John Birks: Pioneer in quantitative palaeoecology

We describe the career of John Birks as a pioneering scientist who has, over a career spanning five decades, transformed palaeoecology from a largely descriptive to a rigorous quantitative science relevant to contemporary questions in ecology and environmental change. We review his influence on students and colleagues not only at Cambridge and Bergen Universities, his places of primary employment, but also on individuals and research groups in Europe and North America. We also introduce the collection of papers that we have assembled in his honour. The papers are written by his former students and close colleagues and span many of the areas of palaeoecology to which John himself has made major contributions. These include the relationship between ecology and palaeoecology, late-glacial and Holocene palaeoecology, ecological succession, climate change and vegetation history, the role of palaeoecological techniques in reconstructing and understanding the impact of human activity on terrestrial and freshwater ecosystems and numerical analysis of multivariate palaeoecological data.

A spatio-temporal contrast of the predatory impact of an invasive freshwater crustacean

Aim: Impacts of invasive species may vary across invasion gradients, owing to trait-based sorting of individuals through dispersal: those aggregating at invasion fronts may be more aggressive and voracious. We examine, in the field and laboratory, variation in the predatory impacts of an invasive Ponto-Caspian crustacean Hemimysis anomala G.O. Sars, 1907 at two sites along a spatio-temporal gradient of invasion.

Location: Republic of Ireland.

Methods: We used reciprocal transplant field-deployed mesocosms to compare predation rates of invasion front and well-established H. anomala on natural zooplankton assemblages. In the laboratory, we measured the functional response (relationship between predation rate and prey supply) of H. anomala from both sites, for a per capita mechanistic comparison of predation efficiency. We also assessed prey selectivity of H. anomala in the mesocosm experiments to further compare feeding behaviour. Finally, we used a correlative approach to assess the community impact of H. anomala across sites, including a nearby uninvaded site, by comparing zooplankton diversities and densities.

Results: Invasion front H. anomala had higher predation rates than well-established H. anomala at high in situ zooplankton densities. Invasion front H. anomala also had higher functional responses - in particular showing higher 'attack rates' - indicating a heightened ability to locate and capture prey. Prey selectivity was consistent across the spatio-temporal contrast, with positive selection for cladocerans. Zooplankton diversity and density declined with time since H. anomala invasion, both being maximal at the uninvaded site.

Main conclusions: Our study, for the first time, (1) reveals differences in predatory per capita effects and associated behavioural traits between two sites along a spatio-temporal invasion gradient and (2) shows a negative community-level impact of the invasive H. anomala in natural water bodies. Further spatio-temporal comparisons of predatory per capita effects of invaders are needed to assess the generality of these results.

Deglacial mesophotic reef demise on the Great Barrier Reef

Submerged reefs are important recorders of palaeo-environments and sea-level change, and provide a substrate for modern mesophotic (deep-water, light-dependent) coral communities. Mesophotic reefs are rarely, if ever, described from the fossil record and nothing is known of their long-term record on Great Barrier Reef (GBR). Sedimentological and palaeo-ecological analyses coupled with 67 14C AMS and U–Th radiometric dates from dredged coral, algae and bryozoan specimens, recovered from depths of 45 to 130 m, reveal two distinct generations of fossil mesophotic coral community development on the submerged shelf edge reefs of the GBR. They occurred from 13 to 10 ka and 8 ka to present. We identified eleven sedimentary facies representing both autochthonous (in situ) and allochthonous (detrital) genesis, and their palaeo-environmental settings have been interpreted based on their sedimentological characteristics, biological assemblages, and the distribution of similar modern biota within the dredges. Facies on the shelf edge represent deep sedimentary environments, primarily forereef slope and open platform settings in palaeo-water depths of 45–95 m. Two coral–algal assemblages and one non-coral encruster assemblage were identified: 1) Massive and tabular corals including Porites, Montipora and faviids associated with Lithophylloids and minor Mastophoroids, 2) platy and encrusting corals including Porites, Montipora and Pachyseris associated with melobesioids and Sporolithon, and 3) Melobesiods and Sporolithon with acervulinids (foraminifera) and bryozoans. Based on their modern occurrence on the GBR and Coral Sea and modern specimens collected in dredges, these are interpreted as representing palaeo-water depths of < 60 m, < 80–100 m and > 100 m respectively. The first mesophotic generation developed at modern depths of 85–130 m from 13 to 10.2 ka and exhibit a deepening succession of < 60 to > 100 m palaeo-water depth through time. The second generation developed at depths of 45–70 m on the shelf edge from 7.8 ka to present and exhibit stable environmental conditions through time. The apparent hiatus that interrupted the mesophotic coral communities coincided with the timing of modern reef initiation on the GBR as well as a wide-spread flux of siliciclastic sediments from the shelf to the basin. For the first time we have observed the response of mesophotic reef communities to millennial scale environmental perturbations, within the context of global sea-level rise and environmental changes.

