Use of macroinvertebrate communities to detect environmental stress in running waters

This paper presents an account of some current uses of RIVPACS (River Invertebrate Prediction and Classification System), a software package developed by the Institute of Freshwater Ecology (UK). Background information is also given on the unique data-set on which the system is based. Before discussing RIVPACS, we consider the range of environmental stresses encountered in flowing-water systems and some of the ways in which stresses may affect macroinvertebrate communities. The wide application and relevance of the RIVPACS approach was recognised when it was chosen as the biological method for use throughout the UK in the 1990 River Quality Survey (RQS). In the concluding section we list some lessons learnt both from the 1990 survey and from our own testing exercise, and we outline current developments which will lead to a new version of RIVPACS for use in the 1995 RQS.

Ocorrência e distribuição espacial e temporal das larvas de anuros (Amphibia) em diferentes sistemas aquáticos da Ilha Grande (Rio de Janeiro)

Os girinos dos anuros podem ocorrer em inúmeros tipos de sistemas hídricos, desde ambientes relativamente simples e previsíveis, como na água acumulada em epífitas ou uma poça temporária, até hábitats aquáticos permanentes mais complexos, como os riachos. A interação entre os fatores ambientais bióticos e abióticos existentes nesses diferentes ambientes com os fatores históricos é essencial para explicar a estrutura das comunidades dessa fase de vida dos anuros. O entendimento sobre como estes fatores atuam e sua importância nos conduz a uma maior compreensão do que parece influenciar positivamente ou negativamente o estabelecimento dos girinos nos seus diferentes ambientes. Inicialmente, fornecemos uma discussão detalhada da importância desses fatores. Em seguida, avaliamos a estrutura da assembléia dos girinos e a sua estratégia de ocupação espacial e temporal em relação ao uso de diferentes sistemas aquáticos, temporários e permanentes (poças, terrenos alagados, riachos e ambientes artificiais) em uma área de Mata Atlântica na Ilha Grande (Rio de Janeiro). Posteriormente, propomos um experimento para avaliar como os girinos característicos de diferentes tipos de habitats hídricos respondem à condição adversa de ausência de água livre. Depois, é sugerida uma chave artificial de identificação para os girinos da Ilha Grande, com base nas espécies contempladas neste estudo. Por fim, apresentamos a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba, provendo algumas informações sobre sua distribuição temporal e uso de microhabitats. Registramos girinos de 12 espécies de anuros, o que correspondeu a 71% dos anfíbios da Ilha Grande com larvas exotróficas em ambientes aquáticos. O espectro de habitats hídricos utilizados variou consistentemente entre as espécies. Girinos de Aplastodiscus eugenioi e Scinax trapicheiroi foram aqueles que utilizaram a maior quantia de tipos de habitats, ambos com cinco registros. A maioria das espécies teve suas maiores abundâncias em um ou dois tipos de corpos dágua onde ocorreu, portanto poucas destas espécies demonstram ter sido generalistas no uso de tipos de habitats aquáticos. A maior riqueza de espécies ocorreu em poças temporárias, em riachos intermitentes e no ambiente antropizado da calha artificial. Quando consideramos em termos de habitats hídricos, a maior riqueza ocorreu nas poças temporárias, nos riachos intermitentes, nos riachos permanentes e na calha artificial. Em nem todos os meses um determinado tipo de recurso hídrico manteve a sua riqueza máxima de girinos. Observamos que um mesmo tipo de sistema hídrico pode comportar espécies típicas de ambientes lênticos e outras adaptadas a ambientes lóticos, dependendo da estrutura em que o corpo dágua apresenta naquele período, como os riachos intermitentes, por exemplo. Entre os fatores abióticos medidos, o PH, o oxigênio dissolvido, a correnteza, a largura e a profundidade dos corpos dágua explicaram de forma mais importante a ocorrência e abundância das diferentes espécies de girinos. Portanto, consideramos que fatores ecológicos desempenham um importante papel na determinação da distribuição de girinos dentro e entre habitats que estes organismos ocupam. O experimento proposto mostrou que os tempos de sobrevivência entre as onze espécies contempladas e também entre os indivíduos de diferentes tamanhos em uma mesma espécie variaram consideravelmente. Isto é sugestivo de que estas espécies apresentam diferentes estratégias para tolerar uma condição de independência de água livre. Os fatores que pareceram mais influenciar negativamente na sobrevivência dos girinos foram: hábito nectônico, pequeno tamanho dos indivíduos, ocupação de ambientes lênticos e temporários e modo reprodutivo não-especializado. Alternativamente, os girinos com melhor desempenho em uma condição de independência de água livre foram de espécies de tamanho comparativamente grande ou médio, ocuparam preferencialmente ambientes lóticos e permanentes, apresentaram modos reprodutivos especializados e os hábitos dos girinos foram principalmente bentônicos. Neste contexto, pode se conjecturar que os girinos das espécies que utilizam ambientes permanentes sejam mais resistentes à condição de independência de água livre do que aquelas de habitats efêmeros. Considerando especial atenção para a biodiversidade dos anfíbios, a Ilha Grande apresenta uma elevada concentração de espécies endêmicas. Esta respeitável diversidade de anfíbios para a área estudada está relacionada com a cobertura vegetal de Mata Atlântica e a grande quantidade de corpos dágua na Ilha, tanto temporários quanto permanentes. A influência destas condições favoráveis para os anfíbios na região está demonstrada também na diversidade de modos reprodutivos, onde 13 dos 39 modos reprodutivos já descritos foram notados para os anfíbios da Ilha Grande. Este conjunto de fatores reafirma esta como uma das mais importantes áreas para a conservação da biodiversidade de anfíbios para o estado do Rio de Janeiro. Comparando a descrição do girino de Proceratophrys tupinamba com P. appendiculata, observamos algumas diferenças na proporção do corpo. Os girinos da espécie descrita foram mais abundantes durante a estação chuvosa (outubro-março), sendo esta distribuição positivamente relacionada com a precipitação média mensal. Os girinos são bentônicos e ocorrem mais frequentemente em porções de menor correnteza do riacho. Eles foram encontrados com maior freqüência expostos na areia, que também representou o microhabitat mais disponível entre aqueles no córrego estudado.

