Future fish distributions constrained by depth in warming seas

European continental shelf seas have experienced intense warming over the past 30 years1. In the North Sea, fish have been comprehensively monitored throughout this period and resulting data provide a unique record of changes in distribution and abundance in response to climate change2, 3. We use these data to demonstrate the remarkable power of generalized additive models (GAMs), trained on data earlier in the time series, to reliably predict trends in distribution and abundance in later years. Then, challenging process-based models that predict substantial and ongoing poleward shifts of cold-water species4, 5, we find that GAMs coupled with climate projections predict future distributions of demersal (bottom-dwelling) fish species over the next 50 years will be strongly constrained by availability of habitat of suitable depth. This will lead to pronounced changes in community structure, species interactions and commercial fisheries, unless individual acclimation or population-level evolutionary adaptations enable fish to tolerate warmer conditions or move to previously uninhabitable locations.

Facing the future: the importance of substratum features for ecological engineering of artificial habitats in the rocky intertidal

Coastal defences are proliferating in response to climate change, leading to the creation of more vertical substrata. Efforts are being made to mitigate their impacts and create novel habitats to promote biodiversity. Little is known about the effect of aspect (i.e. north–south directionality) and inclination on intertidal biodiversity in artificial habitats. Artificial and natural habitats were compared to assess the role of aspect and substratum inclination in determining patterns of biodiversity at two tidal heights (high and mid). We also compared grazing activity between north- and south-facing surfaces in natural habitats to examine the potential for differential grazing pressure to affect community structure and functioning. Results were variable but some clear patterns emerged. Inclination had no effect on biodiversity or abundance. There was a general trend towards greater taxon richness and abundance on north-facing than south-facing substrata in natural and artificial habitats. On natural shores, the abundance and grazing activity of ‘southern’ limpets (i.e. Patella depressa) was greater on south-facing than north-facing substrata, with possible implications for further range-expansion. These results highlight the importance of incorporating shaded habitats in the construction of artificial habitats. These habitats may represent an important refuge from grazing pressure and thermal and desiccation stress in a warming climate.

Facing the future: the importance of substratum features for ecological engineering of artificial habitats in the rocky intertidal

Coastal defences are proliferating in response to climate change, leading to the creation of more vertical substrata. Efforts are being made to mitigate their impacts and create novel habitats to promote biodiversity. Little is known about the effect of aspect (i.e. north–south directionality) and inclination on intertidal biodiversity in artificial habitats. Artificial and natural habitats were compared to assess the role of aspect and substratum inclination in determining patterns of biodiversity at two tidal heights (high and mid). We also compared grazing activity between north- and south-facing surfaces in natural habitats to examine the potential for differential grazing pressure to affect community structure and functioning. Results were variable but some clear patterns emerged. Inclination had no effect on biodiversity or abundance. There was a general trend towards greater taxon richness and abundance on north-facing than south-facing substrata in natural and artificial habitats. On natural shores, the abundance and grazing activity of ‘southern’ limpets (i.e. Patella depressa) was greater on south-facing than north-facing substrata, with possible implications for further range-expansion. These results highlight the importance of incorporating shaded habitats in the construction of artificial habitats. These habitats may represent an important refuge from grazing pressure and thermal and desiccation stress in a warming climate.

Do Changes in Current Flow as a Result of Arrays of Tidal Turbines Have an Effect on Benthic Communities?

Arrays of tidal energy converters have the potential to provide clean renewable energy for future generations. Benthic communities may, however, be affected by changes in current speeds resulting from arrays of tidal converters located in areas characterised by strong currents. Current speed, together with bottom type and depth, strongly influence benthic community distributions; however the interaction of these factors in controlling benthic dynamics in high energy environments is poorly understood. The Strangford Lough Narrows, the location of SeaGen, the world’s first single full-scale, grid-compliant tidal energy extractor, is characterised by spatially heterogenous high current flows. A hydrodynamic model was used to select a range of benthic community study sites that had median flow velocities between 1.5–2.4 m/s in a depth range of 25–30 m. 25 sites were sampled for macrobenthic community structure using drop down video survey to test the sensitivity of the distribution of benthic communities to changes in the flow field. A diverse range of species were recorded which were consistent with those for high current flow environments and corresponding to very tide-swept faunal communities in the EUNIS classification. However, over the velocity range investigated, no changes in benthic communities were observed. This suggested that the high physical disturbance associated with the high current flows in the Strangford Narrows reflected the opportunistic nature of the benthic species present with individuals being continuously and randomly affected by turbulent forces and physical damage. It is concluded that during operation, the removal of energy by marine tidal energy arrays in the far-field is unlikely to have a significant effect on benthic communities in high flow environments. The results are of major significance to developers and regulators in the tidal energy industry when considering the environmental impacts for site licences.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