Interchange of entire communities: microbial community coalescence

Microbial communities are enigmatically diverse. We propose a novel view of processes likely affecting microbial assemblages, which could be viewed as the Great American Interchange en miniature: the wholesale exchange among microbial communities resulting from moving pieces of the environment containing entire assemblages. Incidental evidence for such ‘community coalescence’ is accumulating, but such processes are rarely studied, likely because of the absence of suitable terminology or a conceptual framework. We provide the nucleus for such a conceptual foundation for the study of community coalescence, examining factors shaping these events, links to bodies of ecological theory, and we suggest modeling approaches for understanding coalescent communities. We argue for the systematic study of community coalescence because of important functional and applied consequences.

Size-balanced community reorganization in response to nutrients and warming

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

A biological survey method applied to seafloor massive sulphides (SMS) with contagiously distributed hydrothermal-vent fauna

Strategies for mitigation of seafloor massive sulphide (SMS) extraction in the deep sea include establishment of suitable reference sites that allow for studies of natural environmental variability and that can serve as sources of larvae for re-colonisation of extracted hydrothermal fields. In this study, we characterize deep-sea vent communities in Manus Basin (Bismarck Sea, Papua New Guinea) and use macrofaunal data sets from a proposed reference site (South Su) and a proposed mine site (Solwara 1) to test the hypothesis that there was no difference in macrofaunal community structure between the sites. We used dispersion weighting to adjust taxa-abundance matrices to down-weight the contribution of contagious distributions of numerically abundant taxa. Faunal assemblages of 3 habitat types defined by biogenic taxa (2 provannid snails, Alviniconcha spp. and Ifremeria nautilei; and a sessile barnacle, Eochionelasmus ohtai) were distinct from one another and from the vent peripheral assemblage, but were not differentiable from mound-to-mound within a site or between sites. Mussel and tubeworm populations at South Su but not at Solwara 1 enhance the taxonomic and habitat diversity of the proposed reference site. © Inter-Research 2012.

Soil microbes and community coalescence

Community coalescence is a recently introduced term describing the interaction of entire communities and their environments. We here explicitly place the concept of community coalescence in a soil microbial context, exploring intrinsic and extrinsic drivers of such coalescence events. Examples of intrinsic events include the action of earthworms and the dynamics of soil aggregates, while extrinsic events are exemplified by tillage, flooding, litter-fall, outplanting, and the addition of materials containing microbial communities. Aspects of global change may alter the frequency or severity of coalescence events. We highlight functional consequences of community coalescence in soil, and suggest ways to experimentally tackle this phenomenon. Soil ecology as a whole stands to benefit from conceptualizing soil biodiversity in terms of dynamic coalescent microbial assemblages.

Between-taxon matching of common and rare species richness patterns

Aim: Our primary aim is to understand how assemblages of rare (restricted range) and common (widespread) species are correlated with each other among different taxa. We tested the proposition that marine species richness patterns of rare and common species differ, both within a taxon in their contribution to the richness pattern of the full assemblage and among taxa in the strength of their correlations with each other. Location The UK intertidal zone. Methods: We used high-resolution marine datasets for UK intertidal macroalgae, molluscs and crustaceans each with more than 400 species. We estimated the relative contribution of rare and common species, treating rarity and commonness as a continuous spectrum, to spatial patterns in richness using spatial crosscorrelations. Correlation strength and significance was estimated both within and between taxa. Results: Common species drove richness patterns within taxa, but rare species contributed more when species were placed on an equal footing via scaling by binomial variance. Between taxa, relatively small sub-assemblages (fewer than 60 species) of common species produced the maximum correlation with each other, regardless of taxon pairing. Cross-correlations between rare species were generally weak, with maximum correlation occurring between small sub-assemblages in only one case. Cross-correlations between common and rare species of different taxa were consistently weak or absent. Main conclusions: Common species in the three marine assemblages were congruent in their richness patterns, but rare species were generally not. The contrast between the stronger correlations among common species and the weak or absent correlations among rare species indicates a decoupling of the processes driving common and rare species richness patterns. The internal structure of richness patterns of these marine taxa is similar to that observed for terrestrial taxa.

