 individuals per population in 10 Palinurus elephas populations both from Mediterranean and Atlantic waters. Secondly, developing statistical methods to identify discrepant loci, possibly under selection and implement those methods using the R software environment. It is important to consider that the calculation of the probability distribution of the demographic and mutational parameters for a full genetic data set is numerically difficult for complex demographic history (Stephens 2003). The Approximate Bayesian Computation (ABC), based on summary statistics to infer posterior distributions of variable parameters without explicit likelihood calculations, can surmount this difficulty. This would allow to gather information on different demographic prior values (i.e. effective population sizes, migration rate, microsatellite mutation rate, mutational processes) and assay the sensitivity of inferences to demographic priors by assuming different priors.

Estudi de la malacofauna de contextos arqueològics: l’exemple dels conquillers de Tierra del Fuego

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Centro Austral de Investigaciones Científicas en Ushuaia (Tierra de Fuego), Argentina, entre juliol i novembre del 2007. Aquesta, s’emmarca dins d’una sèrie de projectes que es van iniciar fa 20 anys entre un equip format per investigadors i investigadores de la UAB, del CSIC, del CADIC i la AIA de Buenos Aires. Aquest treball conjunt encara continua realitzant-se. El projecte inicial va contemplar la intervenció arqueològica a diferents jaciments de la societat Yamana, que habitava a les costes del Canal Beagle. Actualment segueixen les intervencions en jaciments de la costa i també a l’interior de la Isla Grande de Tierra del Fuego. L’estada realitzada forma part d’aquest projecte donat que l’estudi dels mol•luscos obtinguts en aquestes intervencions encara està inèdit. Les restes malacològiques provenen de jaciments de dues zones de Tierra del Fuego: jaciments de l’interior de l’illa amb presència de mol•luscos (Ewan I i Ewan II) i de la costa del Canal Beagle (Lanashuaia i Túnel VII). Els dos primers s’atribueixen a la societat Selknam i els segons a la societat Yamana. L’estada que s’ha realitzat al CADIC ha servit per obtenir informació bibliogràfica sobre les espècies malacològiques que es troben actualment al Canal Beagle, el tipus de costa que aquestes habiten i les condicions ecològiques que cadascuna necessita. També s’ha obtingut informació sobre la zona d’estudi i específicament sobre els estudis de malacofauna realitzats a la zona. Per una altra banda, l’estada al CADIC també ha servit per resoldre dubtes d’identificació d’espècies i sobre les diferències en els ritmes de creixement i de formació de la conquilla de les espècies de pegellides de la zona.

Síntesi de nanopartícules de TiO2 fàcilment processables i el seu ús per a fabricar a baixa temperatura cel·les solars sensibilitzades

La gran demanda energètica i la problemàtica dels combustibles fòssils i d‟altres recursos per a obtenir energia posen de manifest la necessitat de desenvolupar tecnologies netes, sostenibles i econòmicament viables de generació d‟energia. En aquest àmbit, les cel·les solars sensibilitzades amb colorant (Dye Sensitized Solar Cells, DSSC), que transformen l‟energia solar a energia elèctrica, són una solució factible. A més, el desenvolupament de mètodes per a construir aquestes cel·les a baixa temperatura permetria fabricar-les sobre substrats plàstics, fet que els donaria un valor afegit i permetria una producció en continu, ràpida i amb baix cost tant, econòmic, com d‟impacte ambiental. Aquest treball presenta el desenvolupament d‟un mètode de producció a baixa temperatura (140 ºC) de DSSC, amb eficiència de 5,9 % sobre substrats FTO/vidre. Aquest valor és superior a la majoria de les eficiències reportades a la bibliografia de DSSC construïdes a baixa temperatura. Les capes mesoporoses que formen els elèctrodes de les DCCS es dipositen per doctor blade a partir d‟una pasta composta per nanopartícules de TiO2, de 4-8 nm, recobertes d‟àcid 3,6,9-trioxadecanoic, per nanopartícules de Degussa P25, de 20-25 nm, i com a dissolvents només s‟utilitza aigua i etanol. L‟aplicació d‟un tractament a 140 ºC permet eliminar la matèria orgànica de la superfície de les nanopartícules de 4-8 nm i unir-les a les de Degussa P25. Aquest fet permet obtenir capes mesoporoses sinteritzades de 6 μm de gruix. A més, l‟aplicació d‟un post-tractament, en el qual s‟utilitza l‟àcid hexafluoro titànic (IV), produeix un lleuger increment en l‟eficiència. Endemés, l‟obtenció de capes primes de TiO2 sobre substrats plàstics és un tema d‟actualitat a causa de la falta de mètodes de deposició a baixa temperatura. En aquest context, s‟ha sintetitzat, mitjançant processos respectuosos amb el medi ambient nanopartícules de TiO2 cristal·lí modificades superficialment amb lauril gal·lat i àcid 3,6,9-trioxodecanoic. Les nanopartícules poden ser dispersades en dissolvents orgànics i aigua respectivament, fet que permet obtenir suspensions estables i de fàcil manipulació. Aquestes poden ser utilitzades com a precursores per a obtenir capes primes a baixa temperatura de TiO2 cristal·lí. En concret, les capes primes formades per nanopartícules de TiO2 modificades amb àcid 3,6,9-trioxodecanoic s‟han utilitzat com a blocking layer en les DSSC construïdes a baixa temperatura.

