Molecular Tuning of Rhodopsins for High Visual Sensitivity in Different Light Environments : Variation in Absorbance Spectrum and Opsin Sequence within and between Species

Visual pigments of different animal species must have evolved at some stage to match the prevailing light environments, since all visual functions depend on their ability to absorb available photons and transduce the event into a reliable neural signal. There is a large literature on correlation between the light environment and spectral sensitivity between different fish species. However, little work has been done on evolutionary adaptation between separated populations within species. More generally, little is known about the rate of evolutionary adaptation to changing spectral environments. The objective of this thesis is to illuminate the constraints under which the evolutionary tuning of visual pigments works as evident in: scope, tempo, available molecular routes, and signal/noise trade-offs. Aquatic environments offer Nature s own laboratories for research on visual pigment properties, as naturally occurring light environments offer an enormous range of variation in both spectral composition and intensity. The present thesis focuses on the visual pigments that serve dim-light vision in two groups of model species, teleost fishes and mysid crustaceans. The geographical emphasis is in the brackish Baltic Sea area with its well-known postglacial isolation history and its aquatic fauna of both marine and fresh-water origin. The absorbance spectrum of the (single) dim-light visual pigment were recorded by microspectrophotometry (MSP) in single rods of 26 fish species and single rhabdoms of 8 opossum shrimp populations of the genus Mysis inhabiting marine, brackish or freshwater environments. Additionally, spectral sensitivity was determined from six Mysis populations by electroretinogram (ERG) recording. The rod opsin gene was sequenced in individuals of four allopatric populations of the sand goby (Pomatoschistus minutus). Rod opsins of two other goby species were investigated as outgroups for comparison. Rod absorbance spectra of the Baltic subspecies or populations of the primarily marine species herring (Clupea harengus membras), sand goby (P. minutus), and flounder (Platichthys flesus) were long-wavelength-shifted compared to their marine populations. The spectral shifts are consistent with adaptation for improved quantum catch (QC) as well as improved signal-to-noise ratio (SNR) of vision in the Baltic light environment. Since the chromophore of the pigment was pure A1 in all cases, this has apparently been achieved by evolutionary tuning of the opsin visual pigment. By contrast, no opsin-based differences were evident between lake and sea populations of species of fresh-water origin, which can tune their pigment by varying chromophore ratios. A more detailed analysis of differences in absorbance spectra and opsin sequence between and within populations was conducted using the sand goby as model species. Four allopatric populations from the Baltic Sea (B), Swedish west coast (S), English Channel (E), and Adriatic Sea (A) were examined. Rod absorbance spectra, characterized by the wavelength of maximum absorbance (λmax), differed between populations and correlated with differences in the spectral light transmission of the respective water bodies. The greatest λmax shift as well as the greatest opsin sequence difference was between the Baltic and the Adriatic populations. The significant within-population variation of the Baltic λmax values (506-511 nm) was analyzed on the level of individuals and was shown to correlate well with opsin sequence substitutions. The sequences of individuals with λmax at shorter wavelengths were identical to that of the Swedish population, whereas those with λmax at longer wavelengths additionally had substitution F261F/Y in the sixth transmembrane helix of the protein. This substitution (Y261) was also present in the Baltic common gobies and is known to redshift spectra. The tuning mechanism of the long-wavelength type Baltic sand gobies is assumed to be the co-expression of F261 and Y261 in all rods to produce ≈ 5 nm redshift. The polymorphism of the Baltic sand goby population possibly indicates ambiguous selection pressures in the Baltic Sea. The visual pigments of all lake populations of the opossum shrimp (Mysis relicta) were red-shifted by 25 nm compared with all Baltic Sea populations. This is calculated to confer a significant advantage in both QC and SNR in many humus-rich lakes with reddish water. Since only A2 chromophore was present, the differences obviously reflect evolutionary tuning of the visual protein, the opsin. The changes have occurred within the ca. 9000 years that the lakes have been isolated from the Sea after the most recent glaciation. At present, it seems that the mechanism explaining the spectral differences between lake and sea populations is not an amino acid substitution at any other conventional tuning site, but the mechanism is yet to be found.

