Impacto do uso do solo no crescimento, limitação nutricional, taxonomia e variação estequiométrica do perifíton em rios tropicais

Os rios em todo o mundo estão ameaçados através da alteração do uso e cobertura do solo. Nesse contexto, o perifíton é sugerido como indicador biológico devido ao seu ciclo de vida curto, à comunidade autótrofa e à riqueza de espécies. O objetivo deste estudo foi identificar mudanças em parâmetros estruturais e funcionais da assembleia perifitica em relação aos diferentes tipos de cobertura do solo (pristino, perturbação intermediária e perturbado); em especial na limitação nutricional, crescimento e acúmulo, composição taxonômica e estequiometria da comunidade. O trabalho foi desenvolvido em três rios (Santa Maria, Itaperiti, Anil) da bacia Guapi-Macacu, RJ, Brasil. A limitação nutricional foi acessada através de Substratos Difusores de Nutrientes alocados in situ; estes substratos consistem em potes com agar-agar, enriquecidos com nutrientes (N, P, N+P), ou não (controle), que difundem até o filtro, servindo de substrato para o crescimento perifítico. Ainda, o crescimento foi acessado através da colonização de azulejos, amostrados em datas diferentes; na última data, a amostragem também foi feita para a verificação da composição taxonômica e estequiométrica da assembleia. Os resultados mostraram que a comunidade perifítica é limitada primariamente por luz nos pontos pristinos; já nos pontos perturbados, há limitação por nitrogênio ou fósforo, dependendo do uso do solo predominante agricultura com maior aporte de nitrogênio, causando limitação por fósforo, e pecuária com maior aporte de fósforo, causando limitação por nitrogênio. Os trechos perturbados apresentaram maior biomassa perifítica em termos de clorofila a; além disso, também mostraram as maiores taxas de crescimento da comunidade. Também, houve mudanças na composição taxonômica da comunidade no gradiente de perturbação, com o aumento de gêneros tolerantes à poluição e diminuição de gêneros não tolerantes e da diversidade e a equitabilidade. A intensidade luminosa foi determinante na presença dos táxons, e a concentração de fosfato, nas suas abundâncias. Por fim, as razões estequiométricas - C:N, C:P and N:P - diminuíram em função da concentração de nutrientes na água, indicando o potencial de remoção de nutrientes em córregos poluídos. O presente trabalho foi inovador na área limnológica devido à abordagem estequiométrica em conjunto com o grande número de outras variáveis biológicas. Em tempo, a dificuldade de separação dos efeitos das variáveis ambientais neste estudo in situ faz com que seja sugerido o uso de experimentos controlados em mesocosmos posteriormente

O Fitoplâncton e a dialética da balneabilidade de praias: um estudo de caso na Praia de Itacoatiara, Niterói, RJ.

A praia de Itacoatiara, área de proteção ambiental, localizada no município no Niterói- RJ, tem importante contribuição para o turismo ecológico da região. Busca a certificação ambiental do programa Bandeira Azul e este trabalho buscou cumprir determinação de monitoramento ambiental como um dos critérios do programa. O objetivo foi avaliar a proliferação de microalgas marinhas como sensor da qualidade da balneabilidade diagnosticada através de um bioindicador, o fitoplâncton. As coletas foram realizadas em dois pontos nos meses de novembro de 2008 e de janeiro a março de 2009. Foram encontradas 52 unidades taxonômicas, sendo que 33 pertencem às diatomáceas (Bacillariophyceae), 15 dinoflagelados (Dinophyceae), 1 às cianobactéria (Cyanophyceae), 1 euglenofícea (Euglenophyceae), 1 crisofícea (Chrysophyceae) e 1 prasinofícea (Prasinophyceae) e fitoflagelados. A metodologia seguida foi de sedimentação em cubetas e analisadas em microscópio invertido. A praia de Itacoatiara está caracterizada por sofrer influência de ambientes adjacentes com massas dágua comprometidas promovendo proliferações algais monoespecíficas com densidades consideradas de Bloom. As espécies dominantes foram Tetraselmis sp (Prasinophyceae) considerada potencialmente nociva por apresentar contaminação visual e as Cianobactérias que podem produzir toxinas. Os parâmetros vento, ondulação e maré foram apontadas como os principais carreadores das massas dágua comprometidas até a região estudada. Por cumprir o objetivo geral, conclui-se que o fitoplâncton marinho pode ser utilizado como parâmetro para a caracterização e qualidade da balneabilidade de praias.

