Biodiversity as an index of regime shift in the eastern Bering Sea

Data collected from an annual groundf ish survey of the eastern Bering Sea shelf from 1975 to 2002 were used to estimate biomass and biodiversity indexes for two fish guilds: f latfish and roundfish. Biomass estimates indicated that several species of f latfish (particularly rock sole, arrowtooth flounder, and f lathead sole), several large sculpins (Myoxocephalus spp.), bigmouth (Hemitripterus bolini), and skates (Bathyraja spp.) had increased. Declining species included several f latfish species and many smaller roundfish species of sculpins, eelpouts (Lycodes spp.), and sablefish (Anoplopoma fimbria). Biodiversity indexes were calculated by using biomass estimates for both guilds from 1975 through 2002 within three physical domains on the eastern Bering Sea shelf. Biodiversity trends were found to be generally declining within the roundfish guild and generally increasing within the f latfish guild and varied between inner, middle, and outer shelf domains. The trends in biodiversity indexes from this study correlated strongly with the regime shift reported for the late 1970s and 1980s.

Exploring intraspecific life history patterns in sharks

Marine ecosystems compose the major source (85%) of world fisheries production (Garcia and Newton, 1997). Although only a few fish species tend to dominate fishery catches (Jennings et al., 2001), a large diversity of fishes representing varied taxonomic levels, ecological guilds, and life histories is commonly taken. Recently, 66% of global marine resources were determined to be either fully, heavily, or over-exploited (Botsford et al., 1997). Considering the current state of many fisheries, the large diversity of species taken globally, and the general lack of resources to adequately assess many stocks, it has become important to develop shortcuts that may provide methods fisheries scientists can use to determine which stocks are in danger of overexploitation and which recovery plans are appropriate when biological data are limited (Stobutzki et al., 2001).

Parameter estimates for fishes of the upper Paraná river floodplain and Itaipu reservoir (Brazil)

Estimates of the growth (K), natural mortality (M), consumption/biomass (Q/B) rate and trophic level (TL) for 35 species in the upper Paraná river floodplain and the Itaipu reservoir (interconnected ecosystems) are presented. A compilation of these biological statistics is made for comparison purposes and some general trends are briefly discussed.

The ECOPATH II software

Problems involved in the development of ecosystem models are discussed, considering in particular the use of the ECOPATH II software and the approach used at ICLARM in the project Global comparisons of trophic aquatic ecosystem models designed to support modelling efforts of research groups throughout the world.

Fish production, catches and the carrying capacity of the world oceans

A brief review of the status of the world fisheries is presented with emphasis on the differences between catches (= landings + bycatch), biological production of fish, and predation (= production - catches). The ECOPATH II approach implemented as a new, Windows-based software is then shown to allow construction of a stratified world model accoutinng for global catches, production of and predation on fishes, and thus improved estimates of global potentials. A newly initiated, cooperative project is described through which the foundation for such a global model could be constructed, based on a stratified database with more than 100 trophic models. Collaborators are invited to join in this, and will be assisted in constructing models covering their areas of interest.

Effects of Spring Temperatures on the Strength of Selection on Timing of Reproduction in a Long-Distance Migratory Bird

Climate change has differentially affected the timing of seasonal events for interacting trophic levels, and this has often led to increased selection on seasonal timing. Yet, the environmental variables driving this selection have rarely been identified, limiting our ability to predict future ecological impacts of climate change. Using a dataset spanning 31 years from a natural population of pied flycatchers (Ficedula hypoleuca), we show that directional selection on timing of reproduction intensified in the first two decades (1980-2000) but weakened during the last decade (2001-2010). Against expectation, this pattern could not be explained by the temporal variation in the phenological mismatch with food abundance. We therefore explored an alternative hypothesis that selection on timing was affected by conditions individuals experience when arriving in spring at the breeding grounds: arriving early in cold conditions may reduce survival. First, we show that in female recruits, spring arrival date in the first breeding year correlates positively with hatch date; hence, early-hatched individuals experience colder conditions at arrival than late-hatched individuals. Second, we show that when temperatures at arrival in the recruitment year were high, early-hatched young had a higher recruitment probability than when temperatures were low. We interpret this as a potential cost of arriving early in colder years, and climate warming may have reduced this cost. We thus show that higher temperatures in the arrival year of recruits were associated with stronger selection for early reproduction in the years these birds were born. As arrival temperatures in the beginning of the study increased, but recently declined again, directional selection on timing of reproduction showed a nonlinear change. We demonstrate that environmental conditions with a lag of up to two years can alter selection on phenological traits in natural populations, something that has important implications for our understanding of how climate can alter patterns of selection in natural populations.

