Environmental selection on transcriptome-derived SNPs in a high gene flow marine fish, the Atlantic herring (Clupea harengus)

High gene flow is considered the norm for most marine organisms and is expected to limit their ability to adapt to local environments. Few studies have directly compared the patterns of differentiation at neutral and selected gene loci in marine organisms. We analysed a transcriptome-derived panel of 281 SNPs in Atlantic herring (Clupea harengus), a highly migratory small pelagic fish, for elucidating neutral and selected genetic variation among populations and to identify candidate genes for environmental adaptation. We analysed 607 individuals from 18 spawning locations in the northeast Atlantic, including two temperature clines (5-12 °C) and two salinity clines (5-35‰). By combining genome scan and landscape genetic analyses, four genetically distinct groups of herring were identified: Baltic Sea, Baltic-North Sea transition area, North Sea/British Isles and North Atlantic; notably, samples exhibited divergent clustering patterns for neutral and selected loci. We found statistically strong evidence for divergent selection at 16 outlier loci on a global scale, and significant correlations with temperature and salinity at nine loci. On regional scales, we identified two outlier loci with parallel patterns across temperature clines and five loci associated with temperature in the North Sea/North Atlantic. Likewise, we found seven replicated outliers, of which five were significantly associated with low salinity across both salinity clines. Our results reveal a complex pattern of varying spatial genetic variation among outlier loci, likely reflecting adaptations to local environments. In addition to disclosing the fine scale of local adaptation in a highly vagile species, our data emphasize the need to preserve functionally important biodiversity.

Stock structure of Atlantic herring Clupea harengus in the Norwegian Sea and adjacent waters

The genetic structure of Atlantic herring Clupea harengus L. was investigated in its north-easterly distribution in the Norwegian Sea and adjacent waters, using 23 neutral and one non-neutral (Cpa111) microsatellite loci. Fish from the suspected 2 main populations - the Norwegian spring-spawning herring (NSSH) and the Icelandic summer-spawning herring (ISSH) - were collected at spawning locations in their respective spawning seasons from 2009 to 2012. Samples were also collected from Norwegian autumn spawning locations, from different local Norwegian fjords such as the inner part of Trondheimsfjorden, Lindås pollene, Landvikvannet and Lusterfjorden, as well as from suspected Faroese spawning components. The observed level of genetic differentiation was significant but low (F_ST = 0.007) and mostly attributable to the differentiation of the local Norwegian fjord populations. The locus Cpa111, which was detected to putatively be under positive selection, exhibited the highest FST value (0.044). The observed genetic patterns were robust to exclusion of this locus. Landvikvannet herring was also genetically distinguishable from the 3 other fjord populations. In addition, the present study does not support genetic structuring among the ISSH and the NSSH.

Identity of a Tilapia Pheromone Released by Dominant Males that Primes Females for Reproduction

Knowledge of the chemical identity and role of urinary pheromones in fish is scarce, yet it is necessary in order to understand the integration of multiple senses in adaptive responses and the evolution of chemical communication [1]. In nature, Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) males form hierarchies, and females mate preferentially with dominant territorial males, which they visit in aggregations or leks [2]. Dominant males have thicker urinary bladder muscular walls than subordinates or females and store large volumes of urine, which they release at increased frequency in the presence of subordinate males or preovulatory, but not postspawned, females [3–5]. Females exposed to dominant-male urine augment their release of the oocyte maturation-inducing steroid 17α,20β-dihydroxypregn-4-en-3-one (17,20β-P) [6]. Here we isolate and identify a male Mozambique tilapia urinary sex pheromone as two epimeric (20α- and 20β-) pregnanetriol 3-glucuronates. We show that both males and females have high olfactory sensitivity to the two steroids, which cross-adapt upon stimulation. Females exposed to both steroids show a rapid, 10-fold increase in production of 17,20β-P. Thus, the identified urinary steroids prime the female endocrine system to accelerate oocyte maturation and possibly promote spawning synchrony. Tilapia are globally important as a food source but are also invasive species, with devastating impact on local freshwater ecosystems [7, 8]. Identifying the chemical cues that mediate reproduction may lead to the development of tools for population control [9–11].

