Risposta della taxocenosi ad Arpacticoidi lungo un gradiente di acidificazione (Castello Aragonese, Ischia)

Recentemente molti studi in ambiente marino sono stati focalizzati sui possibili impatti dovuti alle variazioni del pH degli oceani, causato dall’aumento delle immissioni di CO2 nell’atmosfera. Tra i possibili effetti nocivi, l’acidificazione oceanica può indurre cambiamenti nelle abbondanze e nelle distribuzioni delle engeneer species, con conseguenti ripercussioni sulla fauna associata. Esempio tipico di engeneer species sono le macroalghe che sono capaci di creare, lungo le coste rocciose, habitat diversi a seconda della specie che riesce ad attecchire. Tra le specie animali che dominano in questi habitat troviamo i copepodi Arpacticoidi, piccoli crostacei che svolgono un ruolo chiave all’interno delle reti trofiche. Per questi motivi lo scopo di questo lavoro è valutare possibili effetti dell’acidificazione sulle taxocenosi a copepodi Arpacticoidi associate alle macroalghe. Lo studio è stato svolto ad Ischia, nella zona nei pressi del Castello Aragonese, dove vi sono dei vents di origine vulcanica che emettono CO2 e formano un gradiente naturale di acidificazione lungo un’area di circa 300m, suddivisibile in 3 stazioni a differenti valori medi di pH. L’analisi delle taxocenosi è stata svolta a livello di generi e famiglie di Arpacticoidi, in termini di abbondanze e di struttura di comunità, su differenti specie algali raccolte lungo il gradiente di acidificazione. Mentre non si notano differenze significative per le famiglie, la struttura di comunità analizzata a livello di generi di copepodi Arpacticoidi mostra una suddivisione in due comunità ben distinte, delle quali una appartenente alla stazione acidificata e un'altra alle stazioni di controllo e moderatamente acidificata. Tale suddivisione si conferma anche prendendo in considerazione la diversa complessità strutturale delle alghe. Per quanto riguarda le abbondanze, sia a livello di famiglie che di generi, queste mostrano generalmente valori più elevati nella stazione moderatamente acidificata e valori più bassi nella stazione più acidificata. C’è però da considerare che se non si tiene conto della complessità algale queste differenze sono significative per le famiglie Ectinosomatidae, Thalestridae e per il genere Dactylopusia, mentre, se si tiene conto della complessità algale, vi sono differenze significative per la famiglia Miraciidae e per i generi Amonardia e Dactylopusia. In definitiva questo studio sembrerebbe evidenziare che le taxocenosi a copepodi Arpacticoidi siano influenzate sia dalla differente complessità algale, che dall’acidificazione oceanica. Inoltre mostra che, in prospettiva di studi futuri, potrebbe essere necessario focalizzarsi su specie algali ben definite e su un'analisi tassonomica dei copepodi Arpacticoidi approfondita fino al livello di specie.

Meiofauna associata a macroalghe bentoniche lungo un gradiente di acidificazione (Castello Aragonese, Ischia)

Tra i vari impatti causati dall’aumento costante di CO2 nell’atmosfera troviamo l’acidificazione oceanica. Le conseguenze di questo processo non sono interamente conosciute. Per questo è importante conoscere la risposta all’acidificazione degli organismi marini e degli ecosistemi. Lo scopo di questo lavoro è valutare le conseguenze dell’acidificazione su comunità meiofaunali epifite. Sono stati quindi condotti campionamenti in situ, in una zona acidificata in conseguenza della presenza di vents idrotermali presenti nell’isola di Ischia (Italia). La zona di studio indagata è stata suddivisa in due siti, differenti per esposizione al moto ondoso. All’interno di ciascuna esposizione sono stati individuate tre stazioni, differenti per il grado di acidificazione. Sono stati prelevati campioni di alghe lungo il gradiente di acidificazione con associata la meiofauna e sono stati considerati come substrato secondario. Le alghe sono state analizzate attraverso descrittori della loro complessità mentre gli organismi sono stati contati e classificati a livello di grandi taxa. I descrittori sintetici di ricchezza tassonomica e di abbondanza non presentano valori di correlazione alti con i descrittori di complessità algale. Invece, i risultati ottenuti considerando l’intera comunità mostrano una relazione significativa fra la struttura delle comunità meiofaunali e l’acidificazione e anche con la diversa esposizione al moto ondoso. Infine dalle analisi condotte mediante regressione multipla fra tutti i descrittori algali e la struttura di comunità si nota come i primi non giustificano da soli le variazioni dei popolamenti meiobentonici. In definitiva questi risultati sembrerebbero dimostrare che la struttura delle comunità meiofaunali venga influenzata sia dalla acidificazione che dall’esposizione al moto ondoso oltre che dalla struttura dell’habitat. È tuttavia difficile definire se le variazioni nella struttura di comunità sono dovute ad una azione parallela e sinergica dei fattori considerati (esposizione e gradiente) o se si tratta di un effetto a cascata dove l’acidità influenza le comunità algali che a loro volta strutturano le comunità bentoniche associate. In prospettiva di studi futuri sarebbe quindi interessante condurre uno studio simile prendendo in considerazione le possibili relazioni specie-specifiche intercorrenti tra la struttura delle comunità meiofaunali e le differenti specie algali.