Diet composition of fish species from the southern continental shelf of Colombia

The diet composition of 30 fish species belonging to 16 families from the Pacific Coast of Colombia is described. Benthic crustaceans (37.5%) and bony fishes (23.7%, chiefly demersal) were the most important food items for the fish species analyzed. Data on diet composition of the fish species are presented for the first time which can be a source of information for trophic modeling.

Avaliação da exposição de botos-cinza (Sotalia guianensis Van Benédén, 1864) aos compostos orgânicos de estanho através das concentrações hepáticas de estanho total na costa sudeste e sul do Brasil

Durante as últimas décadas, observou-se um aumento da preocupação em relação aos ecossistemas marinhos devido à grande entrada de poluentes, resultando em efeitos deletérios em organismos aquáticos e seres humanos. Dentre as atividades humanas que podem introduzir compostos tóxicos persistentes e bioacumulativos (PBTs Persistent Bioaccumulative Toxicants) no ambiente marinho está o uso de tintas antiincrustrantes, aplicadas nos cascos de navios para evitar que algas, mexilhões e outros organismos se fixem às embarcações. Não raramente, compostos organoestânicos (OTs) como o Tributilestanho (TBT) ou o Trifenilestanho (TPT) constituíam o princípio ativo de tal preparado. Devido à alta toxicidade desses compostos, a IMO (Organização Marítima Internacional) baniu totalmente o uso dos mesmos. Como os OTs são prontamente bioacumulados, elevadas concentrações de estanho total (SnT) vêm sendo encontradas em cetáceos (Mammalia, Cetacea). Os botos-cinza (Sotalia guianensis Van Beneden, 1864) ocupam elevados níveis tróficos e bioacumulam os PBTs aos quais estão expostos. Alguns autores relataram que o estanho hepático em cetáceos se encontra predominantemente na forma orgânica, visto que, na forma inorgânica tal metal é pobremente absorvido pela mucosa gastrintestinal, de forma que as concentrações hepáticas de SnT refletem o input antrópico de OTs. O presente estudo teve como principal objetivo, avaliar a exposição de botos-cinza aos OTs, através determinação das concentrações hepáticas de estanho total (SnT = orgânico + inorgânico), por Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização em Forno de Grafite (GFAAS Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry). Para tal, amostras de botos-cinza de diferentes áreas do litoral brasileiro, compreendendo a Região da Grande Vitória (GV), Baía de Guanabara (BG), Baía de Sepetiba (B.Sep), a Baía de Paranaguá (PR) e a Baía da Babitonga (SC), foram analisadas, visando comparar ambientes distintamente contaminados com OTs. Sendo assim, as concentrações hepáticas de SnT (em ng/g, peso seco) de botos-cinza variaram de <312 (limite de detecção) a 8.250, para a GV (n=22); de <312 a 14.100, para B.Sep (n = 38); <312 a 5.147, para PR (n= 22), bem como de 626 a 24.780 (ng/g, peso seco) para os botos de SC (n=10). As maiores concentrações foram verificadas nos botos da BG (n=11), variando de 1.265 a 24.882 (ng/g, peso seco). As concentrações encontradas na Baía de Guanabara (BG) estão entre as mais elevadas detectadas em cetáceos.

Effects of El Niño events on energy demand and egg production of rockfish (Scorpaenidae: Sebastes): a bioenergetics approach

Fish bioenergetics models estimate relationships between energy budgets and environmental and physiological variables. This study presents a generic rockfish (Sebastes) bioenergetics model and estimates energy consumption by northern California blue rockf ish (S. mystinus) under average (baseline) and El Niño conditions. Compared to males, female S. mystinus required more energy because they were larger and had greater reproductive costs. When El Niño conditions (warmer temperatures; lower growth, condition, and fecundity) were experienced every 3−7 years, energy consumption decreased on an individual and a per-recruit basis in relation to baseline conditions, but the decrease was minor (<4% at the individual scale, <7% at the per-recruit scale) compared to decreases in female egg production (12−19% at the individual scale, 15−23% at the per-recruit scale). When mortality in per-recruit models was increased by adding fishing, energy consumption in El Niño models grew more similar to that seen in the baseline model. However, egg production decreased significantly — an effect exacerbated by the frequency of El Niño events. Sensitivity analyses showed that energy consumption estimates were most sensitive to respiration parameters, energy density, and female fecundity, and that estimated consumption increased as parameter uncertainty increased. This model provides a means of understanding rockfish trophic ecology in the context of community structure and environmental change by synthesizing metabolic, demographic, and environmental information. Future research should focus on acquiring such information so that models like the bioenergetics model can be used to estimate the effect of climate change, community shifts, and different harvesting strategies on rockfish energy demands.