Si isotope variability in Proterozoic cherts

We report Si-isotopic compositions of 75 sedimentologically and petrographically characterized chert samples with ages ranging from similar to 2600 to 750 Ma using multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry. delta Si-30 values of the cherts analyzed in this study show a similar to 7 parts per thousand range, from -4.29 to +2.85. This variability can be explained in part by (1) simple mixing of silica derived from continental (higher delta Si-30) and hydrothermal (lower delta Si-30) sources, (2) multiple mechanisms of silica precipitation and (3) Rayleigh-type fractionations within pore waters of individual basins. We observe similar to 3 parts per thousand variation in peritidal cherts from a single Neoproterozoic sedimentary basin (Spitsbergen). This variation can be explained by Rayleigh-type fractionation during precipitation from silica-saturated porewaters. In some samples, post-dissolution and reprecipitation of silica could have added to this effect. Our data also indicate that peritidal cherts are enriched in the heavier isotopes of Si whereas basinal cherts associated with banded iron formations (BIF) show lower delta Si-30. This difference could partly be due to Si being derived from hydrothermal sources in BIFs. We postulate that the difference in delta Si-30 between non-BIF and BIF cherts is consistent with the contrasting genesis of these deposits. Low delta Si-30 in BIF is consistent with laboratory experiments showing that silica adsorbed onto Fe-hydroxide particles preferentially incorporates lighter Si isotopes. Despite large intrabasinal variation and environmental differences, the data show a clear pattern of secular variation. Low delta Si-30 in Archean cherts is consistent with a dominantly hydrothermal source of silica to the oceans at that time. The monotonically increasing delta Si-30 from 3.8 to 1.5 Ga appears to reflect a general increase in continental versus hydrothermal sources of Si in seawater, as well as the preferential removal of lighter Si isotopes during silica precipitation in iron-associated cherts from silica-saturated seawater. The highest delta Si-30 values are observed in 1.5 Ga peritidal cherts; in part, these enriched values could reflect increasing sequestration of light silica during soil-forming processes, thus, delivering relatively heavy dissolved silica to the oceans from continental sources. The causes behind the reversal in trend towards lower delta Si-30 in cherts younger than 1.5 Ga old are less clear. Cherts deposited 1800-1900 Ma are especially low delta Si-30, a possible indication of transiently strong hydrothermal input at this time. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cryogenian magmatism and crustal reworking in the Southern Granulite Terrane, India

Understanding Neoproterozoic crustal evolution is fundamental to reconstructing the Gondwana supercontinent, which was assembled at this time. Here we report evidence of Cryogenian crustal reworking in the Madurai Block of the Southern Granulite Terrane of India. The study focuses on a garnet-bearing granite-charnockite suite, where the granite shows in situ dehydration into patches and veins of incipient charnockite along the contact with charnockite. The granite also carries dismembered layers of Mg-Al-rich granulite. Micro-textural evidence for dehydration of granite in the presence of CO2-rich fluids includes the formation of orthopyroxene by the breakdown of biotite, neoblastic zircon growth in the dehydration zone, at around 870 degrees C and 8kbar. The zircon U-Pb ages suggest formation of the granite, charnockite, and incipient charnockite at 836 +/- 73, 831 +/- 31, and 772 +/- 49Ma, respectively. Negative zircon epsilon Hf (t) (-5 to -20) values suggest that these rocks were derived from a reworked Palaeoproterozoic crustal source. Zircon grains in the Mg-Al-rich granulite record a spectrum of ages from ca. 2300 to ca. 500Ma, suggesting multiple provenances ranging from Palaeoproterozoic to mid-Neoproterozoic, with neoblastic zircon growth during high-temperature metamorphism in the Cambrian. We propose that the garnet-bearing granite and charnockite reflect the crustal reworking of aluminous crustal material indicated by the presence of biotite+quartz+aluminosilicate inclusions in the garnet within the granite. This crustal source can be the Mg-Al-rich layers carried by the granite itself, which later experienced high-temperature regional metamorphism at ca. 550Ma. Our model also envisages that the CO2 which dehydrated the garnet-bearing granite generating incipient charnockite was sourced from the proximal massive charnockite through advection. These Cryogenian crustal reworking events are related to prolonged tectonic activities prior to the final assembly of the Gondwana supercontinent.

Optically Stimulated Luminescence (OSL) Dating of Sediments from Himalaya

Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating gives the age of most recent daylight exposure or heating of samples to >400 degrees C or the formation events of authigenic minerals. These correspond to the age of sedimentation and burial, ages of thermal events like contact heating by lava flows and heating during faulting and sand dyke formation, and the formation of a mineral via chemical precipitation. With the first observation of OSL in 1985, this method now occupies centre stage in Quaternary Geochronology. The use of OSL method for sediments from Himalaya began over three decades ago. The method has since provided chronology for a variety of events, such as past glaciation events, formation ages of river terraces, paleo-lacustrine deposits, landslides, floods, seismic events with substantive new insights into timing and style of geological processes. Theoretically, the dating range of method is present to a Million years, and this critically depends on two factors, viz, luminescence properties of mineral and their radiation environments. The general working range using quartz is 200ka, and using feldspars is up to Brunhes Matuyam Boundary. Extensions beyond this limit are currently being explored.

