Coralline algae in a changing world: integrating ecological, physiological, and geochemical responses to global change

Coralline algae are globally distributed benthic primary producers that secrete calcium carbonate skeletons. In the context of ocean acidification, they have received much recent attention due to the potential vulnerability of their high-Mg calcite skeletons and their many important ecological roles. Herein, we summarize what is known about coralline algal ecology and physiology, providing context to understand their responses to global climate change. We review the impacts of these changes, including ocean acidification, rising temperatures, and pollution, on coralline algal growth and calcification. We also assess the ongoing use of coralline algae as marine climate proxies via calibration of skeletal morphology and geochemistry to environmental conditions. Finally, we indicate critical gaps in our understanding of coralline algal calcification and physiology and highlight key areas for future research. These include analytical areas that recently have become more accessible, such as resolving phylogenetic relationships at all taxonomic ranks, elucidating the genes regulating algal photosynthesis and calcification, and calibrating skeletal geochemical metrics, as well as research directions that are broadly applicable to global change ecology, such as the importance of community-scale and long-term experiments in stress response.

Coralline algae (Rhodophyta) in a changing world: integrating ecological, physiological, and geochemical responses to global change

Coralline algae are globally distributed benthic primary producers that secrete calcium carbonate skeletons. In the context of ocean acidification, they have received much recent attention due to the potential vulnerability of their high-Mg calcite skeletons and their many important ecological roles. Herein, we summarize what is known about coralline algal ecology and physiology, providing context to understand their responses to global climate change. We review the impacts of these changes, including ocean acidification, rising temperatures, and pollution, on coralline algal growth and calcification. We also assess the ongoing use of coralline algae as marine climate proxies via calibration of skeletal morphology and geochemistry to environmental conditions. Finally, we indicate critical gaps in our understanding of coralline algal calcification and physiology and highlight key areas for future research. These include analytical areas that recently have become more accessible, such as resolving phylogenetic relationships at all taxonomic ranks, elucidating the genes regulating algal photosynthesis and calcification, and calibrating skeletal geochemical metrics, as well as research directions that are broadly applicable to global change ecology, such as the importance of community-scale and long-term experiments in stress response.

Key Questions in Marine Megafauna Movement Ecology

It is a golden age for animal movement studies and so an opportune time to assess priorities for future work. We assembled 40 experts to identify key questions in this field, focussing on marine megafauna, which include a broad range of birds, mammals, reptiles, and fish. Research on these taxa has both underpinned many of the recent technical developments and led to fundamental discoveries in the field. We show that the questions have broad applicability to other taxa, including terrestrial animals, flying insects, and swimming invertebrates, and, as such, this exercise provides a useful roadmap for targeted deployments and data syntheses that should advance the field of movement ecology.

Key Questions in Marine Megafauna Movement Ecology

It is a golden age for animal movement studies and so an opportune time to assess priorities for future work. We assembled 40 experts to identify key questions in this field, focussing on marine megafauna, which include a broad range of birds, mammals, reptiles, and fish. Research on these taxa has both underpinned many of the recent technical developments and led to fundamental discoveries in the field. We show that the questions have broad applicability to other taxa, including terrestrial animals, flying insects, and swimming invertebrates, and, as such, this exercise provides a useful roadmap for targeted deployments and data syntheses that should advance the field of movement ecology.

Physico-chemical assessment of sediments of Tamarindo estuary and its tributaries, Guanacaste, Costa Rica

Sediments of Tamarindo estuary and its tributaries were evaluated in order to determine the effect of anthropogenic activities of the surrounding communities. The evaluation relied on texture, total phosphorus, organic matter, and heavy metal (Pb, Cu, Ni and Cr) analyses. The study spanned four sampling campaigns between October 2007 and April 2008, including four climatic seasons: rainy season, rainy-dry transition, dry season and dryrainy transition. Five sampling points were selected at Tamarindo estuary and three additional sites were set at Matapalo, Lomas and Lajas rivers. Ontario Ministry of the Environment regulation was used to evaluate sediment quality. It was determined that theanthropogenic activities of the surrounding communities exert a negative impact over the sediment quality; the pollution effect caused by such activities was rated as lower effect.

