A bioregional classification of the continental shelf of northeastern North America for conservation analysis and planning based on representation

Understanding how well National Marine Sanctuaries and other marine protected areas represent the diversity of species present within and among the biogeographic regions where they occur is essential for assessing their conservation value and identifying gaps in the protection of biological diversity. One of the first steps in any such assessment should be the development of clearly defined and scientifically justified planning boundaries representing distinct oceanographic conditions and faunal assemblages. Here, we propose a set of boundaries for the continental shelf of northeastern North America defined by subdivisions of the Eastern Temperate Province, based on a review and synthesis (i.e. meta-analysis) of the scientific literature. According to this review, the Eastern Temperate Province is generally divided into the Acadian and Virginian Subprovinces. Broad agreement places the Scotian Shelf, Gulf of Maine, and Bay of Fundy within the Acadian Subprovince. The proper association of Georges Bank is less clear; some investigators consider it part of the Acadian and others part of the Virginian. Disparate perspectives emerge from the analysis of different groups of organisms. Further, while some studies suggest a distinction between the Southern New England shelf and the rest of the Mid-Atlantic Bight, others describe the region as a broad transition zone with no unique characteristics of its own. We suggest there exists sufficient evidence to consider the Scotian Shelf, Gulf of Maine, Georges Bank, Southern New England, and Southern Mid-Atlantic Bight as distinct biogeographic regions from a conservation planning perspective, and present a set of proposed mapped boundaries. (PDF contains 23 pages.)

Distribution patterns of fish eggs in the U.S. Northeast Continental Shelf Ecosystem, 1977-1987

This atlas presents information on fish eggs and temperature data collected from broadscale ichthyoplankton surveys conducted off the U.S. northeast coast from ]977 to 1987. Distribution and abundance information is provided for 33 taxa in the form of graphs and contoured egg-density maps by month and survey. Comments are included on interannual and interseasonal trends in spawning intensity. Data on 14 additional but less numerous taxa are provided in tabular form. (PDF file contains 316 pages.)

Quantitative composition and distribution of the macrobenthic invertebrate fauna of the Continental Shelf ecosystems of the Northeastern United States

From the mid-1950's to the mid-1960's a series of quantitative surveys of the macrobenthic invertebrate fauna were conducted in the offshore New England region (Maine to Long Island, New York). The surveys were designed to 1) obtain measures of macrobenthic standing crop expressed in terms of density and biomass; 2) determine the taxonomic composition of the fauna (ca. 567 species); 3) map the general features of macrobenthic distribution; and 4) evaluate the fauna's relationships to water depth, bottom type, temperature range, and sediment organic carbon content. A total of 1,076 samples, ranging from 3 to 3,974 m in depth, were obtained and analyzed. The aggregate macrobenthic fauna consists of 44 major taxonomic groups (phyla, classes, orders). A striking fact is that only five of those groups (belonging to four phyla) account for over 80% of both total biomass and number of individuals of the macrobenthos. The five dominant groups are Bivalvia, Annelida, Amphipoda, Echninoidea, and Holothuroidea. Other salient features pertaining to the macrobenthos of the region are the following: substantial differences in quantity exist among different geographic subareas within the region, but with a general trend that both density and biomass increase from northeast to southwest; both density and biomass decrease with increasing depth; the composition of the bottom sediments significantly influences both the kind and quantity of macrobenthic invertebrates, the largest quantities of both measures of abundance occurring in the coarser grained sediments and diminishing with decreasing particle size; areas with marked seasonal changes in water temperature support an abundant and diverse fauna, whereas a uniform temperature regime is associated with a sparse, less diverse fauna; and no detectable trends are evident in the quantitative composition of the macrobenthos in relation to sediment organic carbon content. (PDF file contains 246 pages.)