Diversity and biology of polychaeta of Diopatra Genus

Os anelídeos poliquetas são elementos importantes em ambientes estuarinos e costeiros, pela sua elevada biodiversidade e abundância e pelo papel que têm nas cadeias tróficas. Algumas espécies são intensivamente exploradas para serem utilizadas como isco na pesca desportiva e profissional, como é o caso de Diopatra neapolitana. Apesar da importância económica, existem poucos estudos sobre a sua biologia e ecologia. No decorrer deste estudo foram identificadas duas outras espécies do género Diopatra em Portugal: D. marocensis, inicialmente descrita para a costa de Marrocos e cuja distribuição actual se sabe estender-se a toda a costa Portuguesa e Norte de Espanha e, D. micrura, espécie nova para a ciência. O presente estudo tem como objectivos principais estudar a diversidade e reprodução do género Diopatra, bem como a capacidade de regeneração da espécie D. neapolitana. Este trabalho aborda a distribuição espacial de D. marocensis ao longo da costa Portuguesa e descreve a espécie D. micrura, uma nova espécie do género Diopatra Audouin and Milne Edwards, 1833. As três espécies coabitam em águas transicionais, onde as espécies D. micrura e D. marocensis facilmente se confundem com juvenis de D. neapolitana. Foi realizada uma comparação morfológica e genética entre as três espécies. A espécie D. neapolitana coexiste em algumas áreas da Ria de Aveiro com a D. marocensis. Apesar destas duas espécies apresentarem padrões reprodutivos muito diferentes, Maio a Agosto é o período principal para a reprodução de ambas as espécies. D. neapolitana apresenta um desenvolvimento larvar planctónico, e os óocitos presentes na cavidade celómica são esverdeados e apresentam um diâmetro de 40-240 μm (média = 164.39±40.79 μm) e as fêmeas contêm no celoma milhares de óocitos. Contrariamente, a espécie D. marocensis reproduz-se por desenvolvimento directo no interior do tubo parental. Os óocitos observados no celoma são amarelos com um diâmetro entre 180 e 740 μm (média = 497.65 ± 31.38 μm) e o seu número varia entre 44 e 624 (276.85 ± 161.54). Por seu turno, o número de ovos observados no interior dos tubos varia entre 75 e 298, com um diâmetro entre 600 e 660 μm, e o número de larvas entre 60 e 194. A proporção machos: fêmeas foi de 1:1 para a população de D. neapolitana e entre 1:2 e 1:4 para a população de D. marocensis, em que as fêmeas dominam a população durante todo o ano. O estudo da capacidade de regeneração da espécie D. neapolitana, avaliada a partir de experiências de laboratório, revelou que esta espécie é capaz de sobreviver à perda de alguns setígeros. Durante a captura de D. neapolitana para vender como isco são normalmente cortados mais de 20 setígeros e de acordo com os nossos resultados a extremidade posterior que fica no tubo não é capaz de regenerar a extremidade anterior; a espécie consegue no entanto recuperar de ataques por predadores.