Relazioni fra regime dei venti e pH in un "campo di fumarole" a CO2 sui fondali costieri dell'isola d'Ischia (Italy).

Il problema dell'acidificazione degli oceani, conseguente ai cambiamenti climatici, è un processo ancora poco conosciuto. Per comprendere questo fenomeno, possono essere utilizzati degli ambienti naturalmente acidificati, considerati laboratori a cielo aperto. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di utilizzare le fumarole presenti nell'isola di Ischia, per approfondire le dinamiche dei processi di acidificazione e per analizzare l'eventuale interazione tra pH e condizioni meteorologiche. I dati utilizzati, forniti dalla Stazione Zoologica “Anton Dohrn” di Napoli, erano serie di pH e di vento rilevate in continuo, in due aree, nord e sud rispetto all'isolotto del Castello Aragonese, e in tre stazioni lungo un gradiente di acidificazione. Tutto il lavoro è stato svolto a step, dove il risultato di un'analisi suggeriva il tipo e il metodo analitico da utilizzare nelle analisi successive. Inizialmente i dati delle due serie sono stati analizzati singolarmente per ottenere i parametri più salienti delle due serie. In seguito i dati sono stati correlati fra loro per stimare l'influenza del vento sul pH. Globalmente è stato possibile evidenziare come il fenomeno dell'acidificazione sia correlato con il vento, ma la risposta sembra essere sito-specifica, essendo risultato dipendente da altri fattori interagenti a scala locale, come la geomorfologia del territorio, le correnti marine e la batimetria del fondale. È però emersa anche la difficoltà nel trovare chiare correlazioni fra le due serie indagate, perché molto complesse, a causa sia della numerosa quantità di zeri nella serie del vento, sia da una forte variabilità naturale del pH, nelle varie stazioni esaminate. In generale, con questo lavoro si è dimostrato come utilizzare tecniche di analisi delle serie storiche, e come poter utilizzare metodi di regressione, autocorrelazione, cross-correlation e smoothing che possono integrare i modelli che prendono in considerazione variabili esogene rispetto alla variabile di interesse.

Temporal dynamics of benthic assemblages along a gradient of ocean acidification at a CO2 vent’s system of the Ischia Island

Global warming and ocean acidification, due to rising atmospheric levels of CO2, represent an actual threat to terrestrial and marine environments. Since Industrial Revolution, in less of 250 years, pH of surface seawater decreased on average of 0.1 unit, and is expected to further decreases of approximately 0.3-0.4 units by the end of this century. Naturally acidified marine areas, such as CO2 vent systems at the Ischia Island, allow to study acclimatation and adaptation of individual species as well as the structure of communities, and ecosystems to OA. The main aim of this thesis was to study how hard bottom sublittoral benthic assemblages changed trough time along a pH gradient. For this purpose, the temporal dynamics of mature assemblages established on artificial substrates (volcanic tiles) over a 3 year- period were analysed. Our results revealed how composition and dynamics of the community were altered and highly simplified at different level of seawater acidification. In fact, extreme low values of pH (approximately 6.9), affected strongly the assemblages, reducing diversity both in terms of taxa and functional groups, respect to lower acidification levels (mean pH 7.8) and ambient conditions (8.1 unit). Temporal variation was observed in terms of species composition but not in functional groups. Variability was related to species belonging to the same functional group, suggesting the occurrence of functional redundancy. Therefore, the analysis of functional groups kept information on the structure, but lost information on species diversity and dynamics. Decreasing in ocean pH is only one of many future global changes that will occur at the end of this century (increase of ocean temperature, sea level rise, eutrophication etc.). The interaction between these factors and OA could exacerbate the community and ecosystem effects showed by this thesis.