Distribuição das assembleias de girinos associadas a riachos da Reserva Ecológica de Guapiaçu, Cachoeiras de Macacú, Rio de Janeiro, Brasil

Os girinos são organismos diversos e abundantes nos pequenos riachos de cabeceira de florestas tropicais e constituem importantes componentes da diversidade biológica, da trófica e funcional dos sistemas aquáticos. Diferentes características estruturais e limnológicas dos ambientes aquáticos influenciam a organização das assembleias de girinos. Embora o estágio larvar dos anuros seja o mais vulnerável de seu ciclo de vida, sujeito a elevadas taxas de mortalidade, as pesquisas sobre girinos na região neotropical ainda são pouco representativas diante da elevada diversidade de anfíbios desta região e ferramentas que permitam a sua identificação ainda são escassas. Nesta tese, dividida em três capítulos, apresento uma compilação das informações relacionadas aos principais fatores que afetam as assembleias de girinos na região tropical (Capítulo 1), a caracterização morfológica dos girinos encontrados nos riachos durante o estudo e uma proposta de chave dicotômica de identificação (Capítulo 2) e avalio a importância relativa da posição geográfica e da variação temporal de fatores ambientais locais sobre as assembleias de girinos, assim como a correlação entre as espécies de girinos e as variáveis ambientais de 10 riachos, ao longo de 15 meses, nas florestas da REGUA (Capítulo 3). Há pelo menos oito tendências relacionadas à distribuição das assembleias de girinos: (1) o tamanho dos riachos e a diversidade de microhabitats são importantes características abióticas influenciando a riqueza e a composição de espécies; (2) em poças, o gradiente de permanência (e.g., hidroperíodo) e a heterogeneidade do habitat são os principais fatores moldando as assembleias de girinos; (3) a composição de espécies parece ser um parâmetro das assembleias mais relevante do que a riqueza de espécies e deve ser primeiramente considerado durante o planejamento de ações conservacionistas de anuros associados a poças e riachos; (4) a predação parece ser a interação biótica mais importante na estruturação das assembleias de girinos, com predadores vertebrados (e.g. peixes) sendo mais vorazes em habitats permanentes e predadores invertebrados (e.g. larvas de odonata) sendo mais vorazes em ambientes temporários; (5) os girinos podem exercer um efeito regulatório, predando ovos e girinos recém eclodidos; (6) o uso do microhabitat varia em função da escolha do habitat reprodutivo pelos adultos, presença de predadores, filogenia, estágio de desenvolvimento e heterogeneidade do habitat; (7) os fatores históricos restringem os habitats reprodutivos que uma espécie utiliza, impondo restrições comportamentais e fisiológicas; (8) a variação temporal nos fatores bióticos (e.g., fatores de risco), abióticos (e.g., distribuição de chuvas), e no padrão de reprodução das espécies pode interferir na estrutura das assembleias de girinos tropicais. A variação temporal na heterogeneidade ambiental dos riachos da REGUA resultou na previsibilidade das assembleias locais de girinos, sendo que os parâmetros ambientais explicaram 23% da variação na sua composição. Os parâmetros espaciais explicaram uma porção menor da variação nas assembleias (16%), enquanto uma porção relativamente elevada da variação temporal da heterogeneidade ambiental foi espacialmente estruturada (18%). As variáveis abióticas que apresentaram as maiores correlação com a composição das assembleias de girinos foram a proporção de folhiço e de rochas no fundo do riacho, e secundariamente a profundidade, a condutividade e a temperatura. O gradiente gerado pela proporção de folhiço e de rochas representou a transição entre riachos permanentes e intermitentes. Este gradiente proporcionou o turnover de espécies, o qual também seguiu um gradiente de condutividade, temperatura, profundidade, e em menor extensão, de hidroperíodo e largura, que estiveram fortemente associado ao grau de permanência dos riachos. Estes resultados corroboram tanto a hipótese do controle ambiental, como do controle biótico de comunidades e indicam que a variação temporal da heterogeneidade ambiental e a variação na posição geográfica são importantes para a estruturação local de assembleias de girinos da REGUA. Os resultados também permitiram distinguir entre assembleias de girinos exclusivas de riachos permanentes, exclusivas de riachos intermitentes e aquelas registradas nos dois tipos de riachos. Os resultados deste capítulo são relevantes para compreender em que extensão os efeitos da variação temporal na heterogeneidade ambiental e de processos espaciais afetam localmente a estruturação de assembleias de girinos.

