Alien aquatics in Europe: assessing the relative environmental and socio-economic impacts of invasive aquatic macroinvertebrates and other taxa

Invasive alien aquatic species, including marine and freshwater macroinvertebrates, have become increasingly important in terms of both environmental and socio-economic impacts. In order to assess their environmental and economic costs, we applied the Generic Impact Scoring System (GISS) and performed a comparison with other taxa of invaders in Europe. Impacts were scored into six environmental and six socio-economic categories, with each category containing five impact levels. Among 49 aquatic macroinvertebrates, the most impacting species were the Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis (Milne-Edwards, 1853) and the zebra mussel, Dreissena polymorpha (Pallas, 1771). The highest impacts found per GISS impact category were, separately; on ecosystems, through predation, as competitors, and on animal production. Eleven species have an impact score > 10 (high impact) and seven reach impact level 5 in at least one impact category (EU blacklist candidates), the maximum score that can be given is 60 impact points. Comparisons were drawn between aquatic macroinvertebrates and vertebrate invaders such as fish, mammals and birds, as well as terrestrial arthropods, revealing invasive freshwater macroinvertebrates to be voracious predators of native prey and damaging to native ecosystems compared with other taxa. GISS can be used to compare these taxa and will aid policy making and targeting of invasive species for management by relevant agencies, or to assist in producing species blacklist candidates.

Size-balanced community reorganization in response to nutrients and warming

It is widely accepted that global warming will adversely affect ecological communities. As ecosystems are simultaneously exposed to other anthropogenic influences, it is important to address the effects of climate change in the context of many stressors. Nutrient enrichment might offset some of the energy demands that warming can exert on organisms by stimulating growth at the base of the food web. It is important to know whether indirect effects of warming will be as ecologically significant as direct physiological effects. Declining body size is increasingly viewed as a universal response to warming, with the potential to alter trophic interactions. To address these issues, we used an outdoor array of marine mesocosms to examine the impacts of warming, nutrient enrichment and altered top-predator body size on a community comprised of the predator (shore crab Carcinus maenas), various grazing detritivores (amphipods) and algal resources. Warming increased mortality rates of crabs, but had no effect on their moulting rates. Nutrient enrichment and warming had near diametrically opposed effects on the assemblage, confirming that the ecological effects of these two stressors can cancel each other out. This suggests that nutrient-enriched systems might act as an energy refuge to populations of species under metabolic constraints due to warming. While there was a strong difference in assemblages between mesocosms containing crabs compared to mesocosms without crabs, decreasing crab size had no detectable effect on the amphipod or algal assemblages. This suggests that in allometrically balanced communities, the expected long-term effect of warming (declining body size) is not of similar ecological consequence to the direct physiological effects of warming, at least not over the six week duration of the experiment described here. More research is needed to determine the long-term effects of declining body size on the bioenergetic balance of natural communities.