Seasonal, horizontal, and vertical distribution of phytoplankton chlorophyll a in the Northeast U.S. Continental Shelf Ecosystem

The broad scale features in the horizontal, vertical, and seasonal distribution of phytoplankton chlorophyll a on the northeast U.S. continental shelf are described based on 57,088 measurements made during 78 oceanographic surveys from 1977 through 1988. Highest mean water column chlorophyll concentration (Chlw,) is usually observed in nearshore areas adjacent to the mouths of the estuaries in the Middle Atlantic Bight (MAB), over the shallow water on Georges Bank, and a small area sampled along the southeast edge of Nantucket Shoals. Lowest Chlw «0.125 ug l-1) is usually restricted to the most seaward stations sampled along the shelf-break and the central deep waters in the Gulf of Maine. There is at least a twofold seasonal variation in phytoplankton biomass in all areas, with highest phytoplankton concentrations (m3) and highest integrated standing stocks (m2) occurring during the winter-spring (WS) bloom, and the lowest during summer, when vertical density stratification is maximal. In most regions, a secondary phytoplankton biomass pulse is evident during convective destratification in fall, usually in October. Fall bloom in some areas of Georges Bank approaches the magnitude of the WS-bloom, but Georges Bank and Middle Atlantic Bight fall blooms are clearly subordinate to WS-blooms. Measurements of chlorophyll in two size-fractions of the phytoplankton, netplankton (>20 um) and nanoplankton «20 um), revealed that the smaller nanoplankton are responsible for most of the phytoplankton biomass on the northeast U.S. shelf. Netplankton tend to be more abundant in nearshore areas of the MAB and shallow water on Georges Bank, where chlorophyll a is usually high; nanoplankton dominate deeper water at the shelf-break and deep water in the Gulf of Maine, where Chlw is usually low. As a general rule, the percent of phytoplankton in the netplankton size-fraction increases with increasing depth below surface and decreases proceeding offshore. There are distinct seasonal and regional patterns in the vertical distribution of chlorophyll a and percent netplankton, as revealed in composite vertical profiles of chlorophyll a constructed for 11 layers of the water column. Subsurface chlorophyll a maxima are ubiquitous during summer in stratified water. Chlorophyll a in the subsurface maximum layer is generally 2-8 times the concentration in the overlying and underlying water and approaches 50 to 75% of the levels observed in surface water during WS-bloom. The distribution of the ratio of the subsurface maximum chlorophyll a to surface chlorophyll a (SSR) during summer parallels the shelfwide pattern for stability, indexed as the difference in density (sigma-t) between 40 m and surface (stability 40. The weakest stability and lowest SSR's are found in shallow tidally-mixed water on Georges Bank; the greatest stability and highest SSR's (8-12:1) are along the mid and outer MAB shelf, over the winter residual water known as the "cold band." On Georges Bank, the distribution of SSR and the stability40 are roughly congruent with the pattern for maximum surface tidal current velocity, with values above 50 cms-1 defining SSR's less than 2:1 and the well-mixed area. Physical factors (bathymetry, vertical mixing by strong tidal currents, and seasonal and regional differences in the intensity and duration of vertical stratification) appear to explain much of the variability in phytoplankton chlorophyll a throughout this ecosystem. (PDF file contains 126 pages.)

Feeding Ecology of Humpback Whales in Continental Shelf Waters near Cordell Bank, California

Daytime feeding behavior of humpback whales (Megaptera novaeangliae) in Gulf of the Farallones, California, and adjacent waters was observed during autumn of 1988 to 1990. Bodega Canyon, Cordell Bank, and the Farallon Islands were the primary sites of feeding activity. Fecal samples of whales and zooplankton tows contained euphausiids exclusively, dominated by Thysanoessa spinifera (79%), with lesser amounts of Euphausia pacifica (14%), Nyctiphanes simplex (4%), and Nematoscelis difficilis (3%). In 1988 and 1990, whales also were infrequently observed feeding on small schooling fish, presumably Pacific herring (Clupea pallasii), northern anchovy (Engraulis mordax), and juvenile rockfish (Sebastes spp.). Feeding was the most common behavior observed (52%), and less frequently traveling (23%), milling (21 %), and resting (4%). Whales used different methods to consume euphausiid prey at the surface (0-10 m), in shallow water (11-60 m), and deep water (61-140 m). Humpback whales fed at the surface 56% of time in 1988 and 32% of time in 1990, using primarily lateral lunges to capture swarms of euphausiids. In 1989, no surface feeding was observed; however, deep, long-duration dives were followed by extended surface intervals with many respirations. These 1989 observations coincided with increased prey depth as indicated by depth sounder records of diving whales and prey scattering layers. In 1989, increased prey depth and associated feeding behaviors were strongly associated with unusually high surface temperatures, calm seas, and changes in water circulation. Environmental conditions in 1989 triggered the most intense and wide-spread occurrence of red tide in this region since 1980. Red tide samples collected throughout this period contained Alexandrium (=Gonyaulax) catenella and Noctiluca scintillans. Surface feeding was observed only in 1988 and 1990, when surface prey were available and red tides were very limited in extent, duration, and intensity. Annual variations in humpback whale feeding behavior were related to prey availability which is affected by corresponding environmental conditions. (PDF contains 94 pages)