Archean tectonics and crustal evolution of the Biligiri Rangan Block, southern India

The Southern Granulite Terrain in India is a collage of crustal blocks ranging in age from Archean to Neoproterozoic. This study investigate the tectonic evolution of one of the northernmost block- the Biligiri Block (BRB) through a multidisciplinary approach involving field investigation, petrographic studies, LA-ICPMS zircon U-Pb geochronology, Hf isotopic analyses, metamorphic P-T phase diagram computations, and crustal thickness modeling. The garnet bearing quartzofeldspathic gneiss from the central BRB preserve Mesoarchean magmatic zircons with ages between 3207 and 2806 Ma and positive epsilon Hf value (+2.7) which possibly indicates vestiges of a Mesoarchean primitive continental crust. The occurrence of quartzite-iron formation intercalation as well as ultramafic lenses along the western boundary of the BRB is interpreted to indicate that the Kollegal structural lineament is a possible paleo-suture. Phase diagram computation of a metagabbro from the southwestern periphery of the Kollegal suture zone reveals high-pressure (similar to 18.5 kbar) and medium-temperature (similar to 840 degrees C) metamorphism, likely during eastward subduction of the Western Dharwar oceanic crust beneath the Mesoarchean BRB. In the model presented here, slab subduction, melting and underplating processes generated arc magmatism and subsequent charnockitization within the BRB between ca. 2650 Ma and ca. 2498 Ma. These results thus reveal Meso- to Neoarchean tectonic evolution of the BRB. The spatial variation of crustal thickness, derived from flexure inversion technique, provides additional constraints on the tectonic linkage of the BRB with its surrounding terrains. In conjunction with published data, the Moyar and the Kollegal suture zones are considered to mark the trace of ocean closure along which the Nilgiri and Biligiri Rangan Blocks accreted on to the Western Dharwar Craton. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evolução geológica do Complexo Quirino, Terreno Paraíba do Sul, Setor Central da Faixa Ribeira, com base em dados isotópicos de Sm-Nd e Sr

A área estudada está inserida na Faixa Ribeira, Segmento Central da Província Mantiqueira (Almeida et al., 1973, 1977, 1981), que representa um cinturão de dobramentos e empurrões gerado no Neo-proterozóico/Cambriano, durante a Orogênese Brasiliana, na borda sul/sudeste do Cráton do São Francisco (Almeida, 1971, 1977; Cordani et al., 1967, 1973; Cordani & Brito Neves, 1982; Teixeira & Figueiredo, 1991). Neste contexto, o Complexo Quirino é o embasamento retrabalhado do Terreno Paraíba do Sul (Heilbron et al., 2004). O Complexo Quirino é formado por extensos corpos de ortognaisses foliados a homogêneos, leuco a mesocráticos, de granulometria média à grossa, composicionalmente variando entre granitóides tonalíticos/granodioríticos a graníticos, e apresentando enclaves de rochas ultramáficas, máficas e cálcio-silicáticas (ricas em tremolita). Os ortognaisses tonalíticos/granodioríticos apresentam porfiroblastos de plagioclásio e a hornblenda como máfico principal, contrastando com os de composição granítica que apresentam porfiroblastos de K-feldspato e biotita predominante. Como acessórios aparecem zircão, titanita, apatita e epidoto. Também estão associados a estes ortognaisses, granitóides neoproterozóicos que formam corpos individualizados ou lentes anatéticas no conjunto paleoproterozóico. Estes são compostos predominantemente por biotita gnaisse e hornblenda-biotita gnaisse. A análise litogeoquímicas dos ortognaisses do Complexo Quirino demonstrou a existência de duas séries magmáticas distintas. A primeira pertencente à série cálcio-alcalina de alto-K apresenta uma composição mais expandida granítica-adamelítica/granodioritica/tonalítica e é correlacionável aos bt-ortognaisses e alguns hb-bt-ortognaisses. Os ortognaisses da série médio-K apresentam composição predominantemente tonalítica, sendo correlacionáveis à maioria dos hornblenda-biotita gnaisses. Enclaves lenticulares de metapiroxeníticos e anfibolíticos ocorrem em muitos afloramentos. Também ocorrem granitóides neoproterozóicos de composição graníticas a quartzo-monzoníticas O estudo isotópico de Sm-Nd e Sr demonstrou que os ortognaisses da série cálcio-alcalina de alto-K e aqueles da série cálcio-alcalina de médio-K possuem idades modelo TDM variando entre paleoproterozóicas a arqueanas, consistentes com dados U-Pb em zircão publicados na literatura. A série cálcio-alcalina de alto-K é mais antiga (2308 9,2 Ma a 2185 8 Ma) do que a série calcio-alcalina de médio-K (2169 3 a 2136 14 Ma) e a existência de zircões herdados com idades mínimas de 2846 Ma e 2981 Ma para série de médio-K e 3388 16 para série de alto-K. Os granitóides brasilianos possuem idades de cristalização neoproterozóica correlacionada a Orogênese Brasiliana (602 a 627 Ma) (Viana, 2008; Valladares et al., 2002)./Com base nos dados de Sr e Sm-Nd foi possível caracterizar 4 grupos distintos. Os grupos 1 e 2 são formados por rochas de idade paleoproterozóica (2,1 a 2,3 Ga) com idades modelo TDM variando de 2,9 e 3,4 Ga, εNd entre -8,1 e -5,8 e 87Sr/86Sr(t) = 0,694707 (Grupo 1) e TDM variando de 2,5 a 2,7 Ga, εNd entre -5,8 e -3,1 e 87Sr/86Sr(t) = 0,680824 (Grupo 2), formados no paleoproterozóico com contribuição de uma crosta arqueana. O grupo 3 é formado por rochas juvenis de idade paleoproterozóica, com idades de cristalização variando entre 2,0 e 2,2 Ga e com idades modelo TDM variando de 2,1 a 2,2 Ga e εNd entre + 1,5 e + 1,2. O grupo 4 é formado durante o neoproterozóico (645 Ma) por rochas possivelmente de idade paleoproterozóico com idades modelo TDM igual a 1,7 Ga e εNd igual a -8,3.