Population genetics of C. Maenas : oceanography and larval dispersal

Decifrar a complexa interacção entre os ciclos de vida de espécies marinhas e a oceanografia revela-se fundamental para a compreensão do fluxo genético e da conectividade no meio marinho. Nas espécies marinhas com desenvolvimento indirecto o fluxo de genes entre populações depende da distância que separa as populações, bem como da interacção entre a duração do desenvolvimento larvar, do comportamento das larvas e dos padrões de circulação oceânica. A conectividade larvar influencia uma variedade de processos como a dinâmica de stocks e de populações, a distribuição e limites geográficos das espécies, a estrutura genética das populações e a dispersão de espécies invasivas e reveste-se consequentemente de uma importância fundamental na identificação das unidades populacionais evolucionariamente relevantes e para a gestão e conservação marinhas. Os marcadores genéticos e os Modelos Individuais Acoplados a Modelos Físico-Biológicos (“ICPBMs”) são actualmente ferramentas fundamentais para o estudo dos padrões de dispersão larvar e para avaliar o nível de conectividade populacional. A presente tese respeita à avaliação das escalas espaciais de conectividade de populações de uma espécie costeira, o caranguejo Carcinus maenas, e utiliza conjuntamente informação de marcadores genéticos, análise de séries temporais de fornecimento de larvas e um modelo numérico de circulação oceânica. O primeiro capítulo introduz a temática da conectividade em espécies marinhas e inclui algumas referências aos métodos moleculares, analíticos e de modelação seguidos ao longo da tese. Através da utilização de múltiplas ferramentas – avaliação da estrutura genética geográfica de C. maenas na sua distribuição nativa com recurso a marcadores de DNA (microssatélites) (Capítulo 2), avaliação da estrutura genética temporal das larvas que formam os eventos de fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 3), descrição da variabilidade inter-anual do fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 4) e validação de um modelo ICPBM que descreve os padrões observados de fornecimento (Capítulo 5) – esta tese espera poder contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos que regulam o fluxo de genes e a conectividade entre populações de organismos marinhos. No Capítulo 6 são apresentadas as principais conclusões da investigação. A análise genética com recurso a microssatélites indicou que as populações de C. maenas são geneticamente homogéneas ao longo de várias centenas de km, dentro da distribuição nativa da espécie. Paralelamente, não foram encontrados indícios da existência de reprodução por “sweepstakes” em C. maenas de populações da costa oeste da Península Ibérica, visto que não se obtiveram diferenças genéticas significativas entre os eventos larvares. Também não se encontrou qualquer estrutura familiar entre as larvas que formam cada episódio de fornecimento, e não houve nenhuma redução significativa da variabilidade genética das larvas quando comparada com a de caranguejos adultos. A análise de séries temporais de suprimento de larvas na Ria de Aveiro em cinco anos estudados indica que este é um fenómeno episódico e variável, sendo os maiores episódios de fornecimento coincidentes com as marés vivas e acentuados por fortes ventos de sul. O modelo ICPBM foi validado com sucesso e parece fornecer uma estimativa realística das escalas espaciais e temporais de dispersão larvar, de acordo com as observações da estrutura genética e da ausência de reprodução por “sweepstake” em C. maenas da costa oeste da Península Ibérica

Nucella lapillus: imposex transcriptome analysis and phenotypic plasticity

O conhecimento de mecanismos de genómica funcional tem sido maioritariamente adquirido pela utilização de organismos modelo que são mantidos em condições laboratoriais. Contudo, estes organismos não reflectem as respostas a alterações ambientais. Por outro lado, várias espécies, ecologicamente bem estudadas, reflectem bem as interacções entre genes e ambiente mas que, das quais não existem recursos genéticos disponíveis. O imposex, caracterizado pela superimposição de caracteres sexuais masculinos em fêmeas, é induzido pelo tributilestanho (TBT) e trifenilestanho (TPT) e representa um dos melhores exemplos de disrupção endócrina com causas antropogénicas no ambiente aquático. Com o intuito de elucidar as bases moleculares deste fenómeno, procedeu-se à combinação das metodologias de pirosequenciação (sequenciação 454 da Roche) e microarrays (Agilent 4*180K) de forma a contribuir para um melhor conhecimento desta interacção gene-ambiente no gastrópode Nucella lapillus, uma espécie sentinela para imposex. O trancriptoma de N. lapillus foi sequenciado, reconstruído e anotado e posteriormente utilizado para a produção de um “array” de nucleótidos. Este array foi então utilizado para explorar níveis de expressão génica em resposta à contaminação por TBT. Os resultados obtidos confirmaram as hipóteses anteriormente propostas (esteróidica, neuroendócrina, retinóica) e adicionalmente revelou a existência de potenciais novos mecanismos envolvidos no fenómeno imposex. Evidência para alvos moleculares de disrupção endócrina não relacionados com funções reprodutoras, tais como, sistema imunitário, apoptose e supressores de tumores, foram identificados. Apesar disso, tendo em conta a forte componente reprodutiva do imposex, esta componente funcional foi a mais explorada. Assim, factores de transcrição e receptores nucleares lipofílicos, funções mitocondriais e actividade de transporte celular envolvidos na diferenciação de géneros estão na base de potenciais novos mecanismos associados ao imposex em N. lapillus. Em particular, foi identificado como estando sobre-expresso, um possível homólogo do receptor nuclear “peroxisome proliferator-activated receptor gamma” (PPARγ), cuja função na indução de imposex foi confirmada experimentalmente in vivo após injecção dos animais com Rosiglitazone, um conhecido ligando de PPARγ em vertebrados. De uma forma geral, os resultados obtidos mostram que o fenómeno imposex é um mecanismo complexo, que possivelmente envolve a cascata de sinalização envolvendo o receptor retinoid X (RXR):PPARγ “heterodimer” que, até à data não foi descrito em invertebrados. Adicionalmente, os resultados obtidos apontam para alguma conservação de mecanismos de acção envolvidos na disrupção endócrina em invertebrados e vertebrados. Finalmente, a informação molecular produzida e as ferramentas moleculares desenvolvidas contribuem de forma significativa para um melhor conhecimento do fenómeno imposex e constituem importantes recursos para a continuação da investigação deste fenómeno e, adicionalmente, poderão vir a ser aplicadas no estudo de outras respostas a alterações ambientais usando N. lapillus como organismo modelo. Neste sentido, N. lapillus foi também utilizada para explorar a adaptação na morfologia da concha em resposta a alterações naturais induzidas por acção das ondas e pelo risco de predação por caranguejos. O contributo da componente genética, plástica e da sua interacção para a expressão fenotípica é crucial para compreender a evolução de caracteres adaptativos a ambientes heterogéneos. A contribuição destes factores na morfologia da concha de N. lapillus foi explorada recorrendo a transplantes recíprocos e experiências laboratoriais em ambiente comum (com e sem influência de predação) e complementada com análises genéticas, utilizando juvenis provenientes de locais representativos de costas expostas e abrigadas da acção das ondas. As populações estudadas são diferentes geneticamente mas possuem o mesmo cariótipo. Adicionalmente, análises morfométricas revelaram plasticidade da morfologia da concha em ambas as direcções dos transplantes recíprocos e também a retenção parcial, em ambiente comum, da forma da concha nos indivíduos da F2, indicando uma correlação positiva (co-gradiente) entre heritabilidade e plasticidade. A presença de estímulos de predação por caranguejos estimulou a produção de conchas com labros mais grossos, de forma mais evidente em animais recolhidos de costas expostas e também provocou alterações na forma da concha em animais desta proveniência. Estes dados sugerem contra-gradiente em alterações provocadas por predação na morfologia da concha, na produção de labros mais grossos e em níveis de crescimento. O estudo das interacções gene-ambiente descritas acima demonstram a actual possibilidade de produzir recursos e conhecimento genómico numa espécie bem caracterizada ecologicamente mas com limitada informação genómica. Estes recursos permitem um maior conhecimento biológico desta espécie e abrirão novas oportunidades de investigação, que até aqui seriam impossíveis de abordar.

