Trophic dynamics in the northern Humboldt Current system: insights from stable isotopes and stomach content analyses

The northern Humboldt Current system (NHCS) off Peru is one of the most productive world marine regions. It represents less than 0.1% of the world ocean surface but presently sustains about 10% of the world fish catch, with the Peruvian anchovy or anchoveta Engraulis ringens as emblematic fish resource. Compared with other eastern boundary upwelling systems, the higher fish productivity of the NHCS cannot be explained by a corresponding higher primary productivity. On another hand, the NHCS is the region where El Niño, and climate variability in general, is most notable. Also, surface oxygenated waters overlie an intense and extremely shallow Oxygen Minimum Zone (OMZ). In this context, the main objective of this study is to better understand the trophic flows in the NHCS using both stomach content and stable isotope analyses. The study focuses on a variety of organisms from low trophic levels such as zooplankton to top predators (seabirds and fur seals). The approach combines both long-term and specific studies on emblematic species such as anchoveta, and sardine Sardinops sagax and a more inclusive analysis considering the 'global' food web in the recent years (2008 – 2012) using stable isotope analysis. Revisiting anchovy and sardine we show that whereas phytoplankton largely dominated anchoveta and sardine diets in terms of numerical abundance, the carbon content of prey items indicated that zooplankton was by far the most important dietary component. Indeed for anchovy euphausiids contributed 67.5% of dietary carbon, followed by copepods (26.3%). Selecting the largest prey, the euphausiids, provide an energetic advantage for anchoveta in its ecosystem where oxygen depletion imposes strong metabolic constrain to pelagic fish. Sardine feed on smaller zooplankton than do anchoveta, with sardine diet consisting of smaller copepods and fewer euphausiids than anchoveta diet. Hence, trophic competition between sardine and anchovy in the northern Humboldt Current system is minimized by their partitioning of the zooplankton food resource based on prey size, as has been reported in other systems. These results suggest an ecological role for pelagic fish that challenges previous understanding of their position in the foodweb (zooplanktophagous instead of phytophagous), the functioning and the trophic models of the NHCS. Finally to obtain a more comprehensive vision of the relative trophic position of NHCS main components we used stable isotope analyses. For that purpose we analyzed the δ13C and δ15N stable isotope values of thirteen taxonomic categories collected off Peru from 2008 - 2011, i.e., zooplankton, fish, squids and air-breathing top predators. The δ15N isotope signature was strongly impacted by the species, the body length and the latitude. Along the Peruvian coast, the OMZ get more intense and shallow south of ~7.5ºS impacting the baseline nitrogen stable isotopes. Employing a linear mixed-effects modelling approach taking into account the latitudinal and body length effects, we provide a new vision of the relative trophic position of key ecosystem components. Also we confirm stomach content-based results on anchoveta Engraulis ringens and highlight the potential remarkable importance of an often neglected ecosystem component, the squat lobster Pleuroncodes monodon. Indeed, our results support the hypothesis according to which this species forage to some extent on fish eggs and larvae and can thus predate on the first life stages of exploited species. However, the δ13C values of these two species suggest that anchoveta and squat lobster do not exactly share the same habitat. This would potentially reduce some direct competition and/or predation.

Trophic ecology of jumbo squid and predatory fishes in the Northern Humboldt Current System

