Marine Protected Areas in Brazil: An ecological approach regarding the large marine ecosystems

The objective of this study was to address the importance of implementing Coastal and Marine Protected Areas in Brazil and to examine their distribution, based on the delimitation of Large Marine Ecosystems. Out of a total of 336 protected areas identified in Brazilian coastal and marine areas, the North Platform has the largest protected area, but the ecosystem with the largest number of protected area, predominantly sustainable areas, was the East Coast followed by the South Platform. One of the reasons the eastern coast of Brazil to have more protected areas is the fact that there is a largest amount of coral reefs. Additionally there was political opportunities for the creation of protected areas for sustainable use. The coastal region of Brazil has achieved the goal proposed by the Seventh Conference of the Parties to the Convention on Biological Diversity - 7, but only then through the category V of the International Union for Conservation of Nature, which is not the best efficient means of conserving resources. The goal for marine conservation shows only the area above the recommended under protection in North Platform. The Marine portion of the East Coast and the South Platform has few protected areas, regardless of category management. We consider the coastal region the range of 12 nautical miles from baselines determined in accordance with the United Nations Convention on the Law of the Sea. As for the number of strategies permitted by law and used for the conservation of coastal and marine systems, coastal systems show a higher number when compared with the marine system. We suggest that the Brazilian government should specify strategies for the protection of marine systems and expand the protected areas of all Large Marine Ecosystems. © 2013 Elsevier Ltd.

Local and regional ecological drivers of fish assemblages in Brazilian estuaries

Spatial patterns in assemblage structures are generated by ecological processes that occur on multiple scales. Identifying these processes is important for the prediction of impact, for restoration and for conservation of biodiversity. This study used a hierarchical sampling design to quantify variations in assemblage structures of Brazilian estuarine fish across 2 spatial scales and to reveal the ecological processes underlying the patterns observed. Eight areas separated by 0.7 to 25 km (local scale) were sampled in 5 estuaries separated by 970 to 6000 km (regional scale) along the coast, encompassing both tropical and subtropical regions. The assemblage structure varied significantly in terms of relative biomass and presence/absence of species on both scales, but the regional variation was greater than the local variation for either dataset. However, the 5 estuaries sampled segregated into 2 major groups largely congruent with the Brazilian and Argentinian biogeographic provinces. Three environmental variables (mean temperature of the coldest month, mangrove area and mean annual precipitation) and distance between estuaries explained 44.8 and 16.3%, respectively, of the regional-scale variability in the species relative biomass. At the local scale, the importance of environmental predictors for the spatial structure of the assemblages differed between estuarine systems. Overall, these results support the idea that on a regional scale, the composition of fish assemblages is simultaneously determined by environmental filters and species dispersal capacity, while on a local scale, the effect of environmental factors should vary depending on estuary-specific physical and hydrological characteristics © 2013 Inter-Research.

Ecological and evolutionary consequences of living in a defaunated world

Defaunation, the loss or population decline of medium and large native vertebrates represents a significant threat to the biodiversity of tropical ecosystems. Here we review the anthropogenic drivers of defaunation, provide a brief historical account of the development of this field, and analyze the types of biological consequences of this impact on the structure and functioning of tropical ecosystems. We identify how defaunation, operating at a variety of scales, from the plot to the global level, affects biological systems along a gradient of processes ranging from plant physiology (vegetative and reproductive performance) and animal behavior (movement, foraging and dietary patterns) in the immediate term; to plant population and community dynamics and structure leading to disruptions of ecosystem functioning (and thus degrading environmental services) in the short to medium term; to evolutionary changes (phenotypic changes and population genetic structure) in the long-term. We present such a synthesis as a preamble to a series of papers that provide a compilation of our current understanding of the impact and consequences of tropical defaunation. We close by identifying some of the most urgent needs and perspectives that warrant further study to improve our understanding of this field, as we confront the challenges of living in a defaunated world. © 2013 Elsevier Ltd.