Comparative limnology of waters in a coniferous forest: is a generalisation possible?

The high density of meres and mosses in the Delamere area comes from numerous moraine-hollows formed after the melting of stranded ice-blocks following last glaciation. The main vegetation is of conifers along with some deciduous species and the area was designated as a National Forest Park in 1987. It has been managed since the beginning of the 19th century and is a popular tourist area with walking, orienteering, cycling and educational activities. In recent years this forest park has been attracting over half a million people per year. This paper studies the limnology of different aquatic habitats in the Delamere Forest area in order to give some insight into the waters of a coniferous, temperate forest area, which has so far been largely unexplored. The authors assume therefore, thought that despite apparent large variability in origin, age, surface area, morphometry, catchment size and hydraulic regime, the waters of Delamere Forest might share some revealing chemical and biological features. Seven water-bodies in the Delamere Forest Park area, namely, Black Lake, Blakemere Moss, Delamere Lake, Delamere Quarry, Hatchmere, Windyhowe Farm Spring and Fir Brook were sampled, their water chemistry and dissolved organic carbon and the occurrence of phytoplankton and zooplankton species examined. In a final chapter the authors analyse their findings for patterns.

Evolução estrutural das zonas de cisalhamento dúcteis na porção centro-leste do domínio da Zona Transversal na Província Borborema

A área estudada está inserida no Domínio Transversal da Província Borborema. As unidades litoestratigráficas que compõem o embasamento paleoproterozócio (riaciano) são representadas por rochas ortoderivadas dos Complexos Salgadinho e Cabaceiras. Esses complexos foram individualizados de acordo com as suas diferenças composicionais, texturais e/ou geocronológicas. As rochas metassedimentares de idade paleoproterozóica (Orosiriano) foram interpretadas como constituintes do Complexo Sertânia. O magmatismo no estateriano é caracterizado por ortognaisses sienogranítcos da Suíte Carnoió-Caturité e por metanortositos do Complexo Metanortosítico Boqueirão. As unidades litoestratigráficas do Neoproterozóico são representadas por sucessões metassedimentares Criogenianas do Complexo Surubim e ortognaisses granodioríticos e sienograníticos do início do Ediacarano, denominados de Complexo Sumé e Ortognaisse Riacho de Santo Antônio, respectivamente. O magmatismo granítico do Ediacarano foi caracterizado pelo alojamento dos Plutons Inácio Pereira e Marinho. Os dados geocronológicos (U-Pb em zircão) obtidos indicam, no mínimo, o desenvolvimento de três eventos tectono-magmáticos. As idades de 2042 + 11Ma e 1996 + 13Ma obtidas nos ortoanfibolitos do Complexo Cabaceiras foram interpretadas como a idade de cristalização do protólito e metamorfismo, respectivamente. A idade de 1638 + 13Ma proveniente de hornblenda ortognaisse sienogranítico da Suíte Carnoió-Caturité foi interpretada como a idade de cristalização do protólito, marcando um evento magmático Estateriano de afinidade anorogênica. A idade de 550 + 3.1Ma encontrada em monzogranito porfirítico do Pluton Marinho é um registro do último evento magmático no final do Ediacarano, associado ao estágio tardio de desenvolvimento da Zona de Cisalhamento Coxixola. Os dados estruturais permitiram a individualização de três fases de deformação dúcteis, individualizadas como D1, D2 e D3. A fase D1 foi responsável pela geração de uma foliação S1, observada somente na charneira de dobras F2. O evento D2 é assinalado por uma tectônica contracional com transporte para NNW, observado a partir de bandas de cisalhamento assimétricas e dobras de arrasto em cortes paralelos a lineação de estiramento (L2x). Zonas de cisalhamento dúcteis de geometria e cinemática distintas desenvolveram-se durante a fase D3. As zonas de Cisalhamento Boa Vista, Carnoió e Congo estão orientadas na direção NE-SW e exibem cinemática sinistral em cortes paralelos à lineação de estiramento (L3x). As terminações meridionais dessas zonas de cisalhamento estão conectadas com a Zona de Cisalhamento Coxixola. Essa zona de cisalhamento, de direção WSW-ENE e cinemática destral, atravessa toda a área de estudo, com uma espessura média de rochas miloníticas de 300m. A Zona de Cisalhamento Inácio Pereira ocorre na porção leste da área de estudo, orientada na direção WNW-ESE. A análise geométrica e cinemática dessa zona de cisalhamento sugere uma evolução deformacional através de regime transpressivo oblíquo sinistral. O padrão anastomosado final resultante do desenvolvimento de todas as zonas de cisalhamento da área é relacionado à evolução estrutural de um sistema de zonas de cisalhamento dúcteis conjugadas.

