Multiplex biotoxin surface plasmon resonance method for marine biotoxins in algal and seawater samples

A multiplex surface plasmon resonance (SPR) biosensor method for the detection of paralytic shellfish poisoning (PSP) toxins, okadaic acid (and analogues) and domoic acid was developed. This method was compared to enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) methods. Seawater samples (n?=?256) from around Europe were collected by the consortia of an EU project MIcroarrays for the Detection of Toxic Algae (MIDTAL) and evaluated using each method. A simple sample preparation procedure was developed which involved lysing and releasing the toxins from the algal cells with glass beads followed by centrifugation and filtering the extract before testing for marine biotoxins by both multi-SPR and ELISA. Method detection limits based on IC20 values for PSP, okadaic acid and domoic acid toxins were 0.82, 0.36 and 1.66 ng/ml, respectively, for the prototype multiplex SPR biosensor. Evaluation by SPR for seawater samples has shown that 47, 59 and 61 % of total seawater samples tested positive (result greater than the IC20) for PSP, okadaic acid (and analogues) and domoic acid toxins, respectively. Toxic samples were received mainly from Spain and Ireland. This work has demonstrated the potential of multiplex analysis for marine biotoxins in algal and seawater samples with results available for 24 samples within a 7 h period for three groups of key marine biotoxins. Multiplex immunological methods could therefore be used as early warning monitoring tools for a variety of marine biotoxins in seawater samples.

One size fits all: stability of metabolic scaling under warming and ocean acidification in echinoderms

Responses by marine species to ocean acidification (OA) have recently been shown to be modulated by external factors including temperature, food supply and salinity. However the role of a fundamental biological parameter relevant to all organisms, that of body size, in governing responses to multiple stressors has been almost entirely overlooked. Recent consensus suggests allometric scaling of metabolism with body size differs between species, the commonly cited 'universal' mass scaling exponent (b) of A3/4 representing an average of exponents that naturally vary. One model, the Metabolic-Level Boundaries hypothesis, provides a testable prediction: that b will decrease within species under increasing temperature. However, no previous studies have examined how metabolic scaling may be directly affected by OA. We acclimated a wide body-mass range of three common NE Atlantic echinoderms (the sea star Asterias rubens, the brittlestars Ophiothrix fragilis and Amphiura filiformis) to two levels of pCO(2) and three temperatures, and metabolic rates were determined using closed-chamber respirometry. The results show that contrary to some models these echinoderm species possess a notable degree of stability in metabolic scaling under different abiotic conditions; the mass scaling exponent (b) varied in value between species, but not within species under different conditions. Additionally, we found no effect of OA on metabolic rates in any species. These data suggest responses to abiotic stressors are not modulated by body size in these species, as reflected in the stability of the metabolic scaling relationship. Such equivalence in response across ontogenetic size ranges has important implications for the stability of ecological food webs.

Outlier SNP markers reveal fine-scale genetic structuring across European hake populations (Merluccius merluccius)

Shallow population structure is generally reported for most marine fish and explained as a consequence of high dispersal, connectivity and large population size. Targeted gene analyses and more recently genome-wide studies have challenged such view, suggesting that adaptive divergence might occur even when neutral markers provide genetic homogeneity across populations. Here, 381 SNPs located in transcribed regions were used to assess large- and fine-scale population structure in the European hake (Merluccius merluccius), a widely distributed demersal species of high priority for the European fishery. Analysis of 850 individuals from 19 locations across the entire distribution range showed evidence for several outlier loci, with significantly higher resolving power. While 299 putatively neutral SNPs confirmed the genetic break between basins (F(CT) = 0.016) and weak differentiation within basins, outlier loci revealed a dramatic divergence between Atlantic and Mediterranean populations (F(CT) range 0.275-0.705) and fine-scale significant population structure. Outlier loci separated North Sea and Northern Portugal populations from all other Atlantic samples and revealed a strong differentiation among Western, Central and Eastern Mediterranean geographical samples. Significant correlation of allele frequencies at outlier loci with seawater surface temperature and salinity supported the hypothesis that populations might be adapted to local conditions. Such evidence highlights the importance of integrating information from neutral and adaptive evolutionary patterns towards a better assessment of genetic diversity. Accordingly, the generated outlier SNP data could be used for tackling illegal practices in hake fishing and commercialization as well as to develop explicit spatial models for defining management units and stock boundaries.