Antibacterial activity of the marine sponge Ircinia Campana collected at Punta Uva Limón against Staphylococcus Aureus

The sponges are simple multicellularorganisms; they inhabit in marine environments from the polar seas to the tropical waterswhere they are more abundant. These species are exposed to large populations of microbes, reason that explains their complex morphological and cellular defense mechanism, which are used by these organisms to fight against pathogens. The purpose of this study was to evaluate the antibacterial activity of the marine sponge Ircinia campana, whichinhabits in the south of the Caribbean coast of Costa Rica against  Sthapylococcus aureus gram-positive bacteria. Sampleswere collected in Punta Uva in Limónduring July of 2007. The active compounds were obtainedby extraction with acetone (crude extract); and subsequently, chromatographic extracts were obtained using fractions 1:4 hexane: ethyl acetate. The antibacterial activities of the different fractions, including the  crude extract were tested.Our results suggest a zone of inhibition of 14.60 ±0.25 mm for the crude extract and18.70±0.25mm for the most active fraction separated by chromatography. The metabolite responsible for the antibacterial activity was isolated by High Performance Liquid Chromatography (HPLC)and preliminarily characterized through ultraviolet (UV) and infrared (IR) spectroscopy.

Morfometria craniana do boto (Phocoena phocoena) na costa portuguesa

Eventos climáticos extremos poderão ter conduzido à instabilidade de habitats e em última instância à sua fragmentação, causando repercussões ainda visíveis nos predadores de topo, tais como o boto (Phocoena phocoena). Consequentemente, os indivíduos que não se adaptaram, tiveram de procurar novos habitats com as respetivas condições ideais, nomeadamente os indivíduos da população de botos do Atlântico Este (norte e sul da Baía de Biscaia). O presente estudo focou-se em indivíduos da costa portuguesa (representando uma amostra da população residente a sul da Baía de Biscaia) e, recorrendo a informação proveniente de estudos previamente realizados, procurou salientar diferenças entre os botos que habitam ao longo do Atlântico Este. Foi aplicado um método de limpeza e branqueamento em crânios de boto, para posterior medição. Foram medidos 65 crânios de botos (programa Image J®), providenciados pela rede de arrojamentos de animais marinhos e obtidos no âmbito do projeto LIFE+ MarPro. As comparações das medidas dos crânios entre géneros foram realizadas a partir de modelos alométricos (programa GraphPad Prism ®) e as comparações entre géneros de cada estágio de desenvolvimento foram efetuadas com recurso a uma análise de PERMANOVA unifatorial (usando distâncias euclidianas), através do programa PAST® v. 2.12. Concluiu-se que na população em estudo, tanto as fêmeas como os machos apresentaram um modelo de alometria negativa. Reportou-se que as fêmeas apresentam comprimentos corporais superiores aos machos, assim como comprimentos e larguras cranianas. Comparativamente aos indivíduos da população a norte da Baía de Biscaia, a amostra de estudo da população do sul da Baía de Biscaia (representada pelos indivíduos da costa portuguesa) apresentou maiores comprimentos corporais e cranianos e maior largura craniana. Estes resultados corroboram observações prévias sobre a população de botos do Atlântico, que detetaram já diferenças genéticas e partilha limitada de genes, diferenças nos hábitos alimentares e habitats distintos nos botos de norte e sul da Baía de Biscaia.

Contribuição para a avaliação da dieta do golfinho-comum (Delphinus delphis) na costa continental portuguesa

