Distribuição ecológica de comunidades de macroalgas de ambientes lóticos do Parque Nacional de Itatiaia (RJ, MG), Brasil

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

Patterns of spatial distribution in macroalgal communities from tropical lotic ecosystems

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

Short-term successional dynamics of a macroalgal community in a stream from northwestern São Paulo State, Brazil

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

Photoacclimation in a tropical population of Cladophora glomerata (L.) Kützing 1843 (Chlorophyta) from southeastern Brazil

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

Flora de comunidades de macroalgas lóticas de fragmentos florestais remanescentes da região noroeste do Estado de São Paulo, Brasil

Foram amostrados 17 riachos, em 12 fragmentos durante a estação seca (junho a agosto de 2007 e de 2008). Foram identificadas 16 espécies de macroalgas, pertencentes a 14 gêneros. Cyanophyta e Chlorophyta foram os grupos mais representativos (44 e 38%, respectivamente), seguidos por Rhodophyta (12%) e Heterokontophyta (6%). O número global de espécies foi baixo, fato atribuído à predominância de substrato areno-argiloso (65%) e de trechos sombreados (53%). A maioria das espécies (69%) ocorreu exclusivamente em um único riacho, padrão frequentemente observado para macroalgas lóticas. Vaucheria pseudogeminata foi reportada pela primeira vez para o Brasil e Trichocoleus sociatus para a região noroeste do Estado de São Paulo. Comparando a flora de macroalgas encontrada com aquelas de outras regiões/biomas do Estado de São Paulo, notou-se maior semelhança com Floresta Tropical (56% espécies em comum), conforme esperado, por ser o bioma mais próximo e composto também por Floresta Estacional Semidecidual.

Photosynthetic responses to temperature in tropical lotic macroalgae

A comparative analysis of the photosynthetic responses to temperature (10-30°C) was carried out under short-term laboratory conditions by chlorophyll fluorescence and oxygen (O2) evolution. Ten lotic macroalgal species from southeastern Brazil (20°11-20°48′S, 49°18-49°41′W) were tested, including Bacillariophyta, Chlorophyta, Cyanophyta, Rhodophyta and Xanthophyta. Temperature had significant effects on electron transport rate (ETR) only for three species (Terpsinoe musica, Bacillariophyta; Cladophora glomerata, Chlorophyta; and C. coeruleus, Rhodophyta), with highest values at 25-30°C, whereas the remaining species had no significant responses. It also had similar effects on non-photochemical quenching and ETR. Differences in net photosynthesis/dark respiration ratios at distinct temperatures were found, with an increasing trend of respiration with higher temperatures. This implies in a decreasing balance between net primary production and temperature, representing more critical conditions toward higher temperatures for most species. In contrast, high net photosynthesis and photosynthesis/dark respiration ratios at high and wide ranges of temperature were found in three species of green algae, suggesting that these algae can be important primary producers in lotic ecosystems, particularly in tropical regions. Optimal photosynthetic rates were observed under similar environmental temperatures for five species (two rhodophytes, two chlorophytes and one diatom) considering both techniques, suggesting acclimation to their respective ambient temperatures. C. coeruleus was the only species with peaks of ETR and O 2 evolution under similar field-measured temperatures. All species kept values of ETR and net photosynthesis close to the optimum under a broad range of temperatures. Increased non-photochemical quenching, as a measure of thermal dissipation of excess energy, toward higher temperatures was observed in some species, as well as positive correlation of non-photochemical quenching with ETR, and were interpreted as two mechanisms of adaptation of the photosynthetic apparatus to temperature changes. Different optimal temperatures were found for individual species by each technique, generally under lower temperatures by O2 evolution, indicating dependence on distinct factors: increases in temperature generally induced higher ETR due to increased enzymatic activity, whereas increments of enzymatic activity were compensated by increased respiration and photorespiration leading to decreases in net photosynthesis.

Sustainable production of biologically active molecules of marine based origin

The marine environment offers both economic and scientific potential which are relatively untapped from a biotechnological point of view. These environments whilst harsh are ironically fragile and dependent on a harmonious life form balance. Exploitation of natural resources by exhaustive wild harvesting has obvious negative environmental consequences. From a European industry perspective marine organisms are a largely underutilised resource. This is not due to lack of interest but due to a lack of choice the industry faces for cost competitive, sustainable and environmentally conscientious product alternatives. Knowledge of the biotechnological potential of marine organisms together with the development of sustainable systems for their cultivation, processing and utilisation are essential. In 2010, the European Commission recognised this need and funded a collaborative RTD/SME project under the Framework 7-Knowledge Based Bio-Economy (KBBE) Theme 2 Programme 'Sustainable culture of marine microorganisms, algae and/or invertebrates for high value added products'. The scope of that project entitled 'Sustainable Production of Biologically Active Molecules of Marine Based Origin' (BAMMBO) is outlined. Although the Union is a global leader in many technologies, it faces increasing competition from traditional rivals and emerging economies alike and must therefore improve its innovation performance. For this reason innovation is placed at the heart of a European Horizon 2020 Strategy wherein the challenge is to connect economic performance to eco performance. This article provides a synopsis of the research activities of the BAMMBO project as they fit within the wider scope of sustainable environmentally conscientious marine resource exploitation for high-value biomolecules. © 2013 Elsevier B.V.