SHORT-TERM EFFECTS OF SALINITY ON SOME PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF YOUNG OLIVE TREES OF ARBEQUINA, COBRANÇOSA AND GALEGA VARIETIES

SHORT-TERM EFFECTS OF SALINITY ON SOME PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF YOUNG OLIVE TREES OF ARBEQUINA, COBRANÇOSA AND GALEGA VARIETIES Ana Elisa Rato1,4, Renato Coelho1, Margarida Vaz1, Teresa Carola2, Dália Barbosa2, Nádia Silva1, José dos Santos2, Lourenço Machado2, João Godinho2, Luzia Ruas2, Margarida Barradas2, Hernani Pereira2, Sara Porfírio4 1 ICAAM, Universidade de Évora, Apartado 94, 7002-554 Évora, Portugal 2 Master students, Universidade de Évora, Apartado 94, 7002-554 Évora, Portugal 3 Ph.D. student, Universidade de Évora, Apartado 94, 7002-554 Évora, Portugal 4 aerato@uevora.pt Due to the desertification in some regions, the interest in plant’s tolerance to salinity has been increasing, as this response is determining for plant survival in stress conditions. This work reports the investigation of tolerance to salt in two year-old olive trees (Olea europaea L.) of three varieties, Arbequina, Cobrançosa and Galega vulgar. Plants were grown in 10 L plastic pots containing approximately 9 Kg of a sandy granitic soil, on a greenhouse. For 3 months (from the beginning of February to the end of April 2012), they were subjected to three levels of salinity in the irrigation water, 0 mM, 80 mM and 200 mM NaCl (6 plants per salinity level in a total of 18 plants of each variety),. Stomatal conductance (gs) and relative leaf chlorophyll content were assessed on each plant in February, March and April. Mid-day leaf water potential () and soil salinity were measured at the end of the experiment (April). On average, concerning all treatments and dates of determination, stomatal conductance of Arbequina and Galega vulgar was quite similar, around 40 mmol m-2 s-1, but Cobrançosa had a value of gs 36% higher, almost 50% higher (61 mmol m-2 s-1) when compared with the controls (0 mM salt) of the other two varieties. In percentage of controls, there was little difference in gs between varieties and between salinities during February and March. In contrast, in April, after about 90 days of exposure to salt, there was a clear decrease in gs with salt irrigation, proportional to salt concentration. Compared with controls, plants irrigated with 200 mM salt showed around 80% (Arbequina) or 85% (Cobrançosa and Galega vulgar) decrease in gs. Chlorophyll content of leaves showed less than 5% difference between varieties on the average of all treatments and dates of determination. During the course of this experiment, the salinity levels used did not show any relevant effect on chlorophyll content. Overall, at the end of the experimental period (April), leaf water potential () at midday was significantly higher in Cobrançosa (-1,4 MPa) than in Galega vulgar (-1,7 MPa) or Arbequina (-1,8 MPa), and salt decreased  of control plants (-1,25 MPa) by an average 30% (with 80 mM) and 65% (with 200 mM). At the end of the experiment, salinity in the soil irrigated with 0 mM, 80 mM or 200 mM NaCl was, on average of all varieties, 0,2 mS, 1,0 mS or 2,0 mS, respectively. Soil salinity was quite similar in Arbequina and Galega vulgar but about 35% lower in the pots of Cobrançosa, on average of all salt-irrigation levels. Plants of Cobrançosa had higher stomatal conductance, however they showed higher water potential and lower salinity in the soil. These apparently contradictory results seem to suggest that Cobrançosa responds to salt differently from the other two varieties. This issue needs further investigation.

Salinity-induced effects on transpiration rate, stomatal conductance and leaf area of three olive (Olea europaea L.) varieties