'The highly nervous system of the English Lakes': aquatic ecosystem sensitivity to external changes, as demonstrated by diatoms.

The author reviews the stratigraphic diatom profile of Cumbrian lakes since the last glaciation. Knowledge of both present and previous interglacials suggests that a natural cycle of change is imposed on all lakes. The nature of inwashed material is dependant on climatic and natural soilcycles and this affects the water quality and sensitive aquatic biota. Anthropogenic effects are superimposed upon this with forest clearance and pollution. Whilst some Cumbrian diatom profiles extend over the entire post glacial, others cover only detailed sections relating to particular problems. Causes and effect of recent changes in lakes can be studied using indicator species but palaeocology contributes greatly to understanding of long term changes.

Petrogênese das rochas máficas alcalinas do litoral entre São Sebastião (SP) e Parati (RJ)

Lamprófiros e diabásios alcalinos afloram no litoral dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro e integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (EDSM). Essas rochas ocorrem sob a forma de diques e intrudem o Orógeno Ribeira, de idade Neoproterozóica/Cambro-Ordoviciana, inserindo-se no contexto geodinâmico de abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Superior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a NE-SW, seguindo a estruturação das rochas encaixantes. Os lamprófiros são classificados como monchiquitos e camptonitos e exibem, respectivamente, textura hipocristalina e holocristalina. Apresentam também textura panidiomórfica, fenocristais de clinopiroxênio e olivina, imersos em matriz formada essencialmente por esses mesmos minerais, além de biotita, kaersutita e minerais opacos. O camptonito apresenta ainda plagioclásio na matriz. Os diabásios alcalinos são hipocristalinos a holocristalinos, equigranulares a inequigranulares, com fenocristais de olivina e/ou clinopiroxênio e/ou plagioclásio, em uma matriz composta essencialmente por esses minerais. As rochas estudadas caracterizam séries alcalinas miaskíticas, com os lamprófiros sendo tanto sódicos, potássicos e ultrapotássicos e os diabásios alcalinos como predominantemente sódicos. Modelagens petrogenéticas envolvendo possíveis processos evolutivos mostram que é improvável que os lamprófiros sejam cogenéticos por processos evolutivos envolvendo tanto cristalização fracionada, com ou sem assimilação concomitante, quanto hibridização. O mesmo ocorre para os diabásios alcalinos. A discriminação de fontes mantélicas foi feita com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais e indica que esse magmatismo alcalino está relacionado a fontes lherzolíticas com fusão parcial na zona de estabilidade do espinélio, isto é, a poucas profundidades. Os dados litogeoquímicos e isotópicos do sistema Sr-Nd das rochas estudadas sugerem tanto o envolvimento de fontes férteis, associadas ao manto sublitosférico, quanto de fontes enriquecidas, relacionadas ao manto litosférico subcontinental. Modelagens de mistura binária revelam que a petrogênese dos lamprófiros e diabásios alcalinos envolveu uma grande participação de um componente fértil misturado com contribuições menores de um componente enriquecido. Idades TDM (760-557 Ma) obtidas sugerem remobilização do manto litosférico no Neoproterozóico, talvez relacionadas à subducção da Placa São Francisco preteritamente à colisão do Orógeno Ribeira. Altas razões CaO/Al2O3 para os líquidos lamprofíricos menos evoluídos, altos teores de Zr, correlações negativas Zr/Hf e Ti/Eu e associação com carbonatitos indicam condições metassomáticas de alto CO2/H2O. Em escala local, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera não isotérmica parecem mais aplicáveis. No entanto, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera isotérmica (com o envolvimento de plumas) parecem mais indicados num contexto regional, considerando-se outras províncias alcalinas contemporâneas e correlatas.