This work provides a contribution to a better understanding of the trophic ecology of important predators in the Northern Humboldt Current System, the jack mackerel (Trachurus murphyi), the chub mackerel (Scomber japonicus) and the jumbo squid (Dosidicus gigas) by the characterization of the highly variable feeding patterns of these species at different spatiotemporal scales. We provided new knowledge on the comparative trophic behaviour of these species, defined as opportunistic in previous investigations. For that purpose we applied a variety of statistical methods to an extensive dataset of 27,188 non-empty stomachs. We defined the spatial organization of the forage fauna of these predators and documented changes in prey composition according to predators’ size and spatiotemporal features of environment. Our results highligh the key role played by the dissolved oxygen. We also deciphered an important paradox on the jumbo squid diet: why do they hardly forage on the huge anchovy (Engraulis ringens) biomass distributed of coastal Peru? We showed that the shallow oxygen minimum zone present off coastal Peru could hamper the co-occurrence of jumbo squids and anchovies. In addition, we proposed a conceptual model on jumbo squid trophic ecology including the ontogenetic cycle, oxygen and prey availability. Moreover we showed that the trophic behaviour of jack mackerel and chub mackerel is adapted to forage on more accessible species such as for example the squat lobster Pleurocondes monodon and Zoea larvae. Besides, both predators present a trophic overlap. But jack mackerel was not as oracious as chub mackerel, contradictorily to what was observed by others authors. Fish diet presented a high spatiotemporal variability, and the shelf break appeared as a strong biogeographical frontier. Diet composition of our fish predators was not necessarily a consistent indicator of changes in prey biomass. El Niño events had a weak effect on the stomach fullness and diet composition of chub mackerel and jack mackerel. Moreover, decadal changes in diet diversity challenged the classic paradigm of positive correlation between species richness and temperature. Finally, the global patterns that we described in this work, illustrated the opportunistic foraging behaviour, life strategies and the high degree of plasticity of these species. Such behaviour allows adaptation to changes in the environment.

Middle and late Cenomanian oceanic anoxic events in shallow and deeper shelf environments of western Morocco

The response of shallow-water sequences to oceanic anoxic event 2 and mid-Cenomanian events 1a and 1b was investigated along the west African margin of Morocco north of Agadir (Azazoul) and correlated with the deep-water sequence of the Tarfaya Basin (Mohammed Beach) based on biostratigraphy, mineralogy, phosphorus and stable isotopes. In the deeper Mohammed Beach section results show double peaks in delta 13C(org) for mid-Cenomanian events 1a and 1b (Rotalipora reicheli biozone, lower CC10a biozone), the characteristic oceanic anoxic event 2 delta 13C excursion (Rotalipora cushmani extinction, top of CC10a biozone) and laminated (anoxic) black shale. In the shallow environment north of Agadir, a fluctuating sea-level associated with dysoxic, brackish and mesotrophic conditions prevailed during the middle to late Cenomanian, as indicated by oyster biostromes, nannofossils, planktonic and benthonic foraminiferal assemblages. Anoxic conditions characteristic of oceanic anoxic event 2 (for example, laminated black shales) did not reach into shallow-water environments until the maximum transgression of the early Turonian. Climate conditions decoupled along the western margin of Morocco between mid-Cenomanian event 1b and the Cenomanian-Turonian boundary, as also observed in eastern Tethys. North of Agadir alternating humid and dry seasonal conditions prevailed, whereas in the Tarfaya Basin the climate was dry and seasonal. This climatic decoupling can be attributed to variations in the Intertropical Convergence Zone and in the intensity of the north-east trade winds in tropical areas.

Stratigraphy of the Cenomanian-Turonian Oceanic Anoxic Event OAE2 in shallow shelf sequences of NE Egypt

Two shallow water late Cenomanian to early Turonian sequences of NE Egypt have been investigated to evaluate the response to OAE2. Age control based on calcareous nannoplankton, planktic foraminifera and ammonite biostratigraphies integrated with delta(13)C stratigraphy is relatively good despite low diversity and sporadic occurrences. Planktic and benthic foraminiferal faunas are characterized by dysoxic, brackish and mesotrophic conditions, as indicated by low species diversity, low oxygen and low salinity tolerant planktic and benthic species, along with oyster-rich limestone layers. In these subtidal to inner neritic environments the OAE2 delta(13)C excursion appears comparable and coeval to that of open marine environments. However, in contrast to open marine environments where anoxic conditions begin after the first delta(13)C peak and end at or near the Cenomanian-Turonian boundary, in shallow coastal environments anoxic conditions do not appear until the early Turonian. This delay in anoxia appears to be related to the sea-level transgression that reached its maximum in the early Turonian, as observed in shallow water sections from Egypt to Morocco. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Climate and vegetation history of western Portugal inferred from Albian near-shore deposits (Gale Formation, Lusitanian Basin)