Finance, social economics and community development

The last three decades have seen social enterprises in the United Kingdom pushed to the forefront of welfare delivery, workfare and area-based regeneration. For critics, this is repositioning the sector around a neoliberal politics that privileges marketization, state roll-back and disciplining community groups to become more self-reliant. Successive governments have developed bespoke products, fiscal instruments and intermediaries to enable and extend the social finance market. Such assemblages are critical to roll-out tactics, but they are also necessary and useful for more reformist understandings of economic alterity. The issue is not social finance itself but how it is used, which inevitably entangles social enterprises in a form of legitimation crises between the need to satisfy financial returns and at the same time keep community interests on board. This paper argues that social finance, how it is used, politically domesticated and achieves re-distributional outcomes is a necessary component of counter-hegemonic strategies. Such assemblages are as important to radical community development as they are to neoliberalism and the analysis concludes by highlighting the need to develop a better understanding of finance, the ethics of its use and tactical compromises in scaling it as an alternative to public and private markets.

Replicability of data collected for empirical estimation of relative pollen productivity

The effects of repeated survey and fieldwork timing on data derived from a recently proposed standard field methodology for empirical estimation of Relative Pollen Productivity have been tested. Seasonal variations in vegetation and associated pollen assemblages were studied in three contrasting cultural habitat types; semi-natural ancient woodlands, lowland heaths, and unimproved, traditionally managed hay meadows. Results show that in woodlands and heathlands the standard method generates vegetation data with a reasonable degree of similarity throughout the field season, though in some instances additional recording of woodland canopy cover should be undertaken, and differences were greater for woodland understorey taxa than for arboreal taxa. Large differences in vegetation cover were observed over the field season in the grassland community, and matching the phenological timing of surveys within and between studies is clearly important if RPP estimates from these sites are to be comparable. Pollen assemblages from closely co-located moss polsters collected on different visits are shown to be variable in all communities, to a greater degree than can be explained by the sampling error associated with pollen counting, and further study of moss polsters as pollen traps is recommended.

A synopsis of the genus Bursaphelenchus Fuchs, 1937 (Aphelenchida: Parasitaphelenchidae) with keys to species

The 75 valid species of the genus Bursaphelenchus are listed together with their synonyms. Diagnostic characters and their states are discussed and illustrated. Tabular and traditional text keys are provided for the genus. Two new subspecies are proposed to distinguish populations of B. piniperdae and B. poligraphi, as described by Rühm (1956), from the original descriptions of these species published by Fuchs (1937). Known records of Bursaphelenchus species with their associated natural vectors, plants and plant families are given. Dendrograms of species relationships (UPGMA, standard distance: mean character difference) based on combined taxonomic characters and also on spicule characters only, are provided. Discussion as to whether the species groups are natural or artificial (and therefore purely diagnostic) is based on their relationships in the dendrogram and the vector and associated plant ranges of the species. Of the six species groups distinguished, two appear to represent natural assemblages, these being the xylophilus-group (with ten species) and the hunti-group (seven species), of which two, B. cocophilus and B. dongguanensis, form the cocophilus-cluster which is separated on the dendrogram from the main clusters. The remaining four species groups appear to be artificial and purely diagnostic in function, namely the aberrans-group (four species); the eidmanni-group (six species); the borealis-group (five species), and the piniperdae-group (43 species). Two new subspecies, both in the piniperdae-group, viz. B. piniperdae ruehmpiniperdae n. subsp. and B. poligraphi ruehmpoligraphi n. subsp., are proposed and diagnosed from B. piniperdae piniperdae and B. poligraphi poligraphi the respective type subspecies. Bursaphelenchus dongguanensis is regarded as being a valid member of the genus and its transfer to Parasitaphelenchus is rejected.