Hydrogen production by biogas steam reforming: A technical, economic and ecological analysis

Fuel cells are electrochemical energy conversion devices that convert fuel and oxidant electrochemically into electrical energy, water and heat. Compared to traditional electricity generation technologies that use combustion processes to convert fuel into heat, and then into mechanical energy, fuel cells convert the hydrogen and oxygen chemical energy into electrical energy, without intermediate conversion processes, and with higher efficiency. In order to make the fuel cells an achievable and useful technology, it is firstly necessary to develop an economic and efficient way for hydrogen production. Molecular hydrogen is always found combined with other chemical compounds in nature, so it must be isolated. In this paper, the technical, economical and ecological aspects of hydrogen production by biogas steam reforming are presented. The economic feasibility calculation was performed to evaluate how interesting the process is by analyzing the investment, operation and maintenance costs of the biogas steam reformer and the hydrogen production cost achieved the value of 0.27 US$/kWh with a payback period of 8 years. An ecological efficiency of 94.95%, which is a good ecological value, was obtained. The results obtained by these analyses showed that this type of hydrogen production is an environmentally attractive route. © 2013 Elsevier Ltd.

The institutional dimension of the Amazonian ecological disorder: bureaucracy, diplomacy and ecopolitics in Brazil

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Migration, urban marginality and ecological stratification; draft for comments

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Ecologia da ictiofauna e análise ecossistêmica das áreas de influência direta da UHE Coaracy Nunes, Ferreira Gomes - AP