Biotic vs. Abiotic Control of Decomposition: A Comparison of the Effects of Simulated Extinctions and Changes in Temperature

The loss of species is known to have significant effects on ecosystem functioning, but only recently has it been recognized that species loss might rival the effects of other forms of environmental change on ecosystem processes. There is a need for experimental studies that explicitly manipulate species richness and environmental factors concurrently to determine their relative impacts on key ecosystem processes such as plant litter decomposition. It is crucial to understand what factors affect the rate of plant litter decomposition and the relative magnitude of such effects because the rate at which plant litter is lost and transformed to other forms of organic and inorganic carbon determines the capacity for carbon storage in ecosystems and the rate at which greenhouse gasses such as carbon dioxide are outgassed. Here we compared how an increase in water temperature of 5 degrees C and loss of detritivorous invertebrate and plant litter species affect decomposition rates in a laboratory experiment simulating stream conditions. Like some prior studies, we found that species identity, rather than species richness per se, is a key driver of decomposition, but additionally we showed that the loss of particular species can equal or exceed temperature change in its impact on decomposition. Our results indicate that the loss of particular species can be as important a driver of decomposition as substantial temperature change, but also that predicting the relative consequences of species loss and other forms of environmental change on decomposition requires knowledge of assemblages and their constituent species' ecology and ecophysiology

Regional and seasonal patterns of epipelagic fish assemblages from the central California Current

The coastal Pacific Ocean off northern and central California encompasses the strongest seasonal upwelling zone in the California Current ecosystem. Headlands and bays here generate complex circulation features and confer unusual oceanographic complexity. We sampled the coastal epipelagic fish community of this region with a surface trawl in the summer and fall of 2000–05 to assess patterns of spatial and temporal community structure. Fifty-three species of fish were captured in 218 hauls at 34 fixed stations, with clupeiform species dominating. To examine spatial patterns, samples were grouped by location relative to a prominent headland at Point Reyes and the resulting two regions, north coast and Gulf of the Farallones, were plotted by using nonmetric multidimensional scaling. Seasonal and interannual patterns were also examined, and representative species were identified for each distinct community. Seven oceanographic variables measured concurrently with trawling were plotted by principal components analysis and tested for correlation with biotic patterns. We found significant differences in community structure by region, year, and season, but no interaction among main effects. Significant differences in oceanographic conditions mirrored the biotic patterns, and a match between biotic and hydrographic structure was detected. Dissimilarity between assemblages was mostly the result of differences in abundance and frequency of occurrence of about twelve common species. Community patterns were best described by a subset of hydrographic variables, including water depth, distance from shore, and any one of several correlated variables associated with upwelling intensity. Rather than discrete communities with clear borders and distinct member species, we found gradients in community structure and identified stations with similar fish communities by region and by proximity to features such as the San Francisco Bay.