Benthic macrofauna and habitat monitoring on the Continental Shelf of the northeastern United States: I. Biomass

Information on long-term temporal variability of and trends in benthic community-structure variables, such as biomass, is needed to estimate the range of normal variability in comparison with the effects of environmental change or disturbance. Fishery resource distribution and population growth will be influenced by such variability. This study examines benthic macrofaunal biomass and related data collected annually between 1978 and 1985 at 27 sites on the continental shelf of the northwestern Atlantic, from North Carolina to the southern Gulf of Maine. The study was expanded at several sites with data from other studies collected at the same sites prior to 1978. Results indicate that although there was interannual and seasonal variability, as expected, biomass levels over the study period showed few clear trends. Sites exhibiting trends were either in pollution-stressed coastal areas or influenced by the population dynamics of one or a few species, especially echinoderms. (PDF file contains 34 pages.)

Ichthyoplankton of the continental shelf near Kodiak Island, Alaska

Eleven ichthyoplankton surveys were conducted (1 in 1972 and 10 between 1977 and 1979) in the northeastern Pacific Ocean over the continental shelf off Kodiak Island, Alaska. In the 677 neuston and 632 bongo tows, eggs or larvae of more than 80 fish taxa were found. They were present in every season and throughout the survey area, although more taxa and more individuals were found in summer than in other seasons. Among the more abundant species were the gadid Theragra chalcogramma and several hexagrammids and pleuronectids. The hexagrammids and several coUids were abundant in the neustonic layer, where they spent close to a year as larvae and prejuvenlles. Although the seasonal and geographic distribution of most taxa was complex, two patterns emerged: Late summer-fall spawners produce demersal eggs and have neustonic larvae that remain pelagic for several months (hexagrammids and some cottlds), and spring-summer spawners have pelagic eggs and larvae that spend several weeks in the plankton but are not closely associated with the surface (Theragra chalcogramma, pleuronectlds). (PDF file contains 95 pages.)

Origem e composição da matéria orgânica sedimentar na margem continental próximo a Cabo Frio (RJ), porção sul da Bacia de Campos, costa sudeste do Brasil

Lipídios como marcadores moleculares (ácidos graxos, esterois e n- alcoois) e COT foram analisados em 48 amostras de sedimento superficial (0-2 cm) em dois períodos (inverno de 2008/2009 e verão de 2009) ao longo de 12 isóbatas em 2 transectos (25 a 3000 m) na principal região de ressurgência da costa sudeste do Brasil, onde a influência do aporte fluvial é mínima. O objetivo foi (i) avaliar as fontes, transporte e regiões de acúmulo da matéria orgânica (MO) (ii) identificar a fração da MO potencialmente disponível para os orgânismos bentônicos. Este estudo faz parte do Projeto Habitats Heterogeneidade Ambiental da Bacia de Campos coordenado pelo CENPES/PETROBRAS. Lipídios derivados da produção primária (0.058 - 3.1 mg gCOT-1) e secundária (0.015 - 2.2 mg gCOT-1) representaram a maior fração da MO sedimentar, enquanto lipídios derivados de fontes alóctonas (0.043 - 0.40 mg gCOT-1) e bactérias (<0.01 - 0.43 mg gCOT-1) foram menos representativos. O padrão de transporte e acúmulo da MO no sedimento depende da associação entre fatores físicos (hidrodinâmicos) e biológicos (resposta a ressurgência), e não é influenciado sazonalmente como observado em dados prévios na mesma região. Verificou-se que regiões restritas da plataforma continental apresentam acúmulo de MO lábil e esse material é exportado para regiões do talude (400 a 1000 m de profundidade), o que representa uma fonte importante de MO biodisponível para a comunidade bentônica desta região.