Transpiration of two year-old olive trees of three different varieties, Arbequina, Cobrançosa and Galega (18 trees per variety), irrigated with three levels of salt (0, 80 or 200 mM NaCl) for about 90 days, was measured by a gravimetric method. To determine leaf area, each tree was photographed from the side against a white background and the total area of each projected image was determined with ImageJ software. To calibrate these area determinations, one tree of each variety was subsequently stripped of all its leaves and its total leaf area was accurately measured. A correlation was then obtained between the area on the photograph of this particular tree and the total area of the detached leaves of the same tree. Using the leaf area determined by this procedure, transpiration rates of the trees could be calculated. Knowing leaf and air temperatures and RH, it was possible to determine the difference in molar fraction of water between the leaf and the air. Using this and the values of the transpiration rate, stomatal conductance could be calculated (gs calc) and compared with the conductance measured on the same trees with a porometer (gs). Actual leaf area of a plant was 1,40 (Arbequina), 1,42 (Cobrançosa) or 1,24 (Galega) times the area measured with ImageJ on the photograph of the same plant. Leaf area of the trees, on average of all salt irrigations, was significantly higher on Arbequina (0,187 m2) then on the other two varieties (0,138 m2 or 0,148 m2, for Cobrançosa or Galega, respectively), but did not differ significantly in percentage of controls (0 salt). On average of all three varieties, leaf area was also higher on plants irrigated without salt (0,181 m2) than on plants exposed to 80 or 200 mM NaCl (0,152 m2 or 0,140 m2, respectively), which did not differ between them. The same significant difference was observed when leaf area was expressed as percentage of controls. Transpiration rate was significantly higher on Cobrançosa (1,17 mmol m-2 s-1), on average of all treatments, but there were no significant differences between Arbequina (1,08 mmol m-2 s-1) and Galega (0,82 mmol m-2 s-1). In percentage of controls, there were no significant differences between varieties. Salt reduced significantly the transpiration rate in all varieties, both the actual and percentual values, to about 50% or 30% of controls when exposed to 80 mM or 200 mM NaCl, respectively. Stomatal conductance (gs), assessed by porometry, was significantly higher in control plants, mainly in Cobrançosa (102 mmol m-2 s-1), then in Arbequina (77 mmol m-2 s-1) and the lower values were found in Galega (51 mmol m-2 s-1). Salt reduced gs, on average of the three varieties to 30% or 10% of controls on exposure to 80 mM or 200 mM NaCl, respectively. Calculated (gs calc) and measured (gs) values of stomatal conductance showed a close relation between them (0,967, R2 = 0,837) which indicates this non-destructive method to determine whole-plant leaf area to be reasonably accurate.

Response to salinity in young olive trees of three Iberian varieties

Soil salinization is a problem in the Mediterranean region. This paper reports a research on the response to salt in two year-old olive trees (Olea europaea L.) of three Iberian varieties: Arbequina, Cobrançosa and Galega Vulgar. Plants were grown in plastic pots containing approximately 9 Kg of a sandy granitic soil, on a greenhouse at the University of Évora since February 2010. The experiment went from February to April 2012. As a rule, plants were watered every other day alternating salt solution (0 mM, 80 mM or 200 mM NaCl) or tap water. After three months irrigation with the different NaCl solutions, soil electric conductivity and soil water content were significantly higher on salt-irrigated pots. Salt also decreased significantly stomatal conductance (gs) and mid-day leaf water potential (), Cobrançosa having in general higher gs and but lower SLA than the two other varieties. Chlorophyll content of leaves was not affected by salt after this three months exposure to NaCl but was significantly higher on Arbequina and lower on Cobrançosa. In general, hyperspectral reflectance indexes did not show significant correlations with salt irrigation, except for the Photochemical Reflectance Index (PRI) which was clearly lower on plants of all three varieties irrigated with salt. Interestingly, Cobrançosa showed frequently vegetation indexes different from the other two varieties.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Metais em águas e sedimentos da plataforma dos Açores