Microphytobenthos vs Hydrobia: trophic coupling in estuarine environment

Os estuários são ambientes complexos, biologicamente diversos e muito importantes no que respeita à produtividade primária. As zonas intertidais destes ecossistemas são ocupadas por organismos que possuem uma elevada capacidade de sobrevivência e adaptação face às variadas e rápidas alterações nos factores ambientais (tais como temperatura, salinidade, conteúdo hídrico, etc.). As cadeias tróficas com origem no ecossistema estuarino bentónico são essencialmente herbívoras, regulando o fluxo de energia desde o fundo sedimentar e através do ecossistema. Nas áreas estuarinas intertidais a produção primária é essencialmente suportada pelo microfitobentos (MPB). Estas comunidades de microalgas bênticas constituem uma importante fonte de matéria orgânica e são por si só a principal fonte alimentar para as populações de Hydrobia. Neste contexto, a interacção MPB - Hydrobia é um modelo-chave na investigação da cadeia trófica estuarina de origem bentónica, actuando como um importante canal de transporte de energia para os níveis tróficos superiores, especialmente se considerarmos que Hydrobia é uma importante presa para peixes, aves e caranguejos. O presente estudo tem por objectivos gerais: i) a investigação do controlo ambiental (particularmente da luz e do teor em água do sedimento) e endógeno na migração vertical do MPB e ii) a identificação e potencial utilização de marcadores tróficos (pigmentos e ácidos gordos) úteis à investigação da interacção MPB – Hydrobia em laboratório e em condições naturais, considerando a existência de uma elevada plasticidade trófica por parte da Hydrobia e a elevada densidade populacional que estes organismos podem apresentar. A primeira fase de investigação resultou na comparação do papel dos estímulos ambientais e do controlo endógeno nos padrões de comportamento migratório vertical do microfitobentos, demonstrando a existência de um controlo essencialmente endógeno na formação e desintegração do biofilme superficial. A regulação e manutenção da biomassa à superfície do sedimento são claramente controladas pela variação dos factores ambientais, em especial da luz, cuja presença é essencial à formação total do biofilme microalgal à superfície do sedimento intertidal. Foi proposta uma nova abordagem metodológica com vista à estimativa nãodestrutiva do teor de água de sedimentos intertidais vasosos , possibilitando o estudo da influência da acção do vento no conteúdo hídrico dos sedimentos e o consequente impacto da dessecação na comunidade microfitobêntica. Observou-se que a dessecação provoca efeitos limitantes não só na biomassa superficial mas também na actividade fotossintética dos biofilmes microfitobênticos, conduzindo à diminuição da produtividade primária. No que respeita à dinâmica trófica da interacção MPB - Hydrobia foi estabelecido o uso do pigmento feoforbide a, quantificado nas partículas fecais da fauna, como marcador trófico que permite estimar a quantidade de biomassa de microalgas (clorofila a) incorporada pelos organismos animais.Para tal foi investigada e comprovada a existência de uma relação significativa entre a concentração de feopigmentos excretados e a concentração de clorofila a ingerida. Estes estudos foram desenvolvidos numa primeira fase à escala diária, considerando os efeitos dos ciclos sazonais, dia-noite e maré, e depois com a validação em condições naturais, numa escala mensal. A taxa de ingestão média de indivíduos de H. ulvae varia ao longo do dia, com o máximo em torno dos períodos diurnos de maré baixa, o que pode estar relacionado com a disponibilidade de MPB. As taxas de ingestão (TI) de H. ulvae variam ainda em função da estação do ano (TI verão > TI primavera) e em função da densidade de indivíduos (> densidade, < ingestão). Verificou-se um efeito negativo na concentração de clorofila disponível após herbívoria independentemente da densidade de indivíduos. Finalmente, a comparação dos perfis de ácidos gordos de H. ulvae provenientes de diferentes habitats com os perfis de potenciais fontes alimentares permitiu demonstrar que os ácidos gordos são ferramentas úteis na identificação do habitat ocupado por estes organismos. No entanto, apesar da ocupação de diferentes habitats e da integração de múltiplas fontes de produção primária na sua dieta foram sempre observados significativos níveis de ácidos gordos específicos de microalgas (em particular diatomáceas), reforçando o papel importante das comunidades de microalgas bênticas na dieta das populações de H. ulvae.