Projecte d’instal·lacions sostenibles d’una masia rural aïllada

En aquest projecte es vol donar solució a la contaminació que es produeix a les llars ja sigui en forma de gasos d’efecte hivernacle o la contaminació d’aqüífers i rius per les aigües residuals d’aquestes. Els objectius a aconseguir són la disminució del consum d’energia de la llar, reduint així el consum de combustibles fòssils, amb la conseqüent disminució de gasos d’efecte hivernacle i l’estalvi econòmic que això suposa. I per altra banda la depuració de les aigües residuals, tot i que actualment totes les grans poblacions de Catalunya de més de 10.000 habitants ja disposen de EDARS i en pocs anys en tindran totes les de més de 2000 habitants. Però en aquest cas es tracta d’una població molt petita que no disposa de xarxa de clavegueram. En primer lloc s’ha plantejat un sistema de calefacció d’energia geotèrmica que ens permet aprofitar l’energia tèrmica que es va emmagatzemant a la terra degut a l’escalfor del sol i que ens permet extreure d’aquesta fins a ¾ parts de l’energia tèrmica necessària per el sistema de calefacció. En segon lloc es planteja un sistema de producció d’energia elèctrica per panells fotovoltaics que produeixi el consum elèctric anual familiar, tot i que no de forma directe, sinó venent l’energia a la xarxa elèctrica i comprant-la després de la xarxa. Per últim es projecta un sistema de depuració d’aigües per mitjà d’un aiguamoll artificial que permetrà a la casa, que no disposa de xarxa de clavegueram, retornar les aigües residuals en bones mediambientals a l’entorn rural que envolta l’edificació, sense perjudicar la fauna i els rius que l’envolten

Avaluació de l'aplicació de la biomassa produïda a la Vall d'Alinyà per la producció d'energia calorífica

L’estudi analitza detalladament les energies que s’utilitzen actualment a la població d’Alinyà (Lleida, Catalunya, Espanya). Les energies més utilitzades amb fins calorífics provenen d’energies fòssils (95,3%). Aquest tipus d’energia, des de un punt de vista econòmic, és inviable donat l’augment continuat dels preus d’aquest tipus de combustibles. A més a més el petroli ha arribat al peak oil. Tenint en compte la delicada situació que viuen actualment els combustibles fòssils, en particular el petroli, fa pensar que el futur està encaminat a produir energia a partir d’altres fonts. Una bona opció és començar a utilitzar biomassa com a font energètica. La zona d’estudi presenta un stock de biomassa 8,4 vegades superior a la que es necessitaria a Alinyà per produir calor i ACS a totes les llars. Per això, en aquest estudi, s’estimen possibles escenaris on es podria aplicar la biomassa que es produeix a la Vall d’Alinyà. S’estima que les calderes individuals serien l’escenari més viable, ja que tècnicament són eficients i s’adeqüen a les característiques de les llars d’aquesta població. Posteriorment, es realitza un estudi de les emissions de CO2 i s’observa que, si s’utilitzés biomassa com a font energètica a Alinyà ,es reduirien 11,3 vegades (91,11%) les emissions de CO2.

Autosuficiència energètica. Estudi pilot a Alinyà (Alt Urgell)

A aquest estudi s'ha analitzat si és viable l'autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli rural d'Alinyà aprofitant els recursos naturals de la zona. S'ha realitzat un estudi del consum energètic de la població i s'ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals incloent energia provinent de la biomassa i aprofitada en calderes individuals per a cada habitatge, energia solar en teulades i energia hidroelèctrica a partir de centrals minihidràuliques restaurades ja existents. També s’ha realitzat un anàlisi per detectar possibles factors d’ineficiència energètica i a partir d’aquí, proposar una sèrie de mesures per corregir aquesta. S'han comptabilitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic i les proporcions que representa cada tipus de font energètica sobre el total del nucli. També s'ha establert una comparativa del consum mitjà per habitant i any entre la població i Catalunya; el consum a Alinyà és d'1,46 Tep's, mentre que el de Catalunya és d'1,7 Tep's, el nostre estudi no contempla la mobilitat, si se li resta aquest vector a la mitjana de Catalunya veiem que és de 0,9 Tep's, per tant, hi observem un major consum energètic. El 76% del consum d'Alinyà prové dels combustibles fòssils, concretament del gasoil, el nucli té una forta dependència respecte a aquesta energia, que a més a més representa el 86% (56T CO2 eq.) de les emissions totals de CO2. Per finalitzar, s'ha demostrat que és possible assolir l'autosuficiència energètica mitjançant l'implantació d'una combinació d'estratègies, viables en tots els aspectes; tant tècnics com socioeconòmics. Abastint el poble d'energia a un menor cost econòmic i amb un estil de vida més respectuós amb el medi ambient.

