Diets of and trophic relationships among dominant marine nekton within the northern California Current ecosystem

In this study we analyzed the diets of 26 nekton species collected from two years (2000 and 2002) off Oregon and northern California to describe dominant nekton trophic groups of the northern California Current (NCC) pelagic ecosystem. We also examined interannual variation in the diets of three nekton species. Cluster analysis of predator diets resulted in nekton trophic groups based on the consumption of copepods, euphausiids, brachyuran larvae, larval juvenile fishes, and adult nekton. However, many fish within trophic groups consumed prey from multiple trophic levels—euphausiids being the most widely consumed. Comparison of diets between years showed that most variation occurred with changes in the contribution of euphausiids and brachyuran larvae to nekton diets. The importance of euphausiids and other crustacean prey to nekton indicates that omnivory is an important characteristic of the NCC food web; however it may change during periods of lower or higher upwelling and ecosystem production.

Decline in condition of northern bluefin tuna (Thunnus thynnus) in the Gulf of Maine

The northern bluefin tuna (Thunnus thynnus) is a highly mobile apex predator in the Gulf of Maine. Despite current stock assessments that indicate historically high abundance of its main prey, Atlantic herring (Clupea harengus), commercial fishermen have observed declines in the somatic condition of northern bluefin tuna during the last decade. We examined this claim by reviewing detailed logbooks of northern bluefin tuna condition from a local fishermen’s cooperative and applying multinomial regression, a robust tool for exploring how a categorical variable may be related to other variables of interest. The data set contained >3082 observations of condition (fat and oil content and fish shape) from fish landed between 1991 and 2004. Energy from stored lipids is used for migration and reproduction; therefore a reduction in energy acquisition on bluefin tuna feeding grounds could diminish allocations to growth and gamete production and have detrimental consequences for rebuilding the western Atlantic population. A decline in northern bluefin tuna somatic condition could indicate substantial changes in the bottom-up transfer of energy in the Gulf of Maine, shifts in their reproductive or migratory patterns, impacts of fishing pressure, or synergistic effects from multiple causes.

Relationship between abundance of juvenile rockfishes (Sebastes spp.) and environmental variables documented off northern California and potential mechanisms for the covariation

We estimated annual abundance of juvenile blue (Sebastes mystinus), yellowtail (S. f lavidus), and black (S. melanops) rockfish off northern California over 21 years and evaluated the relationship of abundance to oceanographic variables (sea level anomaly, nearshore temperature, and offshore Ekman transport). Although mean annual abundance was highly variable (0.01−181 fish/minute), trends were similar for the three species. Sea level anomaly and nearshore temperature had the strongest relationship with interannual variation in rockfish abundance, and offshore Ekman transport did not correlate with abundance. Oceanographic events occurring in February and March (i.e., during the larval stage) had the strongest relationship with juvenile abundance, which indicates that year-class strength is determined during the larval stage. Also of note, the annual abundance of juvenile yellowtail rockfish was positively correlated with year-class strength of adult yellowtail rockfish; this finding would indicate the importance of studying juvenile abundance surveys for management purposes.

The use of otolith morphology to indicate the stock structure of common coral trout (Plectropomus leopardus) on the Great Barrier Reef, Australia

We investigated the use of otolith morphology to indicate the stock structure of an exploited serranid coral reef fish, Plectropomus leopardus, on the Great Barrier Reef (GBR), Australia. Otoliths were measured by traditional one-and two-dimensional measures (otolith length, width, area, perimeter, circularity, and rectangularity), as well as by Fourier analysis to capture the finer details of otolith shape. Variables were compared among four regions of the GBR separated by hundreds of kilometers, as well as among three reefs within each region, hundreds of meters to tens of kilometers apart. The temporal stability in otolith structure was examined by comparing two cohorts of fully recruited four-year-old P. leopardus collected two years before and two years after a signif icant disturbance in the southern parts of the GBR caused by a large tropical cyclone in March 1997. Results indicated the presence of at least two stocks of P. leopardus, although the structure of each stock varied depending on the cohort considered. The results highlight the importance of incorporating data from several years in studies using otolith morphology to discriminate temporary and possibly misleading signals from those that indicate persistent spatial structure in stocks. We conclude that otolith morphology can be used as an initial step to direct further research on groups of P. leopardus that have lived at least a part of their life in different environments.