O uso do boto-cinza (Sotalia guianensis) como sentinela da poluição continental por compostos organoclorados (DDT, PCB, HCH, HCB e Mirex) em baías costeiras do Estado do Rio de Janeiro

Concentrações de compostos organoclorados (DDTs, PCBs, HCHs, Mirex e HCB) foram determinadas em camadas externas e internas do tecido adiposo subcutâneo de 17 botos-cinza (Sotalia guianensis) da região Sudeste do Brasil. Não houve diferenças estatísticas significativas entre os estratos, relativo aos 37 compostos determinados, assim como ΣDDT, ΣPCB, ΣHCH, e as razões p,p-DDE/ΣDDT e ΣDDT/ΣPCB. Entretanto, foram observadas diferenças significativas nas concentrações de alguns compostos organoclorados de animais encalhados ou capturados acidentalmente quando comparados com animais biopsiados remotamente, sendo assim as comparações entre esses dois conjuntos de dados, devem ser vistas com cuidado. No presente estudo, as concentrações dos compostos organoclorados foram determinadas em biópsias de botos-cinza obtidas de 2007 a 2009, nas baías de Sepetiba (n=13) e Ilha Grande (n=11), Sudeste do Brasil. As concentrações (ng/g de lipídio) variaram de

Lipídios como indicadores de processos biogeoquímicos em sedimentos da margem continental do Estado do Rio de Janeiro

Este estudo constitui parte do Projeto Habitats Heterogeneidade Ambiental da Bacia de Campos coordenado pelo CENPES/Petrobras, um projeto multidisciplinar de caracterização ambiental que considera as diferentes feições e habitats da margem continental do sudeste brasileiro. O objetivo desta tese foi investigar os processos relacionados com a origem, o transporte e o acúmulo de matéria orgânica (MO) em sedimentos da margem continental da Bacia de Campos (RJ). Para isso, foram determinados a composição elementar da matéria orgânica (carbono e nitrogênio) por combustão a seco e os lipídios (esteróis, álcoois e ácidos graxos) por CG-MS e CG-DIC. Foram analisadas 215 amostras de sedimento superficial (0-2 cm de profundidade), coletadas em duas amostragens (períodos seco e chuvoso de 2008/2009), distribuídas sobre 12 isóbatas (de 25 a 3000 m) ao longo de 9 transectos de norte a sul da bacia. Além disto, foram ainda consideradas as isóbatas de 400 a 1900 m em dois cânions submarinos no norte da bacia (Almirante Câmara e Grussaí). Com base nos resultados obtidos, a MO sedimentar na plataforma e talude da bacia revelou-se essencialmente autóctone, derivada de produtores primários e secundários. Com isto, a MO contém uma fração reativa significativa e, portanto, é potencialmente biodisponível para os organismos bentônicos. No entanto, foram observados gradientes espaciais significativos na qualidade e na quantidade da MO sedimentar. Na plataforma continental (25 m a 150 m de profundidade) as concentrações de lipídios foram intermediárias e houve predomínio de MO sedimentar lábil. Exceções foram as áreas influenciadas por ressurgência costeira e/ou intrusão sub-superficial (próximo à Cabo Frio, Cabo de São Tomé e no limite norte da bacia), onde as concentrações foram altas. No talude superior e médio (400 a 1300 m) as concentrações de MO foram notadamente mais elevadas, mas com maior influência de processos bacterianos de alteração de sua composição original. E no talude inferior (1900 a 3000 m) as concentrações de MO estiveram muito baixas e apenas os lipídios mais resistentes à degradação bacteriana foram encontrados em concentrações mensuráveis. Isto sugeriu a exportação de materiais da plataforma ao longo do gradiente batimétrico, possivelmente decorrente da ação de meandros e vórtices da Corrente do Brasil e das correntes de fundo atuantes na região. Além disto, por ser lábil e biodisponível, a MO no sedimento apresenta uma fração biodisponível que pode ter uma influência na ecologia das comunidades bentônicas, particularmente aquelas localizadas no talude superior. Os cânions Grussaí e Almirante Câmara se revelaram regiões de acúmulo de MO e importantes no transporte da MO com valor nutritivo para comunidades bentônicas do talude médio e inferior.