A presente tese tem por objetivo principal contribuir para o conhecimento da geoquímica sedimentar da zona oceânica da crista da Terceira e montanhas submarinas a sul (região entre 29-39ºN e 27-32ºW), integrando também a caraterização dos metais e nutrientes na coluna de água e propondo concentrações para servirem de referência nesta região do Atlântico Central. Para o efeito foram realizadas amostragens na coluna de água em sete locais e de sedimento em cinco locais, durante a campanha oceanográfica designada por EMEPC/AÇORES/G3/2007 a bordo do navio SV Kommandor Jack, no âmbito do projeto da Estrutura de Missão para a Extensão da Plataforma Continental (EMEPC). Os perfis de CTD da coluna de água na região estudada revelam a presença de massas de água distintas: a Western North Atlantic Central Water (WNACW), a Eastern North Atlantic Central Water tropical (ENACWt), a Eastern North Atlantic Central Water polar (ENACWp), a Mediterranean Overflow Water (MOW), a Deep Mediterranean Water (DMW) e a North Eastern Atlantic Deep Water (NEADW). Observou-se nos perfis de temperatura e salinidade, referentes aos primeiros 200 m da coluna de água, um gradiente meridional negativo entre as estações localizadas na crista da Terceira e as estações localizadas mais a sul. Observou-se nas águas superficiais valores de oxigénio dissolvido de 93% e de pH de 8,1, assim como que as concentrações dos nutrientes NOx, PO4 e SiO2 variam de acordo com a atividade biológica, tendo-se registado concentrações medianas mais baixas, respetivamente de 6,5, 0,23 e 1,3 mol L-1, que aumentam com a profundidade devido à ausência de produção primária (respetivamente 31, 1,4 e 22 mol L-1). As concentrações de NH4 e de SO4 não variam significativamente nas massas de água, sendo os valores medianos mínimos e máximos de 0,69 a 0,79 mol L-1 para o NH4 e de 30 a 32 mol L-1 para o SO4. São propostas concentrações de referência para as massas de água, para os elementos cobre, cádmio, chumbo e arsénio. Os perfis de sedimento analisados permitem distinguir os sedimentos na crista da Terceira (core A) dos restantes (cores B a E). A grande variabilidade textural encontrada no core A, que contrasta com os outros cores analisados, deve-se a importantes contribuições terrígenas, originadas pela erosão sub-aérea e pela atividade vulcânica das ilhas próximas. iv resumo (continuação) A análise mineralógica, efetuada à fração areia e à fração fina (< 63 μm), confirma que os sedimentos do core A derivam de rochas vulcânicas formadas maioritariamente por piroxenas, olivinas, anfíbolas, biotite, alterites e ainda calcite, plagióclase e magnetite, tendo-se identificado ao microscópio a glauconite e o vidro vulcânico. De acordo com a composição química destes minerais o core A apresenta valores mais elevados de Al, Fe, K, P, Mg, Si, Na, Zn, V, Cr e Mn relativamente aos cores B a E. Os cores B a E apresentam grandes quantidades de calcite (>80%) formada maioritariamente por foraminíferos e nanoplâncton calcário (cocolitóforos). A fração areia confirma a composição maioritariamente carbonatada com grande abundância de material biogénico formado por oozes de foraminíferos (planctónicos e bentónicos) com raras espículas de espongiários e restos de conchas. Os cores B a E apresentam valores muito mais elevados que o core A para os elementos Ca e Sr. Os resultados para o Al, Fe, K, P, Si, Na, As, Cu, Ni, Zn, V, Cr, Li, Pb, Cd e Co presentes nos locais B, C, D e E sugerem que estes cores são comparáveis aos sedimentos de fundo carbonatados. Propõe-se concentrações de referência para a região do Atlântico compreendida entre 29-39ºN e 27-32ºW considerando a primeira camada colhida em cada core. Para o core A as concentrações são normalizadas a 5% de Al e CaCO3, enquanto que para os cores B a E são normalizadas a 2% de Al e CaCO3. Assim as concentrações de referência para o core A são: As – 18 mg kg-1, Cr – 91 mg kg-1, Cu – 127 mg kg-1, Ni – 84 mg kg-1, Pb – 41 mg kg-1, Hg – 41 ng g-1 e Zn – 482 mg kg-1. Para os cores B a E as concentrações de referência são: As – 3 mg kg-1, Cr – 10 mg kg-1, Cu – 36 mg kg-1 Ni – 12 mg kg -1, Hg – 3 ng g-1 e Zn – 20 mg kg-1. Para os restantes metais as concentrações de referência para o core A são: Al – 9%, Si – 25%, Fe – 6%, Ca – 13%, K – 2%, Mg – 2%, Na – 3%, P – 0,4%, Sr – 900 mg kg-1, Li – 10 mg kg-1, Mn – 1200 mg kg-1, Ba – 700 mg kg-1 e V – 140 mg kg-1. Para os cores B a E as concentrações de referência são: Al – 0,9%, Si – 2%, Fe – 0,2%, Ca – 95%, K – 0,3%, Mg – 0,4%, Na – 0,3%, P – 0,04%, Sr – 2600 mg kg-1, Li – 5 mg kg-1, Mn – 240 mg kg-1, Ba – 345 mg kg-1, Co – 2 mg kg-1 e V – 6 mg kg-1. Os resultados da presente tese constituem um contributo para a caraterização geoquímica da região e podem servir de referência à monitorização futura do mar dos Açores e montes submarinos a sul.