Effects of a large fishing closure on benthic communities in the western Gulf of Maine: recovery from the effects of gillnets and otter trawls

The recovery of benthic communities inside the western Gulf of Maine fishing closure area was evaluated by comparing invertebrate assemblages at sites inside and outside of the closure four to six years after the closure was established. The major restriction imposed by the closure was a year-round prohibition of bottom gillnets and otter trawls. A total of 163 seafloor sites (~half inside and half outside the closure) within a 515-km2 study area were sampled with some combination of Shipek grab, Wildco box corer, or underwater video. Bottom types ranged from mud (silt and clay) to boulders, and the effects of the closure on univariate measures (total density, biomass, taxonomic richness) of benthos varied widely among sediment types. For sites with predominantly mud sediments, there were mixed effects on inside and outside infauna and no effect on epifauna. For sites with mainly sand sediments, there were higher density, biomass, and taxonomic richness for infauna inside the closure, but no significant effects on epifauna. For sites dominated by gravel (which included boulders in some areas), there were no effects on infauna but strong effects on epifaunal density and taxonomic richness. For fishing gear, the data indicated that infauna recovered in sand from the impacts of otter trawls operated inside the closure but that they did not recover in mud, and that epifauna recovered on gravel bottoms from the impact of gillnets used inside the closure. The magnitudes of impact and recovery, however, cannot be inferred directly from our data because of a confounding factor of different fishing intensities outside the closure for a direct comparison of preclosure and postclosure data. The overall negative impact of trawls is likely underestimated by our data, whereas the negative impact of gillnets is likely overestimated.

Distribuição e deslocamento altitudinais de aves na Mata Atlântica, com ênfase em beija-flores.

A distribuição da biodiversidade está associada aos fatores espaciais, ambientais e biológicos. Esses fatores influenciam a dinâmica das comunidades biológicas, gerando diferenças na distribuição e na abundância de espécies em escalas local e regional, além de criarem variações nos processos populacionais e nos deslocamentos dos animais. Um exemplo é a variação na distribuição e estrutura das comunidades de aves em gradientes altitudinais. Entretanto, não há um consenso sobre o padrão de distribuição da biodiversidade nesses gradientes, sendo reconhecidos quatro padrões de distribuição altitudinal de aves. Nesse contexto, a presente tese teve como objetivo geral estudar algumas das respostas ecológicas das aves à altitude. No primeiro capítulo, avaliamos o conhecimento sobre as migrações altitudinais de aves por meio por meio de uma revisão da literatura científica. Encontramos 84 estudos, a maioria na região Neotropical. Nesses estudos, constatamos 380 espécies de aves que realizam essas migrações, sendo insetívoros e nectarívoros os principais grupos tróficos envolvidos. Esses estudos também mostram que fatores bióticos e abióticos podem interagir para explicar as migrações altitudinais. Os deslocamentos para altitudes mais elevadas podem ser explicados principalmente pela disponibilidade de recursos e o menor risco de predação. Enquanto que os deslocamentos para baixas altitudes podem se relacionar, principalmente, às limitadas oportunidades de forrageamento e à competição. No segundo capítulo analisamos a distribuição regional de beija-flores na Mata Atlântica, por meio do uso de mapas de distribuição de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. de mapas distribuição e informações disponíveis na literatura. Encontramos variações na composição das espécies de beija-flores em relação à altitude, mas, um conjunto de fatores pode explicar essas variações na composição. Nossos resultados mostraram que além da variaçãovariação altitudinal, variação altitudinal, variação altitudinal, variação altitudinal, o efeito do componente espacial (latitude e longitude) e das variáveis ambientais correlacionadas a ele foram importantes na distribuição das aves nas áreas nas áreas estudadas. No terceiro capítulo, estudamos, estudamos a distribuição altitudinal das aves (e de beija-flores) de sub-bosque em cinco altitudes na Reserva Ecológica de Guapiaçu (170 e 370 m) contígua ao Parque Estadual dos Três Picos (570, 770 e 1.000 m), no estado do Rio de Janeiro. Coletamos dados bimestralmente (julho/2010 a junho/2011) e mensalmente (agosto/2011 a julho/2012). Utilizamos o método de captura-marcação-recaptura com dez redes de neblina (12 x 2,5 m, malha de 32 mm) expostas no sub-bosque por sete horas/dia em cada ponto amostral por campanha. Observamos também os beija-flores no sub-bosque, mensalmente, em transecções lineares (400 m de extensão). Capturamos 95 espécies de aves (53% endêmicas de Mata Atlântica), incluindo 10 espécies de beija-flores (oito endêmicos). Detectamos a maior riqueza em 770 m e a menor em 170 m de altitude. Não encontramos relação entre a riqueza das aves e a altitude. Entretanto, encontramos diferenças na composição, riqueza, abundância e na organização trófica das aves nas cinco altitudes amostradas, sendo 170 m, frequentemente, diferente das demais altitudes. Para os beija-flores amostrados com as duas metodologias (captura e observação; 13 espécies), não encontramos diferenças na composição e riqueza nas cinco altitudes. A diversidade e os elevados endemismos registrados na área ressaltam a importância da região para as aves da Mata Atlântica e para preservação dessas no estado do Rio de Janeiro.