Population structure of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) in British Columbia and Washington, determined with microsatellites

Population structure of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) from British Columbia and Washington was examined with a survey of microsatellite variation to describe the distribution of genetic variation. Variation at 16 microsatellite loci was surveyed for approximately 46,500 pink salmon sampled from 146 locations in the odd-year broodline and from 116 locations in the even-year broodline. An index of genetic differentiation, FST, over all populations and loci in the odd-year broodline was 0.005, with individual locus values ranging from 0.002 to 0.025. Population differentiation was less in the even-year broodline, with a FST value of 0.002 over all loci, and with individual locus values ranging from 0.001 to 0.005. Greater genetic diversity was observed in the odd-year broodline. Differentiation in pink salmon allele frequencies between broodlines was approximately 5.5 times greater than regional differentiation within broodlines. A regional structuring of populations was the general pattern observed, and a greater regional structure in the odd-year broodline than in the even-year broodline. The geographic distribution of microsatellite variation in populations of pink salmon likely ref lects a distribution of broodlines from separate refuges after the last glaciation period.

Population structure of chum salmon (Oncorhynchus keta) across the Pacific Rim, determined from microsatellite analysis

The Pacific Rim population structure of chum salmon (Oncorhynchus keta) was examined with a survey of microsatellite variation to describe the distribution of genetic variation and to evaluate whether chum salmon may have originated from two or more glacial refuges following dispersal to newly available habitat after glacial retreat. Variation at 14 microsatellite loci was surveyed for over 53,000 chum salmon sampled from over 380 localities ranging from Korea through Washington State. An index of genetic differentiation, FST, over all populations and loci was 0.033, with individual locus values ranging from 0.009 to 0.104. The most genetically diverse chum salmon were observed from Asia, particularly Japan, whereas chum salmon from the Skeena River and Queen Charlotte Islands in northern British Columbia and those from Washington State displayed the fewest number of alleles compared with chum salmon in other regions. Differentiation in chum salmon allele frequencies among regions and populations within regions was approximately 18 times greater than that of annual variation within populations. A regional structuring of populations was the general pattern observed, with chum salmon spawning in different tributaries within a major river drainage or spawning in smaller rivers in a geographic area generally more similar to each other than to populations in different major river drainages or geographic areas. Population structure of chum salmon on a Pacific Rim basis supports the concept of a minimum of two refuges, northern and southern, during the last glaciation, but four possible refuges fit better the observed distribution of genetic variation. The distribution of microsatellite variation of chum salmon on a Pacific Rim basis likely reflects the origins of salmon radiating from refuges after the last glaciation period.

Proveniência sedimentar do grupo São Fidélis, terreno oriental da Faixa Ribeira com base em dados U-Pb

O Domínio Costeiro integra o Terreno Oriental, no segmento central da Faixa Ribeira e abriga rochas ortoderivadas com afinidade de arcos magmáticos (Complexo Rio Negro, ca. 790-605 Ma). Os ortognaisses deste complexo possuem clara assinatura para ambientes de zonas de subducção, encaixados em rochas metassedimentares de alto grau, integrantes do Grupo São Fidélis. O conjunto acima descrito é ainda intrudido por várias de rochas granitóides sin a tardi- colisionais, relacionadas às várias etapas de desenvolvimento da Orogenia Brasiliana neste setor do orógeno (ca. 605-480 Ma). Idades U-Pb (LA-ICP-MS) em zircões detríticos de rochas quartzíticas do Grupo São Fidélis indicam um amplo espectro com modas significativas no Mesoproterozóico e Paleoproterozoico, além de zircões do Neoproterozóico e do Arqueano. Sinteticamente os resultados obtidos foram: a) Idades concordantes Arqueanas com ca. 2,85, 2,84 e 2,70 Ga; b) zircões Paleoproterozóicos (ca. 2,3 a 1,7 Ga), com máxima concentração em torno de ca. 2,2 Ga, representando a segunda maior moda; c) Idades Mesoproterozóicas (ca. 1,3 -1,1 Ga) com idades de espectro dominantes, com moda em ca. 1,5 Ga; d) Zircões Neoproterozóicos com idades de ca. 0,95-90 Ga e 0,86-0,61 Ga. Em vários grãos detríticos observou-se sobrecrescimento metamórfico em ca. 602-570 Ma. Dados U-Pb (LA-ICP-MS) obtidos para zircões para Ortognaisse Rio Grande e o Biotita Ortognaisse, intrudidos na unidade basal do Grupo São Fidélis, apresentam idades em ca. 620 Ma e são equivalentes ao período pré-colisional de geração de rochas do arco magmático Rio Negro. Combinando estas idades com os núcleos de zircões detríticos mais jovens, com assinatura do Arco Rio Negro em ca. 613 Ma, pode-se definir o intervalo máximo de sedimentação da unidade superior do Grupo São Fidélis no Neoproterozóico. Cristais de monazitas selecionadas para análise U-Pb (ID-TIMS) apresentam relações com os principais episódios tectono-metamórficos da Faixa Ribeira. Dois cristais de uma amostra quartzítica e dois do ortognaisse Rio Grande alinham-se em uma discórdia que gerou idade de 603 Ma, referente ao metamorfismo progressivo descrito na literatura, durante a Orogenia Brasiliana. Enquanto a idade concordante obtida em 535 Ma, adquirida em uma amostra quartzítica, é correspontente ao último metamorfismo colisional da Faixa Ribeira.