Gorgonians of the South of Portugal: biology, ecology and conservation

O papel ecológico das gorgónias (Octocorallia: Alcyonacea) nos fundos marinhos rochosos é mundialmente reconhecido. Contudo, a informação acerca da ecologia e biologia das espécies de gorgónias nas zonas temperadas do NE Atlântico é manifestamente escassa, especialmente tendo em consideração as actuais perturbações globais, regionais e locais. Nos fundos rochosos da costa algarvia até aos 30 m, verificouse que várias espécies de gorgónias são abundantes e frequentes, nomeadamente Eunicella labiata, Eunicella gazella, Eunicella verrucosa, Leptogorgia lusitanica e Leptogorgia sarmentosa. As populações de gorgónias são co-dominadas por diferentes espécies que apresentaram elevados índices de associação, indicando reduzidos níveis de competição entre elas. Em todo o caso, a estrutura dos povoamentos diferiu com as condições locais. Todas as espécies evidenciaram padrões de distribuição semelhantes ao longo do gradiente de profundidade, i.e. a abundância aumenta significamente com a profundidade após os 15 m. A profundidades mais baixas (até aos 15 m), a distribuição das gorgónias parece ser condicionada por factores abióticos e pela competição com algas. Com efeito, os padrões de distribuição espacial das espécies de gorgónias na costa algarvia são determinados pela interacção de pressões naturais e antropogénicas (ex. pesca). Ainda que as colónias de maior tamanho não tenham sido restritas a áreas menos pescadas, em áreas mais perturbadas pela pesca, a distribuição dos tamanhos das colónias estava maioritariamente desviada para tamanhos mais pequenos. Os efeitos das perturbações naturais nas populações de gorgónias foram evidenciados pela ocorrência de padrões demográficos distintos em áreas vizinhas sujeitas a níveis semelhantes de pressões antropogénicas. Estes estudos demonstraram, ainda, que os efeitos na distribuição de frequências de tamanho das colónias são dependentes das espécies de gorgónias em causa: Eunicella labiata não parece ser afectada; Leptogorgia sarmentosa é tendencialmente afectada por pressões antropogénicas; Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica aparentam ser afectadas, quer por pressões naturais, quer por pressões antropogénicas. Os efeitos verificados nos padrões da distribuição de frequências de tamanho, particularmente a tendência para o desvio destas frequências para tamanhos mais pequenos em áreas sujeitas a perturbações, poderão ter consequências para a biodiversidade dos fundos sublitorais rochosos na costa algarvia. Com efeito, o presente estudo apoia o paradigma geral de que os corais são habitats que suportam comunidades de elevada biodiversidade e abundância. Num dos poucos estudos que examinam a relação entre as gorgónias e as suas comunidades de invertebrados epibentónicos, foi verificado que as gorgónias (Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica) sustentam comunidades ricas (11 phyla, 181 taxa) e abundantes (7284 indivíduos). Estas comunidades são dominadas por anfípodes, mas os poliquetas tiveram um grande contributo para os níveis elevados de biodiversidade. Verificou-se, igualmente, que o tamanho da colónia desempenha um papel fundamental na biodiversidade, na medida em que as colónias de menor tamanho apresentaram um contributo mais baixo, comparativamente às médias e grandes. Ainda que ambas as gorgónias partilhem a maioria das espécies amostradas, 11 e 18 taxa foram exclusivos de Eunicella gazella e Leptogorgia lusitanica, respectivamente (excluindo indivíduos com presenças únicas). No entanto, a maioria destes taxa eram ou pouco abundantes ou pouco frequentes. A excepção foi a presença de planárias (Turbellaria) de coloração branca nas colónias de Eunicella gazella, provavelmente beneficiando do efeito de camuflagem proporcionado pelos ramos com a mesma coloração. Com efeito, a complementaridade entre as comunidades epibentónicas associadas a ambas as gorgónias diminuiu quando usados os dados de presença/ausência, sugerindo que os padrões de biodiversidade são mais afectados pelas alterações na abundância relativa das espécies dominantes do que pela composição faunística. As comunidades de epifauna bentónica associadas a estas gorgónias não só apresentaram valores elevados de ®-diversidade, como de ¯- diversidade, resultantes de padrões intrincados de variabilidade na sua composição e estrutura. Ainda que o conjunto de espécies disponíveis para colonização seja, na generalidade, o mesmo para ambos os locais, cada colónia apresenta uma parte deste conjunto. Na sua totalidade, as colónias de gorgónias