Biodiversity and conservation of the middle-Araguaia herpetofauna

A conservação da biodiversidade nunca foi uma assunto tão popular como nas últimas décadas, mas esta popularidade crescente é devida à pior das razões: o passo acelerado da extinção de espécies e habitats. Os ecossistemas tropicais são, ao mesmo tempo, os mais diversos e os mais ameaçados, em parte porque muitos países destas regiões emergem ainda de situações de instabilidade social, económica e política. O Brasil é o maior país Neotropical, onde se encontram alguns dos biomas com maior diversidade e mais ameaçados do planeta. Actualmente, é também um país líder ao nível da planificação e implementação de medidas de conservação da biodiversidade. Vários dos biomas tropicais mais diversos e ameaçados encontram-se em território brasileiro. Dois destes biomas, a Amazónia e o Cerrado, convergem numa região ecotonal sujeita a uma elevada pressão humana, conhecida como o arco do desmatamento. O Araguaia, um dos maiores rios do Brasil, corre ao longo desta paisagem e os efeitos do desmatamento são já evidentes em toda a sua bacia. Por causa do acelerado ritmo de degradação deste ecossistema, torna-se urgente obter uma imagem clara da biodiversidade regional e compreender como e se a estratégia de conservação para esta região é capaz de lidar com as correntes ameaças e alcançar o seu objectivo a longo prazo: conservar a biota regional. Tendo a herpetofauna como grupo-alvo, os nossos objectivos principais foram: aumentar o conhecimento das comunidades de anfíbios e répteis squamata da região do curso médio do Rio Araguaia; compreender a importância deste rio nos padrões intraespecíficos de estrutura e diversidade genética para diferentes espécies com diferentes características ecológicas; avaliar o potencial de diferentes metodologias para o estudo e monitorização da herpetofauna regional. Os nossos resultados revelam que a amostragem continuada e o uso de diferentes técnicas são essenciais para a obtenção de uma imagem precisa da diversidade da herpetofauna local. As comunidades locais de anfíbios e lagartos apresentaram maior riqueza específica na Área de Protecção Ambiental Bananal/Cantão (APABC), uma área tampão, do no Parque Estadual do Cantão (PEC), uma área de conservação estrita. A APABC é caracterizada por uma maior heterogeneidade de habitats e os nosso resultados corroboram a teoria da heterogeneidade espacial e resultados recentes que revelam uma maior diversidade de lagartos nas zonas interfluviais do Cerrado, do que nas matas de galeria. Os resultados aqui apresentados não corroboram a hipótese de que os ecótonos apresentam maior diversidade do que os biomas em redor. Os nossos resultados revelaram ainda que o Rio Araguaia afecta de forma diferente a estrutura genética de várias espécies de anfíbios e lagartos. Estas diferenças poderão estar relacionadas com a ecologia das espécies, nomeadamente com o uso de diferentes habitats, a vagilidade, ou a estratégia alimentar. Sugerimos que a gestão integração de diferentes unidades de conservação, com diferentes estatutos, podem ajudar a preservar melhor a biota regional.

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.

Estudo da variação da abundância e diversidade de procariotas em sedimentos subsuperficiais marinhos

Os sedimentos marinhos subsuperficiais profundos são, atualmente, um ambiente ainda pouco conhecido do ponto de vista microbiológico, nomeadamente quanto aos processos metabólicos que nele têm lugar e quanto à sua possível influência nos ciclos biogeoquímicos. O acesso a amostras colhidas em sedimentos profundos, particularmente no âmbito dos programas IODP (International Ocean Discovery Program) e ECORD (European Consortium for Ocean Research Drilling) tem permitido recolher informação sobre a estrutura das comunidades de procariotas bem como sobre alguns dos fatores que regulam a sua distribuição e atividade. Este estudo teve como objetivo caracterizar a distribuição e a diversidade estrutural das comunidades de procariotas em sedimentos subsuperficiais profundos colhidos no Arco Izu-Bonin-Mariana, no mar das Filipinas, com recurso a métodos independentes de cultivo (PCR-DGGE) e à contagem de células por microscopia de epifluorescência. Os resultados apontam para a existência de comunidades de Bacteria e Archaea diversas. Os valores do índice de diversidade de Shannon-Weaver (H’) calculados com base nos perfis de DGGE (Bacteria) foram significativamente mais elevados (3,035 – 1,971) nas camadas superficiais (< 140 mafm) do que nos sedimentos (2,519 - 1,049) correspondentes a profundidades superiores entre 163 e 879 mafm. A abundância máxima (8,66 x 106 células.gps-1) foi registada à profundidade de 67 mafm e valor mínimo (2,26 x 106 células.gps-1) foi observado em amostras colhidas a 879 mafm de profundidade. Abundância e diversidade apresentaram correlação negativa com a profundidade e com o teor de sulfato. Os resultados indicam que ao longo da coluna de sedimento se estabelecem comunidades de procariotas estruturalmente diferentes e adaptadas ao ambiente geoquímico prevalecente, nomeadamente em termos dos aceitadores de eletrões disponíveis. O estudo do microbioma destas amostras representativas do ambiente sedimentar subsuperficial profundo será continuado e detalhado, com recurso a técnicas de sequenciação avançada.