Comparação entre o Complexo Juiz de fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco: geocronologia U-Pb em zircão (LA-ICPMS), geoquímica isotópica e composição das fontes geradoras

A comparação entre o Complexo Juiz de Fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco (Mangaratiba - RJ) revelou que existem diferenças significativas entre essas unidades. Na Unidade Granulítica Ponte de Zinco, são encontrados ortogranulitos de composição granítica e granodiorítica, que representam o embasamento da Unidade, denominada aqui de Ortogranulitos Ribeirão das Lajes. Dois outros litotipos ortoderivados também foram encontrados: (i) um ortognaisse com granada (MAN-JEF-03a), sendo que a granada ocorre de forma subordinada; (ii) ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04), com características miloníticas. Além dessas, rochas metassedimentares também afloram na Unidade Granulítica Ponte de Zinco. Foi interpretado que um ortogranulito (MAN-JEF-01a) de alto-K, com composição monzogranítica, cristalizou em ca. 2653 37 Ma (U-Pb em zircão por LA-ICPMS), afetado por um evento no Neoproterozóico, que gerou os minerais máficos hidratados, observados na análise petrográfica e como mostram as borda de sobrecrescimento em zircão. Sua idade modelo de Nd de 2,7 Ga e seu εNd positivo de +2,1, apontam para uma gênese mantélica, tendo assimilado rochas crustais, pois são encontrados grãos de zircão herdados de aproximadamente 2996 17 Ma e 3343 3.8 Ma. Os dados de litogeoquímica e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70529), são compatíveis com uma geração em um arco continental. O ortognaisses com granada do ponto MAN-JEF-03 possui composição granodiorítica. A idade de cristalização interpretada pela análise geocronológica U-Pb em zircão (LA-ICPMS), foi ca. 2117 15 Ma. Esse litotipo foi metamorfizado no Neoproterozóico, sendo a idade obtida pelo intercepto inferior de 631 40 Ma. Seus dados isotópicos apontam para uma rocha juvenil gerada a partir do manto (TDM ≈ de 2,1 Ga e εNd = +3,4). Sua alta razão 87Sr/86 Sr(t) (0,710 ) juntamente com os grãos de zircão herdados (2,6 Ga) e a presença de enclaves, indicam assimilação de rochas crustais. O ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04) classificado como alto-K, possui composição monzogranítica, idade 2132 9,4 Ma U-Pb em zircão (LA-ICPMS). Um único grão relíquiar de ortopiroxênio encontrado em lâmina, , indica que a rocha já foi submetida a metamorfismo de fácies granulito, porém esse evento não deixou registro nos grãos analisados. O retrometamorfismo pode ter ocorrido em dois momentos, 647 11 Ma e 595 38 Ma, calculados através da concordia age, em sobrecrescimentos homogêneos e, pelo intercepto inferior, respectivamente. Sua baixa razão 87Sr/86 Sr(t) (≈ 0,703) associada com εNd positivo (+2,3) e sua idade modelo de aproximadamente 2,1 Ga, revelam que a rocha foi formada por um material mantélico juvenil. Já as análises geocronológicas em U-Pb em zircão (LA-ICPMS) na região de Juiz de Fora (MG), revelaram a existência de dois litotipos Arqueanos: um ortogranulito granodiorítico (MB-JEF-01b), de baixo-K com idade de 2849 11 Ma e com herança de 2975 10 Ma. Seu εNd positivo (+5,9) aponta para uma gênese a partir do manto depletado, já sua alta razão 87Sr/86Sr(t) (≈0,709) indica contaminação de Rb de fontes externas, talvez causada pela assimilação da crosta, como revelam os zircões herdados e/ou fluidos retrometamorficos. Outro litotipo é uma rocha gabróica do tipo E-MORB, cuja idade foi calculada em 2691 14 Ma, com retrometamorfismo ocorrido no intervalo de 604 67 Ma, obtida pelo intercepto inferior. Seu εNd igual a +3,4 e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (≈0,701) mostram extração a partir do manto depletado. Novos dados isotópicos do CJF na região de Três Rios (RJ) e Juiz de Fora (MG), sugerem que os ortogranulitos calcioalcalinos podem representar grupos distintos. Rochas com εNd positivos são consequentemente associadas ao manto depletado, porém rochas com εNd negativos devem ter sido geradas por fusão crustal, que podem ser fusão de crosta inferior, devido a razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70514) encontrada no amostra MB-JEF-02a (ortogranulito de alto-K) ou tendo a crosta contribuição nas gênese dessas rochas. Os ortogranulitos básicos possuem εNd positivos com baixas razões 87Sr/86 Sr(t) , o que indica extração a partir do manto depletado, porém sua razões La/YbN e La/NbN maiores que 1, revelam alguma contribuição de uma fonte enriquecida, assim também mostram suas razões Pb/Pb, que são maiores do que as razões calculadas para evolução de Pb na Terra. Essas interpretações ainda podem ser estendidas para um ortoanfibolito da série alcalina, encontrado na região de Três Rios (RJ).