Ecossistema Engenheirado no tratamento descentralizado de águas residuárias de pequenos geradores: A Engenharia Ecológica na Ilha Grande, RJ.

Em várias regiões do mundo, assim como no Brasil, um alto percentual da população e até comunidades inteiras não têm acesso a um sistema de tratamento de esgoto centralizado, sendo comum o uso das fossas sépticas e/ou sumidouros e, em muitos casos, os esgotos são lançados in natura diretamente nos corpos hídricos. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de baixo custo de implantação e operação com vistas à minimização dos impactos ambientais e em atendimento a pequenas comunidades isoladas e de interesse social, o presente projeto desenvolveu com base em sistemas apresentados na literatura, um ecossistema engenheirado compacto para o tratamento de esgoto domiciliar de pequenos geradores. O sistema é composto por tratamento preliminar (caixa controladora de vazão e caixa de gordura), primário (fossa séptica), secundário (filtro aerado submerso e decantador secundário) e um conjunto de tanques vegetados por macrófitas aquáticas (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) intercalados por um tanque de algas para remoção da carga poluidora remanescente e nutrientes. O sistema foi instalado no CEADS/UERJ na Vila de Dois Rios, Ilha Grande, litoral Sul do Rio de Janeiro, operado e monitorado desde Abril de 2009, sendo que o presente estudo referese aos primeiros 200 dias de monitoramento. A remoção da carga poluidora foi monitorada na vazão de 200 L/h, posteriormente corrigida para 52 L/h, almejando alcançar os padrões de lançamento da Resolução CONAMA 357 e a NBR 13969 da ABNT, para os parâmetros de OD, pH, Temperatura, Nitrato, N amoniacal, DBO5, DQO, SSD, Cloreto e, Óleos e Graxas e outros parâmetros não incluídos na Resolução (Cond. Elétrica, COT, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Fósforo total e demais Sólidos (ST, SST, SSV, SSF e SDT ). Os resultados obtidos indicam que o sistema foi mais eficiente quando operado na vazão de 52 L/h, quando apresentou as seguintes taxas de remoção: 96 % (Nitrito); 71 % (Nitrato); 47 % (N amoniacal); 96,7 % (DQO); 95,7 % (DBO5); 10 % (Fósforo total). O sistema apresentou uma evolução ao longo do tempo de operação e após a redução na vazão, garantiu o enquadramento de 12 dos 14 parâmetros analisados (exceto N amoniacal e Fósforo total), nos padrões de lançamento contemplados pela Legislação Federal, CONAMA 357 e Legislação Estadual do RJ, SP, MG e GO. Para aumento da eficiência de tratamento, recomenda-se redimensionamento do filtro aerado submerso-decantador e tanques vegetados, com base nas recomendações do PROSAB 2.

Avaliação química e ecotoxicológica para seleção de bioensaios aquáticos sensíveis a efluentes contendo metais

A Resolução CONAMA N 430/2011 exige a utilização de dois bioensaios (dois níveis tróficos) para avaliação ecotoxicológica de efluentes, mas a seleção ao acaso de bioensaios pode permitir lançamentos tóxicos. A sensibilidade dos bioindicadores irá depender da substância tóxica avaliada. Assim, baterias de bioensaios sensíveis devem ser estabelecidas às classes de contaminantes. Na literatura não há estudos que indiquem uma bateria de bioensaios ecotoxicológicos sensíveis para avaliação de efluentes contendo principalmente metais. Esse trabalho teve como objetivo selecionar uma bateria de bioensaios ecotoxicológicos que conjuntamente detectem toxicidade ao maior número de metais isolados e em misturas e que sejam realizados no menor tempo indicado pelas normas de padronização. Foram avaliadas as sensibilidades de seis bioensaios, incluindo três níveis tróficos (produtores, algas: Pseudokirchneriella subcapitata e Chlorella vulgaris; consumidores primários, cladóceros: Daphnia similis e Ceriodaphnia dubia; consumidores secundários, peixes: Poecilia reticulata e Danio rerio), a 10 espécies metálicas individuais (Ag+, Cd2+, Cu+, Cu2+, Cr3+, Cr6+, Pb2+, Ni2+, Zn2+ e Hg2+) e a efluentes reais (siderúrgicos) e simulados em laboratoriais (baseado nos limites máximos permitidos para descarte). Os bioensaios com peixes foram os menos sensíveis, D. rerio não detectou toxicidade em nenhum dos efluentes testados. P. subcapitata foi um bom bioindicador de toxicidade de Cr3+ e D. similis foi o organismo mais sensível a Hg2+. O uso combinado do bioensaio crônico de 72h com C. vulgaris e do bioensaio agudo de 48h com C. dubia garantiu a detecção das menores concentrações dos metais tanto individualmente quanto em efluentes reais e simulados. Apesar de P. subcapitata ser um bom bioindicador da toxicidade de Cr3+, a interação dos metais em misturas tornou C. vulgaris igualmente sensível. Da mesma forma, apesar de D. similis ter sido mais sensível ao Hg2+, o efeito da toxicidade dos efluentes com maiores teores de Hg2+ foi detectado por C. dubia