Embryonic and larval ecology and biochemistry of offshore decapods

Understanding the biology of offshore species is hardened by the difficulties of sampling in the deep-sea environment. Additionally, due to the vastness of the open ocean, knowledge of early life histories of pelagic larvae is still relatively scarce. In decapod species with bentho-pelagic lifestyle, the transition from life in the seafloor to the water column not only is associated with drastic morphological metamorphosis, but also with changes in behavior and feeding ecology. The purpose of the present thesis was to investigate physiological, biochemical and behavioral adaptation occurring during early development of such species. The Norway lobster, Nephrops norvegicus, and the crab Monodaeus couchi were used as a model as these two species are encountered off the NE Atlantic shelf at depth greater than 300 m. Chapter 1 introduces the challenges faced by both adult and larvae inhabiting such remote habitats, including the effect of food availability on development and oceanographic processes on dispersal and recruitment. The thesis follows early life histories, starting with within-brood variability in the fatty acid (FA) profile displayed by developing N. norvegicus embryos. There were no differences in the FA composition of embryos sampled from both sides of the brooding chamber in most females. However, all females exhibited significant differences in the FA profiles of embryos sampled from different pleopods. Potential causes for the variations recorded may be differential female investment during oocyte production or shifts in FA catabolism during the incubation period promoted by embryo’s location within the brooding chamber. Next, feeding rates and digestive enzymes activity of the early stage larvae was investigated in N. norvegicus. Both stages were able to maximize food intake when larvae were scarce and showed increased feeding rate following periods of starvation. Amylase activity indicated that carbohydrates are not the primary energy reserve and that feeding may be required soon after hatching to trigger amylase activity. Protease activity indicated that protein reserves are catabolized under starvation. These results indicate that larvae may maximize prey ingestion in the presence of plankton patches with higher food abundance and minimize the deleterious effects induced by previous periods of intermittent starvation or unsuitable prey densities/types. Additionally, changes in enzymatic activity may allow newly hatched N. norvegicus larvae to metabolize protein reserves to overcome short-term starvation. Vertical migration behavior and the influence of oceanographic properties were studied next. All zoeal stages of M. couchi displayed reverse diel vertical migration. Abundance of early stages was correlated with chlorophyll a levels. An ontogenic shift in vertical distribution explained the results; earlier zoeal stages remain in the food-rich upper water column while later stages migrate to the bottom for settlement. This vertical migration behavior is likely to affect horizontal distribution of larvae. Indeed, global current patterns will result in low inter-annual variations in decapod larvae recruitment, but short term variations such as upwelling events will cause deviation from the expected dispersal pattern. Throughout development, from the embryo to metamorphosis into benthic juvenile, offshore decapods face many challenges. For the developing individual survivorship will depend heavily on food availability but also on the reserves passed on by the mother. Even though vertical migration behavior can allow the larvae to take advantage of depth varying currents for transport, the effect of general circulation pattern will superimpose local current and influence feeding conditions and affect dispersal and recruitment.