Impacts des dépositions atmosphériques de fer sur les assemblages phytoplanctoniques et la production de diméthylsulfure dans le Pacifique Nord-Est contemporain et dans le contexte de l’acidification des océans

La croissance du phytoplancton est limitée par les faibles concentrations de fer (Fe) dans près de 40% de l’océan mondial. Le Pacifique subarctique Nord-Est représente une de ces zones limitées en fer et désignées High Nutrient - Low Chlorophyll (HNLC). Cet écosystème, dominé par des cellules de petite taille telles les prymnésiophytes, est caractérisé par de très faibles concentrations estivales de chlorophylle a et de fortes concentrations de macronutriments. Il a été maintes fois démontré que les ajouts de fer, sous différentes formes chimiques (habituellement FeSO4), dans les zones HNLC, stimulent la croissance et modifient la structure des communautés planctoniques en favorisant la croissance des cellules de grande taille, notamment les diatomées. Ces effets sur la communauté planctonique ont le potentiel d’influencer les grands mécanismes régulateurs du climat, tels la pompe biologique de carbone et la production de diméthylsulfure (DMS). Les poussières provenant des déserts du nord de la Chine sont reconnues depuis longtemps comme une source sporadique importante de fer pour le Pacifique Nord-Est. Malgré leur importance potentielle, l’influence directe exercée par ces poussières sur l’écosystème planctonique de cette zone HNLC n’a jamais été étudiée. Il s’agit d’une lacune importante puisque le fer associé aux poussières est peu soluble dans l’eau de mer, que la proportion biodisponible n’est pas connue et que les poussières peuvent avoir un effet inhibiteur chez le phytoplancton. Cette thèse propose donc, dans un premier temps, de mesurer pour la première fois l’effet de la fertilisation de la communauté planctonique du Pacifique Nord-Est par un gradient de concentrations de poussières désertiques naturelles. Cette première expérimentation a démontré que le fer contenu dans les poussières asiatiques est biodisponible et qu’une déposition équivalente à celles prenant place au printemps dans le Pacifique Nord-Est peut résulter en une stimulation significative de la prise de nutriments et de la croissance du phytoplancton. Mes travaux ont également montré que l’ajout de 0,5 mg L-1 de poussières peut résulter en la production d’autant de biomasse algale que l’ajout de FeSO4, l’espèce chimique utilisée lors des expériences d’enrichissement en fer à grande échelle. Cependant, les ajouts de FeSO4 favorisent davantage les cellules de petite taille que les ajouts de poussières, observation démontrant que le FeSO4 n’est pas un proxy parfait des poussières asiatiques. Dans un deuxième temps, je me suis intéressée à une source alternative de fer atmosphérique, les cendres volcaniques. Mon intérêt pour cette source de fer a été attisé par les observations d’une floraison spectaculaire dans le Pacifique Nord-Est, ma région d’étude, associée à l’éruption de 2008 du volcan Kasatochi dans les îles Aléoutiennes. Forte de mon expérience sur les poussières, j’ai quantifié l’effet direct de ces cendres volcaniques sur la communauté planctonique du Pacifique Nord-Est. Mes résultats ont montré que le fer contenu dans les cendres volcaniques est également biodisponible pour le phytoplancton. Ils ont également montré que cette source de fer peut être aussi importante que les poussières désertiques dans la régulation de la croissance du phytoplancton dans cette partie de l’océan global à l’échelle millénaire. Dans un troisième temps, j’ai estimé comment l’acidification des océans modulera les réponses des communautés planctoniques aux dépositions naturelles de fer mises en évidence lors de mes expériences précédentes. Pour ce faire, j’ai effectué des enrichissements de poussière dans de l’eau de mer au pH actuel de 8.0 et dans l’eau de mer acidifiée à un pH de 7.8. Mes résultats ont montré une diminution du taux de croissance du phytoplancton dans le milieu acidifié mais pas de changement notable dans la structure de la communauté. Les ajouts de poussières et de cendres, de même que les variations de pH, n’ont pas eu d’effet significatif sur la production de DMS et de son précurseur le diméthylsulfoniopropionate (DMSP), probablement en raison de la courte durée (4 jours) des expériences. L’ensemble des résultats de cette thèse montre que le fer contenu dans diverses sources atmosphériques naturelles est biodisponible pour le phytoplancton du Pacifique Nord-Est et que des taux de déposition réalistes peuvent stimuler la croissance de manière notable dans les premiers jours suivant une tempête désertique ou une éruption volcanique. Finalement, les résultats de mes expériences à stresseurs multiples Fer/acidification suggèrent une certaine résistance des communautés phytoplanctoniques à la diminution du pH prédite d’ici la fin du siècle pour les eaux de surface des océans.

Invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii de la Sota em lagos rasos do sul do Brasil

A colonização por invertebrados aquáticos no detrito de Salvinia herzogii foi estudada em dois lagos rasos subtropicais de diferentes estados tróficos (eutrófico e oligotrófico) localizados no campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande, extremo sul do Brasil. Aproximadamente 6g (peso úmido) de S. herzogii foram incubados em experimentos com litter bags (30 X 20 cm com 10 mm de malha) e a decomposição do detrito acompanhada durante 110 dias (entre setembro de 2008 e janeiro de 2009), período no qual o detrito decompôs-se cerca de 95%. Quatro réplicas foram retiradas após os intervalos de 1, 30, 60, 90 e 110 dias de incubação e o detrito foi limpo em água corrente sob peneira de 250µm de malha para que fossem retidos os organismos e depois fixados em álcool 80%. As plantas depois de limpas foram secas à 60ºC por 72 horas para obtenção do peso seco, depois trituradas, para as análises de nitrogênio e fósforo total e para obtenção do peso seco livre de cinzas, equivalente a porcentagem de massa remanescente (%R). Os invertebrados foram identificados até o menor nível taxonômico possível e depositados na coleção de Invertebrados Límnicos – ICB - FURG. Para cada amostra foram calculadas a riqueza e a densidade de táxons, os índices de diversidade de Shannon - Wiener (H’), homogeneidade de Pielou (J). Para determinar qual grupo de invertebrados foi mais importante para a estruturação da comunidade em cada lago, foi realizada a análise de espécies indicadoras (indicator especies analysis). Um total de 32.399 organismos distribuídos em 38 táxons foram registrados para os lagos estudados. Dezoito táxons foram comuns entre os lagos em cada experimento. Um total de 1.449.612 ind. 100g PS no ambiente eutrófico e 372.380 ind. 100g PS para o ambiente oligotrófico foi registrado (p=0,4771). O táxon mais abundante encontrado para o lago eutrófico foi Goeldichironomus (Chironomidae; 81% de todos os organismos coletados), enquanto queno lago oligotrófico, o táxon mais abundante foi Caenis (Caenidae; 29,1% de todos os organismos coletados). A colonização do detrito foi rápida, nas primeiras 24 horas foram registrados 10 táxons nos lagos eutrófico e oligotrófico, sendo os predadores o grupo dominante (52 e 70%, respectivamente) neste período. Durante o período do experimento,no lago eutrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (91,2 % do número total de organismos), seguido de coletores-filtradores (4,7 %) e predadores (3,5 %). No lago oligotrófico, os coletores-catadores foram os mais abundantes (34,1 % do número total de organismos), seguido de predadores (26,8 %), raspadores (24,9 %) e fragmentadores (10,5 %). O Índice de diversidade acompanhou os aumentos de densidade durante os experimentos, sendo que o valor máximo observado foi no lago oligotrófico(H’=2,31) no 60º dia de incubação, enquanto que o menor valor foi registrado para o lago eutrófico (H’=0,19) no 110º dia de incubação. A taxa de decomposição de S. herzogii foi diferente no lago eutrófico (k = 0,019; R2 = 0,88) e oligotrófico (k = 0,021; R2 = 0,81),porém essa diferença não foi significativa (ANCOVA; F = 6,38 e p = 0,6755).