Biossorção de lantânio por Sargassum sp.: ensaios em batelada e contínuos

Diante dos avanços tecnológicos, pesquisadores têm intensificado a busca por métodos de remoção de metais, que tragam bons resultados de captação a partir de efluentes contaminados, aliados a um baixo custo. A utilização de materiais biológicos como algas marinhas, fungos e bactérias vem se destacando e se tornando uma solução atrativa quando comparados com os tratamentos químicos convencionais; essa técnica é denominada biossorção. A biossorção é um processo de captação de íons metálicos de uma solução, a partir de interações entre o metal e determinados sítios ativos presentes na parede celular da biomassa. Existe também um crescente interesse pelo estudo dos elementos de terras raras (TR) por possuirem alto valor agregado, acarretado por processos caros e de alta complexidade na sua separação e purificação. Desta forma, este trabalho teve como objetivo descrever o potencial de biossorção de lantânio - um representante dos TR - pela macroalga Sargassum sp., a partir de soluções aquosas. Para isso foram realizados estudos em batelada, aplicando modelos cinéticos e de equilíbrio, e estudos em regime contínuo de biossorção dos íons de lantânio (III), além de um sistema contínuo bimetálico, no qual houve a adição do metal cério, outro TR. As determinações analíticas foram realizadas por espectrometria de emissão ótica por plasma indutivamente acoplado. Os ensaios cinéticos foram realizados nas concentrações metálicas de 10 e 100 mg.L-1 e em duas concentrações distintas de biomassa 2 e 5 g.L-1 na temperatura de 301C. Dois modelos cinéticos foram testados, pseudo-primeira ordem e segunda ordem, tendo o modelo de segunda ordem apresentado melhor ajuste dos dados, com r2 igual a 0,9697. No ensaio de equilíbrio foi construída a isoterma que apresentou um perfil crescente na captação no entanto não alcançou a remoção máxima. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados da isoterma, sendo verificado maior correlação dos dados com o modelo de Langmuir; resultando num valor de captação máxima calculado pelo modelo de 3,55 mmol.g-1. No ensaio dinâmico foram realizados dois experimentos, 1 e 2. O Experimento 1 foi realizado com três colunas interligadas e recheadas com 20g de biomassa cada, sendo bombeada uma solução aquosa de lantânio na concentração de 1,41mmol.L-1. O Experimento 2 foi constituido de uma solução contendo lantânio e cério ambos na mesma concentração anterior de 1,41 mmol.L-1, sendo bombeada somente para uma única coluna recheada com 20g de biomassa. Os resultados demonstraram que o ponto de saturação não foi atingido dentro das 8 horas em que se deu o processo, o que indica a alta afinidade da Sargassum sp. pelo lantânio e que a presença do cério associada a redução da vazão prejudicou a captação do lantânio

Biodiversidade e dinâmica estrutural de assembleias de esponjas marinhas (Filo Porifera) da Ilha Grande e cercanias, Rio de Janeiro, Brasil