Termocronologia (U-Th)He e reativação da margem continental do sudeste do Brasil: seção Serra da Mantiqueira - Gráben da Guanabara

A evolução da margem continental do sudeste do Brasil tem sido discutida por diversos autores desde meados do século passado até os dias atuais, especialmente no contexto da origem e evolução dos escarpamentos e das bacias tafrogênicas. Buscou-se contribuir com novos dados sobre a evolução da área a partir da aplicação da termocronologia de baixa temperatura (U-Th)/He em apatita, que oferece uma sensibilidade significativa para registrar movimentações tectônicas na crosta superior. Foi possível obter idades em 107 cristais de apatita de 18 amostras do embasamento coletadas no perfil com orientação NW-SE, numa seção entre a Serra da Mantiqueira e o Gráben da Guanabara. As idades corrigidas variam entre 250,1 8,7 Ma e 43,5 1,9 Ma (2 σ) e as não corrigidas entre 174,13 3,03 Ma e 27,07 0,60 Ma (1 σ). O Neocretáceo, o Eocretáceo e o Paleoceno são os principais registros no conjunto de dados, em ordem de importância. No Neocretáceo, o intervalo entre 83,6 e 72,1 Ma (Campaniano) representa o maior destaque nos registros termocronológicos, embora os outros registros (Maastrichtiano e Santoniano) também estejam presentes e sejam importantes. As idades do Neocretáceo destacam a importância dos eventos tectonomagmáticos e soerguimento regional na história térmica dessa área, inclusive com idades (~86 Ma) atribuídas ao contexto de soerguimento da Serra do Mar. As idades do Eocretáceo indicam o registro de eventos térmicos mais antigos, vinculados à evolução pré-rifte. Já os dados do Paleoceno estariam associados ao evento de reativação responsável pela implantação do sistema de riftes continentais (~65 Ma) e as idades do Eoceno, restritas à borda de falha da bacia de Resende (49,7 Ma e 43,5 Ma), à reativação do sistema de riftes nessa área. A dispersão de idades foi interpretada como efeito dos danos de radiação já que muitos grãos apresentam correlação entre idade e concentração de urânio (eU). Os padrões de tempo-temperatura (t-T), definidos a partir dos modelos HeFTy calibrados para o modelo de difusão que considera os efeitos de danos de radiação nos cristais, registraram eventos de resfriamento rápido, os quais mostram correlação direta com episódios de reativação e soerguimento na margem continental e com registros nas bacias continentais e marginais. O padrão de aumento das idades com a elevação, assim como da costa em direção ao interior é observado, mas mostra-se alterado pela ocorrência de idades mais jovens associadas à complexa evolução dessa margem continental com desnivelamentos de blocos vinculados à tectônica pós-rift, numa situação que ressalta a influência dos episódios de reativação. As estimativas de denudação total variam entre 1,2 e 2,8 km. As taxas de erosão variam entre 15,2 e 35,3 m/Ma. A evolução da área indica não apenas a influência de um evento específico mas, possivelmente, uma combinação de episódios que se alternaram e/ou atuaram em conjunto em determinados períodos. Os eventos de reativação mais antigos, combinados com os mais recentes, exibem os seus remanescentes na paisagem (serras da Mantiqueira e do Mar e os grábens e bacias sedimentares) e assumem papel fundamental na evolução da área. Os registros de tais episódios podem ser observados nas histórias térmicas das rochas e nos depósitos correlativos nas bacias sedimentares marginais e intracontinentais.