poderão funcionar como uma metacomunidade, mas a estrutura das comunidades associadas a cada colónia (ex. número total de espécies e abundância) parecem depender dos atributos da colónia, nomeadamente superfície disponível para colonização (altura, largura e área), complexidade e heterogeneidade (dimensão fractal e lacunaridade, respectivamente) e cobertura epibentónica “colonial” (ex. fauna colonial e algas macroscópicas; CEC). Numa primeira tentativa para quantificar a relação entre as gorgónias e os invertebrados epibentónicos a elas associados (em termos de abundância e riqueza específica), verificou-se que a natureza e a intensidade destas relações dependem da espécie hospedeira e variam para os grupos taxonómicos principais. No entanto, independentemente do grupo taxonómico, a riqueza específica e a abundância estão significativamente correlacionadas com a CEC. Com efeito, a CEC provavelmente devido a um efeito trófico (aumento da disponibilidade alimentar directo ou indirecto), combinado com a superfície disponível para colonização (efeito espécies-área) foram as variáveis mais relacionadas com os padrões de abundância e riqueza específica. Por outro lado, ainda que a complexidade estrutural seja frequentemente indicada como um dos factores responsáveis pela elevada diversidade e abundância das comunidades bentónicas associadas a corais, a dimensão fractal e a lacunaridade apenas foram relevantes nas comunidades associadas a Leptogorgia lusitanica. A validade do paradigma que defende que a complexidade estrutural promove a biodiversidade poderá ser, então, dependente da escala a que se realizam os estudos. No caso das gorgónias, o efeito da complexidade ao nível dos agregados de gorgónias poderá ser muito mais relevante do que ao nível da colónia individual, reforçando a importância da sua conservação como um todo, por forma a preservar a diversidade de espécies hospedeiras, o seu tamanho e estrutura. Actividades antropogénicas como a pesca, podem, ainda, ter efeitos negativos ao nível da reprodução de espécies marinhas. Analogamente ao verificado para os padrões de distribuição espacial das populações de gorgónias na costa algarvia, a informação relativa à sua reprodução é igualmente escassa. Os estudos realizados em populações de Eunicella gazella a 16m de profundidade, demonstraram que o desenvolvimento anual das estruturas reprodutivas é altamente sincronizado entre os sexos. A razão entre sexos na população foi de 1.09 (F:M), encontrando-se perto da paridade. A espermatogénese estende-se por 6 a 8 meses, enquanto que a oogénese é mais demorada, levando mais de um ano para que os oócitos se desenvolvam até estarem maduros. Antes da libertação dos gâmetas, foi observada uma elevada fecundidade nas fêmeas (27.30§13.24 oócitos pólipo−1) e nos machos (49.30§31.14 sacos espermáticos pólipo−1). Estes valores encontram-se entre os mais elevados reportados à data para zonas temperadas. A libertação dos gâmetas (não há evidência de desenvolvimento larvar, nem à superfície da colónia, nem no seu interior) occorre em Setembro/ Outubro, após um período de elevada temperatura da água do mar. As fêmeas emitem oócitos maduros de elevadas dimensões, retendo, todavia, os oócitos imaturos que se desenvolvem apenas na época seguinte. Ainda que o efeito da pesca nas populações de gorgónias da costa do Algarve seja perceptível, às taxas actuais, o mergulho recreativo não aparenta afectar seriamente estas populações. Contudo, sendo uma indústria em expansão e conhecendo-se a preferência de mergulhadores por áreas rochosas naturais ricas em espécies bentónicas, futuramente poderá vir a afectar estes habitats. A monitorização de mergulhadores na costa algarvia mostrou que a sua maioria (88.6 %) apresenta comportamentos que podem impactar o habitat, com uma taxa média de contactos de 0.340§0.028 contactos min−1. Esta taxa foi mais elevada em mergulhadores com moderada experiência e na fase inicial do mergulho (0–10 min). Os contactos com as barbatanas e mãos foram comuns, resultando, maioritariamente, na resuspensão do sedimento, mas geralmente apresentando um impacto reduzido. Todavia, a fauna também foi afectada, quer por danos físicos, quer pela interacção com os mergulhadores, e num cenário de expansão significativa desta actividade, os impactos na fauna local poderão aumentar, com consequências para os ecossistemas de fundos rochosos da costa sul de Portugal. Na sua globalidade, a informação recolhida nos estudos que contemplam esta tese, por ser em grande parte totalmente nova para a região, espera-se que contribua para a gestão da zona costeira do Algarve.