Seawater carbonate chemistry in Ischia, Italy, 2008

The atmospheric partial pressure of carbon dioxide (pCO2) will almost certainly be double that of pre-industrial levels by 2100 and will be considerably higher than at any time during the past few million years1. The oceans are a principal sink for anthropogenic CO2 where it is estimated to have caused a 30% increase in the concentration of H+ in ocean surface waters since the early 1900s and may lead to a drop in seawater pH of up to 0.5 units by 2100. Our understanding of how increased ocean acidity may affect marine ecosystems is at present very limited as almost all studies have been in vitro, short-term, rapid perturbation experiments on isolated elements of the ecosystem4, 5. Here we show the effects of acidification on benthic ecosystems at shallow coastal sites where volcanic CO2 vents lower the pH of the water column. Along gradients of normal pH (8.1-8.2) to lowered pH (mean 7.8-7.9, minimum 7.4-7.5), typical rocky shore communities with abundant calcareous organisms shifted to communities lacking scleractinian corals with significant reductions in sea urchin and coralline algal abundance. To our knowledge, this is the first ecosystem-scale validation of predictions that these important groups of organisms are susceptible to elevated amounts of pCO2. Sea-grass production was highest in an area at mean pH 7.6 (1,827 µatm pCO2) where coralline algal biomass was significantly reduced and gastropod shells were dissolving due to periods of carbonate sub-saturation. The species populating the vent sites comprise a suite of organisms that are resilient to naturally high concentrations of pCO2 and indicate that ocean acidification may benefit highly invasive non-native algal species. Our results provide the first in situ insights into how shallow water marine communities might change when susceptible organisms are removed owing to ocean acidification.

In-situ seawater pH and temperature during and fitness traits of a calcifying polychaete after a reciprocal transplant experiment in June-July near Ischia, italy

Ocean acidification (OA) is likely to exert selective pressure on natural populations. Our ability to predict which marine species will adapt to OA, and what underlies this adaptive potential, are of high conservation and resource management priority. Using a naturally low pH vent site in the Mediterranean Sea (Castello Aragonese, Ischia) mirroring projected future OA conditions, we carried out a reciprocal transplant experiment to investigate the relative importance of phenotypic plasticity and local adaptation in two populations of the sessile, calcifying polychaete /Simplaria /sp. (Annelida, Serpulidae, Spirorbinae): one residing in low pH and the other from a nearby ambient (i.e. high) pH site. We measured a suite of fitness related traits (i.e. survival, reproductive output, maturation, population growth) and tube growth rates in laboratory-bred F2 generation individuals from both populations reciprocally transplanted back into both ambient and low pH /in situ/ habitats. Both populations showed lower expression in all traits, but increased tube growth rates, when exposed to low pH compared to high pH conditions, regardless of their site of origin suggesting that local adaptation to low pH conditions has not occurred. We also found comparable levels of plasticity in the two populations investigated, suggesting no influence of long-term exposure to low pH on the ability of populations to adjust their phenotype. Despite high variation in trait values among sites and the relatively extreme conditions at sites close to the vents (pH < 7.36), response trends were consistent across traits. Hence, our data suggest that, for /Simplaria /and possibly other calcifiers, neither local adaptations nor sufficient phenotypic plasticity levels appear to suffice in order to compensate for the negative impacts of OA on long-term survival. Our work also underlines the utility of field experiments in natural environments subjected to high level of /p/CO_2 for elucidating the potential for adaptation to future scenarios of OA.