Distribuição ecológica das comunidades de macroalgas de ambientes lóticos em duas unidades de conservação abrangendo os biomas da Floresta Estacional Semidecidual e Campos no estado do Paraná

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação dos efeitos dos polissacarídeos sulfatados de macroalgas marinhas sobre a Fosfolipase A2 de Crotalus durissus terrificus

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Seleção de habitat por Epialtus spp. (Decapoda: Epialtidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Eutrophication and macroalgal blooms in temperate and tropical coastal waters: nutrient enrichment experiments with Ulva spp.

Receiving coastal waters and estuaries are among the most nutrient-enriched environments on earth, and one of the symptoms of the resulting eutrophication is the proliferation of opportunistic, fast-growing marine seaweeds. Here, we used a widespread macroalga often involved in blooms, Ulva spp., to investigate how supply of nitrogen (N) and phosphorus (P), the two main potential growth-limiting nutrients, influence macroalgal growth in temperate and tropical coastal waters ranging from low- to high-nutrient supplies. We carried out N and P enrichment field experiments on Ulva spp. in seven coastal systems, with one of these systems represented by three different subestuaries, for a total of nine sites. We showed that rate of growth of Ulva spp. was directly correlated to annual dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations, where growth increased with increasing DIN concentration. Internal N pools of macroalgal fronds were also linked to increased DIN supply, and algal growth rates were tightly coupled to these internal N pools. The increases in DIN appeared to be related to greater inputs of wastewater to these coastal waters as indicated by high delta 15N signatures of the algae as DIN increased. N and P enrichment experiments showed that rate of macroalgal growth was controlled by supply of DIN where ambient DIN concentrations were low, and by P where DIN concentrations were higher, regardless of latitude or geographic setting. These results suggest that understanding the basis for macroalgal blooms, and management of these harmful phenomena, will require information as to nutrient sources, and actions to reduce supply of N and P in coastal waters concerned.

Effects of ocean acidification on the brown alga "Padina pavonica": decalcification due to acute and chronic events

[EN] Since the industrial revolution, anthropogenic CO2 emissions have caused ocean acidification, which particularly affects calcified organisms. Given the fan-like calcified fronds of the brown alga Padina pavonica, we evaluated the acute (shortterm) effects of a sudden pH drop due to a submarine volcanic eruption (October 2011–early March 2012) affecting offshore waters around El Hierro Island (Canary Islands, Spain). We further studied the chronic (long-term) effects of the continuous decrease in pH in the last decades around the Canarian waters. In both the observational and retrospective studies (using herbarium collections of P. pavonica thalli from the overall Canarian Archipelago), the percent of surface calcium carbonate coverage of P. pavonica thalli were contrasted with oceanographic data collected either in situ (volcanic eruption event) or from the ESTOC marine observatory data series (herbarium study). Results showed that this calcified alga is sensitive to acute and chronic environmental pH changes. In both cases, pH changes predicted surface thallus calcification, including a progressive decalcification over the last three decades. This result concurs with previous studies where calcareous organisms decalcify under more acidic conditions. Hence, Padina pavonica can be implemented as a bio-indicator of ocean acidification (at short and long time scales) for monitoring purposes over wide geographic ranges, as this macroalga is affected and thrives (unlike strict calcifiers) under more acidic conditions

Identification of DNA motifs within the 5’UTR of the ornithine decarboxylase gene (GiODC) in the red seaweed Grateloupia imbricata

[ES]El desarrollo de las estructuras reproductoras (cistocarpos) en macroalgas rojas se ve afectado por factores abióticos (fotoperiodo, salinidad…) y endógenos (reguladores del desarrollo como el etileno o las poliaminas (PAs)); siendo estas últimas las principales responsables de la inducción del cistocarpo. Las PAs son moléculas ubícuas sintetizadas a través de una reacción enzimática mediada por la enzima ODC; por lo que conocer los mecanismos reguladores a nivel transcripcional del gen ODC es clave para el conocimiento del proceso reproductivo. Así, en el presente estudio se han identificado in silico diversos motivos conservados en la región 5 'UTR del gen ODC en la macroalga roja Grateloupia imbricata (GiODC) y se discute brevemente su presencia y posible implicación en diversos procesos metabólicos.

