Assessing and reducing vulnerability to climate change: Moving from theory to practical decision-support

As climate change continues to impact socio-ecological systems, tools that assist conservation managers to understand vulnerability and target adaptations are essential. Quantitative assessments of vulnerability are rare because available frameworks are complex and lack guidance for dealing with data limitations and integrating across scales and disciplines. This paper describes a semi-quantitative method for assessing vulnerability to climate change that integrates socio-ecological factors to address management objectives and support decision-making. The method applies a framework first adopted by the Intergovernmental Panel on Climate Change and uses a structured 10-step process. The scores for each framework element are normalized and multiplied to produce a vulnerability score and then the assessed components are ranked from high to low vulnerability. Sensitivity analyses determine which indicators most influence the analysis and the resultant decision-making process so data quality for these indicators can be reviewed to increase robustness. Prioritisation of components for conservation considers other economic, social and cultural values with vulnerability rankings to target actions that reduce vulnerability to climate change by decreasing exposure or sensitivity and/or increasing adaptive capacity. This framework provides practical decision-support and has been applied to marine ecosystems and fisheries, with two case applications provided as examples: (1) food security in Pacific Island nations under climate-driven fish declines, and (2) fisheries in the Gulf of Carpentaria, northern Australia. The step-wise process outlined here is broadly applicable and can be undertaken with minimal resources using existing data, thereby having great potential to inform adaptive natural resource management in diverse locations.

Células de anêmonas Bunodosoma cangicum expostas ao cobre: citotoxidade, defesa e dano de DNA

Anêmonas-do-mar são pólipos solitários, bentônicos, de pouca mobilidade, que habitam regiões entre-marés. Devido a estas características, são organismos que podem ser atingidos diretamente pela poluição aquática, no entanto, são pouco utilizados como modelo ecotoxicológico. O cobre é um metal essencial, que em altas concentrações pode ser tóxico, sendo bastante comum em ecossistemas marinhos. Um dos mecanismos de toxicidade do cobre envolve a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), podendo levar as células ao estresse oxidativo, que tem como característica danos celulares, inclusive no DNA. Muitos organismos possuem um mecanismo que bombeia os xenobióticos para fora da célula – multixenobiotic resistance (MXR) – que visa prevenir as células dos danos tóxicos causados pelo contaminante. Com isso, o presente trabalho estudou a capacidade de defesa e dano ao DNA à toxicidade causada pelo cobre em células de anêmonas Bunodosoma cangicum. Para isto, células de anêmonas, mantidas em cultura primária através de explante do disco podal, foram expostas ao cobre a duas concentrações (7,8 µg.L-1 Cu e 15,6 µg.L-1 Cu), além do grupo controle, por 6 e 24 h. Antes e após as exposições as células tiveram sua viabilidade avaliada através do método de exclusão por azul de tripan (0,08%) para analisar a citotoxicidade. Parâmetros como a indução do mecanismo MXR através do método de acúmulo de rodamina-B, espécies reativas de oxigênio e ensaio cometa, também foram avaliados. Os resultados obtidos mostram que o cobre é citotóxico, sendo constatada uma queda na viabilidade e no número de células, principalmente após 24 h de exposição, sendo que na concentração de cobre de 15,6 µg.L-1 , foi possível observar uma diminuição de 40% na viabilidade e uma redução em 36% no número de células (p < 0,05, n = 6). Em relação ao fenótipo MXR, foi observada uma ativação do mecanismo apenas naquelas células expostas ao cobre 7,8 µg.L-1 (53%) no tempo de 24 h (p < 0,05, n = 5). Na análise da geração de ERO foi observado um aumento de 11,5% naquelas células expostas por 6 h na concentração mais alta de cobre 15,6 µg.L-1 . Nas células que foram expostas por 24 h, o aumento de espécies reativas pode ser percebido já na concentração de 7,8 µg.L-1 , elevando-se para cerca de 20% quando exposto a 15,6 µg.L-1 (p < 0,05, n = 4-5). Quanto ao dano de DNA, foram vistas quebras na molécula desde 7,8 µg.L-1 Cu em 6 h, com danos ainda mais salientes naquelas células expostas por 24 h, na concentração de 7,8 µg.L -1 Cu (p < 0,05, n = 3-4), e para 15,6 µg.L-1 Cu a viabilidade celular (número de células) não permitiu a análise. Com base nestes dados, pode-se dizer que o cobre, mesmo em baixas concentrações causa estresse em células de B. cangicum, sendo citotóxico. Este metal causa estresse oxidativo com dano à molécula de DNA mesmo com a ativação do mecanismo de defesa.