O golfinho-comum (Delphinus delphis) é uma das espécies de cetáceos mais abundantes e mais amplamente distribuídas em todo o planeta, sendo a espécie mais abundante ao longo da costa continental portuguesa. Algumas das suas principais presas apresentam um elevado interesse comercial estando por isso, muitas vezes, associado a capturas acidentais em artes de pesca. Contudo, estudos mais recentes sobre os hábitos alimentares desta espécie na costa portuguesa são escassos. Assim, este estudo visa contribuir para a avaliação da ecologia alimentar deste cetáceo na costa portuguesa através de índices de importância numérica, ocorrência e do peso estimado, permitindo descrever a dieta não só em termos qualitativos, mas também em termos quantitativos. Foram examinados os conteúdos estomacais de 55 golfinhoscomuns arrojados na costa continental portuguesa (norte e centro) entre 2004 e 2015. De um total de 6699 presas identificadas, 66% pertenciam à classe dos peixes, 32% eram cefalópodes e 3% eram crustáceos. As espécies-presa de peixes mais importantes em termos de importância numérica foram os góbios (Gobiidae) e o carapau (Trachurus sp.). Em relação à ocorrência foram o góbio (Gobiidae) e a sardinha (Sardina pilchardus), seguidas de carapau, as espécies predominantes. Relativamente ao peso, a sardinha foi a espécie-presa predominante, seguida de faneca (Trisopterus luscus) e carapau. Quanto aos cefalópodes, a lula-bicuda (Alloteuthis sp.) foi a espécie mais importante, tanto em termos de importância numérica como em termos de ocorrência. A lula-comum (Loligo sp.) foi a mais importante em termos de peso total estimado. As espécies demersais dominaram a dieta do golfinho-comum, com uma percentagem numérica de 40%. Foram detetadas diferenças entre machos e fêmeas na composição da dieta relativamente à sardinha. Foram detetadas diferenças entre indivíduos maturos e imaturos na composição da dieta relativamente à lula-bicuda. A diversidade de presas observada nos conteúdos estomacais do golfinho-comum sugere um comportamento oportunista, consumindo as presas mais abundantes, localmente. As interações com as artes de pesca podem levar a uma elevada mortalidade destes mamíferos marinhos. Deste modo, a realização de estudos sobre os hábitos alimentares de cetáceos permitem uma melhor compreensão das possíveis interações com a pesca, e a melhoria de estratégias de conservação para evitar a morte destes animais.

Small-scale fishing in Central American indigenous people: governance, tenure and sustainable management of marine resources

This research develops four case studies on small-scale fisheries in Central America located within indigenous territories. The ngöbe Bugle Conte Burica Territory in the south of Costa Rica, the Garífuna territory in nueva Armenia Honduras, the Rama territory in Nicaragua and the ngöbe Bugle territory in Bocas del Toro, Panamá. This is one of the first studies focusing on indigenous territories, artisanal fisheries and SSF guidelines. The cases are a first approach to discussing and analyzing relevant social and human rights issues related to conservation of marine resources and fisheries management in these territories. The cases discussed between other issues of interest, the relationships between marine protected areas under different governance models and issues related to the strengthening of the small-scale fisheries of these indigenous populations and marine fishing territories. They highlight sustainability, governance, land tenure and access to fishing resources, gender, traditional knowledge importance and new challenges as climate change.

Produção e extração da enzima anidrase carbônica e de ficobiliproteínas a partir de microalgas

Muito interesse tem sido focado no potencial biotecnológico das microalgas, principalmente devido à identificação de diversas substâncias sintetizadas por estes organismos, dentre elas a anidrase carbônica e as ficobiliproteínas. A anidrase carbônica é uma metaloenzima que catalisa a hidratação reversível do CO2 em bicarbonato com alta eficiência, sendo utilizada para captação de CO2 através de sistemas biológicos. A C-ficocianina e a aloficocianina, corantes naturais, são os dois principais componentes das ficobiliproteínas em cianobactérias e apresentam diversas aplicações dentro da indústria alimentícia, cosmética e farmacêutica. O objetivo principal desta tese foi avaliar a produção e a extração da anidrase carbônica e das ficobiliproteínas a partir de diferentes microalgas. Para isso, primeiramente foi realizado uma investigação da produção da anidrase carbônica pela microalga Dunaliella tertiolecta, onde foi estudada a extração da enzima e sua aplicação em sistemas de captura enzimática de CO2. Posteriormente foi avaliada a produção da enzima ao longo do cultivo de diferentes microalgas marinhas e dulcícolas (Dunaliella tertiolecta, Tetraselmis sueccica, Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis oculata, Isochysis galbana, Chlorella vulgaris e Scenedesmus obliquus). A produção da enzima e de ficobiliproteínas, também, foi estudada para as cianobactérias Spirulina platensis LEB 52, Spirulina sp. LEB 18 e Synechococcus nidulans. Todos os cultivos foram acompanhados em termos de biomassa e pH. Por último, foi realizado um estudo de extração da enzima de P. tricornutum e extração conjunta da anidrase carbônica e de ficobiliproteínas da cianobactéria S. sp. LEB 18. Os cultivos foram realizados em frascos erlenmeyer contendo os meios Conway (marinhas), BG-11 (dulcícolas) e Zarrouk 20% (cianobactérias). Na avaliação da ruptura celular foram testadas as técnicas de maceração em gral e pistilo, agitação em vórtex com pérolas de vidro, sonicação com pérolas de vidro, homogeneizador ultrassônico, secagem, congelamento e descongelamento e a combinação de tratamentos. Maiores rendimentos de extração da enzima a partir da microalga D. tertiolecta foram obtidos utilizando tratamento ultrassônico, juntamente com baixas concentrações de biomassa úmida (0,1 e 0,2 g/L), e a mesma apresentou potencial para aplicação em processos de captação enzimática do CO2. Durante os cultivos, a microalga C. vulgaris se destacou como maior produtora da enzima anidrase carbônica, atingindo valores de atividade enzimática de 44,0 U/L. As cianobactérias apresentaram valores de atividade entre 41,6 e 45,9 U/L, sendo que a S. sp. LEB 18 foi a que apresentou maiores produções de C-ficocianina e aloficocianina no ponto de máxima atividade volumétrica, 65,9 e 82,2 µg/mL, respectivamente. A enzima extraída da biomassa de S. platensis LEB 52 catalisou a hidratação do CO2 que precipitou na forma de CaCO3. Maiores rendimentos de extração da enzima a partir das microalgas P. tricornutum e S. sp. LEB 18 foram obtidos utilizando homogeneizador ultrassônico, que foram 31,3 U/g e 25,5 U/g, respectivamente. A biomassa de S. sp. LEB 18, também apresentou potencial para a extração de ficobiliproteínas, obtendo- se altas concentrações de C-ficocianina (100,5 mg/g) e aloficocianina (69,9 mg/g). Através dos resultados obtidos, pode-se verificar a potencialidade das microalgas e das cianobactérias para produção da enzima anidrase carbônica e das ficobiliproteínas, biomoléculas de alto valor industrial. Este trabalho apresenta processos eficientes para a extração da enzima e de ficobiliproteínas tanto para escala laboratorial como industrial.