Application of two methods for determining diet of northern fur seals (Callorhinus ursinus)

Examination of hard parts recovered from scats (feces) is currently the most common method for determining the diet of pinnipeds. However, large or sharp prey remains may be spewed (regurgitated) biasing prey composition and size estimations in diet studies based on scats. Percent frequency of occurrence (FO%) and age or size of selected prey remains recovered from northern fur seal (Callorhinus ursinus) scat (n=3444) and spew samples (n=267) collected from rookeries on St. George Island and St. Paul Island, Alaska, between 1990 and 2000 were compared to determine if a bias in prey composition and age or size estimations existed between scats and spews. Overall prey composition was similar between sample type and location, but the relative FO% of primary prey (≥5%) varied by sample type and location. Age or size estimates of walleye pollock (Theragra chalcogramma) and of two species of gonatid squids (Gonatopsis borealis and Berryteuthis magister) were significantly larger in spews than in scats. Observed differences in FO% and estimated age or size of prey species whose remains were found in scats and spews likely result from size-selective digestion of prey remains. Scats were biased toward smaller prey remains, whereas spews were biased toward larger prey remains and cephalopod beaks. The percent overlap between age classes of walleye pollock caught by the commercial trawl fishery and age classes of walleye pollock consumed by northern fur seals varied noticeably between sample types for both islands (scats: St. George=15. 5%; St. Paul=4.1%; spews: St. George=94.6%; St. Paul=89.6%). These results demonstrate that the inclusion of multiple sampling methods allows for a more accurate assessment of northern fur seal prey occurrence and prey age and size.

Hatching date, nursery grounds, and early growth of juvenile walleye pollock (Theragra chalcogramma) off northern Japan*

Walleye pollock (Theragra chalcogramma) is widely distributed in the North Pacific Ocean and plays an important role in coastal subarctic ecosystems. The Japanese Pacific population of this species is one of the most important demersal fishes for commercial fisheries in northern Japan. The population is distributed along the Pacific coast of Hokkaido and the Tohoku area (Fig. 1), which is the southern limit of distribution of the species in the western North Pacific. In Funka Bay, the main spawning ground for this population, pollock spawn from December to March (Kendall and Nakatani, 1992). Planktonic eggs and larvae are transported into the bay, where juveniles usually remain until late July when they reach 60−85 mm in total length (Hayashi et al., 1968; Nakatani and Maeda, 1987). These juvenile pollock then migrate from Funka Bay eastward to the Doto area off southeastern Hokkaido (Honda et al., 2004). Many studies on eggs, larvae, and juveniles of the species have been conducted in or near Funka Bay, but little information is available on the ecology of the early life stages in the Tohoku area. Hashimoto and Ishito (1991) suggested that eggs are transported from Funka Bay southward to the Tohoku area by the coastal branch of the Oyashio Current, but there has been no study to verify this hypothesis.

Pan-biogeografia dos ungulados viventes (Mammalia: Cetartiodactyla e Perissodactyla) da região Neotropical, da Zona de Transição Sul-americana e região Andina: aspectos históricos e conservacionistas

Os ungulados viventes (Cetartiodactyla e Perissodactyla), nas regiões estudadas, são representados por 11 gêneros e 24 espécies. O presente estudo propõe reconhecer os padrões de distribuição destas espécies, a partir da aplicação do método pan-biogeográfico de análise de traços. Este método auxilia no entendimento a priori dos padrões congruentes de distribuição e numa compreensão de padrões e processos de diferenciação geográfica no tempo e no espaço, reconstruindo a biogeografia de táxons. Em relação a aspectos conservacionistas, o método foi aplicado na identificação de áreas prioritárias para conservação. A aplicação do método consiste basicamente na marcação das localidades de ocorrência dos diferentes táxons em mapas, sendo estas localidades conectadas por intermédio de linhas seguindo um critério de mínima distância, resultando nos chamados traços individuais que foram plotados nos mapas de biomas da América Central e do Sul do programa ArcView GIS 3.2. A superposição destes traços individuais define um traço generalizado, sugerindo uma história comum, ou seja, a preexistência de uma biota ancestral subsequentemente fragmentada por eventos vicariantes. A interseção de dois ou mais traços generalizados corresponde a um nó biogeográfico, que representa áreas compostas e complexas, nas quais se agrupam distintas histórias biogeográficas. Para a análise pan-biogeográfica foi utilizado o software ArcView GIS 3.2 e a extensão Trazos 2004. A partir da superposição dos 24 traços individuais, foram reconhecidos cinco traços generalizados (TGs): TG1, Mesoamericano/Chocó, composto por Mazama pandora, M. temama e Tapirus bairdii; TG2, Andes do Norte (Mazama rufina, Pudu mephistophiles e Tapirus pinchaque); TG 3, Andes Centrais (Hippocamelus antisensis, Lama guanicoe, Mazama chunyi e Vicugna vicugna) ; TG4, Patagônia chilena (Hippocamelus bisulcus e Pudu puda).; TG5, Chaco/Centro oeste do Brasil (Blastocerus dichotomus, Catagonus wagneri e Ozotocerus bezoarticus); e um nó biogeográfico em Antioquia no noroeste da Colômbia. As espécies Mazama americana, M.bricenii, M.goazoubira, M.nana, Tapirus terrestris, Tayassu pecari e T. tajacu não participaram de nenhum dos traços generalizados. Os padrões de distribuição formados a partir dos traços generalizados indicam que os ungulados viventes sofreram uma fragmentação e diferenciação no Pleistoceno, relacionadas a eventos históricos ocorridos na região Neotropical, na Zona de Transição Sul-americana e na região Andina, explicados pelos movimentos ocorridos nas Zonas de Falhas Tectônicas da América Central e do Sul, por vulcanismo e pelas mudanças climáticas. A formação do platô Altiplano-Puna revelou ser uma barreira geográfica, tanto em tempos pretéritos como em tempos atuais, para a maioria da biota sul-americana, com exceção dos camelídeos, que habitam estas áreas da Argentina, do oeste da Bolívia e sudoeste do Peru. O nó biogeográfico confirmou a presença de componentes bióticos de diferentes origens, constituindo uma área com grande diversidade biológica e endêmica, sugerindo assim uma unidade de conservação no noroeste da América do Sul.