Caracterização do estado trófico e da qualidade da água de um sistema lagunar costeiro urbano: estudo de caso da Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ.

O estudo da dinâmica dos parâmetros físicos, químicos e biológicos da água em lagoas costeiras é essencial para entender o funcionamento destes ecossistemas; o que por sua vez permite o desenvolvimento de estratégias adequadas de gerenciamento e conservação de seus recursos. Neste estudo, analisou-se a qualidade da água da Lagoa Rodrigo de Freitas (Rio de Janeiro/RJ) e dos seus principais tributários. Foram utilizados os dados oriundos do projeto de monitoramento da qualidade da água realizado pela SMAC/RJ, entre dezembro de 2011 e dezembro de 2012. O objetivo precípuo foi compreender a dinâmica espacial e temporal da variação do estado trófico e da qualidade da água, assim como avaliar a exequibilidade e aplicabilidade de índices multimétricos (IQA, IET, ICE, IC, TRIX) ao projeto de monitoramento ambiental da LRF. Para tanto, foram realizadas coletas mensais e semanais da água superficial em cinco pontos amostrais, na LRF, e cinco pontos nos rios/canais. Em seguida, análises físico-químicas e biológicas foram realizadas. Os resultados obtidos mostraram relativa homogeneidade espacial e elevada variação sazonal da qualidade da água superficial. Os índices aplicados aos dados indicaram uma variação temporal representativa do estado trófico e da qualidade da água, sendo as classificações para os rios e canais diferentes às verificadas na LRF. Esta apresentou variação entre supereutrófica e hipereutrófica, já os primeiros foram mesotróficos. A qualidade da água da LRF apresentou majoritariamente entre moderada a boa. Os rios e canais foram classificados ruins e médios. Concluiu-se que diferentes modelos podem resultar em diferentes classificações de níveis de trofia e qualidade da água. Análises estatísticas de tendência indicaram estabilidade da qualidade da água, sem uma projeção representativa de melhoria da qualidade hídrica. Já análises multivariadas (RDA, PCA BEST, SIMPER, ANOSIM, MDS e CLUSTER) mostraram um elevado dinamismo da comunidade fitoplanctônica com nítida resposta às oscilações de variáveis físico-químicas específicas, apesar da dominância recorrente por cianobactérias.

Accumulation of Heavy Metals in Franciscanas from Buenos Aires Province, Argentina

Marine mammals accumulate heavy metals in their tissues at different concentrations according to trophic levels and environmental conditions. The franciscana (Pontoporia blainvillei) is a small coastal species inhabiting the marine and estuarine areas of the Southwestern Atlantic Ocean. Its diet includes numerous species of small fish, squid and crustaceans. The aims of this study were to (i) assess the heavy metal concentration and burden distribution in different franciscana age classes and sex, and to (ii) evaluate both the accumulation processes and the transplacental transference of zinc, cadmium, copper and total mercury. Heavy metal concentrations (wet weight) were determined in eighteen dolphins by Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS), by the cold vapour technique (mercury) or with air/acetylene flame (cadmium, zinc and copper). Liver showed the highest concentrations of mercury (max. 8.8 mg/g), zinc (max. 29.7 mg/g) and copper (max. 19.0 mg/g), whereas the highest cadmium concentrations (max. 6.7 mg/g) were found in kidney. Adults contained the highest concentrations for all heavy metals, followed by juveniles and calves in decreasing order, suggesting an age-related accumulation. No differences (p<0.05) were found between sexes within each age class. Organ burden distribution followed the same pattern for all metals and age classes: liver tissues contained maximum burdens. Mercury concentrations were higher than those of cadmium in both foetuses and newborns; and neither metal could be detected in the foetus. The analysed data suggested differences in the placental transference between metals, being significant for mercury and almost null in the case of cadmium. We can conclude that franciscana accumulates heavy metals and, due to its coastal distribution, it may be considered as a biomonitor of its environment. SPANISH: Los mamíferos marinos acumulan metales pesados en sus tejidos cuyas concentraciones están en relación con su nivel trófico y las condiciones ambientales. La franciscana (Pontoporia blainvillei) es una especie costera que habita áreas marinas y estuariales en el Atlántico Sudoccidental. Su dieta está constituída por peces, como item alimentario principal, calamares y crustáceos. El objetivo del presente trabajo es estudiar la distribución de metales pesados en diferentes clases de edad y en ambos sexos, evaluando procesos de acumulación y cargas de cadmio, mercurio total, cinc y cobre. Las concentraciones de metales pesados (en peso húmedo) fueron determinadas en dieciocho delfines por Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA), usando la técnica de vapor frío (mercurio) o llama de aire/acetileno (cadmio, cinc y cobre). El hígado presentó las concentraciones más altas de mercurio (máx. 8,8 mg/g), cinc (máx. 29,7 mg/g) y cobre (máx. 19,0 mg/g), mientras que las más altas de cadmio (máx. 6,7 mg/g) fueron encontradas en el riñón. Los adultos presentaron los niveles más altos, presentando los juveniles y cachorros concentraciones menores, lo cual sugirió una acumulación con la edad. No se encontraron diferencias significativas (p < 0,05) entre sexos dentro de cada clase de edad. Las cargas de metales pesados en los órganos presentaron la misma disribución para todos los metales y clases de edad. Los valores más altos fueron encontrados en el hígado, incluyendo los correspondientes a cadmio. Las concentraciones de mercurio y cadmio fueron no detectables en el feto, mientras que las de mercurio fueron superiores a las de cadmio en los cachorros. Los datos encontrados en el feto sugieren una transferencia nula a través de la placenta. Podemos concluir que P.blainvillei acumula metales pesados en sus tejidos y debido a su distribución costera, esta especie puede ser considerada como un biomonitor de su ambiente.

