Age, growth and mortality of the toadfish, Halobatrachus didactylus (Schneider, 1801) (Pisces: Batrachoididae), in the Bay of Cádiz (southwestern Spain)

Age, growth and mortality of the toadfish, Halobatrachus didactylus, were determined by examination of the whole sagittal otoliths of fish sampled in the Bay of Cádiz (southwestern Spain) from March 1999 to March 2000. A total of 844 specimens (425 males, 416 females, and 3 of indeterminate sex), ranging from 95 to 470 mm in total length were examined. Eighty-nine percent of the otoliths could be read allowing an age estimation. The opaque zone was formed between April and May coincident with the maximum reproductive peak, while the translucent zone formed mainly in summer-fall (June to December). Maximum ages for males and females were 12 and 10 years, respectively. The samples were dominated by 2- to 6-year-old specimens. Males matured at an age of approximately 2 years and females at 3 years. Fish total length and otolith radius were closely related. The von Bertalanffy growth curve was used to describe growth. The parameters were derived from back-calculated length-at-age. Significant differences in the growth parameters were found between sexes. Although the growth analysis revealed that this species is slow-growing, males reached larger sizes than females. Females appeared to experience higher natural mortality rates than males.

Tolerância à amónia e grau de ureotelia no xarroco, Halobatrachus didactylus (Bloch & Schneider, 1801)

Tese mest., Biologia Marinha, Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, 2008

Caracterização não-invasiva da morfologia e fisiologia cardíaca de Halobatrachus didactylus: aplicação da ecocardiografia

Tese de Doutoramento, Biologia, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2001

Optical micro-tomography “OPenT” allows the study of large toadfish Halobatrachus didactylus embryos and larvae

Batrachoidids, which include midshipman and toadfish are less known among embryologists, but are common in other fields. They are characteristic for their acoustic communication, and develop hearing and sound production while young juveniles. They lay large benthic eggs (>5mm) with a thick chorion and adhesive disk and slow development, which are particularly challenging for studying embryology. Here we took advantage of a classical tissue clearing technique and the OPenT open-source platform for optical tomography imaging, to image a series of embryos and larvae from 3 to 30mm in length, which allowed detailed 3D anatomical reconstructions non-destructively. We documented some of the developmental stages (early and late in development) and the anatomy of the delicate stato-acoustic organs, swimming bladder and associated sonic muscles. Compared to other techniques accessible to developmental biology labs, OPenT provided advantages in terms of image quality, cost of operation and data throughput, allowing identification and quantitative morphometrics of organs in larvae, earlier and with higher accuracy than is possible with other imaging techniques.

Feeding ecology and life-history strategy of nesting males in a fish with long parental care, Lusitanian toadfish (Halobatrachus didactylus, Batrachoididae)

The Lusitanian toadfish, Halobatrachus didactylus, like other batrachoidids, is a benthic fish species with nesting behaviour during the breeding season. During this prolonged period it engages in mating activities and remains in the nest providing parental care. It is not known whether males feed while providing parental care but it is likely that their limited mobility may restrict their diet and influence their fitness. As a consequence, egg cannibalism could occur as a life-history strategy. The aim of the present study is to ascertain the feeding behaviour of nesting males, in comparison to mature non-nesting males, and to identify potential life-history traits related to egg cannibalism. Nest-holders were sampled from artificial nests placed in an intertidal area of the Tagus estuary, only exposed during spring low tides. The diet of nest-holders was compared with that of non-nesting mature males from the same area, captured by otter trawl. The present study demonstrates that despite their constrained mobility nest-holders feed during the breeding season, although in a more opportunistic fashion than non-nesting males. Nest-holders showed a generalist feeding behaviour, with a more heterogeneous diet. Egg cannibalism was not related to male condition, paternity or brood size but showed a higher incidence early in the season when water temperatures were lower. The results suggest a possible seasonal trade-off strategy between care and energy recovery, triggered by environmental factors, where under unfavourable conditions to sustain viable eggs the male may recover energy by eating eggs, thus benefiting future reproductive success, later in the season.

Influência do comportamento vocal no sucesso reprodutor do xarroco lusitano Halobatracus didactylus (Bloch & Schneider, 1801)

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Ecologia e Conservação Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Caracterização endócrina da PTH-L e calcitonina no transporte de cálcio e na secreção de bicarbonato no intestino da dourada (Sparus auratus)

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2009

Assessment of reserve effect in a marine protected area: the case study of the Professor Luiz Saldanha Marine Park (Portugal)

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Ecologia e Conservação Marinhas), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

How effective are acoustic signals in territorial defence in the Lusitanian toadfish?