Pan-biogeografia dos gêneros Didelphis, Philander, Metachirus, Chironectes e Lutreolina (Didelphimorphia: Didelphidae)

A ordem Didelphimorphia, de marsupiais americanos, apresenta 19 gêneros e 96 espécies, todos membros da família Didelphidae, que é dividida em duas subfamílias, Caluromyinae e Didelphinae. A subfamília Didelphinae contém (não apenas) as tribos Didelphini e Metachirini. A tribo Didelphini compreende 15 espécies de quatro gêneros: Chironectes (1 espécie), Lutreolina (1), Didelphis (6) e Philander (7) e a tribo Metachirini é monotípica, com apenas uma espécie do gênero Metachirus. Estes cinco gêneros encontram-se distribuídos amplamente pelas Américas, desde o sul do Canadá até a região central da Argentina. O objetivo deste estudo foi buscar identificar e explicar, através de análise pan-biogeográfica, os padrões de distribuição das espécies destes cinco gêneros. Para tal, foi feito um levantamento em banco de dados, coleções científicas e artigos científicos para a obtenção de dados sobre as localidades de registro de cada espécie. Estas foram então marcadas em mapas e a partir destes, as localidades de ocorrência foram conectadas com linhas de menor distância para formação dos traços individuais. Pela sobreposição dos traços individuais chegou-se aos traços generalizados e do encontro destes, aos nós biogeográficos. Os pontos de ocorrência foram também plotados em mapas de biomas para análise. Encontramos três traços generalizados e dois nós biogeográficos, um no centro da Bolívia na província biogeográfica de Puna e outro na Argentina, na província de Misiones. Quatro espécies não participaram de nenhum dos traços generalizados, provavelmente devido à sua distribuição mais restrita (Philander deltae, P. andersoni, P. olrogi e P. mcilhennyi). Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus tiveram seus traços coincidentes com dois traços generalizados, o que está de acordo com suas divisões de subespécies. Identificamos os diferentes padrões existentes para o norte da América do Sul (Venezuela) já apontado por diversos autores, porém apenas quando analisadas as subespécies em separado. Alguns limites para a distribuição das espécies puderam ser identificados, como por exemplo o istmo de Tehuantepec, no México, para Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus e o limite da região neotropical para P. opossum e D. marsupialis. O limite de distribuição sul de Philander opossum e P. frenatus é provavelmente o rio Paraguai, que deve servir de barreira para o contato entre as duas espécies. A descaracterização dos ambientes naturais pelo desmatamento vem alterando os padrões naturais de distribuição das espécies, com o registro de espécies de áreas abertas em biomas de mata. Lutreolina crassicaudata apresenta distribuição disjunta, ocupando duas áreas de vegetação aberta, uma no noroeste e outra no centro e sudeste da América do Sul, padrão provavelmente gerado pelos períodos de retração e expansão de áreas de savana do Mioceno superior ao Holoceno, levando à captura destes enclaves de vegetação aberta, com seu isolamento por áreas de floresta. Os nós e traços generalizados aqui identificados coincidiram com os encontrados por outros autores. Apesar da pan-biogeografia poder ser usada para propor áreas de proteção ambiental, nos locais em que encontramos os nós biogeográficos já existem unidades de conservação, não havendo assim necessidade de propor novas áreas no caso desses marsupiais. Ainda existe uma grande necessidade de um melhor conhecimento da distribuição e taxonomia das espécies estudadas, o que promoveria um melhor entendimento dos padrões biogeográficos existentes

Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos

Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético, bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão, foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte, com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional, embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes, quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso, os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais.