The late Early Cretaceous greenhouse climate has been studied intensively based on proxy data derived essentially from open marine archives. In contrast, information on continental climatic conditions and on the accompanying response of vegetation is relatively scarce, most notably owing to the stratigraphic uncertainties associated with many Lower Cretaceous terrestrial deposits. Here, we present a palynological record from Albian near-shore deposits of the Lusitanian Basin of W Portugal, which have been independently dated using Sr-isotope signals derived from low-Mg oyster shell calcite. Sr-87/Sr-86 values fluctuate between 0.707373 +/- 0.00002 and 0.707456 +/- 0.00003; absolute values and the overall stratigraphic trend match well with the global open marine seawater signature during Albian times. Based on the new Sr-isotope data, existing biostratigraphic assignments of the succession are corroborated and partly revised. Spore-pollen data provide information on the vegetation community structure and are flanked by sedimentological and clay mineralogical data used to infer the overall climatic conditions prevailing on the adjacent continent. Variations in the distribution of climate-sensitive pollen and spores indicate distinct changes in moisture availability across the studied succession with a pronounced increase in hygrophilous spores in late Early Albian times. Comparison with time-equivalent palynofloras from the Algarve Basin of southern Portugal shows pronounced differences in the xerophyte/hygrophyte ratio, interpreted to reflect the effect of a broad arid climate belt covering southern and southeastern Iberia during Early Albian times.

Efeito da densidade de estocagem na homogeneidade do crescimento de juvenis de pirarucu em ambiente confinado

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da densidade de estocagem sobre a homogeneidade do crescimento de juvenis de pirarucu (Arapaima gigas) em tanques-rede de pequeno volume. Foram usados 12 tanques-rede de 1 m³ em um viveiro de 120 m² perfazendo três tratamentos (15, 20 e 25 peixes/m³) com quatro repetições. Os peixes foram estocados com peso médio inicial de 10,1±0,3 g e distribuídos homogeneamente (p>0,05) entre os tratamentos. Os coeficientes de variação do crescimento e do fator de condição não apresentaram diferenças significativas (p>0,05) ao contrário do consumo e da conversão alimentar aparente (p<0,05). O consumo foi inversamente proporcional ao incremento da densidade, indicando que o aumento da densidade de estocagem favoreceu o melhor aproveitamento do alimento. Não foram observadas diferenças comportamentais entre os tratamentos. O crescimento dos juvenis de pirarucu não é influenciado pela densidade de estocagem ou por interações intra-específicas.

Biomassa sustentável de juvenis de pirarucu em tanques-rede de pequeno volume

O objetivo deste trabalho foi estimar a biomassa sustentável de juvenis de pirarucu Arapaima gigas (Cuvier, 1829) mantidos em tanquesrede de pequeno volume. Durante 200 dias os peixes foram estocados em quatro tanques-rede de 1 m³, cada um com biomassa inicial total de 0,84±0,14 kg (21 peixes/tanque-rede). Os tanquesrede foram colocados em um viveiro de 50 m² com renovação constante de água. Os índices do fator de condição, da conversão alimentar, do crescimento específico e do ganho de biomassa revelaram que a biomassa sustentável de juvenis de pirarucu para a criação intensiva em tanques-rede de 1 m³ foi de aproximadamente 29 kg. O comprimento alcançado pelo peixe, no espaço reduzido do tanque-rede, é um fator limitante para manter bons índices zootécnicos.

Uso de alimento vivo como dieta inicial no treinamento alimentar de juvenis de pirarucu

O objetivo deste trabalho foi testar a eficiência do alimento vivo como dieta inicial no treinamento alimentar de juvenis de pirarucu, Arapaima gigas. Foram usados dois tratamentos, Artemia sp. e mistura de zooplâncton nativo. O ganho de peso, a porcentagem de comedores e a sobrevivência não apresentaram diferença estatística significativa entre os tratamentos (p>0,05). A dieta inicial, à base de alimento vivo, é eficiente no treinamento alimentar de juvenis de pirarucu.

