The kingdom of the shore: achievement of good ecological potential in reservoirs

The European Water Framework Directive requires member states to restore aquatic habitats to good ecological status (quality) by 2015. Good ecological status is defined as slightly different from high status, which, according to the Directive, means negligible human influence. This poses problems enough for restoration of natural habitats but artificial reservoirs are not excluded from the Directive. They must be restored to good ecological potential. The meaning of good ecological status is linked to that of 'high' ecological status, the pristine reference condition for aquatic habitats under the Directive. From the point of view of an ecologist, this is taken to mean the presence of four fundamental characteristics: nutrient parsimony, characteristic biological and physical structure, connectivity within a wider system and adequate size to give resilience of the biological communities to environmental change. These characteristics are strongly interrelated. Ecological potential must bear some relationship to ecological status but since the reference state for ecological quality is near absence of human impact, it is difficult to see how the criteria for ecological status can be applied to a completely man-made entity where the purpose of the dam is deliberately to interfere with the natural characteristics of a river or former natural lake. Rservoirs are disabled lakes, ususally lakcing the diversity and function provided by a littoral zone. Nonetheless, pragmatic approaches to increasing the biodiversity of reservours are reviewed and conclusions drawn as to the likely effectivemess of the legislation.

The diversity and ecological role of protozoa in fresh waters

Protozoa feed on and regulate the abundance of most types of aquatic microorganisms, and they are an integral part of all aquatic microbial food webs. Being so small, aerobic protozoa thrive at low oxygen tensions, where they feed (largely unaffected by metazoan grazing) on the abundance of other microorganisms. In anaerobic environments, they are the only phagotrophic organisms, and they live in unique symbiotic consortia with methanogens, sulphate reducers and non-sulphur purple bacteria. The number of extant species of protozoa may be quite modest (the global number of ciliate species is estimated at 3000), and most of them probably have cosmopolitan distributions. This will undoubtedly make it easier to carry out further tasks, e.g. understanding the role of protozoan species diversity in the natural environment.

Avaliação da defesa química e da influência dos corais invasores Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis na estruturação das comunidades bentônicas da Baía da Ilha Grande RJ

A introdução de espécies invasoras marinhas tem causado danos econômicos e ecológicos consideráveis em todo o mundo. Algumas destas espécies incluindo corais escleractíneos possuem adaptações, tais como metabólitos secundários utilizados para evitar a predação e competição por espaço por outros organismos. Este arsenal químico e as interações entre espécies invasoras e nativas podem causar alterações na distribuição das espécies e na estrutura das comunidades de costões rochosos tropicais. Os objetivos deste estudo foram (1) caracterizar os metabólitos secundários produzidos pelos corais invasores Tubastraea tagusensis e T. coccinea na Baía da Ilha Grande, Brasil, (2) detectar os compostos químicos liberados pelos tecidos de Tubastraea tagusensis in situ utilizando um aparelho submersível; (3) testar no campo os extratos metanólicos produzidos por ambas as espécies de Tubastraea contra a predação por peixes generalistas e assentamento de outros organismos, (4) testar no campo se os compostos químicos produzidos por ambos os corais invasores variaram na concentração ou tipo quando os corais foram colocados próximos de competidores nativos e (5) determinar como as comunidades de costões rochosos da Baía da Ilha Grande foram afetadas pela expansão de Tubastraea coccinea e T. tagusensis em 8 locais estudados durante 2 anos. As principais classes de substâncias encontradas nos extratos metanólicos de Tubastraea foram identificados como esteróis, ácidos graxos, hidrocarbonetos, alcalóides, ésteres e alcoóis, entretanto, o aparelho submersível identificou somente hidrocarbonetos liberados por Tubastraea na água do mar. O extrato metanólico de T. tagusensis reduziu a predação por peixes generalistas e já os extratos de ambas as espécies mostraram efeitos espécie-específicos sobre organismos incrustantes no campo. No experimento de interação competitiva foi detectada a presença de necrose nos tecidos do coral endêmico Mussismilia hispida e isso provocou variação nas concentrações de esteróis, alcalóides e ácidos graxos nos tecidos de Tubastraea. Em contraste, a esponja Desmapsamma anchorata cresceu sobre os tecidos das colônias de ambos os corais invasores. A presença de Tubastraea nas comunidades bentônicas causou uma dissimilaridade média de 4,8% nas comunidades invadidas. Uma forte relação positiva foi encontrada entre a cobertura de Tubastraea e a mudança na estrutura da comunidade da Baía da Ilha Grande. Portanto, os efeitos negativos de ambos os corais invasores são suficientes para acarretar mudanças na estrutura das comunidades bentônicas tropicais.

The effect of sublethal concentration of DimilinR (TH6040) on the larval development of the mud-crab Rhithropanopeus harrisii (Gould)

Sublethal DimilinR (insecticide) concentration significantly decreased the percentage survival of larval R. harrisii . This decrease was marked at low salinities, when it may have become toxic. This was true for both 25 and 30 C. Duration of larval development did not seem to be affected by sublethal DimilinR concentrations even in extremely low or high salinities. High temperature, however, shortened the time of development. No anatomical abnormality was observed. These findings are only tentative as more replicates of the experiments are needed before definite conclusions can be reached. It will be desirable to work with more salinity-temperature combinations to get a complete picture of sublethal effects under different environmental conditions.

Molecular ecology of european mustelids: Unraveling evolutionary and ecological patterns in Martes and Lutra genera

208 p.