Top Down Control in a Relatively Pristine Seagrass Ecosystem

The loss of large-bodied herbivores and/or top predators has been associated with large-scale changes in terrestrial, freshwater, and marine ecosystems around the world. Understanding the consequences of these declines has been hampered by a lack of studies in relatively pristine systems. To fill this gap, I investigated the dynamics of the relatively pristine seagrass ecosystem of Shark Bay, Australia. I began by examining the seagrass species distributions, stoichiometry, and patterns of nutrient limitation across the whole of Shark Bay. Large areas were N-limited, P-limited, or limited by factors other than nutrients. Phosphorus-limitation was centered in areas of restricted water exchange with the ocean. Nutrient content of seagrasses varied seasonally, but the strength of seasonal responses were species-specific. Using a cafeteria-style experiment, I found that fast-growing seagrass species, which had higher nutrient content experienced higher rates of herbivory than slow-growing species that are dominant in the bay but have low nutrient content. Although removal rates correlated well with nutrient content at a broad scale, within fast-growing species removal rates were not closely tied to N or P content. Using a combination of stable isotope analysis and animal borne video, I found that green turtles (Chelonia mydas) – one of the most abundant large-bodied herbivores in Shark Bay – appear to assimilate little energy from seagrasses at the population level. There was, however, evidence of individual specialization in turtle diets with some individuals foraging largely on seagrasses and others feeding primarily on macroalgae and gelatinous macroplankton. Finally, I used exclusion cages, to examine whether predation-sensitive habitat shifts by megagrazers (green turtles, dugongs) transmitted a behavior-mediated trophic cascade (BMTC) between sharks and seagrasses. In general, data were consistent with predictions of a behavior-mediated trophic cascade. Megaherbivore impacts on seagrasses were large only in the microhabitat where megaherbivores congregate to reduce predation risk. My study highlights the importance of large herbivores in structuring seagrass communities and, more generally, suggests that roving top predators likely are important in structuring communities - and possibly ecosystems - through non-consumptive pathways.

The importance of marine subsidies for terrestrial consumers in coastal Peru

The Peruvian coast is one the best examples of cross-ecosystem food web exchanges, in which resources from one of the richest marine ecosystems subsidize consumers in one of the driest deserts on Earth. Marine subsidies are resources that originate in the marine ecosystem, and that contribute to increase the density of consumers in the recipient ecosystem. I examined the effects of marine subsidies on animal populations in the Peruvian coastal desert. I combined several approaches to study the linkages between marine resources and terrestrial consumers, such as surveying the spatial distribution and estimating the relative abundance of terrestrial consumers, studying the diet of geckos and lizards through stomach content analyses, and examining the desert food web with carbon and nitrogen stable isotope analyses. I found that the distribution and diet of desert consumers were tightly coupled to the availability of marine subsidies. I revealed linkages along two pathways of nutrient fluxes: tidal action that washes ashore macroalgae and cadavers of marine organisms, and animal transport in places where pinnipeds and seabirds congregate for reproduction. In the first pathway, intertidal algivivores made marine resources available to terrestrial consumers by moving between the intertidal and supratidal zone. The relative contribution of terrestrial and algal carbon sources varied among terrestrial consumers, because scorpions assimilated a lower proportion of energy from macroalgae than did geckos and solifuges. In the second pathway, I found that pinniped colonies influenced the diet of desert consumers, and contributed to support large populations of lizards and geckos. By combining field observations, and stomach and stable isotope analyses, I constructed a simplified food web for a large sea lion colony, showing the number of trophic levels that originate from pinniped-derived nutrients. My study demonstrates the enormous importance of marine resources for the diet of desert consumers. The near absence of rainfall along the Peruvian coast promotes an extreme dependence of terrestrial consumers on marine resources, and causes permanent food web effects that are affected by temporal variability in marine productivity, rather then temporal patterns of desert plant growth.