Estrutura da comunidade arbórea e suas relações com fatores edáficos na floresta de restinga paludosa da Estrada Velha, Rio Grande, Rio Grande do Sul

(Estrutura da comunidade arbórea e suas relações com fatores edáficos na floresta de restinga paludosa da estrada Velha, Rio Grande, Rio Grande do Sul). O presente estudo tem como objetivo estudar a estrutura da comunidade arbórea da floresta de restinga paludosa da Estrada Velha (32º07’S; 52º09’W) localizada no município do Rio Grande, na Planície Costeira do Rio Grande do Sul e suas correlações com fatores edáficos. Para a amostragem do componente arbóreo foram demarcadas três transecções paralelas, ao longo das quais foram alocadas 30 unidades amostrais de 10m X 10m, de forma não contígua e amostrados todos os indivíduos com perímetro a altura do peito maior ou igual a 15 cm. Foram coletadas amostras de solo para análises químicas e granulométricas e realizadas medidas da coluna d’água nas unidades amostrais. Os principais parâmetros fitossociológicos foram estimados para descrever a estrutura da floresta, bem como os índices de Diversidade de Shannon (H’) e de Equabilidade de Pielou (J’). A similaridade com outras florestas no Rio Grande do Sul foi estimada pelo índice de Jaccard (ISj). As relações entre a abundância das espécies nas unidades amostrais e fatores edáficos foram avaliadas por meio de análise de componentes principais (PCA) e análise de correspondência canônica (CCA). Foram registrados 585 indivíduos distribuídos em 19 espécies, 17 gêneros e 16 famílias. A família com maior riqueza específica foi Moraceae e as espécies com maiores valores de importância foram Citronela gongonha (Mart.) R.A. Howard, Erythrina crista-galli L., Sebastiania brasiliensis Spreng., Ficus cestrifolia Schott. e Syagrus romanzoffiana (Cham.) Glassman. O Índice de diversidade foi 1,99 nat.ind-1 e o de Equabilidade foi 0,68. As análises multivariadas de ordenação evidenciaram um gradiente de distribuição das espécies correlacionado principalmente com a densidade de C. gongonha e fatores edáficos como pH, Ca, CTC(t), MO, K e nível de alagamento. O componente arbóreo mostrou similaridade florística (ISj) com outras florestas paludosas localizadas em maiores latitudes no Estado.

Marine protist diversity in European coastal waters and sediments as revealed by high-throughput sequencing

Although protists are critical components of marine ecosystems, they are still poorly characterized. Here we analysed the taxonomic diversity of planktonic and benthic protist communities collected in six distant European coastal sites. Environmental deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA) from three size fractions (pico-, nano- and micro/mesoplankton), as well as from dissolved DNA and surface sediments were used as templates for tag pyrosequencing of the V4 region of the 18S ribosomal DNA. Beta-diversity analyses split the protist community structure into three main clusters: picoplankton-nanoplankton-dissolved DNA, micro/mesoplankton and sediments. Within each cluster, protist communities from the same site and time clustered together, while communities from the same site but different seasons were unrelated. Both DNA and RNA-based surveys provided similar relative abundances for most class-level taxonomic groups. Yet, particular groups were overrepresented in one of the two templates, such as marine alveolates (MALV)-I and MALV-II that were much more abundant in DNA surveys. Overall, the groups displaying the highest relative contribution were Dinophyceae, Diatomea, Ciliophora and Acantharia. Also, well represented were Mamiellophyceae, Cryptomonadales, marine alveolates and marine stramenopiles in the picoplankton, and Monadofilosa and basal Fungi in sediments. Our extensive and systematic sequencing of geographically separated sites provides the most comprehensive molecular description of coastal marine protist diversity to date.