Neogene antecedents of the modern human hand and its relation to bipedalism

El present projecte s'ha dut a terme a l'American Museum of Natural History (AMNH, New York) entre el 31 de Desembre de 2010 i el 30 de Desembre de 2012. L'objectiu del projecte era elucidar la història evolutiva de la mà humana: traçar els canvis evolutius en la seva forma i proporcions que van propiciar la seva estructura moderna que permet als humans manipular amb precisió. El treball realitzat ha inclòs recol•lecció de dades i anàlisis, redacció de resultats i formació en mètodes analítics específics. Durant aquest temps, l'autor a completat la seva de base de dades existent en mesures lineals de la mà a hominoides. També s'han agafat dades del peu; d'aquesta forma ara mateix es compta amb una base de dades amb més de 500 individus, amb més de 200 mesures per cada un. També s'han agafat dades en tres imensions utilitzant un làser escàner. S'han après tècniques de morfometria geomètrica 3D directament dels pioners al camp a l'AMNH. Com a resultat d'aquesta feina s'han produït 10 resums (publicats a congressos internacionals) i 9 manuscrits (molts d'ells ja publicats a revistes internacionals) amb resultats de gran rellevància: La mà humana posseeix unes proporcions relativament primitives, que són més similars a les proporciones que tenien els hominoides fòssils del Miocè que no pas a la dels grans antropomorfs actuals. Els darrers tenen unes mans allargades amb un polzes molt curts que reflexen l'ús de la mà com a eina de suspensió sota les branques. En canvi, els hominoides del Miocè tenien unes mans relativament curtes amb un polze llarg que feien servir per estabilitzar el seu pes quan caminaven per sobre de les branques. Una vegada els primers homínids van aparèixer al final del Miocè (fa uns 6 Ma) i van començar a fer servir el bipedisme com a mitjà més comú de locomoció, les seves mans van ser "alliberades" de les seves funcions locomotores. La selecció natural—ara només treballant en la manipulació—va convertir les proporcions ja existents de la mà d'aquests primats en l'òrgan manipulatori que representa la mà humana avui dia.

Estabilitat i diagènesis dels fitòlits de silici en els jaciments arqueològics

Estudi realitzat a partir d’una estada al Kimmel Center for Archaeological Research, Israel, entre 2010 i 2012. Els fitòlits són un dels components principals dels sediments arqueològics. Són relativament estables i menys propensos a la degradació biològica que altres restes vegetals, però també poden ser afectats per la diagènesis. Per entendre com la diagènesis afecta als fitòlits hem desenvolupat una aproximació experimental utilitzant solucions alcalines per determinar l’estabilitat individual de fitòlits fòssils i moderns. L’experimentació ha estat completada amb un estudi de camp a Izbet Sartah. Els resultats mostren com la diagènesis canvia la composició dels conjunts de fitòlits, i per tant afecta la interpretació arqueològica. Conseqüentment, hem desenvolupat un mètode per determinar l’estat de preservació dels fitòlits en els jaciments arqueològics. L’experimentació mostra com els fitòlits moderns són més solubles que els fitòlits fòssils. Tant els fitòlits fòssils com els moderns són menys estables si són cremats. No totes les morfologies es preserven igual, indicant així que hi ha unes morfologies més estables que unes altres. Els fitòlits amb decoracions delicades, especialment aquells formats a la inflorescència de gramínies, són més propensos a la dissolució que els de les fulles. L’avaluació de l’estat de preservació dels fitòlits en jaciments arqueològics es pot realitzar utilitzant un conjunt de tècniques com ara: l’Index de Variació de Fitòlits, el mètode de dissolució ràpida, la identificació de morfologies delicades i la utilització del FTIR. Proposem que la diagènesis dels fitòlits depèn directament de la quantitat inicial de fitòlits en els sediments, la velocitat de sedimentació, i la presència o absència de fitòlits i plantes modernes en l’àrea estudiada. Els resultats d’aquesta investigació han estat publicats en dos articles afegits al final de l’informe (Cabanes et al., 2011 i Cabanes et al., in press), presentats en congressos internacionals i utilitzats indirectament en altres investigacions.