Habitat shifts: an experimental study on disappearing canopies of Cystoseira barbata (Stackhouse) C. Agard and the habitat replacing them

Cambiamenti di habitat in ambienti marini: uno studio sperimentale sulla perdita di foreste a Cystoseira barbata (Stackhouse) C. Agardh e sui popolamenti che le sostituiscono La presente tesi affronta il tema scientifico generale di come prevedere e mitigare la perdita di habitat marini naturali causata dalle attività umane. La tesi si è focalizzata sugli habitat subtidali a “canopy” formati da macroalghe brune a tallo eretto dell’ordine Fucales, che per morfologia, ruolo ed importanza ecologica possono essere paragonate alle “foreste” in ambienti terrestri temperati. Questi sistemi sono tra i più produttivi in ambienti marini, e sono coinvolti in importanti processi ecologici, offrendo cibo, protezione, riparo ed ancoraggio a diverse altre specie animali e vegetali, modificando i gradienti naturali di luce, sedimentazione e idrodinamismo, e partecipando al ciclo dei nutrienti. Sulle coste temperate di tutto il mondo, le foreste di macroalghe a canopy sono in forte regressione su scala locale, regionale e globale. Questo fenomeno, che sta accelerando a un ritmo sempre più allarmante, sta sollevando interesse e preoccupazione. Infatti, data la loro importanza, la perdita di questi habitat può avere importanti conseguenze ecologiche ed economiche, tra cui anche il possibile declino della pesca che è stato osservato in alcune aree in seguito alla conseguente riduzione della produttività complessiva dei sistemi marini costieri. Nel Mar Mediterraneo questi tipi di habitat sono originati prevalentemente da alghe appartenenti al genere Cystoseira, che sono segnalate in forte regressione in molte regioni. Gli habitat a Cystoseira che ancora persistono continuano ad essere minacciati da una sineregia di impatti antropici, ed i benefici complessivi delle misure di protezione fin ora attuate sono relativamente scarsi. Scopo della presente tesi era quello di documentare la perdita di habitat a Cystoseira (prevalentemente Cystoseira barbata (Stackhouse) C. Agardh) lungo le coste del Monte Conero (Mar Adriatico centrale, Italia), e chiarire alcuni dei possibili meccanismi alla base di tale perdita. Studi precedentemente condotti nell’area di studio avevano evidenziato importanti cambiamenti nella composizione floristica e della distribuzione di habitat a Cystoseira in quest’area, e avevano suggerito che la scarsa capacità di recupero di questi sistemi potesse essere regolata da interazioni tra Cystoseira e le nuove specie dominanti sui substrati lasciati liberi dalla perdita di Cystoseira. Attraverso ripetute mappature dell’habitat condotte a partire da Luglio 2008 fino a Giugno 2010, ho documentato la perdita progressiva delle poche, e sempre più frammentate, patch di habitat originate da questa specie in due siti chiamati La Vela e Due Sorelle. Attraverso successivi esperimenti, ho poi evidenziato le interazioni ecologiche tra le specie dominanti coinvolte in questi cambiamenti di habitat, al fine di identificare possibili meccanismi di feedback che possano facilitare la persistenza di ciascun habitat o, viceversa, l’insediamento di habitat alternativi. La mappatura dell’habitat ha mostrato un chiaro declino della copertura, della densità e della dimensione degli habitat a Cystoseira (rappresentati soprattutto dalla specie C. barbata e occasionalmente C. compressa che però non è stata inclusa nei successivi esperimenti, d’ora in avanti per semplicità verrà utilizzato unicamente il termine Cystoseira per indicare questo habitat) durante il periodo di studio. Nel sito Due Sorelle le canopy a Cystoseira sono virtualmente scomparse, mentre a La Vela sono rimaste poche, sporadiche ed isolate chiazze di Cystoseira. Questi habitat a canopy sono stati sostituiti da nuovi habitat più semplici, tra cui soprattutto letti di mitili, feltri algali e stand monospecifici di Gracilaira spp.. La mappatura dell’habitat ha inoltre sottolineato una diminuzione del potenziale di recupero del sistema con un chiaro declino del reclutamento di Cystoseira durante tutto il periodo di studio. Successivamente ho testato se: 1) una volta perse, il recupero di Cystoseira (reclutamento) possa essere influenzato dalle interazioni con le nuove specie dominanti, quali mitili e feltri algali; 2) il reclutamento di mitili direttamente sulle fronde di Cystoseira (sia talli allo stadio adulto che giovanili) possa influenzare la sopravvivenza e la crescita della macroalga; 3) la sopravvivenza e la crescita delle nuove specie dominanti, in particolare mitili, possa essere rallentata dalla presenza di canopy di Cystoseira. I risultati dimostrano che le nuove specie dominanti insediatesi (feltri algali e mitili), possono inibire il reclutamento di Cystoseira, accelerandone il conseguente declino. L’effetto diretto dei mitili sulle fronde non è risultato particolarmente significativo né per la sopravvivenza di Cystoseira che finora non è risultata preclusa in nessun stadio di sviluppo, né per la crescita, che nel caso di individui adulti è risultata leggermente, ma non significativamente, più elevata per le fronde pulite dai mitili, mentre è stato osservato il contrario per i giovanili. La presenza di canopy a Cystoseira, anche se di piccole dimensioni, ha limitato la sopravvivenza di mitili. Questi risultati complessivamente suggeriscono che una foresta di macroalghe in buone condizioni può avere un meccanismo di autoregolazione in grado di facilitare la propria persistenza. Quando però il sistema inizia a degradarsi e a frammentarsi progressivamente, i cambiamenti delle condizioni biotiche determinati dall’aumento di nuove specie dominanti contribuiscono alla mancanza di capacità di recupero del sistema. Pertanto le strategie per una gestione sostenibile di questi sistemi dovrebbero focalizzarsi sui primi segnali di cambiamenti in questo habitat e sui possibili fattori che ne mantengono la resilienza.