The function of fish sounds in territorial defence, in particular its influence on the intruder's behaviour during territorial invasions, is poorly known. Breeding Lusitanian toadfish males (Halobatrachus didactylus) use sounds (boatwhistles) to defend nests from intruders. Results from a previous study suggest that boatwhistles function as a 'keep-out signal' during territorial defence. To test this hypothesis we performed territorial intrusion experiments with muted Lusitanian toadfish. Males were muted by making a cut and deflating the swimbladder (the sound-producing apparatus) under anaesthesia. Toadfish nest-holder males reacted to intruders mainly by emitting sounds (sham-operated and control groups) and less frequently with escalated bouts of fighting. When the nest-holder produced a boatwhistle, the intruder fled more frequently than expected by chance alone. Muted males experienced a higher number of intrusions than the other groups, probably because of their inability to vocalise. Together, our results show that fish acoustic signals are effective deterrents in nest/territorial intrusions, similar to bird song.

Vocal differentiation parallels development of auditory saccular sensitivity in a highly soniferous fish

Vocal differentiation is widely documented in birds and mammals but has been poorly investigated in other vertebrates, including fish, which represent the oldest extant vertebrate group. Neural circuitry controlling vocal behaviour is thought to have evolved from conserved brain areas that originated in fish, making this taxon key to understanding the evolution and development of the vertebrate vocal-auditory systems. This study examines ontogenetic changes in the vocal repertoire and whether vocal differentiation parallels auditory development in the Lusitanian toadfish Halobatrachus didactylus (Batrachoididae). This species exhibits a complex acoustic repertoire and is vocally active during early development. Vocalisations were recorded during social interactions for four size groups (fry: <2 cm; small juveniles: 2-4 cm; large juveniles: 5-7 cm; adults >25 cm, standard length). Auditory sensitivity of juveniles and adults was determined based on evoked potentials recorded from the inner ear saccule in response to pure tones of 75-945 Hz. We show an ontogenetic increment in the vocal repertoire from simple broadband-pulsed 'grunts' that later differentiate into four distinct vocalisations, including low-frequency amplitude-modulated 'boatwhistles'. Whereas fry emitted mostly single grunts, large juveniles exhibited vocalisations similar to the adult vocal repertoire. Saccular sensitivity revealed a three-fold enhancement at most frequencies tested from small to large juveniles; however, large juveniles were similar in sensitivity to adults. We provide the first clear evidence of ontogenetic vocal differentiation in fish, as previously described for higher vertebrates. Our results suggest a parallel development between the vocal motor pathway and the peripheral auditory system for acoustic social communication in fish.

Call recognition and individual identification of fish vocalizations based on automatic speech recognition: An example with the Lusitanian toadfish

The study of acoustic communication in animals often requires not only the recognition of species specific acoustic signals but also the identification of individual subjects, all in a complex acoustic background. Moreover, when very long recordings are to be analyzed, automatic recognition and identification processes are invaluable tools to extract the relevant biological information. A pattern recognition methodology based on hidden Markov models is presented inspired by successful results obtained in the most widely known and complex acoustical communication signal: human speech. This methodology was applied here for the first time to the detection and recognition of fish acoustic signals, specifically in a stream of round-the-clock recordings of Lusitanian toadfish (Halobatrachus didactylus) in their natural estuarine habitat. The results show that this methodology is able not only to detect the mating sounds (boatwhistles) but also to identify individual male toadfish, reaching an identification rate of ca. 95%. Moreover this method also proved to be a powerful tool to assess signal durations in large data sets. However, the system failed in recognizing other sound types.

A ecologia em miniatura: o menor tetrápodo do Brasil, Brachycephalus didactylus (Izecksohn, 1971) (Anura: Brachycephalidae) em uma área de Mata Atlântica no Espírito Santo, Sudeste do Brasil

O processo de miniaturização em anuros pode ter implicações ecológicas como, por exemplo, a redução no tamanho da ninhada produzida pelas fêmeas, o aumento do tamanho relativo dos ovos e o desenvolvimento direto. O consequente reduzido tamanho da boca tende também a constituir um fator limitante no consumo de presas por estes pequenos anuros, tornando acessível ao consumo apenas uma gama restrita de presas diminutas. Assim, estudamos parâmetros da ecologia de uma população do anuro Brachycephalus didactylus, em uma área de Mata Atlântica no sul do Espírito Santo, objetivando ampliar o conhecimento sobre tais parâmetros que compreenderam o dimorfismo sexual, algumas características da reprodução, a dieta e a relação com a disponibilidade de atrópodos no folhiço e uso do microhabitat. A amostragem dos dados ocorreu durante um ano, nas estações seca e chuvosa. Brachycephalus didactylus possuiu dimorfismo sexual, com fêmeas sendo maiores do que os machos. O maior tamanho atingido pelas fêmeas provavelmente resulta da seleção intrassexual atuando nas fêmeas para favorecer um maior investimento na massa dos ovos, já que a espécie possui um tamanho de ninhada consideravelmente reduzido (um a dois ovos). A dieta de B. didactylus foi composta por um espectro relativamente amplo de presas (17 itens), tendo elevadas proporções de pequenas presas como Acari e Collembola. O consumo de Formicidae (formigas) foi evitado por B. didactylus, apesar de essa presa ser a mais abundante no folhiço, o que categorizou o anuro como um "especialista em não comer formigas" ("non-ant specialist", sensu Toft 1980a). O reduzido tamanho da boca nas fêmeas de B. didactylus limitou o tamanho máximo de presas passíveis de serem ingeridas pelo anuro e restringindo-o ao consumo de presas pequenas, com maiores indivíduos consumindo um número maior de presas. Por fim, B. didactylus apresentou uma utilização essencialmente horizontal do hábitat, sendo mais frequentemente encontrado sobre o folhiço no chão da mata.