Avaliação da toxicidade aguda do lixiviado tratado pelos processos de wetland e nanofiltração.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland.

Avaliação de toxicidade de efluentes industriais utilizando organismos de três níveis tróficos.

O objetivo do estudo foi avaliar a qualidade de efluentes líquidos industriais, pela caracterização físico-química e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Vibrio fischeri. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste aos variados tipos de efluentes (indústrias alimentícias, papeleiras, bebidas, petroquímicas e farmacêutica), sendo que estes organismos pertencem a três níveis tróficos diferentes. Além disso, foi implementado o método de ensaio com bactérias luminescentes, o Microtox, de acordo com a NBR 15411 (ABNT, 2006). Na maioria dos ensaios, os efluentes apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação. Mesmo assim, algumas vezes foram observados efeitos nos organismos-teste. Foram utilizados efluentes tratados das ETEI, podendo ser avaliada a sensibilidade de cada organismo a cada efluente do estudo. Para a Indústria Alimentícia 1 foram realizadas coletas de efluente bruto e primário, que se mostraram tóxicos aos três organismos. Essa coleta também foi realizada para a Indústria Farmacêutica, na qual o efluente bruto foi tóxico aos três organismos e o efluente do tratamento primário, foi tóxico à Daphnia similis e à Vibrio fischeri. O efluente bruto da Indústria Alimentícia 2, da Indústria de Papel e Celulose 2 e da Indústria de Bebidas foram coletados e avaliados ecotoxicologicamente por meio do ensaio Microtox, demonstrando toxicidade aguda com baixos valores de CE(I)50 para todas as indústrias. Alguns parâmetros físicoquímicos das indústrias foram correlacionados com a toxicidade do efluente final para Daphnia similis, Danio rerio e Vibrio fischeri por meio da correlação de Spearman. O teste não paramétrico Mann-Whitney foi usado para comparar grupos de parâmetros físico-químicos que apresentaram presença ou ausência de toxicidade. Em alguns efluentes tratados das ETEI das Indústrias Alimentícia 1, Alimentícia 2, de Papel e Celulose 2 e Petroquímica 1, foram observadas respostas biológicas das bactérias aos efluentes, o efeito hormesis, que indica que a amostra não possui toxicidade aguda, mas é muito provável que apresente toxicidade crônica.

Cheshire stillwaters summary results 1999 of different Meres

This is the Cheshire Stillwaters Summary results of 1999 produced by the Environment Agency on February 2000. The report highlights the water quality concerns of those areas surveyed by the Stillwaters Monitoring Programme: Oak Mere, Betley Mere, Petty Pool, Tabley Mere, Comber Mere and Norbury Mere. The report contains divided by area sections on physic-chemical characteristics and water chemistry, Algal and Zooplankton surveys, Discussion, Planned Surveys 2000 and survey maps. 1999 data from Petty Pool, Betley Mere, Comber Mere and Tabley Mere were classified by the trophic status of each stillwater as hyper-eutrophic/ eutrophic, and Oak Mere were classified as mesotrophic/ eutrophic.