Modelling antropogenic impact on primary production of sado estuary

The assessment of human impact on complex estuarine systems is a multidisciplinary task that is highly demanding in terms of measurements and fieldwork. Nowadays the use of inexpensive and reliably modeling tools can substantially reduce the amount of measurements needed to characterize a system. These tools are also a convenient way to forecast the future evolution of the system and to study the impact of different scenarios of human influence. In this communication a modeling system composed by hydrodynamic, transport and ecological models is used to assess the current trophic state of Sado Estuary (Portugal) and to predict the future trends of the system based on different scenarios of human intervention. Special care is taken to the impact of changing riverine nutrient loads. Sado estuary is a large European estuary that has been considered until now in good trophic conditions with eutrophication appearing only in some isolated spots. Nevertheless in recent years some studies point out that the situation is changing. Sado estuary is a system with strong environmental opposing interests. It hosts a major industrial and urban center around the city of Setúbal and the upper reaches are used to intensive cultures such as rice. On the other hand the estuary possess an important ecological value since it is used by several important species of fish as a spawning and nursery area and it’s wetlands are used by many species of birds as winter shelters. Due to it’s importance the majority of Sado Estuary is considered as Natural Reserve.

11-ketotestosterone inhibits the alternative mating tactic in sneaker males of the peacock blenny, Salaria pavo

In the peacock blenny, Salaria pavo, a species with courtship sex-role reversal, smaller, younger males mimic the courtship behavior and the nuptial coloration of females in order to get access to nests during spawning and to parasitize egg fertilization from nest-holder males. Later in their life, sneakers transform both morphologically and behaviorally into nest-holder males. In the present paper we investigate the activational role of 11-ketotestosterone (KT), the most potent androgen in most teleost species, to promote the switch between tactics in sneaker males of S. pavo. Sneakers were implanted either with KT or with control (i.e. castor oil) silastic implants. A week after implantation they were subjected to a set of behavioral tests and morphometric measurements. KT treatment promoted the differentiation of secondary sex characters, such as the anal glands, and inhibited the expression of female courtship behavior. KT-treated sneakers also showed a trend toward less frequent display of female nuptial coloration. There was no effect of KT treatment on the expression of typical nest-holder male behavior. Finally, there was no effect of KT treatment on the number or soma size of arginine vasotocin neurons in the preoptic area, which are often associated with the expression of vertebrate sexual behavior. Thus, KT seems to play a key role in mating tactic switching by inhibiting the expression of female courtship behavior and by promoting the development of male displaying traits (e.g. anal glands). The lack of a KT effect on behavior typical of nest-holding males and vasotocinergic preoptic neurons suggests that a longer time frame or other endocrine/social signals are needed for the initiation of these traits in males that are switching tactics.

Assemblage structure and secondary production of mesozooplankton in shallow water volcanic CO2 vents of the Azores

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Spatial and temporal variation of commercially important bivalve species in the Algarve coast, Portugal

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

The effect of stress on egg quality in farmed Atlantic Cod (Gadus morhua L.)

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2011

Assessing the atmospheric oscillations effects on the biology of the bullet tuna (Auxis rochei) and its possible linkage with global warming

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve; Instituto Español de Oceanografia; 2015

Ecology of the common octopus "Octopus vulgaris" (Cuvier, 1797) in the Atlantic Iberian coast : life cycle strategies under different oceanographic regimes

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Marinha e Aquacultura), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Mapping multi-species habitat use for marine conservation planning

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (Biologia Marinha)

Biomasa desovante 1995 del stock norte - centro de la anchoveta peruana, engraulis ringens. Estimada por el método de producción de huevos.

Se estimó la biomasa desovante del stock norte-centro de la anchoveta peruana (Engraulis ringens) por el Método de Producción de Huevos en 5,9 millones de toneladas, con límites de confianza al 95% de +/- 1,9 millones de toneladas, que equivale al 32,14%. El crucero se realizó durante el invierno de 1995 y abarcó el área comprendida entre Tambo de Mora y Punta Falsa. Se analizan parámetros tales como frecuencia del desove (F) y la producción diaria de huevos (Po) y las posibles causas de su variación en relación a los encontrados en 1994.

Relación entre anchoveta y otros componentes del ecosistema

Se hipotetiza que la mortalidad por pesca ocasiona efectos ecosistémicos, no sólo sobre la anchoveta, sino también sobre otros componentes del ecosistema, tales como los depredadores tope. El objetivo es realizar simulaciones con un modelo ecotrófico multiespecífico cubriendo el decenio de los años 2000, cambiando la mortalidad por pesca y analizando las variaciones en la biomasa de anchoveta, aves guaneras y lobos marinos. Se usó el Índice de Oscilación Peruano (IOP) para incluir una mediación que afecte la vulnerabilidad de las presas de la anchoveta. Se comparó el ajuste de los datos observados, usando dos tipos de dieta para anchoveta (fitoplanctófaga y zooplanctófaga). Se realizaron proyecciones de la biomasa, cambiando la mortalidad por pesca de 0,0 a 1,4 año-1. Las simulaciones con la dieta zooplanctófaga, que eleva el nivel trófico de la anchoveta de 2,35 a 3,36, produjo un menor ajuste entre los datos observados y simulados. La relación inversa entre la mortalidad por pesca y la biomasa desovante de la anchoveta, mostró que mortalidades por pesca entre 0,8 y 1,4 año-1 estarían asociadas a una biomasa desovante mínima de anchoveta, tomando en consideración sus relaciones multiespecíficas. También se encontró una relación inversa entre la mortalidad por pesca y las poblaciones de aves guaneras y lobos marinos.