Implications of substrate complexity and kelp variability for south-central Alaskan nearshore fish communities

Understanding the interactions between kelp beds and nearshore fish is essential because anthropogenic changes and natural variability in these beds may affect available habitat for fishes. In this study fish communities were investigated in south-central Alaska kelp beds characterized by a range of substrate complexity and varying densities of both perennial understory kelps and annual canopy kelps. Many of the observed fish species, as well as understory and canopy kelps, were positively associated with structurally complex substratum. Targeted canopy and understory kelp beds supported seasonal populations of adult and juvenile Pacific cod (Gadus macrocephalus), rockfishes (Sebastes spp.), and year-round populations of greenlings (Hexagrammos spp.). Monthly changes in kelp and fish communities ref lected seasonal changes; the densities of some species were greatest during periods with higher temperatures. This work illustrates the importance of structurally complex kelp beds with persistent understory kelp populations as important fish habitat for several commercially and recreationally important fishes.

Ongoing rehabilitation of coastal communities in Aceh province : a new project

This article presents an overview of the project on Rehabilitation of Fisheries and Aquaculture in Tsunami-affected Coastal Communities in Aceh Province. Building on the research results from the recently completed projects detailed in the previous articles, this project shall synthesize information on coastal fishing communities and resources in order to develop site-specific management options to support rehabilitation of fisheries and aquaculture.

Classification of Coastal Communities Reporting Commercial Fish Landings in the U.S. Northeast Region: Developing and Testing a Methodology

The National Marine Fisheries Service is required by law to conduct social impact assessments of communities impacted by fishery management plans. To facilitate this process, we developed a technique for grouping communities based on common sociocultural attributes. Multivariate data reduction techniques (e.g. principal component analyses, cluster analyses) were used to classify Northeast U.S. fishing communities based on census and fisheries data. The comparisons indicate that the clusters represent real groupings that can be verified with the profiles. We then selected communities representative of different values on these multivariate dimensions for in-depth analysis. The derived clusters are then compared based on more detailed data from fishing community profiles. Ground-truthing (e.g. visiting the communities and collecting primary information) a sample of communities from three clusters (two overlapping geographically) indicates that the more remote techniques are sufficient for typing the communities for further in-depth analyses. The in-depth analyses provide additional important information which we contend is representative of all communities within the cluster.

Fishery Management and Local Communities: The Case of Madeira Beach, Florida

This paper uses an industrial organization approach to trace the impact on Madeira Beach, Fla., and surrounding areas of a 1-month closure of the grouper fishery from 15 February 2001 to 15 March 2001. A proposed 2-month closure is also evaluated. This approach identifies the economic relationships in the industry based on both product and place. The empirical analysis measures the losses in employment and income, information that enriches social and anthropological research on fishery-dependent communities. The 1-month closure is estimated to have reduced annual catches landed in Madeira Beach by 9.7–10.1% and annual revenues by 9.3–11.5%. These reductions are associated with a direct loss of about 33 full-time (annualized) jobs and personal income losses between $8 and 12 million in Madeira Beach and Pinellas County over a 10-year period. If the closure occurs for 2 months, annual landings and revenues will be reduced an estimated 17–21% and 20–23%, respectively.