O reservatório da UHE Coaracy Nunes no rio Araguari esta localizado entre os municípios de Ferreira Gomes e Porto Grande no estado do Amapá-Brasil, distando 200 km do Oceano Atlântico. A usina Coaracy Nunes foi a primeira hidrelétrica a ser construída na Amazônia brasileira, tendo suas obras iniciadas em 1967. O rio Araguari e o principal rio do estado do Amapá e representa fonte de geração de renda através da pesca, atividades agropecuárias em sua várzea, navegação, mineração, geração de energia e lazer. O presente estudo teve por objetivo avaliar as alterações impostas pela construção do reservatório da UHE Coaracy Nunes, através das assembleias de peixes de quatro áreas de influencia direta desta usina. Para isso, no período de maio de 2009 a julho de 2010, foram realizadas coletas bimensais, de peixes, com redes de malhas padronizadas variando de 1,0 a 10,0 cm entre nos adjacentes e outras técnicas auxiliares. A partir destas coletas, no capitulo 1 foi verificado a composição, abundancia (CPUEn) e biomassa (CPUEp) relativas da ictiofauna, eficiência amostral (curva do coletor, curva de rarefação e Jacknife) e descritores ecológicos de comunidades (riqueza, diversidade, equitabilidade e dominância) das assembleias das quatro áreas. Foram efetuadas analises de variância (ANOVA: bifatorial), Kruskal-Wallis, teste-T e Mann-Whitney para verificar se havia diferenças significativas dos descritores entre as áreas e períodos sazonais. Estas análises foram corroboradas por analises multivariadas de agrupamento (cluster), ordenamento (MDS), Anosim e Simper. No capitulo 2, os estados ecológicos das quatro áreas foram verificados utilizando como indicadores: curvas espécie abundancia, curvas K-dominância e curvas ABC, assim como modelos espécie-abundancia serie geométrica, log serie, log normal e broken stick, e modelo de regressão linear de espectros de tamanho. No capitulo 3, a estrutura trófica foi estimada a partir da categorização das espécies de cada área em 5 guildas: piscívora, onívora, detritívora, carnívora e herbívora. A abundancia, biomassa e índices ecológicos destas guildas foram estimados e verificados suas variações espaço-temporais, por analises de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis) e teste t. No capitulo 4, a dieta das espécies mais abundantes das assembleias de cada área foi verificada e suas variações espaço-temporais detectadas por analise de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis). Também foram estimados a amplitude e sobreposição de nicho das espécies mais abundantes, assim como a existência de competição entre as espécies através de modelagem nula. No capitulo 5 foi realizada a avaliação ecossistêmica das quatro áreas através de modelos de fluxo de biomassa na rede trófica do ecossistema, usando como instrumento de modelação o software Ecopath. Essas análises tinham por objetivo descrever as variações dos atributos ecológicos que quantificam as propriedades de maturidade, estabilidade e resiliência ecossistêmica que pudessem refletir os estados ecológicos dessas áreas. O modelo incluiu compartimentos funcionais desde produtores primários ate predadores de topo. No geral, todas as análises indicaram sensíveis alterações na ictiofauna atribuídas a implantação da UHE Coaracy Nunes, que se refletem nos três níveis de organização: ecossistema, comunidade (assembleia) e guilda. Os resultados indicaram a captura de 1.977 peixes distribuídos em 2 classes, 9 ordens, 23 famílias, 73 gêneros e 108 espécies. As curvas de acumulação de espécies e curvas de rarefação individualizadas demonstraram que houve suficiência amostral nas áreas Reservatório e Lacustre. Os resultados mostraram que a área Jusante foi mais rica, diversa e equitativa em relação as demais e que a sazonalidade não influenciou na variação destes índices. A abundancia relativa (CPUEn) foi superior nas áreas Reservatório e Lacustre e a biomassa relativa (CPUEb) foi superior na área Jusante, não havendo diferenças sazonais para esses descritores em todas as áreas. As analises de agrupamento (cluster) e ordenamento (MDS) da ictiofauna permitiram identificar a formação de três assembleias distintas: Jusante, Montante e uma assembleia que compreende as áreas Reservatório e Lacustre, ratificando a similaridade dessas duas áreas. Os resultados das curvas whitakeplot, ABC e K-dominância, assim como o ajuste satisfatório do modelo broken stick e os padrões das curvas de espectro de tamanho para a assembleia da área a jusante indicam que esta área foi a mais equilibrada em termos ecológicos. Nas áreas Lacustre e Reservatório, os resultados tanto do ajuste ao modelo serie geométrica, quanto os resultados das curvas whitake-plot, ABC e K-dominância e o espectro de tamanho, assim como os resultados das curvas e ajustes ao modelo série e menor espectro de tamanho para a assembleia da área Reservatório, refletem que os peixes destas áreas, em sua maioria, são indivíduos pequenos com elevada dominância e baixa equitabilidade, caracterizando comunidades típicas de áreas impactadas. A estrutura trófica das assembleias de peixes das áreas represadas (Reservatório e Lacustre) foram formatadas em função do barramento do rio, que isolou e fragmentou o ambiente, determinando sua modificação física, impondo o estabelecimento de uma ictiofauna de espécies pré-adaptadas as condições ambientais de represamento, diferente, em parte, da estrutura da ictiofauna fluvial pre-barramento, destacando as piscívoras, onívoras e detritívoras, que foram as mais ricas e abundantes em função da disponibilidade, nas duas áreas, dos recursos alimentares de sua preferencia. Os resultados demonstraram que as dietas das assembleias de todas as áreas foram similares quanto ao predomínio do consumo de peixes e detritos, seguidos de alimento vegetal aloctone, revelando um padrão com poucos nichos amplos e uma concentração maior de espécies com nichos mais estreitos. Contudo, o padrão de baixa amplitude trófica foi evidenciado pelo predomínio da guilda piscívora, somada as guildas detritívora e herbívora. A sazonalidade pouco influenciou na alimentação da maioria das espécies em todas as áreas. Os padrões comparativos da dieta entre as áreas Montante e Jusante com as áreas Reservatório e Lacustre indicam que a maioria das espécies das áreas represadas pertenciam as guildas piscívora, onívora e detritívora antes do barramento do rio, que colonizaram estes ambientes, influenciadas, principalmente, pela abundancia dos recursos alimentares de suas preferencias e das condições físicas ambientais favoráveis. Interações competitivas foram evidenciadas pelos modelos nulos, sugerindo que a competição também foi um fator importante na estruturação das assembleias. Ecossistemicamente, os quatro modelos de fluxo de biomassa representam ecossistemas com elevada produção primaria oriunda da floresta riparia e algas filamentosas, que são utilizadas parcialmente. A cadeia trófica baseada em detrito apresentou ser mais importante que a que tem como base a produção primaria nas áreas Reservatório e Lacustre. A maioria dos fluxos ocorre nos compartimentos de níveis tróficos baixos. As propriedades ecossistêmicas da área Jusante indicam que este ambiente se encontra mais desenvolvido e maduro em relação aos outros, caracterizado por resiliência e entropia altas. As áreas represadas (Reservatório e Lacustre) apresentaram atributos ecossistêmicos que lhe conferiram características de menos resiliente e menos maduro que as áreas de rio. A área Montante apresentou um padrão intermediário de resiliência, estabilidade e maturidade. Esses resultados evidenciam que apos quarenta anos da construção da barragem do reservatório de Coaracy Nunes, a fragmentação do ambiente proporcionou alterações ecossistêmicas negativas, refletidas nas assembleias de peixes das áreas acima do barramento e na analise ecossistêmica, evidenciando que a área jusante apresenta características de ambiente em bom estado ecológico, com baixa alteração de origem antrópica e capaz de suportar distúrbios.