Risposta dei popolamenti meiobentonici al calpestio umano in habitat roccioso nel SIC Berchida-Bidderosa (Sardegna Nord-Orientale)

Il presente lavoro di tesi si propone di confrontare la risposta delle comunità bentoniche associate a una macroalga “habitat-former”, Cystoseira crinita (Duby), sottoposte a diverse intensità e frequenze di calpestio, tramite un esperimento di manipolazione in campo. Tale simulazione si è svolta in un tratto di costa rocciosa nel SIC (Sito di Importanza Comunitaria) di “Berchida-Bidderosa”, Sardegna Nord-Orientale. I risultati di questo esperimento mostrano come, in conseguenza del calpestio, si possa osservare una significativa perdita di biomassa di Cystoseira crinita. La perdita di biomassa si registra principalmente nei campioni sottoposti a calpestio con frequenze/intensità maggiori di 50 passi per unità di area. Le aree sottoposte a medio-alta frequenza/intensità di calpestio non mostrano nel breve periodo un significativo recupero della biomassa algale. Nel presente studio il confronto tra intensità e frequenze di calpestio rivela che il calpestio ripetuto in più giornate non mostra differenze significative rispetto a quello effettuato in un unica giornata. Il fattore che sembra incidere maggiormente sulla perdita di biomassa di Cystoseira crinita è dunque l’intensità di calpestio. L’analisi dei campioni meiobentonici ha rivelato una ricca comunità animale associata a Cystoseira crinita, con 29 taxa identificati. Analizzando gli effetti del calpestio si osserva come la meiofauna risenta negativamente dell’effetto del calpestio in termini di perdita di densità totale e di riduzione del numero di taxa, anche a basse intensità. I campioni meiofaunali sottoposti a medio alte intensità di calpestio non mostrano un recupero nel breve periodo. I risultati ottenuti sull’insieme dei popolamenti, in termini multivariati mostrano un evoluzione della struttura di comunità nel tempo, indicando una variazione delle relazioni di dominanza fra i taxa, che si modificano fra i diversi trattamenti e tempi. Anche nel caso delle analisi condotte sulla meiofauna non si riscontrano differenze tra intensità di calpestio e frequenze. Per valutare quanto la risposta dei popolamenti meiobentonici sia correlata alle variazioni di biomassa di Cystoseira crinita rispetto che ad un effetto diretto del calpestio, tutte le analisi sono state condotte pesando le densità dei diversi taxa in funzione della biomassa algale. Le analisi multivariate mostrano una chiara correlazione tra la biomassa algale e struttura della comunità meiobentoniche. L’effetto del calpestio riduce le abbondanze di organismi meiobentonici in maniera diretta, mentre il successivo ripopolamento dei differenti taxa è legato al recupero o meno di biomassa di Cystoseira crinita. In conclusione, i risultati di questo studio confermano che il calpestio umano sulle coste rocciose possa danneggiare una specie considerata ad alto valore ecologico, come Cystoseira crinita, producendo inoltre effetti negativi diretti ed indiretti sui popolamenti meiobentonici ad essa associati.