Estudos de comunidades de esponjas marinhas são escassos no Brasil, sendo este trabalho pioneiro nessa abordagem para a Ilha Grande - RJ, um local de alta diversidade biológica. A estrutura das assembleias de esponjas marinhas e da comunidade bentônica marinha séssil foi avaliada, a partir de índices descritores de diversidade, em seis pontos da Ilha Grande e ilhas próximas, sendo três do lado continental e três do lado oceânico. As assembleias foram comparadas entre os diferentes lado e profundidade, através da contagem do número de indivíduos e área de cobertura por foto-quadrados. Paralelamente, as esponjas foram coletadas, fixadas e posteriormente identificadas através de metodologia e literatura especializada. Foi encontrado um total de 5.457 indivíduos, representando as Classes Demospongiae e Calcarea, distribuídos em 41 espécies e nove morfotipos, indicando maior diversidade para Lagoa Azul e menor para Parnaióca, sendo o local com maior riqueza a Ilha do Abraão. Dentre as espécies identificadas, quatro dominaram mais de 50% do total e 26 não alcançaram nem 5% da abundância absoluta. Análises de variância por GLM só evidenciaram diferença significativa para profundidade com substratos diferentes (F= 2,79; p<0,04), enquanto o fator lado (F= 2,23; p>0,16) e a interação entre os fatores (F= 1,17; p>0,38) não tiveram diferença estatística. As análises multivariadas de ordenação Cluster e MDS indicaram a formação de quatro assembleias de esponjas: 1) quatro locais com substrato não consolidado; 2) Lagoa Azul com substrato não consolidado; 3) locais oceânicos de substrato rochoso; e 4) locais continentais de substrato consolidado. Já para a comunidade geral, 49 espécies foram encontradas, sendo o Filo Porifera o de maior representatividade específica, apesar das macroalgas terem formado o grupo mais abundante. A comunidade bentônica foi dominada por quatro espécies, que juntas alcançaram média de 50% da cobertura bentônica: alga calcária incrustante, algas formadoras de tapete de turf, a esponja Iotrochota arenosa e o zoantídeo Palythoacaribaeorum. Estatisticamente, o lado continental se mostrou diferente do oceânico, o qual possui maior riqueza, diversidade e uniformidade de espécies, muito provavelmente pelo menor número de espécies dominantes e aliado a isso maior heterogeneidade de habitats, o que promove o aumento da diversidade. Quinze novas espécies estão sendo registradas para a Baía da Ilha Grande, sendo três novas espécies, as quais estão sendo descritas por especialistas, e 12 são novos registros de espécies ou gêneros para a região, evidenciando que a diversidade de esponjas marinhas na BIG é alta e ainda pouco conhecida e que a formação de assembleias pode ser devida a singularidade de cada local, implicando na necessidade de conservação dos costões rochosos da Ilha Grande e cercanias, a qual pode ser manejada através da realização de rápidos levantamentos sobre a riqueza e o número de indivíduos da espécie na região

Ecology and growth of juvenile California spiny lobster, Panulirus interruptus (Randall)

ABSTRACT TRANSCRIBED FROM ENGLE'S PH.D. ORAL DEFENSE PAMPHLET: The natural history of juvenile California spiny lobster, Panulirus interruptus (Randall), was investigated, with primary emphasis placed on ascertaining juvenile habitats, determining juvenile growth rates and component growth processes, and evaluating ecological and behavioral phenomena associated with juvenile survival and growth. Habitat surveys of island and mainland localities throughout southern and lower California revealed that small, greenish juveniles typically inhabit crevices or temporary burrows in 0-4m deep, wave-swept rocky habitats covered by dense beds of surf grass, Phyllospadix torreyi S. Watson. Phyllospadix beds were more abundant on gradually sloping rocky mainland beaches than on steeply sloping island shores. Phyllospadix abundance was positively correlated with P. interruptus abundance; however, at Santa Catalina Island, the Phyllospadix habitat was not extensive enough to be the sole lobster nursery. In laboratory tests, puerulus larvae and early juveniles chose Phyllospadix over rubble rocks or broad-bladed kelp, but did not consistently prefer Phyllospadix over reticulate algae. Ecology, growth, and behavior of juvenile P. interruptus inhabiting a discrete Phyllospadix habitat at Bird Rock, Santa Catalina Island, were investigated from October 1974 through December 1976 by means of frequent scuba surveys. Pueruli settled from June to November. Peak recruitment occurred from July to September, when seasonal temperatures were maximal. Settled larvae were approximately one year old. Juvenile growth was determined by size-frequency, single molt increment, mark-recapture, and laboratory culture studies. Carapace length vs. wet weight relationships fit standard power curve equations. Bird Rock juveniles grew from 7 to 32mm CL in 10-11 molts and from 32 to 56mm CL in 5-6 molts during their first and second benthic years, respectively. Growth rates were similar for males and females. Juveniles regenerating more than two limbs grew less per molt than intact lobsters. Long-term growth of laboratory-reared juveniles was 20% less than that of field lobsters. Growth component multiple regression analyses demonstrated that molt increment was directly proportional to premolt size and temperature for age 1+ lobsters. Molt frequency was inversely proportional to size and directly proportional to temperature. Temperature affected age 2+ lobsters similarly, but molt increment was independent of size, and molt frequency declined at a different rate. Juvenile growth rates more than doubled during warm water months compared to cold water months, primarily because of increased molt frequency. Based on results from this study and from previous investigations, it is estimated that P. interruptus males and females become sexually mature by ages 4 and 5 years, respectively, and that legai size is reached by 7 or 8 years of age. Juvenile P. interruptus activity patterns and foraging behavior were similar to those of adults, except that juvenile home ranges were proportionally smaller, and small juveniles were apparently not attracted to distant food. Small mollusks, abundant in Phyllospadix habitats, were the major food items. Size-dependent predation by fish and octopus apparently caused the considerable juvenile mortality observed at Bird Rock. Juveniles approaching 2 years of age gathered in mixed size-class aggregations by day and foraged beyond the grass beds at night. In autumn, these juveniles migrated to deeper habitats, coincident with new puerulus settlement in the Phyllospadix beds. Based on strong inferences from the results, it is proposed that size-dependent predation is the most important factor determining the !ife history strategy of juvenile P. interruptus. Life history tactics promoting rapid growth apparently function dually in reducing the period of high vulnerability to predation and decreasing the time required to reach sexual maturity. The Phyllospadix habitat is an excellent lobster nursery because it provides shelter from predators and possesses abundant food resources for sustaining optimum juvenile growth rates in shallow, warm water.