Estudo biométrico do caranguejo-de-profundidade de Angola (Chaceon maritae) e determinação do tamanho de primeira maturação sexual

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Especialização em Pescas e Aquacultura, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

Distribuição e padrões de utilização das conchas de caranguejos eremitas (Anomura) da Costa do Algarve

Dissertação mest., Biologia Marinha - Ecologia e Conservação Marinha, Universidade do Algarve, 2008

O conteúdo orgânico do sedimento influencia na distribuição intraespecífica de caranguejos-chama-maré

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Clave para identificación de crustáceos decápodos y estomatópodos del Perú

En el Perú se han registrado 15 especies de estomatópodos “camarones brujo”, en esta clave sólo se han incluido 12 especies. En cuanto a los decápodos (langostinos, camarones, maruchas, muy-muyes, langostas, ermitaños, centollas y cangrejos) se incluyen 267 especies de las 403 registradas para Perú, correspondiéndole 15 especies a langostas, 73 especies a los anomuros y 179 especies a los braquiuros.

Distribución, características y procesamiento de la pesquería de centolla Lithodes panamensis.

El área de trabajo comprendió de 7°S a 16°S, en profundidades de 768 a 1506 m y distancia de la costa entre 19 y 44 mn. Se pescaron cuatro especies de centolla: Paralomis longipes (más representativa), Lithodes wiracocha, L. panamensis y Lopholithodes diomedeae. Las tallas en P. longipes variaron entre 69 y 172 mm, en L. wiracocha entre 39 y 145 mm, L. panamensis presentó un rango de 90 a 138 mm. En todos los ejemplares muestreados las hembras presentaron menores tamaños que los machos. Los desembarques mostraron una tendencia ascendente de diciembre a mayo, con mayores valores en abril (28.989 kg) y mayo (28.865 kg). El esfuerzo varió entre 132 y 377 lances por mes, mostrando los máximos valores en enero y mayo.

Monitoreo y marcación de invertebrados marinos, Callao, Perú, 2014

En los alrededores de la isla San Lorenzo, en el 2014, bimensualmente se efectuaron muestreos en siete estaciones, monitoreando a los bivalvos Argopecten purpuratus, Glycymeris ovata y los crustáceos Romaleon polyodon, Cancer coronatus, Cancer porteri y Hepatus chilensis; también, se efectuaron experimentos de marcación y recaptura para determinar tasas de crecimiento en A. purpuratus, G. ovata, Semele spp., Gari solida y Protothaca thaca. A. purpuratus fue más abundante a finales del año, periodo en el que (como en el 2013) se registraron mayores valores de oxígeno a nivel de fondo del mar. R. polyodon presentó tendencia creciente de la talla media y biomasa. C. coronatus fue observado frecuentemente al norte de la isla San Lorenzo con densidades máximas de 10,67 ejemplares.10min. El cangrejo Platymera gaudichaudii fue observado solo en diciembre con densidades medias de 24 ejemplares.10 min de buceo. Se marcaron 7214 ejemplares y recapturaron 2730 ejemplares. G. ovata tuvo el 80% de recaptura y A. purpuratus 24%. Las tasas de crecimiento presentaron tendencias decrecientes a mayores tallas en todas las especies. En G. ovata la tasa de crecimiento fue mayor en ejemplares liberados en La Pampa diferente al comportamiento en Cabinzas; también se observaron diferencias entre las almejas Semele spp. y Gari solida. La abundancia de G. ovata en mayo y setiembre fue de hasta 190 ejemplares y 648,6 g por m². Las mayores densidades se registraron al noroeste de la isla San Lorenzo, mayor incidencia de esta especie estuvo en el substrato formado por conchuela molida. El rendimiento de G. ovata fue mayor en el área La Pampa respecto a Cabinzas, Palomino y Mal Nombre.