Tolerância de juvenis de pirarucu ao aumento da concentração de amônia em ambiente confinado

O objetivo deste trabalho foi avaliar a tolerância de juvenis de pirarucu, Arapaima gigas, a concentrações crescentes de amônia na água. Oito peixes (2,6±0,4 kg e 70,5±4,1 cm de comprimento) foram distribuídos aleatoriamente em quatro tanques (0,8x0,9x2,6 m) com 410 L de água tamponada com Na2PO4 e HCl, ambos a 0,1 M, onde ficaram por 33 dias. As concentrações de amônia no plasma sanguíneo dos peixes e na água foram determinadas pelo método do salicilato. A glicose plasmática e os níveis de amônia aumentaram proporcionalmente à concentração de amônia na água. Juvenis de pirarucu toleram altas concentrações de amônia na água.

Níveis de proteína bruta para juvenis de pirarucu

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de quatro níveis de proteína sobre o crescimento de juvenis de pirarucu, Arapaima gigas. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com de quatro tratamentos (32,7%, 39,3%, 43,4% e 48,6% de proteína bruta), três repetições cada. Foram utilizados 120 peixes, com peso médio inicial de 120,6±3,5 g, distribuídos homogeneamente em 12 tanques-rede de 1 m³ cada, contendo dez peixes por tanque. Após 45 dias, os resultados indicaram que as dietas com 48,6% de proteína resultaram em melhor ganho de peso, crescimento específico e composição corporal diferenciada. A conversão alimentar e a eficiência da ração não produziram diferenças entre os tratamentos. O nível de proteína na ração que produz máximo crescimento é de 48,6%.

Influência do período de alimentação no consumo e ganho de peso do pirarucu

O objetivo deste trabalho foi verificar o período preferencial de consumo alimentar do pirarucu, Arapaima gigas, e a influência de diferentes turnos de alimentação no consumo e ganho de peso dessa espécie. Foram testados três tratamentos: alimentação diurna (peixes alimentados às 9h e 15h), alimentação noturna (peixes alimentados às 21h e 3h) e alimentação contínua (peixes alimentados às 9h, 15h, 21h e 3h). Cada tratamento foi avaliado em triplicata, com cada unidade experimental formada por oito peixes, com peso médio de 313 g, estocados em tanques-redes de 1 m³ (1x1x1 m). Os nove tanques-redes foram alocados em um viveiro escavado de 120 m². O experimento durou 60 dias. A alimentação contínua promoveu maiores ganhos de peso e biomassa, taxa de crescimento específico e consumo total. Os tratamentos alimentação diurna e alimentação noturna apresentaram ganho de peso semelhante, porém, a alimentação diurna apresentou a melhor conversão alimentar. O período preferencial de alimentação do pirarucu foi o noturno, principalmente no começo da noite. Os dados deste estudo indicam que o horário de preferência alimentar não é o melhor horário de alimentação do pirarucu, em uma criação comercial. O período de alimentação mais indicado para a espécie, baseado na capacidade de conversão alimentar, é o diurno.

Digestibilidade aparente de dietas práticas com diferentes relações energia: proteína em juvenis de pirarucu