Seawater acidification by CO2 in a coastal lagoon environment: Effects on life history traits of juvenile mussels Mytilus galloprovincialis

The carbonate chemistry of seawater fromthe Ria Formosa lagoon was experimentallymanipulated, by diffusing pure CO2, to attain two reduced pH levels, by−0.3 and−0.6 pH units, relative to unmanipulated seawater. After 84 days of exposure, no differences were detected in terms of growth (somatic or shell) or mortality of juvenile mussels Mytilus galloprovincialis. The naturally elevated total alkalinity of the seawater (≈3550 μmol kg−1) prevented under-saturation of CaCO3, evenunder pCO2 values exceeding 4000 μatm, attenuating the detrimental effects on the carbonate supply-side. Even so, variations in shell weight showed that net calcification was reduced under elevated CO2 and reduced pH, although the magnitude and significance of this effect varied among size-classes. Most of the loss of shell material probably occurred as post-deposition dissolution in the internal aragonitic nacre layer. Our results show that, even when reared under extreme levels of CO2- induced acidification, juvenileM. galloprovincialis can continue to calcify and grow in this coastal lagoon environment. The complex responses of bivalves to ocean acidification suggest a large degree of interspecific and intraspecific variability in their sensitivity to this type of perturbation. Further research is needed to assess the generality of these patterns and to disentangle the relative contributions of acclimation to local variations in seawater chemistry and genetic adaptation.

Sperm motility in Solea senegalensis: effect of temperature, salinity, pH and ovarian fluid

A análise da mobilidade seminal é uma ferramenta importante para reprodução em aquacultura. Esta é uma técnica in vitro que auxilia a estabulação, manutenção e selecção de lotes de reprodutores. A análise de mobilidade seminal pode tornar-se potencialmente uma ferramenta para o melhoramento das condições do ambiente de fertilização. A utilização do software CASA (Computer Assisted Sperm Analysis) revolucionou a descrição e quantificação específica da mobilidade seminal. A maioria da informação recolhida sobre mobilidade de sémen de peixes baseia-se em espécies de água doce, pelo que é crucial conhecer as condições óptimas de activação da mobilidade de espermatozóides para novas espécies de de água salgada de interesse em aquacultura tal como Solea senegalensis. A optimização das condições de fertilização desta espécie é particularmente importante já que os lotes de reprodutores em cativeiro podem desenvolver disfunções reprodutoras. Este trabalho teve como objectivo realizar a avaliação das condições óptimas de activação da mobilidade do sémen em S. senegalensis em termos de temperatura, salinidade e pH. O segundo objectivo foi realizar a avaliação da influência de fluido ovárico homólogo (S. senegalensis) e heterólogo (Epinephelus marginatus) na mobilidade seminal de S. senegalensis. Deste modo foram realizados dois conjuntos de experiências: 1) mobilidade de sémen de 7 machos analisado através do CASA em diferentes temperaturas, salinidades e pH, 2) mobilidade de sémen de 8 machos activados na presença de diferentes concentrações de fluido ovárico. Os parâmetros do CASA foram registados e posteriormente analisados através de médias e cluster analysis. Concluiu-se que temperaturas mais elevadas (20 ºC) e baixas salinidades (25 ‰ e 30 ‰) da solução de activação ocorre um melhoramento das características de mobilidade seminal, tal como a velocidade. A presença de fluido ovárico em baixas concentrações melhora as características da mobilidade seminal assim como a longevidade dos espermatozóides. O fluido ovárico é consequentemente um factor que estimula a mobilidade seminal que tem sido negligenciado em estudos anteriores. Este estudo demonstrou que durante a época de reprodução a temperatura da água (20 ºC) e a salinidade (25 ‰ e 30 ‰) no tanque são os principais factores que melhoram a activação da mobilidade do sémen, sendo consequentemente uma contribuição importante para compreender a dinâmica do processo de fertilização em S. senegalensis.

Effects of mixture of nanoparticles under different salinity in the clams Ruditapes philippinarum and Ruditapes decussatus

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

Air-sea CO2 exchange in the Kuroshio and its importance to the global CO2 uptake

Senior thesis written for Oceanography 444