The role of substrate, flow and larval supply to recruitment of the red abalone (Haliotis rufescens)

Precipitous declines in wild populations of the red abalone Haliotis rufescens and the eventual closure of the commercial and southern recreational fishery have led to renewed interest in supplementing wild stocks with hatchery-raised individuals. Most work to date has focused on releasing small juveniles and has had limited success. Although much is known about larval settlement, juvenile survivorship and growth of abalone, there is scanty information on natural processes in the field. The failure of many regulated fisheries worldwide suggests that both the larval and juvenile stages may be important in determining the future population, and that early juvenile mortality is more important than previously believed. This paper presents a series of experiments designed to examine factors and mechanisms that could affect settlement, survivorship, and growth of larvae and early post-settlers in the field. Laboratory trials under different flow regimes showed that red abalone larvae settled preferentially on substrates encrusted with coralline algae, and that settlement was rapid when exposed to crusts compared to other surfaces. Urchin grazing of films appeared to facilitate abalone settlement but only when urchins were removed. Initial field experiments showed that released larvae settled on natural cobble rock, and that settlement was at least one order of magnitude greater when settlement habitats were tented. I then examined post-settlement survivorship at one and two days after settlement, and found that although there was a large amount of variation, on average 10% of released larvae were found as newly-settled recruits after 1 day. Survivorship and growth of recruits were followed over at least one month in both Spring and Fall. Abalone settled at higher densities, survived better and grew faster in the warmer Fall months than in the Spring. The density of month-old abalone recruits was correlated with density of naturally-occurring gastropods in the Spring, but not in the Fall. These results suggest that settlement and survivorship can be extremely variable across space and time, and that oceanographic and local biotic conditions play a role and should be considered when planning larval seeding.

Comunidades macrofaunais bênticas associadas às algas de deriva e à grama marinha Halodule wrightii Ascherson na Ilha do Japonês, Cabo Frio, RJ