Le roi et l’ermite : discours et idéologies chevaleresques dans les premières proses du Graal (Perlesvaus, le Haut livre du Graal et la Queste del Saint Graal)

Dès le tournant du XIIIe siècle, les écrivains reprennent l’idée d’une quête du Graal, déjà développée par Chrétien de Troyes avec le Conte du Graal, pour y faire entrer plus amplement les traits d’une idéologie ecclésiastique. Les premières proses du Graal présentent alors une nouvelle façon d’exposer certains idéaux de la chevalerie à travers des convictions religieuses. Dans une approche socio-historique, nous nous sommes d’abord penché sur la figure incontournable du roi Arthur, personnage dont le comportement est la cause de la quête du Graal. Plus particulièrement, dans cette recherche, il est question de découvrir comment la position sociale du chevalier tend à s’élever au-dessus de celle du roi. Partant des différentes fonctions royales pour aller vers la nature et le but des aventures vécues par les chevaliers, nous observons pourquoi et comment les auteurs des premières proses du Graal ont tenté d’adapter l’idéologie chevaleresque à l’idéologie ecclésiastique. Il appert que l’influence des discours politiques de cette période médiévale aura joué un rôle important dans cette nouvelle approche de la chevalerie.

Studies on food and feeding of marine demersal finfishes with special reference to trophic interactions

Food and feeding habits of fourteen demersal finfishes exploited off the Karnataka coast were studied to investigate trophic interactions within the marine food web. Index of Relative Importance (lRI),Ontogenetic, seasonal (pre-monsoon, monsoon and post-monsoon) variation in feeding and prey-predator relationship studies were conducted.The results of prey-predator trophic interaction studies identified four major trophic guilds based on the predators feeding similarity.Trophic guild I is 'copepod and detritus fceders'with an average group similarity of 61.4%. The second trophic guild, 'prawn and crab feeders'with an average similarity of 52.7%. 'Acetes feeders', the largest trophic guild with an average group similarity of 62.5%, composed of six demersal finfish species.The guild 'piscivores' is constituted by C. limba/us and P. arsius with an average similarity of 45%.For each predator, ontogenetic diet shift is common and is characterized by prey of low to high trophic level.Strong selection of certain prey types was observed in some predators while most of them avoided abundant prey.In addition to Acetes spp, strong predation impact was observed for penaeid prawns, epibenthic crabs and detritus.This information on trophic guilds and prey-predator interactions can be used to construct trophic model on the benthic ecosystem off Karnataka and to investigate fishery induced changes as well as predation impact of different animals on commercially important demersals

Biology of Decapod crustaceans in different environmental conditions

This thesis Entitled Biology of Decapod crustaceans in different Environmental conditions. Prawn culture is practiced in Kerala in two types of fields namely seasonal and perennial; In seasonal fields paddy is grown during the monsoon period and prawns are cultured during the rest of the year. when compared to seasonal fields; perennial fields are subjected to much fluctuations in its environmental characteristics. The perennial fields were found more productive than seasonal fields. The benthic production in perronial fields were almost double that of seasonal fields. But in the matter of species diversity both fields were equal. Seasonal changes were observéd in the species abundance of benthic organisms in both the seasonal and perennial fields. Both isometric and allometric growth were noticed in P. indicus .But during most of the months the growth was near to isometric. The condition of the prawn also fluctuated between better and poor.During most of the months the prawn in perennial fields wore in good condition while in the seasonal fields the condition changed from year to year. This indicates that the perennial field provides a better habitat for P. indicus.

Investlgations On The Chemical Constituents And Trace Metal Interactions In Some Bivalve Moll.USCS Of The Cochin Backwaters

The subsequent chapters of the Thesis deal with the toxic effects of mercury, copper, zinc und~1ead on these bivalve molluecs, their accumulation and distribution among various organs of the animals and also the motel retention winstica by the three species. Static biousauy tests have been conducted in these studies. It was found that the concentrations of the various metals studied in these organism are well below the permitted level given far ease ahellfienes (crab and ehrimgi and that these maliuscs are very good integrators ef trace metals from their environment and may be used as an indicator organism sf metal pallutaute. The present investigutionsemphaeie the need for a clean coastal water and gives a serious warning regarding the possiblc route of heavy metals in ta human body thraugh marine food chain.