Massa corporal e morfometria de Conopophaga melanops (Aves: Conopophagidae): uma comparação intrasexual e entre áreas continental e insular de Mata Atlântica, na região da Baía da Ilha Grande, RJ

A forma e o tamanho de um determinado organismo devem caracterizar aspectos ecológicos, uma vez que a morfometria é resultado da evolução. Diferenças nos caracteres morfológicos podem ter sido causadas por isolamento geográfico, mesmo em períodos de tempo relativamente curtos. O estudo da morfologia ecológica é uma tentativa de compreender a relação funcional entre variação morfológica e a ecologia dos animais. A variação nos atributos morfométricos de tamanho corpóreo entre os sexos pode ser um resultado da ação da seleção sexual. O presente estudo aborda uma comparação intrasexual e entre área continental e insular da morfologia de Conopophaga melanops (Vieillot, 1818), tendo sido realizado em uma área na Ilha Grande e em outra área na Reserva Ecológica Rio das Pedras (ReRP), RJ. A espécie, endêmica de Mata Atlântica e estritamente florestal, apresenta dimorfismo sexual, contudo indivíduos jovens possuem plumagem similar a de fêmeas. As aves foram capturadas com redes neblina, e doze medidas morfométricas foram obtidas de 51 indivíduos. A confirmação do sexo foi realizada por métodos moleculares baseados no DNA em 69 amostras. O percentual de erro na identificação do sexo em campo, pela plumagem, foi de 9,7%. A confirmação molecular do sexo é uma importante ferramenta que têm potencial de revelar padrões demográficos em estudos comportamentais e reprodutivos desta espécie. Na ReRP o comprimento da asa e a variável distância da cabeça até a ponta do bico apresentaram uma diferença significativa, sendo maior para machos do que para fêmeas. Já na Ilha Grande, as únicas variáveis que apresentaram diferença significativa foram comprimento da cauda (maior em machos) e altura do bico na base (maior em fêmeas). As diferenças de tamanho da asa entre os sexos corroboram com padrões de diversas outras espécies Neotropicais. A diferença morfométrica do bico pode estar associada à ecologia alimentar desta espécie. Tanto fêmeas quanto machos foram maiores na ilha do que no continente com relação ao comprimento total e comprimento da asa, além de comprimento da cauda maior para os machos.

Alimentación de la merluza en la región del talud continental argentino, época invernal (Merlucciidae, Merluccius merluccius hubbsi)

In the present paper the first results on the food and feeding habityas of hake in the region of the Argentinean continental slope are given. The data were obtained from the hake sampling made on board of the German research ship "Walther Herwig" during his first fishing exploratory trip in the Southwest Atlantic and from the investigation on the collected hake's stomachs.

Distribuição espacial do pico e ultraplâncton na plataforma continental e talude entre Cabo Frio (RJ) e Ubatuba (SP) e sua relação com a hidrodinâmica local: inverno de 2010