Insights into population structure of Diplodus vulgaris along the SW Portuguese coast from otolith elemental signatures

The common two-banded sea bream (Diplodus vulgaris) is an important fish in the marine ecosystems of the NW Atlantic and Mediterranean. In southern Portugal it is a major fishery resource being targeted mainly by the artisanal fleets. Although there is some knowledge of the age, growth and reproductive biology of the species, information about its population structure is scarce and somewhat limited to the Mediterranean Sea. In this study the otolith elemental signatures of 90 specimens of D. vulgaris of the same age group (2+ years) and cohort collected from the important fishery regions of SW Portugal (Sesimbra, Sagres and Faro) have been analysed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Two different methodologies have been applied: solution based analysis of the whole otoliths; representative of the entire life-history prior to capture, and laser ablation analysis of otolith cores; representative of the larval and early post-settlement phase. Whole otolith comparisons utilised Sr/Ca, Ba/Ca, Mn/Ca, Li/Ca and Ni/Ca to demonstrate regional population structure. Classification accuracy rates from linear discriminant function analyses (LDFA) of whole otolith chemistry data were high for each region; Faro - 93%, Sagres - 90% and Sesimbra - 80%. Comparison of the otolith core chemistry utilised Sr/Ca, Ba/Ca, Mn/Ca and Mg/Ca and Zn/Ca. LDFA for the otolith core chemistry also achieved accurate classification for samples from Sesimbra (73%), but there was high overlap of otolith chemistry between samples from Faro and Sagres (47 and 43% classification accuracy respectively). The whole otolith results suggest that D. vulgaris are resident in the regional fishing areas during the juvenile phase. Both the core and whole otolith chemistry data supported separation of the Sesimbra fishery region from the more southern and closely associated Faro and Sagres regions for management purposes. However, while the whole otolith data indicated that the populations at Faro and Sagres likely remained separated in the juvenile stage, the otolith core chemistry data was inconclusive as to whether recruitment to these two areas was derived, or not, from different spawning areas.

Quantificação de tecido conjuntivo do músculo cardíaco em equinos de tração através de técnicas histoquímicas e morfométricas

Os cardiomiócitos são sustentados e inseridos em um esqueleto de tecido conjuntivo, este possui distribuição desigual de acordo com as propriedades das distintas regiões em que se encontra. O propósito deste estudo foi quantificar a proporção de tecido conjuntivo em relação à disposição de cardiomiócitos dos ventrículos direito e esquerdo e no septo interventricular do miocárdio de seis equinos subnutridos, adultos, sendo quatro machos e duas fêmeas, sem raça definida e utilizados para tração. Com auxílio de paquímetro eletrônico digital, avaliou-se a altura do ventrículo esquerdo, a largura do coração, assim como sua circunferência, as espessuras das paredes livres dos ventrículos e do septo interventricular. Os fragmentos relativos ao terço médio do septo interventricular e das paredes livres dos ventrículos foram submetidos à técnica histológica convencional. Os blocos foram cortados com espessura de 5µm e corados com Picrosirius Red, Tricromo de Gomori e Tricromo de Azan para evidenciação do tecido conjuntivo. As lâminas foram analisadas com uso do microscópio óptico digital acoplado ao programa de análise de imagens Image-Pro Plus®. A proporção média de tecido conjuntivo no ventrículo esquerdo foi de 6,1±3,7%, no septo interventricular foi obtida a média de 6,8±3,6% e no ventrículo direito a média foi de 6,1±3,1%. Ao aplicarmos teste H de Kruskal-Wallis, verificamos que ocorreu diferença estatística entre os diferentes corantes utilizados em relação às regiões avaliadas. No teste de correlação de Pearson, não foi encontrado padrão de correlação entre a espessura das regiões analisadas e a proporção de tecido conjuntivo.