What influences fungal communities in cotton soils

Soilborne diseases such as Fusarium wilt, Black root rot and Verticillium wilt have significant impact on cotton production. Fungi are an important component of soil biota with capacity to affect pathogen inoculum levels and their disease causing potential. Very little is known about the soil fungal community structure and management effects in Australian cotton soils. We analysed surface soils from ongoing field experiments monitoring cotton performance and disease incidence in three cotton growing regions, collected prior to 2013 planting, for the genetic diversity and abundance as influenced by soil type, environment and management practices and link it with disease incidence and suppression. Results from the 28S LSU rRNA sequencing based analysis indicated a total of 370 fungal genera in all the cotton soils and the top 25 genera in abundance accounted for the major portion of total fungal community. There were significant differences in the composition and genetic diversity of soil fungi between the different field sites from the three cotton growing regions. Results for diversity indices showed significantly greater diversity in the long-term crop rotation experiment at Narrabri (F6E) and experiments at Cowan and Goondiwindi compared to the Biofumigation and D1 field experiments at ACRI, Narrabri. Diversity was lowest in the soils under brassica crop rotation in Biofumigation experiment. Overall, the diversity and abundance of soil fungal community varied significantly in the three cotton growing regions indicating soil type and environmental effects. These results suggest that changes in soil fungal community may play a notable role in soilborne disease incidence in cotton.

Avaliação da toxicidade de florações naturais e de cultura de cianobactérias: efeitos sobre Ceriodaphnia silvestri (Crustacea, Cladocera)

The incidence of toxic cyanobacterial blooms is one of the important consequences of eutrophication in aquatic ecosystems. It is a very common phenomenon in reservoirs and shrimp ponds in the State of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. Cyanobacterias produce toxins which can affect aquatic organisms and men trough the food chain. Aiming to contribute to the studies of cyanobacterias in RN, we propose: a) to evaluate the toxicity of isolated cyanobacterias in important fresh-water environments; and b) to verify the effects of both natural and cultured blooms occurred in reservoirs for human supply and in the cladoceran Ceriodaphnia silvestrii. This study was carried out using samples of natural blooms occurred between March and October of 2004 in Gargalheiras Dam (08º L e 39º W), in July of 2004 in Armando Ribeiro Gonçalves Dam (06o S e 37o W) and in commercial shrimp ponds (Litopenaeus vannamei) located in fresh-water environments. The samples were collected with plankton net (20µm.) for identification, isolation and obtaining of phytoplanktonic biomass for liophilization and later toxicity bioassays. The toxicity of cultured samples and natural blooms was investigated through bioassays in Swiss mice. Quantification of cyanobacteria in samples was conducted following the Ütermol method, with 300mL samples fixed with lugol. The toxicity test with Ceriodaphnia silvestrii followed ABNT, 2001 recommendations, and were accomplished with natural hepatotoxic bloom s samples and cultured samples of both non-toxic and neurotoxic C. raciborskii. In this test, five newborns, aged between 6 and 24 hours, were exposed to different concentrations (0 a 800 mg.L-1) of crude cyanobacterial extracts during 24 and 48 hours. Three replicates were used per treatment. The pH, temperature and dissolved oxygen at the beginning and after 24 and 48hours from the test were measured. We estimated the CL50 through the Trimmed Spearman-Karber method. The blooms were constituted by Microcystis panniformis, M. aeruginosa, Anabaena circinalis, Cylindrospermopsis raciborskii and Planktothrix agardhii, producers of mycrocistin-LR confirmed with HPLC analysis. Samples of hepatotoxic blooms registered toxinogenic potential for C. silvestrii, with CL50-24h value of 47.48 mg.L-1 and CL5048h of 38.15 mg.L-1 for GARG samples in march/2005; CL50-24h of 113,13 mg.L-1 and CL5048h of 88,24 mg.L-1 for ARG July/2004; CL50-24h of 300.39 mg.L-1 and CL50-48h of 149.89 mg.L-1 for GARG October/2005. For cultured samples, values of CL50-24h and CL50-48h for C. raciborskii toxic strains were 228.05 and 120.28 mg.L-1, respectively. There was no mortality of C. silvestrii during the tests with non-toxic C. raciborskii strain. The toxicity test with C. silvestrii presented good sensitivity degree to cyanotoxins. The toxicity of natural hepatotoxic blooms samples (microcystins) and cultured neurotoxic saxitoxins producer samples analyzed in this study give us strong indications of that toxin s influence on the zooplanktonic community structure in tropical aquatic environments. Eleven cyanobacteria strains were isolated, representing 6 species: Anabaenopsis sp., Cylindrospermopsis raciborskii, Chroococcus sp., Microcystis panniformis, Geitlerinema unigranulatum e Planktothrix agardhii. None presented toxicity in Swiss mice. The strains were catalogued and deposited in the Laboratório de Ecologia e Toxicologia de Organismos Aquáticos (LETMA), in UFRN, and will be utilized in ecotoxicológical and ecophysiological studies, aiming to clarify the causes and control of cyanobacterial blooms in aquatic environments in RN. This state s reservoirs must receive broader attention from the authorities, considering the constant blooms occurring in waters used for human consumption