O picoplâncton (0,2 - 2,0 m) e ultraplâncton (> 2,0 - 5,0 m) despertam interesse por utilizarem ativamente a matéria orgânica dissolvida, estabelecendo a alça microbiana. Responsáveis por 50-80% da produção primária em águas oligotróficas, essas frações apresentam elevadas eficiência luminosa e razão superfície/volume que as permitem alcançar alto desenvolvimento mesmo sob baixas luminosidade e disponibilidade de nutrientes. Buscando relacionar a distribuição espacial e composição da comunidade pico e ultraplanctônica aos controles bottom-up na plataforma continental e talude ao largo dos Estados do Rio de Janeiro e São Paulo (22S a 26S), foram coletadas amostras de água em 39 estações oceanográficas e utilizadas as imagens dos sensores MODIS Terra e Aqua, bem como dados de hidrografia, para a descrição dos fenômenos oceanográficos de mesoescala. A abundância total de ambas as frações de tamanho, assim como a dominância do picoplâncton, reduziu em função do distanciamento da costa. Os organismos autotróficos foram em média (102 cél.mL-1 a 104 cél.mL-1 ) majoritariamente uma ordem de grandeza inferiores aos heterotróficos (103 cél.mL-1 a 105 cél.mL-1). A Água Central do Atlântico Sul (ACAS) e as plumas das baías de Guanabara e Sepetiba (RJ) permaneceram na plataforma interna favorecendo o aumento na concentração dos macronutrientes e refletindo na mudança da estrutura da comunidade através do aumento da contribuição de autótrofos no centro da plataforma, principalmente do ultraplâncton à superfície (cerca de 21%) e na profundidade do máximo de clorofila (44%). O transporte de águas costeiras carreadas por uma corrente de origem sul gerou o vórtice de plataforma identificado nas imagens de satélite para a região da plataforma interna de Ubatuba (SP), onde concentrações mais elevadas de amônio (0,28 M) e fosfato (9,64 M) a partir dos 50 m sustentaram maior densidade do ultra autótrofo (2,89 x 103 cél.mL-1) que superou a densidade de heterótrofos (2,50 x 103 cél.mL-1) no máximo de clorofila. Os resultados destacaram um forte gradiente nerítico-oceânico na distribuição dos organismos. Sugerem ainda a predominância do metabolismo heterotrófico na maior parte das águas oligotróficas da plataforma e talude entre o Rio de Janeiro e São Paulo, bem como a presença de caráter autotrófico naquelas regiões influenciadas por feições de mesoescala, como plumas estuarinas e vórtices de plataforma.

O sistema fluvio-estuarino da Baía de Sepetiba preservado na estratigrafia rasa da plataforma continental interna adjacente (RJ)

A análise de dados de reflexão sísmica monocanal boomer (Hz ~ 700-4,000; penetração ~ 70 ms) adquiridos na plataforma continental interna-média (até ~ 50-60 m de profundidade) ao largo do sistema estuarino baía de Sepetiba, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, revelou a ocorrência de uma sucessão sedimentar preservada 15-20 m, sismicamente interpretada como representando ambientes fluvio-estuarinos para marinhos rasos. Estas séries são sotopostas à inconformidade regional mais superior reconhecida na escala de plataforma, chamada superfície S3. Esta superfície é erodida por numerosas incisões fluviais, que sugerem processos erosivos associados à prolongada exposição subaérea da plataforma continental durante o estágio isotópico marinho 2 (MIS 2), globalmente datada em ~ 20 ka A.P.. A preservação de tais unidades de corte e preenchimento estuarinho presumíveis Pleistoceno Superior-Holoceno na plataforma interna-média (até ~ 30 km da costa) evidencia pela primeira vez na área a existência de um paleo sistema fluvial bastante desenvolvido e processos dominantes de denudação na bacia hidrográfica a montante que atualmente alimenta a baía de Sepetiba. Bem como que, uma série de elementos arquiteturais sísmicos dentro desta sucessão estuarina, como canais de maré retrogradantes, registram a evolução do paleo sistema estuarino de um sistema aberto à um sistema parcialmente protegido durante a transgressão Holocênica. A formação e erosão de uma sucessão de ilhas barreira isoladas e canais de maré durante a transgressão persistiu até o desenvolvimento de uma superfície estratigráfica superior na área, interpretada como a superfície de máxima inundação (MFS) no registro estratigráfico. A ilha barreira atual (restinga da Marambaia) prograda sobre a MFS como uma feição deposição regressiva, apontando para uma idade mais jovem do que cerca de ~ 5 ka A. P., idade da transgressão máxima na área, de acordo com a literatura disponível.

Variation saisonniere des structures hydrologique et dynamique du plateau continental ivoirien (VASPI I, II, III)

This data report contains all the meteorological, hydrological and dynamic data gathered during the VASPI cruises (I : from December 8th to December 13th 1982, II : from March 5th to March 9th 1983, and III : from October 6th to October 10th 1983) carried out along the continental shelf of Ivory Coast by the oceanographic ship "Andre NIZERY". These cruises, which represent a part of a coastal programme, are included in the more general scientific program FOCAL, whose main scientific objective is the study of the thermal context of the intertropical atlantic area.