Climate change, coral bleaching and the future of the world's coral reefs

Sea temperatures in many tropical regions have increased by almost 1 degrees C over the past 100 years, and are currently increasing at similar to 1-2 degrees C per century. Coral bleaching occurs when the thermal tolerance of corals and their photosynthetic symbionts (zooxanthellae) is exceeded. Mass coral bleaching has occurred in association with episodes of elevated sea temperatures over the past 20 years and involves the loss of the zooxanthellae following chronic photoinhibition. Mass bleaching has resulted in significant losses of live coral in many parts of the world. This paper considers the biochemical, physiological and ecological perspectives of coral bleaching. It also uses the outputs of four runs from three models of global climate change which simulate changes in sea temperature and hence how the frequency and intensity of bleaching events will change over the next 100 years. The results suggest that the thermal tolerances of reef-building corals are likely to be exceeded every year within the next few decades. Events as severe as the 1998 event, the worst on record, are likely to become commonplace within 20 years. Most information suggests that the capacity for acclimation by corals has already been exceeded, and that adaptation will be too slow to avert a decline in the quality of the world's reefs. The rapidity of the changes that are predicted indicates a major problem for tropical marine ecosystems and suggests that unrestrained warming cannot occur without the loss and degradation of coral reefs on a global scale.

Análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel

A garantia do futuro da vida como a conhecemos, bem como de um hotel está, e será baseada no seu desenvolvimento sustentável, a racionalização dos recursos naturais, a gestão da energia e da água, minimizando o impacto que a sua actividade tem sobre o meio ambiente. A gestão da energia, gestão da água e a reciclagem serão cada vez mais, os vectores principais de todos os projectos, na sua concepção e na fase de exploração. A equipa que gere uma unidade hoteleira deverá ter sempre presente o custo energético por quarto, deve procurar optimizar o consumo energético, sem afectar o bem-estar do cliente, deve respeitar o meio ambiente, deve ter em consideração, que cada vez mais o cliente irá seleccionar o hotel, não só pelo preço, mas também pelo facto do hotel, respeitar o meio ambiente. Na fase de um novo projecto ou da modernização de uma unidade hoteleira, engenheiros, arquitectos, gestores, técnicos, devem partilhar o conhecimento e desenvolvimento do projecto desde o primeiro dia. No presente trabalho é feita a análise comparativa de diferentes tipos de sistemas de climatização e respectivas centrais de produção de água gelada e quente num hotel, seleccionar soluções, e guiar diferentes entidades, promotor de hotéis, donos de hotéis, arquitectos, empresas de fiscalização, projectistas e instaladores, gestor de exploração, gestor de manutenção. Utilizando o modelo de arquitectura de um hotel existente, onze pisos, com três pisos de zonas comuns, restaurantes, salas de reunião e sete pisos de quartos, com 182 quartos, com o software de origem nos E.U.A., Hourly Air Analysis Program, na versão 4.5, e que utiliza o método de cálculo da American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers,, foi efectuado o cálculo de carga térmicas, identificação e caracterização dos sistemas de climatização a estudar , definição de possíveis tipos de centrais de água gelada e quente, simulação energética dos vários sistemas definidos e respectivas tipos de solução de hotéis. Através das simulações efectuadas e através da previsão de consumos pode-se identificar as soluções que apresentam melhor eficiência e as mais amigas do ambiente.

Planeamento espacial marinho das áreas marinhas protegidas: o caso de estudo da ára protegida de gestão de recursos: Caloura - ilhéu de Vila Franca do Campo

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (Ecologia Marinha), 26 de Novembro de 2013, Universidade dos Açores.

Development and characterization of microsattelite Loci for the harvested limpets Patella Candei (D'orbigny, 1839) and Patella Aspera (Röding, 1798) using 454 sequencing

World Congress of Malacology, Ponta Delgada, July 22-28, 2013.

Conservation of limpet populations: a heavily exploited resource in Azores, NE-Atlantic

10th International Temperate Reefs Symposium, The University of Western Australia, 12-17 de janeiro.

Desenvolvimento de tecnologias de extração e de quantificação dos principais componentes nutricionais de macroalgas do litoral dos Açores tendo em vista o seu aproveitamento como suplemento alimentar

Dissertação de Mestrado em Tecnologia e Segurança Alimentar

Genetic population structure and connectivity of Azorean limpets

Ocean Science Meeting. Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA, 23-28 de Fevereiro.

Cobble beaches in oceanic islands : how they react to hydrodynamics and location in the island?

1st Mares Conference on Marine Ecosystems Health and Conservation. Olhão, Portugal 17-21 November 2014.

Growth responses of Macrocystis pyrifera (Laminariales), Southern Chile, juvenile sporophytes to nutrient limitation

1st Mares Conference on Marine Ecosystems Health and Conservation. Olhão, Portugal 17-21 November 2014.