As extensas pradarias submersas formadas pelas gramas marinhas são importantes habitats da costa, onde ocorrem interações ecológicas entre diversas espécies da vegetação subaquática, invertebrados bentônicos e peixes. As gramas marinhas e algas de deriva são conhecidas como macrófitas marinhas e, por ocuparem o mesmo tipo de substrato, são normalmente encontradas juntas, proporcionando oxigênio, alimento, proteção, abrigo além de sítios de reprodução e pastagem para os animais associados a essas pradarias. Amostras de algas de deriva e de H. wrightii foram coletadas, ao longo de transectos fixos de 50 m paralelos à Ilha do Japonês, a fim de analisar a existência de relações positivas entre as espécies de macrófitas marinhas e sua macrofauna associada, comparar as duas comunidades e avaliar a estruturação da comunidade macrofaunal bêntica do local. Os transectos foram alocados de acordo com a posição do banco de grama marinha. Observou-se que a densidade de eixos e a biomassa de H. wrightii não explicam a variação da biomassa, riqueza de espécies e diversidade (Índice de Simpson) das algas de deriva. A grande movimentação das algas de deriva ao longo do banco de grama marinha faz com que elas se homogeneízem e ocupem diferentes lugares ao acaso na pradaria, muitos desses locais com baixa biomassa de H. wrightii devido à grande variabilidade na distribuição dessa espécie no local de estudo. Os descritores ecológicos da grama marinha também não tiveram relações positivas com sua macrofauna bêntica associada. A comunidade macrofaunal associada às gramas marinhas foi mais densa, rica e diversa do que a comunidade macrofaunal associada às algas de deriva. Os moluscos Anomalocardia flexuosa, Cerithium atratum, Ostrea sp, Tellina lineata e Divalinga quadrissulcata dominaram o ambiente de gramas marinhas. A maior complexidade estrutural das algas de deriva forneceu um habitat protegido mais atrativo para os crustáceos como, Pagurus criniticornis, Cymadusa filosa e Batea catharinensis. A malacofauna associada às algas não foi abundante, mas um novo registro foi a ocorrência do bivalve invasor Lithopaga aristatus, perfurando uma concha de Ostrea sp. As relações entre os descritores da biomassa algal foram comprovadas para a maioria dos descritores de sua fauna associada. As relações das macrófitas marinhas com a macrofauna total associada seguiram o mesmo padrão das relações das algas de deriva. As análises de agrupamento e ordenação mostraram que as comunidades macrofaunais bênticas do local são estruturadas de acordo com os táxons dos organismos associados mais dominantes influenciados pelo tipo de vegetação basibionte (algas de deriva ou grama marinha). Destaca-se com o presente estudo a importância de medidas de maior proteção no local para a preservação e manutenção do ecossistema da Ilha do Japonês, RJ, Brasil

Spatial and temporal variability in the distribution and abundance of larval and juvenile fishes associated with pelagic Sargassum

A survey of the larval and juvenile fishes associated with the pelagic Sargassum habitat in the South Atlantic Bight and adjacent western Atlantic Ocean was conducted from July 1991 through March 1993. Fishes representing 104 taxonomic categories were identified, including reef fishes, coastal demersal, coastal pelagic, epipelagic and mesopelagic species. The most important families were Balistidae and Carangidae, each represented by 15 species. Species composition, species diversity and abundance varied both seasonally and regionally. Diversity was highest during spring through fall over the outer continental shelf and in the Gulf Stream. Abundance decreased from spring through winter and from the continental shelf into offshore waters. The numbers of fishes and fish biomass were found to be positively correlated with the wet weight of algae in most cases examined. The results of this study will be useful to fisheries managers assessing the potential impacts of commercial Sargassum harvesting in the region.

Fisheries assessment of Biscayne Bay 1983

Creel and trawl surveys of Biscayne Bay were carried out in 1982-1983 to assess commercial fish and macro-invertebrate habitats and fisheries. Dredged and/or barren bottom was dramatically less productive than seagrass, algae or hard bottom areas. Low fish abundance and diversity in north Biscayne Bay appeared to be correlated with high turbidity and low seagrass abundance. Substantive increases in fish and crustacean productivity in north Biscayne Bay will occur only if seagrass communities can be re-established. Deeper dredged areas in North Bay will not likely become recolonized with seagrass even if turbidity levels are reduced. Hard bottom areas in South Bay are associated with high diversity of fish fauna and serve as nursery areas for several highly desirable species (e.g. hogfish, yellowtail snapper, lane snapper). The area between Julia Tuttle and 79th Street Causeways, which had very dense seagrass abundance, was the richest area on either North or South Biscayne Bay for juvenile fish and shrimp. This basin can serve as a model for the potential of the remainder of North Bay.