Unveiling the factors shaping the distribution of widely distributed alpine vertebrates, using multi-scale ecological niche modelling of the bat Plecotus macrobullaris

Several alpine vertebrates share a distribution pattern that extends across the South-western Palearctic but is limited to the main mountain massifs. Although they are usually regarded as cold-adapted species, the range of many alpine vertebrates also includes relatively warm areas, suggesting that factors beyond climatic conditions may be driving their distribution. In this work we first recognize the species belonging to the mentioned biogeographic group and, based on the environmental niche analysis of Plecotus macrobullaris, we identify and characterize the environmental factors constraining their ranges. Distribution overlap analysis of 504 European vertebrates was done using the Sorensen Similarity Index, and we identified four birds and one mammal that share the distribution with P. macrobullaris. We generated 135 environmental niche models including different variable combinations and regularization values for P. macrobullaris at two different scales and resolutions. After selecting the best models, we observed that topographic variables outperformed climatic predictors, and the abruptness of the landscape showed better predictive ability than elevation. The best explanatory climatic variable was mean summer temperature, which showed that P. macrobullaris is able to cope with mean temperature ranges spanning up to 16 degrees C. The models showed that the distribution of P. macrobullaris is mainly shaped by topographic factors that provide rock-abundant and open-space habitats rather than climatic determinants, and that the species is not a cold-adapted, but rather a cold-tolerant eurithermic organism. P. macrobullaris shares its distribution pattern as well as several ecological features with five other alpine vertebrates, suggesting that the conclusions obtained from this study might be extensible to them. We concluded that rock-dwelling and open-space foraging vertebrates with broad temperature tolerance are the best candidates to show wide alpine distribution in the Western Palearctic.

Landscape Genetics for the Empirical Assessment of Resistance Surfaces: The European Pine Marten (Martes martes) as a Target-Species of a Regional Ecological Network

Coherent ecological networks (EN) composed of core areas linked by ecological corridors are being developed worldwide with the goal of promoting landscape connectivity and biodiversity conservation. However, empirical assessment of the performance of EN designs is critical to evaluate the utility of these networks to mitigate effects of habitat loss and fragmentation. Landscape genetics provides a particularly valuable framework to address the question of functional connectivity by providing a direct means to investigate the effects of landscape structure on gene flow. The goals of this study are (1) to evaluate the landscape features that drive gene flow of an EN target species (European pine marten), and (2) evaluate the optimality of a regional EN design in providing connectivity for this species within the Basque Country (North Spain). Using partial Mantel tests in a reciprocal causal modeling framework we competed 59 alternative models, including isolation by distance and the regional EN. Our analysis indicated that the regional EN was among the most supported resistance models for the pine marten, but was not the best supported model. Gene flow of pine marten in northern Spain is facilitated by natural vegetation, and is resisted by anthropogenic landcover types and roads. Our results suggest that the regional EN design being implemented in the Basque Country will effectively facilitate gene flow of forest dwelling species at regional scale.

Novel equation to determine the hepatic triglyceride concentration in humans by MRI: diagnosis and monitoring of NAFLD in obese patients before and after bariatric surgery

Background: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is caused by abnormal accumulation of lipids within liver cells. Its prevalence is increasing in developed countries in association with obesity, and it represents a risk factor for non-alcoholic steatohepatitis (NASH), cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Since NAFLD is usually asymptomatic at diagnosis, new non-invasive approaches are needed to determine the hepatic lipid content in terms of diagnosis, treatment and control of disease progression. Here, we investigated the potential of magnetic resonance imaging (MRI) to quantitate and monitor the hepatic triglyceride concentration in humans. Methods: A prospective study of diagnostic accuracy was conducted among 129 consecutive adult patients (97 obesity and 32 non-obese) to compare multi-echo MRI fat fraction, grade of steatosis estimated by histopathology, and biochemical measurement of hepatic triglyceride concentration (that is, Folch value). Results: MRI fat fraction positively correlates with the grade of steatosis estimated on a 0 to 3 scale by histopathology. However, this correlation value was stronger when MRI fat fraction was linked to the Folch value, resulting in a novel equation to predict the hepatic triglyceride concentration (mg of triglycerides/g of liver tissue = 5.082 + (432.104 * multi-echo MRI fat fraction)). Validation of this formula in 31 additional patients (24 obese and 7 controls) resulted in robust correlation between the measured and estimated Folch values. Multivariate analysis showed that none of the variables investigated improves the Folch prediction capacity of the equation. Obese patients show increased steatosis compared to controls using MRI fat fraction and Folch value. Bariatric surgery improved MRI fat fraction values and the Folch value estimated in obese patients one year after surgery. Conclusions: Multi-echo MRI is an accurate approach to determine the hepatic lipid concentration by using our novel equation, representing an economic non-invasive method to diagnose and monitor steatosis in humans.

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.

Spectroscopic properties of fluorophosphate glass with high Er(3+)supercript stop concentration

Fluorophosphate glass with 4 mol.% ErF3 content was prepared. The different scanning calorimetry was conducted. Raman spectrum, infrared transmission spectrum, absorption spectrum were measured. Fluorescence spectrum and lifetime of emission around 1.53 mu m were measured under 970 nm laser diode excitation. The metaphosphate content in the composition is limited, but the maximum phonon energy of glass amounts to 1290 cm- 1, and is comparatively high. The full width at half maximum is about 56 nm, and is wider than for most of the materials investigated. The measured lifetime of I-4(13/2) -> I-4(15/2) transition, contributed by the high phonon energy, inefficient interaction of Er3+ ions, and low water content, amounts to no less than 7.36 ms though the Er3+ concentration is high. This work might provide useful information for the development of compact optical devices.