Long term repeated fire disturbance alters soil bacterial diversity but not the abundance in an Australian wet sclerophyll forest

Effects of fire on biogeochemical cycling in terrestrial ecosystem are widely acknowledged, while few studies have focused on the bacterial community under the disturbance of long-term frequent prescribed fire. In this study, three treatments (burning every two years (B2), burning every four years (B4) and no burning (B0)) were applied for 38 years in an Australian wet sclerophyll forest. Results showed that bacterial alpha diversity (i.e. bacterial OTU) in the top soil (0-10 cm) was significantly higher in the B2 treatment compared with the B0 and B4 treatments. Non-metric multidimensional analysis (NMDS) of bacterial community showed clear separation of the soil bacterial community structure among different fire frequency regimes and between the depths. Different frequency fire did not have a substantial effect on bacterial composition at phylum level or bacterial 16S rRNA gene abundance. Soil pH and C:N ratio were the major drivers for bacterial community structure in the most frequent fire treatment (B2), while other factors (EC, DOC, DON, MBC, NH 4 +, TC and TN) were significant in the less frequent burning and no burning treatments (B4 and B0). This study suggested that burning had a dramatic impact on bacterial diversity but not abundance with more frequent fire.

Survey on the digenean and monogenean helminthes of clupeidae (teleosts) from southern part of Caspian Sea

The helminthes parasites fauna of 313 specimens of Caspian herrings (Clupeonella cultriventris, Clupeonella engrauliformis, Clupeonella grimmi) caught from catching localities situated in southeast of Caspian Sea Were investigated during winter 2008 until autumn 2009. A total of 3 helminthes species were found. They were including Pseudopentagramma symmetrica from intestine (mid gut, hind gut and cecae) Bunocotyle cingulata in intestine, Mazocreas alosae the only monogenean with Marine origin in the gills of infected specimens. In addition to two zoonotic species including Contracecum sp. and Anisakis sp. in digestive system, muscle and ovary and an Acanthocephal, Corynosoma strumosum in intestine which were previously reported. We can conclude that the main characteristic of the helminthes parasites community of Clupeidae species studied is the dominance of the endoparasites species due mainly to the digenean Pseudopentagramma symmetrica and Bunocotyle cingulata and the relative scarcity of ectohelminthes fauna. In this paper the latest data of helminthes fauna and community ecology of digenean of Clupeidae species are presented and the community structure of Pseudopentagramma symmetrica is discussed.

Cogestion des ressources naturelles : une approche structurale pour quantifier la contribution des réseaux d'acteurs à la résilience des systèmes socio-écologiques