Effects of drill cuttings discharge on meiofauna communities of a shelf break site in the southwest Atlantic

The present study investigates the effects of drill cutting discharges on the structure of meiofauna communities in an area of the shelf break at Campos Basin, Southeast Brazil. Drilling activities were operated, in a first phase, with water-based fluid and, in a second phase, with synthetic fluid paraffin-based (NAF-III). A total of 135 samples taken at a pre-drilling situation (MS1) and two post-drilling moments (MS2 and MS3-3 and 22 months post-drilling, respectively) were analyzed. Effects on meiofauna were dependent on two main factors: 1-the impact received during drilling operation, if water-based or synthetic/water-based drilling fluid and 2-the background state, if it already presented signs of previous drilling activities or not. Based on univariate and multivariate analysis, there were evidences that the most affected area after drilling was those under the influence of synthetic-based fluid and that already had signs of previous drillings activities. The region impacted only by water-based fluid was less affected and the only one that completely recovered after 22 months. Nematodes and copepods had different responses to the impact. While copepods flourish in the impacted area and recovered 22 months after drilling, nematodes were adversely affected shortly after drilling and the community structure only recovered where hydrocarbons had been depleted.

Pivoting vent, Lake Weyba House, Sunshine Coast

Bedroom pavilion, South-East elevation. Day bed alcove on left.

Acute high-intensity interval training improves T-vent and peak power output in highly trained males.

This study examined the effects of four high-intensity interval-training (HIT) sessions performed over 2 weeks on peak volume of oxygen uptake (VO2peak), the first and second ventilatory thresholds (UT VT2) and peak power output (PPO) in highly trained cyclists. Fourteen highly trained male cyclists (VO2peak = 67.5 +/- 3.7 ml . kg(-1) . min(-1)) performed a ramped cycle test to determine VO2peak VT1 VT2, and PPO. Subjects were divided equally into a HIT group and a control group. The HIT group performed four HIT sessions (20 x 60 s at PPO, 120 s recovery); the V-02peak test was repeated <I wk after the HIT program. Control subjects maintained their regular training program and were reassessed under the same timeline. There was no change in V0(2peak) for either group; however, the HIT group showed a significantly greater increase in VT1, (+22% vs. -3%), VT2 (+15% vs. -1%), and PPO (+4.3 vs. -.4%) compared to controls (all P <.05). This study has demonstrated that HIT can improve VT1, VT2,, and PPO, following only four HIT sessions in already highly trained cyclists.

Ozothamnus diosmifolius (Vent.) DC flower and leaf essential oils

Essential oils of rice flower, Ozothamnus diosmifolius, were analyzed by capillary gas chromatograplay-mass spectrometry. Flower oil contained beta-pinene (28.4%) and 1,8-cineole (28.2%), while the leaf oil contained a-pinene (26.0%), beta-pinene (11.6%) and 1,8-cineole (22.2%). Both oils had small amounts of spathulenol (4.1% and 5.2%, respectively).

Host-symbiont interactions in the deep-sea vent mussel Bathymodiolus azoricus : a molecular approach

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar, especialidade de Biologia Marinha, 19 de Dezembro de 2015, Universidade dos Açores.

Composição e variabilidade espaço-temporal da meiofauna de uma praia arenosa na região amazônica (Ajuruteua, Pará)

Este trabalho avalia a variabilidade espaço-temporal da meiofauna do médiolitoral na praia de Ajuruteua, Estado do Pará. As coletas foram realizadas a cada dois meses, entre abril de 2003 a fevereiro de 2004 durante as marés de sizígia, em diferentes zonas da praia. As amostras foram retiradas com um amostrador cilíndrico de 3,14 cm² e fixadas em formalina salina a 5%. Em laboratório, as amostras foram passadas em malha de 0,063 mm de abertura e os organismos retidos identificados em nível de grandes grupos taxonômicos, contados e fixados em álcool etílico a 70%. A meiofauna esteve representada por oito grupos: Turbellaria, Nematoda, Tardigrada, Polychaeta, Oligochaeta, Acari, adultos de Copepoda Harpacticoida e juvenis de Copepoda Harpacticoida. Nematoda foi o grupo dominante, representando 74% do total de indivíduos, seguido de Copepoda (19%). Pôde-se observar clara zonação horizontal da fauna, que se distribuiu em três faixas paralelas à linha de praia, com características significativamente distintas quanto à abundância, riqueza e densidade dos principais grupos taxonômicos. No médiolitoral médio foram observados valores significativamente mais elevados de riqueza e abundância, enquanto os valores mais baixos foram registrados no médiolitoral superior e inferior. A comunidade de meiofauna, ainda que não tenha variado significativamente entre períodos climáticos, foi mais rica e abundante nos meses secos. Os principais fatores responsáveis pelas variações espaço-temporais da meiofauna foram a ação das ondas e das marés e as variações na salinidade da água.