Population structure and variance effective size of red snapper (Lutjanus campechanus) in the northern Gulf of Mexico*

We assayed allelic variation at 19 nuclear-encoded microsatellites among 1622 Gulf red snapper (Lutjanus campechanus) sampled from the 1995 and 1997 cohorts at each of three offshore localities in the northern Gulf of Mexico (Gulf). Localities represented western, central, and eastern subregions within the northern Gulf. Number of alleles per microsatellite per sample ranged from four to 23, and gene diversity ranged from 0.170 to 0.917. Tests of conformity to Hardy-Weinberg equilibrium expectations and of genotypic equilibrium between pairs of micro-satellites were generally nonsignificant following Bonferroni correction. Significant genic or genotypic heterogeneity (or both) among samples was detected at four microsatellites and over all microsatellites. Levels of divergence among samples were low (FST ≤0.001). Pairwise exact tests revealed that six of seven “significant” comparisons involved temporal rather than spatial heterogeneity. Contemporaneous or variance effective size (NeV) was estimated from the temporal variance in allele frequencies by using a maximum-likelihood method. Estimates of NeV ranged between 1098 and >75,000 and differed significantly among localities; the NeV estimate for the sample from the northcentral Gulf was >60 times as large as the estimates for the other two localities. The differences in variance effective size could ref lect differences in number of individuals successfully reproducing, differences in patterns and intensity of immigration, or both, and are consistent with the hypothesis, supported by life-history data, that different “demographic stocks” of red snapper are found in the northern Gulf. Estimates of NeV for red snapper in the northern Gulf were at least three orders of magnitude lower than current estimates of census size (N). The ratio of effective to census size (Ne/N) is far below that expected in an ideal population and may reflect high variance in individual reproductive success, high temporal and spatial variance in productivity among subregions or a combination of the two.

Patterns of growth, mortality, and size of the tropical damselfish Acanthochromis polyacanthus across the continental shelf of the Great Barrier Reef

Age-based analyses were used to demonstrate consistent differences in growth between populations of Acanthochromis polyacanthus (Pomacentridae) collected at three distance strata across the continental shelf (inner, mid-, and outer shelf) of the central Great Barrier Reef (three reefs per distance stratum). Fish had significantly greater maximum lengths with increasing distance from shore, but fish from all distances reached approximately the same maximum age, indicating that growth is more rapid for fish found on outer-shelf reefs. Only one fish collected from inner-shelf reefs reached >100 mm SL, whereas 38−67% of fish collected from the outer shelf were >100 mm SL. The largest age class of adult-size fish collected from inner and mid-shelf locations comprised 3−4 year-olds, but shifted to 2-year-olds on outer-shelf reefs. Mortality schedules (Z and S) were similar irrespective of shelf position (inner shelf: 0.51 and 60.0%; mid-shelf: 0.48 and 61.8%; outer shelf: 0.43 and 65.1%, respectively). Age validation of captive fish indicated that growth increments are deposited annually, between the end of winter and early spring. The observed cross-shelf patterns in adult sizes and growth were unlikely to be a result of genetic differences between sample populations because all fish collected showed the same color pattern. It is likely that cross-shelf variation in quality and quantity of food, as well as in turbidity, are factors that contribute to the observed patterns of growth. Similar patterns of cross-shelf mortality indicate that predation rates varied little across the shelf. Our study cautions against pooling demographic parameters on broad spatial scales without consideration of the potential for cross-shelf variabil

Fisheries potential of village dams in northern Ghana

Results of a twelve-month assessment of the fisheries and aquaculture potential of small waterbodies (SWBs) in the West Gonja District of Northern Ghana are presented. The primary objectives of the project were to established whether the fisheries within the reservoir basins in the West Gonja and Nanumba Districts (Northern Region) could be enhanced and aquaculture associated with the SWBs could be viable.

Estimating the maximum sustainable yield of bonito (Sarda chiliensis, Scombridae) of northern Chile from monthly catch data

Monthly catch data of bonito Sarda chiliensis from northern Chile, from 1976 to 1989, were used to obtain a series of estimates of the Z-G parameter (i.e., total mortality minus the growth coefficient in weight). This series was then used to estimate a maximum sustainable yield of 4,500 t/year through a modified version of the surplus production model of J. Csirke and J. Caddy. The status of the fishery is discussed.

The relationship of shell dimensions and shell volume to live weight and soft tissue weight in the mangrove clam, Polymesoda erosa (Solander, 1786) from northern Australia

Shell dimensions (length, height, width) and shell volume were evaluated as estimators of growth for Polymesoda erosa in northern Australia. Each parameter was a good estimator when applied to live weight (r2 values of 76-96 percent), but not to soft tissue weight (wet, dry, or ash-free dry weight) (r2 values of 13-32 percent). The b value for shell volume to weight relationship of clams collected during the dry season (June to October) was signifi cantly different than for those collected in the wet season (February to April).