Harmful algal blooms in coastal waters: options for prevention, control and mitigation

This report is the product of a panel of experts in the science of blooms of unicellular marine algae which can cause mass mortalities in a variety of marine organisms and cause illness and even death in humans who consume contaminated seafood. These phenomena are collectively termed harmful algal blooms or HABs for short. As a counterpart to recent assessments of the priorities for scientific research to understand the causes and behavior of HABs, this assessment addressed the management options for reducing their incidence and extent (prevention), actions that can quell or contain blooms (control), and steps to reduce the losses of resources or economic values and minimize human health risks (mitigation). This assessment is limited to an appraisal of scientific understanding, but also reflects consideration of information and perspectives provided by regional experts, agency managers and user constituencies during three regional meetings. The panel convened these meetings during the latter half of 1996 to solicit information and opinions from scientific experts, agency managers and user constituencies in Texas, Washington, and Florida. The panel's assessment limited its attention to those HABs that result in neurotoxic shellfish poisoning, paralytic shellfish poisoning, brown tides, amnesic shellfish poisoning, and aquaculture fish kills. This covers most, but certainly not all, HAB problems in the U.S.

Heat-stress and light-stress induce different cellular pathologies in the symbiotic dinoflagellate during coral bleaching

Coral bleaching is a significant contributor to the worldwide degradation of coral reefs and is indicative of the termination of symbiosis between the coral host and its symbiotic algae (dinoflagellate; Symbiodinium sp. complex), usually by expulsion or xenophagy (symbiophagy) of its dinoflagellates. Herein, we provide evidence that during the earliest stages of environmentally induced bleaching, heat stress and light stress generate distinctly different pathomorphological changes in the chloroplasts, while a combined heat- and light-stress exposure induces both pathomorphologies; suggesting that these stressors act on the dinoflagellate by different mechanisms. Within the first 48 hours of a heat stress (32°C) under low-light conditions, heat stress induced decomposition of thylakoid structures before observation of extensive oxidative damage; thus it is the disorganization of the thylakoids that creates the conditions allowing photo-oxidative-stress. Conversely, during the first 48 hours of a light stress (2007 µmoles m−2 s−1 PAR) at 25°C, condensation or fusion of multiple thylakoid lamellae occurred coincidently with levels of oxidative damage products, implying that photo-oxidative stress causes the structural membrane damage within the chloroplasts. Exposure to combined heat- and light-stresses induced both pathomorphologies, confirming that these stressors acted on the dinoflagellate via different mechanisms. Within 72 hours of exposure to heat and/or light stresses, homeostatic processes (e.g., heat-shock protein and anti-oxidant enzyme response) were evident in the remaining intact dinoflagellates, regardless of the initiating stressor. Understanding the sequence of events during bleaching when triggered by different environmental stressors is important for predicting both severity and consequences of coral bleaching

Benthic habitats of Buck Island Reef National Monument

NOAA’s Center for Coastal Monitoring and Assessment’s Biogeography Branch has mapped and characterized large portions of the coral reef ecosystems inside the U.S. coastal and territorial waters, including the U.S. Caribbean. The complementary protocols used in these efforts have enabled scientists and managers to quantitatively compare different marine ecosystems in tropical U.S. waters. The Biogeography Branch used these same general protocols to generate three seamless habitat maps of the Bank/Shelf (i.e., from 0 ≤50 meters) and the Bank/Shelf Escarpment (i.e., from 50 ≤1,000 meters and from 1,000 ≤ 1,830 meters) inside Buck Island Reef National Monument (BIRNM). While this mapping effort marks the fourth time that the shallow-water habitats of BIRNM have been mapped, it is the first time habitats deeper than 30 meters (m) have been characterized. Consequently, this habitat map provides information on the distribution of mesophotic and deep-water coral reef ecosystems and serves as a spatial baseline for monitoring change in the Monument. A benthic habitat map was developed for approximately 74.3 square kilometers or 98% of the BIRNM using a combination of semi-automated and manual classification methods. The remaining 2% was not mapped due to lack of imagery in the western part of the Monument at depths ranging from 1,000 to 1,400 meters. Habitats were interpreted from orthophotographs, LiDAR (Light Detection and Ranging) imagery and four different types of MBES (Multibeam Echosounder) imagery. Three minimum mapping units (MMUs) (100, 1,000 and 5,000 square meters) were used because of the wide range of depths present in the Monument. The majority of the area that was characterized was deeper than 30 m on the Bank/Shelf Escarpment. This escarpment area was dominated by uncolonized sand which transitioned to mud as depth increased. Bedrock was exposed in some areas of the escarpment, where steep slopes prevented sediment deposition. Mesophotic corals were seen in the underwater video, but were too sparsely distributed to be reliably mapped from the source imagery. Habitats on the Bank/Shelf were much more variable than those seen on the Bank/Shelf Escarpment. The majority of this shelf area was comprised of coral reef and hardbottom habitat dominated by various forms of turf, fleshy, coralline or filamentous algae. Even though algae was the dominant biological cover type, nearly a quarter (24.3%) of the Monument’s Bank/Shelf benthos hosted a cover of 10%-<50% live coral. In total, 198 unique combinations of habitat classes describing the geography, geology and biology of the sea-floor were identified from the three types of imagery listed above. No thematic accuracy assessment was conducted for areas deeper than about 50 meters, most of which was located in the Bank/Shelf Escarpment. The thematic accuracy of classes in waters shallower than approximately 50 meters ranged from 81.4% to 94.4%. These thematic accuracies are similar to those reported for other NOAA benthic habitat mapping efforts in St. John (>80%), the Main Eight Hawaiian Islands (>84.0%) and the Republic of Palau (>80.0%). These digital maps products can be used with confidence by scientists and resource managers for a multitude of different applications, including structuring monitoring programs, supporting management decisions, and establishing and managing marine conservation areas. The final deliverables for this project, including the benthic habitat maps, source imagery and in situ field data, are available to the public on a NOAA Biogeography Branch website (http://ccma.nos.noaa.gov/ecosystems/coralreef/stcroix.aspx) and through an interactive, web-based map application (http://ccma.nos.noaa.gov/explorer/biomapper/biomapper.html?id=BUIS). This report documents the process and methods used to create the shallow to deep-water benthic habitat maps for BIRNM. Chapter 1 provides a short introduction to BIRNM, including its history, marine life and ongoing research activities. Chapter 2 describes the benthic habitat classification scheme used to partition the different habitats into ecologically relevant groups. Chapter 3 explains the steps required to create a benthic habitat map using a combination of semi-automated and visual classification techniques. Chapter 4 details the steps used in the accuracy assessment and reports on the thematic accuracy of the final shallow-water map. Chapter 5 summarizes the type and abundance of each habitat class found inside BIRNM, how these habitats compare to past habitat maps and outlines how these new habitat maps may be used to inform future management activities.