Reef Habitats in the Middle Atlantic Bight: Abundance, Distribution, Associated Biological Communities, and Fishery Resource Use

One particular habitat type in the Middle Atlantic Bight is not well recognized among fishery scientists and managers, although it is will known and used by recreational and commercial fisheries. This habitat consists of a variety of hard-surface, elevated relief "reef" or reef-like environments that are widely distributed across the predominantly flat or undulating, sandy areas of the Bight and include both natural rocky areas and man-made structures, e.g. shipwrecks and artificial reefs. Although there are natural rock and shellfish reefs in southern New England coastal waters and estuaries throughout the Bight, most reef habitats in the region appear to be man-made reef habitat modification/creation may be increasing. Very little effort has been devoted to the study of this habitat's distribution, abundance, use by living marine resources and associated biological communities (except on estuarine oyster reefs) and fishery value or management. This poorly studied and surveyed habitat can provide fish refuge from trawls and can be a factor in studies of the distribution and abundance of a variety of reef-associated fishery resources. This review provides a preliminary summary of information found on relative distribution and abundance of reef habitat in the Bight, the living marine resources and biological communities that commonly use it, threats to this habitat and its biological resources, and the value or potential value of artificial reefs to fishery or habitat and its biological resources, and the value or potential value of artificial reefs to fishery or habitat managers. The purpose of the review is to initiate an awareness among resource managers about this habitat, its role in resource management, and the need for research.

Ecologia funcional de duas comunidades de peixes de riacho: a importância da variação intraespecífica e interespecífica em diferentes atributos ecológicos

A compreensão sobre a estrutura e funcionamento das comunidades biológicas é uma das principais questões das teorias ecológicas e principalmente no contexto de diversidade funcional, já que os atributos das espécies influenciam fortemente a distribuição e o papel que os organismos desempenham nos ecossistemas. Neste trabalho, tivemos como objetivo avaliar a variabilidade intraespecífica e interespecífica dos atributos ecológicos em duas assembleias de peixes localizadas em riachos sujeitos a diferentes condições físicas. A variação na utilização dos recursos, seja entre indivíduos e/ou entre espécies pode nos ajudar a compreender as interações bióticas e a estrutura das populações e comunidades de peixes. Os atributos referentes a morfologia, dieta, uso do habitat e alguns aspectos comportamentais foram avaliados e suas variações foram testadas a partir dos valores individuais. As coletas foram realizadas em dois riachos tropicais, sendo um localizado no ambiente da Mata Atlântica e o outro, no ambiente do semiárido brasileiro. Além das análises empíricas, uma revisão bibliográfica sobre o tema e uma possível composição funcional dos grupos de peixes de riacho foram descritas no capítulo 1 da presente tese. Nos capítulos 2 e 3, foram testadas as hipóteses de que existe alta variabilidade intraespecífica em relação aos atributos ecológicos dos peixes e que esta variabilidade é influenciada pela alta disponibilidade de recursos, enquanto no capítulo 4, a variação entre os indivíduos foi testada em relação a aspectos comportamentais. Nossos resultados revelaram que, de fato, a variação intraespecífica foi alta em ambas as assembleias, porém na assembleia do semiárido, esta variabilidade foi maior. Este resultado pode estar relacionado a alta disponibilidade de recursos espaciais encontrada nesta localidade. A morfologia e a dieta apresentaram correlação significativa, porém foi fraca em ambas as assembleias, demonstrando assim a importância de mensurar esses dois aspectos da biodiversidade dos peixes. Os resultados relacionados ao uso do habitat também apresentaram alta variabilidade entre os indivíduos e entre as espécies nos dois riachos em estudo. A assembleia do semiárido apresentou maior variabilidade física com potenciais microambientes formados por bancos de macrófitas a serem explorados pelos organismos, permitindo assim, o uso diferenciado e a escolha individual por diferentes recursos espaciais. A variabilidade individual também foi encontrada no comportamento social de duas espécies desta assembleia, onde houve formação de cardumes compostos por indivíduos maiores nas extremidades com maior capacidade de fuga na relação presa-predador. Neste sentido, a alta variação intraespecífica para diversos aspectos funcionais avaliados neste trabalho evidencia ainda mais a importância de mensurar as características ecológicas dos peixes a partir de valores individuais. Adicionalmente, a partir desta ferramenta, podemos compreender melhor a complementaridade da especialização e originalidade ecológica dos indivíduos e finalmente, sugerir de que forma os atributos funcionais dos organismos influenciam a estrutura das populações e comunidades de peixes de riachos tropicais