O objetivo deste trabalho foi determinar a digestibilidade aparente de nutrientes e energia de dietas para juvenis de pirarucu, Arapaima gigas. Foram testadas oito dietas, contendo quatro relações energia:proteína (11, 10,1, 9, 8 kcal energia digestível por grama de proteína bruta) e duas fontes de energia não-protéica (óleo de soja e gordura de aves), em esquema fatorial 4x2, com três repetições. Foram estocados 240 juvenis de pirarucu com peso de 96,8±2,3 g, distribuídos em 24 tanques cilíndricos com fundo cônico, adaptados para a coleta de fezes (sistema Guelph modificado). Os peixes foram alimentados duas vezes ao dia até a saciedade aparente com as dietas experimentais contendo 0,5% de óxido de cromo, como marcador inerte para determinação dos coeficientes de digestibilidade aparente. As dietas com a relação energia:proteína de 9 kcal energia digestível por grama de proteína bruta apresentaram os menores coeficientes de digestibilidade aparente da matéria seca, proteína bruta e extrativo não nitrogenado. O maior coeficiente de digestibilidade aparente da gordura foi obtido com o uso do óleo de soja. A relação energia:proteína na dieta influencia os coeficientes de digestibilidade aparente dos macronutrientes e energia no pirarucu.

Spider mites associated to soybean in Rio Grande do Sul, Brazil

The objective of this work was to study the occurrence and geographic distribution of phytophagous mites associated to soybean in Rio Grande do Sul, Brazil. Samplings were performed from January to May 2005 on genetically modified soybean (glyphosate-tolerant) crops, in 27 municipalities of six regions - Alto Vale do Uruguai, Campanha, Depressão Central, Planalto Médio, Missões and Serra do Sudeste. Five phytophagous mite species belonging to the family Tetranychidae - Mononychellus planki, Tetranychus desertorum, T. gigas, T. ludeni and T. urticae - occurred in 21, 12, 5, 3 and 14 municipalities, respectively. A map of Rio Grande do Sul with the geographic distribution of each species is presented, as well as an illustrated dichotomous key to help the identification of the spider mites found.

Ácaros predadores e o fungo Neozygites floridana associados a tetraniquídeos em soja no Rio Grande do Sul

O objetivo deste trabalho foi verificar a ocorrência de ácaros predadores e do fungo Neozygites floridana, associados a ácaros tetraniquídeos, em soja (Glycine max L.), no Estado do Rio Grande do Sul. Entre 2003 e 2005, foram avaliadas amostras de folhas de soja das principais regiões produtoras do Estado. Essas amostras foram coletadas de diferentes posições da planta e aleatoriamente na lavoura. As espécies de ácaros predadores encontradas foram: Neoseiulus anonymus, N. californicus, Phytoseiulus fragariae, P. macropilis, Proprioseiopsis cannaensis e Galendromus annectens. O fungo N. floridana apresentou ampla distribuição e ocorreu em todas as espécies de tetraniquídeos encontradas: Mononychellus planki, Tetranychus desertorum, T. gigas, T. ludeni e T. urticae.

Método para monitoramento de ninfas de cigarras e controle com inseticidas em reflorestamentos com paricá

O objetivo deste trabalho foi estabelecer um método para o monitoramento da população de cigarras (Quesada gigas) e para a avaliação da eficácia de doses de thiamethoxam, carbofuran e imidaclopride no controle de ninfas, em reflorestamento com paricá (Schizolobium parahyba var. amazonicum). Foram utilizadas as seguintes dosagens de inseticidas: 2,0, 4,0 e 6,0 kg ha-1 do produto comercial Actara (250 WG), para o princípio ativo thiamethoxan; 7,15, 14,30, 21,45 L ha-1 de Furadan (350 FS), para o carbofuran; e 4,5, 9,0, 13,5 L ha-1 de Provado (200 SC), para o imidaclopride. As três dosagens de cada produto foram aplicadas em área total. Foram realizadas três avaliações quinzenais, posteriores à aplicação, em que foram contabilizados os números de buracos e de ninfas vivas, por meio da abertura, com implemento tratorizado, de trincheiras com 7 m de comprimento, 0,8 m de largura e 0,07 m de profundidade. Todos os princípios ativos testados foram eficientes na redução da população de ninfas de Q. gigas, mas não houve efeito significativo das doses avaliadas. Os princípios ativos carbofuran e thiamethoxan são os mais promissores, com controle de 75-80% da infestação de ninfas. A abertura de trincheiras com o implemento tratorizado é eficaz no monitoramento da população de ninfas de Q. gigas, em reflorestamentos com paricá.