A surveillance strategy for invasive species of concern in deepwater habitats of the Northwestern Hawaiian Islands

This report describes a surveillance strategy to detect deepwater invasive species in the Northwestern Hawaiian Islands. A need for this strategy was identified in the Papahānaumokuākea Marine National Monument Management Plan and the Monument’s Draft Natural Resources Science Plan. This strategy focuses on detecting two species of concern, the octocoral Carijoa riisei and the red alga Hypnea musciformis. Most research on invasive species in the Hawaiian archipelago has focused on shallow water habitats within the limits of conventional SCUBA (0-30 m). Deeper habitats such as mesophotic reefs are much more difficult to access and consequently little is known about the distribution of deepwater invasive species or their impacts. Recent deepwater (>30 m) sightings of H. musciformis and C. riisei, in and near NWHI, respectively, have prompted a call for further research and surveillance of invasive species in deepwater habitats. This report compiles the most up to date information about these two species of concern in deepwater habitats. A literature search and conversations with subject matter experts was used to identify their current distribution, preferred habitat types, optimal detection methods and ways to efficiently sample the vast extent of NWHI. The proposed sampling strategy prioritizes survey effort where C. riisei and H. musciformis are most likely to be found. At coarse spatial scales (tens to hundreds of kilometers), opportunistic observations and distance from the Main Hawaiian Islands, a principal propagule source, are used to identify high-risk islands and banks. At fine spatial scales (meters to tens of kilometers) a habitat suitability model was developed to identify high-risk habitats. The habitat suitability model focused on habitat preferences of C. riisei, since the species is well studied and adequate data exists to map habitats. There was insufficient information to identify suitable habitat for H. muscifomis. Habitat preferences for the algae are poorly understood and there is a lack of data at relevant spatial scales to map those preferences which are known. The principal habitats identified by the habitat suitability model were ledges and the edges of rugose coral reefs, where the shade loving octocoral would likely be found. Habitat suitability maps were developed for seven atolls and banks to aid in survey site selection. The protocol relied on technical divers to conduct visual surveys of benthic habitats. It was developed to increase the efficiency of surveys, maximize the probability of detection, identify important information relevant to future surveys and standardize results. The strategy, model and protocol were tested during a field mission in 2009 at several atolls and islands in NWHI. The field mission did not detect any invasive species among deepwater habitats and much was learned to improve future surveys. Data gaps and improvements are discussed.