A regulation-based classification system for marine protected areas (MPAs)

Dados suplementares associados com este artigo disponíveis na versão online em: http://dx.doi.org/10.1016/j.marpol.2016.06.021

Contamination of port zone sediments by metals from Large Marine Ecosystems of Brazil

Sediment contamination by metals poses risks to coastal ecosystems and is considered to be problematic to dredging operations. In Brazil, there are differences in sedimentology along the Large Marine Ecosystems in relation to the metal distributions. We aimed to assess the extent of Al, Fe, Hg, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn contamination in sediments from port zones in northeast (Mucuripe and Pecem) and southeast (Santos) Brazil through geochemical analyses and sediment quality ratings. The metal concentrations found in these port zones were higher than those observed in the continental shelf or the background values in both regions. In the northeast, metals were associated with carbonate, while in Santos, they were associated with mud. Geochemical analyses showed enrichments in Hg, Cd, Cu, Ni and Zn, and a simple application of international sediment quality guidelines failed to predict their impacts, whereas the use of site-specific values that were derived by geochemical and ecotoxicological approaches seemed to be more appropriate in the management of the dredged sediments. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dispersal, sex ad clonality in the marine environment: population genetic structure of the seagrass Cymodocea nodosa on Mediterranean and Atlantic coasts

Dissertação de dout. em Ecologia, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2005

Metals and linear alkylbenzene sulphonate as inhibitors of the algae Pseudokirchneriella subcapitata acid phosphatase activity.

Sewage sludge applied to soils as a fertilizer often contains metals and linear alkylbenzene sulphonate (LAS) as contaminants. These pollutants can be transported to the aquatic environment where they can alter the phosphatase activity in living organisms. The acid phosphatase of algae plays important roles in metabolism such as decomposing organic phosphate into free phosphate and autophagic digestive processes. The order of in vitro inhi- bition of Pseudokirchneriella subcapitata acid phosphatase at the highest concentration tested was LAS[Hg2? = Al 3?[Se4? = Pb2?[Cd2?. A non-competitive inhibi- tion mechanism was obtained for Hg2? (Ki = 0.040 mM) and a competitive inhibition for LAS (Ki = 0.007 mM). In vivo studies with treated algae cultures showed that the inhibition of specific activity was observed in algae exposed during 7 days, in contrast to short term (24 h) treatments with both these chemicals. Our results suggest that the inhibition parameters in vitro did not markedly differ between the two chemicals. On the other hand, in vivo evaluations showed strong differences between both pollu- tants regarding the concentration values and the degree of response.