Alors que les activités anthropiques font basculer de nombreux écosystèmes vers des régimes fonctionnels différents, la résilience des systèmes socio-écologiques devient un problème pressant. Des acteurs locaux, impliqués dans une grande diversité de groupes — allant d’initiatives locales et indépendantes à de grandes institutions formelles — peuvent agir sur ces questions en collaborant au développement, à la promotion ou à l’implantation de pratiques plus en accord avec ce que l’environnement peut fournir. De ces collaborations répétées émergent des réseaux complexes, et il a été montré que la topologie de ces réseaux peut améliorer la résilience des systèmes socio-écologiques (SSÉ) auxquels ils participent. La topologie des réseaux d’acteurs favorisant la résilience de leur SSÉ est caractérisée par une combinaison de plusieurs facteurs : la structure doit être modulaire afin d’aider les différents groupes à développer et proposer des solutions à la fois plus innovantes (en réduisant l’homogénéisation du réseau), et plus proches de leurs intérêts propres ; elle doit être bien connectée et facilement synchronisable afin de faciliter les consensus, d’augmenter le capital social, ainsi que la capacité d’apprentissage ; enfin, elle doit être robuste, afin d’éviter que les deux premières caractéristiques ne souffrent du retrait volontaire ou de la mise à l’écart de certains acteurs. Ces caractéristiques, qui sont relativement intuitives à la fois conceptuellement et dans leur application mathématique, sont souvent employées séparément pour analyser les qualités structurales de réseaux d’acteurs empiriques. Cependant, certaines sont, par nature, incompatibles entre elles. Par exemple, le degré de modularité d’un réseau ne peut pas augmenter au même rythme que sa connectivité, et cette dernière ne peut pas être améliorée tout en améliorant sa robustesse. Cet obstacle rend difficile la création d’une mesure globale, car le niveau auquel le réseau des acteurs contribue à améliorer la résilience du SSÉ ne peut pas être la simple addition des caractéristiques citées, mais plutôt le résultat d’un compromis subtil entre celles-ci. Le travail présenté ici a pour objectifs (1), d’explorer les compromis entre ces caractéristiques ; (2) de proposer une mesure du degré auquel un réseau empirique d’acteurs contribue à la résilience de son SSÉ ; et (3) d’analyser un réseau empirique à la lumière, entre autres, de ces qualités structurales. Cette thèse s’articule autour d’une introduction et de quatre chapitres numérotés de 2 à 5. Le chapitre 2 est une revue de la littérature sur la résilience des SSÉ. Il identifie une série de caractéristiques structurales (ainsi que les mesures de réseaux qui leur correspondent) liées à l’amélioration de la résilience dans les SSÉ. Le chapitre 3 est une étude de cas sur la péninsule d’Eyre, une région rurale d’Australie-Méridionale où l’occupation du sol, ainsi que les changements climatiques, contribuent à l’érosion de la biodiversité. Pour cette étude de cas, des travaux de terrain ont été effectués en 2010 et 2011 durant lesquels une série d’entrevues a permis de créer une liste des acteurs de la cogestion de la biodiversité sur la péninsule. Les données collectées ont été utilisées pour le développement d’un questionnaire en ligne permettant de documenter les interactions entre ces acteurs. Ces deux étapes ont permis la reconstitution d’un réseau pondéré et dirigé de 129 acteurs individuels et 1180 relations. Le chapitre 4 décrit une méthodologie pour mesurer le degré auquel un réseau d’acteurs participe à la résilience du SSÉ dans lequel il est inclus. La méthode s’articule en deux étapes : premièrement, un algorithme d’optimisation (recuit simulé) est utilisé pour fabriquer un archétype semi-aléatoire correspondant à un compromis entre des niveaux élevés de modularité, de connectivité et de robustesse. Deuxièmement, un réseau empirique (comme celui de la péninsule d’Eyre) est comparé au réseau archétypique par le biais d’une mesure de distance structurelle. Plus la distance est courte, et plus le réseau empirique est proche de sa configuration optimale. La cinquième et dernier chapitre est une amélioration de l’algorithme de recuit simulé utilisé dans le chapitre 4. Comme il est d’usage pour ce genre d’algorithmes, le recuit simulé utilisé projetait les dimensions du problème multiobjectif dans une seule dimension (sous la forme d’une moyenne pondérée). Si cette technique donne de très bons résultats ponctuellement, elle n’autorise la production que d’une seule solution parmi la multitude de compromis possibles entre les différents objectifs. Afin de mieux explorer ces compromis, nous proposons un algorithme de recuit simulé multiobjectifs qui, plutôt que d’optimiser une seule solution, optimise une surface multidimensionnelle de solutions. Cette étude, qui se concentre sur la partie sociale des systèmes socio-écologiques, améliore notre compréhension des structures actorielles qui contribuent à la résilience des SSÉ. Elle montre que si certaines caractéristiques profitables à la résilience sont incompatibles (modularité et connectivité, ou — dans une moindre mesure — connectivité et robustesse), d’autres sont plus facilement conciliables (connectivité et synchronisabilité, ou — dans une moindre mesure — modularité et robustesse). Elle fournit également une méthode intuitive pour mesurer quantitativement des réseaux d’acteurs empiriques, et ouvre ainsi la voie vers, par exemple, des comparaisons d’études de cas, ou des suivis — dans le temps — de réseaux d’acteurs. De plus, cette thèse inclut une étude de cas qui fait la lumière sur l’importance de certains groupes institutionnels pour la coordination des collaborations et des échanges de connaissances entre des acteurs aux intérêts potentiellement divergents.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.