Composition of functional ecological guilds of the fish fauna of the internal sector of the Amazon Estuary, Pará, Brazil

O presente estudo descreve a estrutura espacial e temporal da comunidade de peixes estuarinos da porção interna do estuário Amazônico. Amostras foram obtidas no canal principal e canais de maré das Baías do Guajará e Marajó e rio Guamá. Foram coletados um total de 41.516 espécimes, correspondendo 136 espécies, 38 famílias e 12 ordens. Na estação seca, a salinidade média no canal principal aumentou ao longo do gradiente limnico–marinho, entre o rio Guamá e a Baía do Marajó. A riqueza de espécies foi mais baixa na foz do rio Guamá e na margem direita da baía do Guajará. A composição das espécies e as guildas ambientais diferiram significativamente entre as áreas: Migrantes e Ocasionais de água doce foram dominantes no rio Guamá e na Baía do Guajará, enquanto Estuarinas, Marinhas Migrantes e Ocasionais dominaram na Baía do Marajó. Contudo, as guildas tróficas foram relativamente bem balanceadas, em termos funcionais. Piscívoros e Zoobentívoros foram os grupos alimentares dominantes em todas as áreas. Neste estudo, a avaliação da comunidade e o uso da abordagem com guildas foram eficientes para descrever a estrutura e o funcionamento das assembleias de peixes estuarinos e também como ferramenta na avaliação das pressões antrópicas na área.

Ecological distribution and population structure of Acantholobulus schmitti (Rathbun, 1930) (Crustacea, Decapoda, Xanthoidea) on the southeastern Brazilian coast

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

Ecological relevance of sentinels' biomarker responses: A multi-level approach

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Latitudinal gradients in intraspecific ecological diversity

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

Support area as an indicator of environmental load: Comparison between Embodied Energy, Ecological Footprint, and Emergy Accounting methods

Environmental aspects have been acknowledged as an important issue in decision making at any field during the last two decades. There are several available methodologies able to assess the environmental burden, among which the Ecological Footprint has been widely used due to its easy-to-understand final indicator. However, its theoretical base has been target of some criticisms about the inadequate representation of the sustainability concept by its final indicator. In a parallel way, efforts have been made to use the theoretical strength of the Emergy Accounting to obtain an index similar to that supplied by the Ecological Footprint. Focusing on these aspects, this work assesses the support area (SA) index for Brazilian sugarcane and American corn crop through four different approaches: Embodied Energy Analysis (SA(EE)), Ecological Footprint (SA(EF)), Renewable Empower Density (SA(R)), and Emergy Net Primary Productivity (SA(NPP)). Results indicate that the load on environment varies accordingly to the methodology considered for its calculation, in which emergy approach showed the higher values. Focusing on crops comparison, the load by producing both crops are similar with an average of 0.04 ha obtained by SA(EE), 1.86 ha by SA(EF), 4.24 ha by SA(R), and 4.32 ha by SA(NPP). Discussion indicates that support area calculated using Emergy Accounting is more eligible to represent the load on the environment due to its global scale view. Nevertheless, each methodology has its contribution depending of the study objectives, but it is important to consider the real meaning and the scope of each one. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.