A comunidade de anuros do folhiço da Serra das Torres, sul do Espírito Santo, no sudeste do Brasil: A sazonalidade afeta os parâmetros da comunidade?

O presente estudo trás informações acerca da comunidade de anfíbios anuros do folhiço nas florestas que compõem a região da Serra das Torres, sul do Espírito Santo, sudeste do Brasil. Foram utilizados métodos de parcelas 4 x 4 m para obter os primeiros dados de sazonalidade na composição, massa e densidade no estado do Espírito Santo. Amostragens de campo foram realizadas durante as estações seca e de chuvas, no período de junho de 2009 a dezembro de 2010. Foram registrados 348 indivíduos com média de 1,0 0,1 ind/parcela, em 14 espécies associadas ao folhiço do chão da floresta. As curvas de rarefação e do coletor apresentaram assíntotas tendendo a estabilizarem. A densidade de anuros na área estudada foi de 6,59 ind/100 m e a biomassa total 413,9 g. Brachycephalus didactylus foi a espécie com maior densidade (3,8 ind/100 m) e a maior abundância (100 indivíduos ou 40,6% da comunidade geral), entretanto, apresentou biomassa relativamente baixa (16,8 g) quando comparada às demais espécies como Haddadus binotatus (239,6 g ou 57,2% da biomassa total da comunidade). Não foi registrada nenhuma variação sazonal em relação à densidade ou biomassa na comunidade. A umidade relativa do ar e a profundidade do folhiço foram fatores ambientais significativos para a abundância de indivíduos, enquanto a temperatura e a presença de rochas ou árvores no interior das parcelas não foram importantes na estruturação da comunidade daquela área. Este estudo aumenta a distribuição geográfica de Brachycephalus didactylus, Zachaenus parvulus, Physalaemus crombiei, Ischnocnema cf. bolbodactyla, Ischnocnema gr. lactea e Leptodactylus cf. bokermanni.

A comunidade de anuros em uma área de floresta ombrófila densa montana do Parque Estadual dos Três Picos, sudeste do Brasil

O conhecimento sobre a fauna de anfíbios em áreas de altitude (> 1000 m) da Mata Atlântica do sudeste do Brasil é ainda insuficiente. O Parque Estadual dos Três Picos (PETP), no estado do Rio de Janeiro, constitui um dos maiores remanescentes de Mata Atlântica do estado inserido em uma Unidade de Conservação. Os limites do PETP abrangem um amplo gradiente altitudinal, alcançando mais de 2000 m de elevação e protegem áreas de cinco municípios do estado do Rio de Janeiro. Neste estudo, eu apresento dados de três anos de amostragem e pesquisa (2008-2010) sobre a composição e a abundância de espécies de anfíbios em área de altitude localizada entre 1100 e 1400 m no PETP, distrito de Theodoro de Oliveira, município de Nova Friburgo, estado do Rio de Janeiro, Brasil. O esforço amostral total foi de 360 horas de buscas ativas, padronizado em 180 horas de procura em cada uma das estações do ano (úmida e seca). Foram registradas 32 espécies de anuros durante o estudo, das quais 18 representaram novos registros para o Parque e três novas espécies ainda não conhecidas da Ciência foram descobertas (Holoaden pholeter, recentemente descrita, foi uma delas). As espécies mais abundantes foram os anuros de desenvolvimento direto Ischnocnema parva e I. erythromera. Nove das 32 espécies encontradas são consideradas endêmicas do estado do Rio de Janeiro: Brachycephalus sp., B. didactylus, B. garbeanus, Ischnocnema cf. holti, I. erythromera, Bokermannohyla carvalhoi, Scinax albicans, H. pholeter e Hylodes charadranaetes. Houve diferença em alguns parâmetros da comunidade entre as estações e entre as faixas de altitude amostradas, com uma maior riqueza e abundância de anuros na estação úmida do que na seca, e mudança na composição de espécies entre as estações. Apesar de nenhuma das espécies registradas durante o estudo constar na lista de espécies ameaçadas, H. pholeter pode ser um candidato à inclusão na categoria vulnerável da Lista das Espécies Ameaçadas de Extinção da IUCN, devido à sua distribuição geográfica conhecida ser restrita apenas à localidade tipo (Theodoro de Oliveira) e à sua densidade populacional ser aparentemente baixa. . A alta diversidade de anfíbios, com espécies endêmicas ao estado, e a ocorrência de espécies raras atestam a relevância biológica das áreas estudadas no PETP.