Estadística Aplicada a los Recursos Marinos. Permanova. Análisis de Permutaciones y Multiple ANOVA

Análisis multivariante con técnicas de Permutaciones y MANOVA (Permanova)

Molecular characterization of endocarditis-associated Staphylococcus aureus

Infective endocarditis (IE) is a life-threatening infection of the heart endothelium and valves. Staphylococcus aureus is a predominant cause of severe IE and is frequently associated with infections in health care settings and device-related infections. Multilocus sequence typing (MLST), spa typing, and virulence gene microarrays are frequently used to classify S. aureus clinical isolates. This study examined the utility of these typing tools to investigate S. aureus epidemiology associated with IE. Ninety-seven S. aureus isolates were collected from patients diagnosed with (i) IE, (ii) bloodstream infection related to medical devices, (iii) bloodstream infection not related to medical devices, and (iv) skin or soft-tissue infections. The MLST clonal complex (CC) for each isolate was determined and compared to the CCs of members of the S. aureus population by eBURST analysis. The spa type of all isolates was also determined. A null model was used to determine correlations of IE with CC and spa type. DNA microarray analysis was performed, and a permutational analysis of multivariate variance (PERMANOVA) and principal coordinates analysis were conducted to identify genotypic differences between IE and non-IE strains. CC12, CC20, and spa type t160 were significantly associated with IE S. aureus. A subset of virulence-associated genes and alleles, including genes encoding staphylococcal superantigen-like proteins, fibrinogen-binding protein, and a leukocidin subunit, also significantly correlated with IE isolates. MLST, spa typing, and microarray analysis are promising tools for monitoring S. aureus epidemiology associated with IE. Further research to determine a role for the S. aureus IE-associated virulence genes identified in this study is warranted.

Variation in the hindgut microbial communities of the Florida manatee, Trichechus manatus latirostris over winter in Crystal River, Florida

The Florida manatee, Trichechus manatus latirostris, is a hindgut-fermenting herbivore. In winter, manatees migrate to warm water overwintering sites where they undergo dietary shifts and may suffer from cold-induced stress. Given these seasonally induced changes in diet, the present study aimed to examine variation in the hindgut bacterial communities of wild manatees overwintering at Crystal River, west Florida. Faeces were sampled from 36 manatees of known sex and body size in early winter when manatees were newly arrived and then in mid-winter and late winter when diet had probably changed and environmental stress may have increased. Concentrations of faecal cortisol metabolite, an indicator of a stress response, were measured by enzyme immunoassay. Using 454-pyrosequencing, 2027 bacterial operational taxonomic units were identified in manatee faeces following amplicon pyrosequencing of the 16S rRNA gene V3/V4 region. Classified sequences were assigned to eight previously described bacterial phyla; only 0.36% of sequences could not be classified to phylum level. Five core phyla were identified in all samples. The majority (96.8%) of sequences were classified as Firmicutes (77.3 ± 11.1% of total sequences) or Bacteroidetes (19.5 ± 10.6%). Alpha-diversity measures trended towards higher diversity of hindgut microbiota in manatees in mid-winter compared to early and late winter. Beta-diversity measures, analysed through permanova, also indicated significant differences in bacterial communities based on the season.

Community Turnover of Wood-Inhabiting Fungi across Hierarchical Spatial Scales

For efficient use of conservation resources it is important to determine how species diversity changes across spatial scales. In many poorly known species groups little is known about at which spatial scales the conservation efforts should be focused. Here we examined how the community turnover of wood-inhabiting fungi is realised at three hierarchical levels, and how much of community variation is explained by variation in resource composition and spatial proximity. The hierarchical study design consisted of management type (fixed factor), forest site (random factor, nested within management type) and study plots (randomly placed plots within each study site). To examine how species richness varied across the three hierarchical scales, randomized species accumulation curves and additive partitioning of species richness were applied. To analyse variation in wood-inhabiting species and dead wood composition at each scale, linear and Permanova modelling approaches were used. Wood-inhabiting fungal communities were dominated by rare and infrequent species. The similarity of fungal communities was higher within sites and within management categories than among sites or between the two management categories, and it decreased with increasing distance among the sampling plots and with decreasing similarity of dead wood resources. However, only a small part of community variation could be explained by these factors. The species present in managed forests were in a large extent a subset of those species present in natural forests. Our results suggest that in particular the protection of rare species requires a large total area. As managed forests have only little additional value complementing the diversity of natural forests, the conservation of natural forests is the key to ecologically effective conservation. As the dissimilarity of fungal communities increases with distance, the conserved natural forest sites should be broadly distributed in space, yet the individual conserved areas should be large enough to ensure local persistence.

Mercúrio total em Orthopristis ruber (Haemulidae) de quatro regiões costeiras do Estado do Rio de Janeiro, Brasil

O objetivo do presente estudo foi investigar as concentrações de mercúrio total (HgT) nos músculos de Orthopristis ruber de quatro ecossitemas costeiros e identificar possíveis correlações existentes entre comprimento, peso, sexo, estação do ano e índices biológicos. O HgT foi analisado nas regiões de Cabo Frio (CF, n=31), Baía de Guanabara (BG, n=61), Baía de Sepetiba (BS, n=43) e Baía da Ilha Grande (BIG, n=32), as quais apresentam diferentes níveis de degradação ambiental. A BG recebe grande quantidade de efluentes domésticos e industriais de toda região metropolitana do Rio de Janeiro e tem sido considerada como uma das áreas mais poluídas do Brasil. Já na BS, a intensa atividade metalúrgica no seu entorno faz com que esta possa ser tida com nível de degradação intermadiária, enquanto CF e BIG são duas áreas vistas como áreas bem preservadas. As concentrações de HgT foram determinadas através de CV-AAS (FIMS - 400,Perkin Elmer) - utilizando boridreto de sódio como agente redutor. Foi utilizado DORM 3 (National Research Council, Canada) como material de referência (média da recuperação DP =99,2 4,9 %). As concentrações médias de HgT DP para BIG e CF foram, respectivamente, 209,8 118,9 ng/g, e 199,9 88,2 ng/g. Estas regiões apresentaram concentrações significativamente mais elevadas, enquanto a BG mostrou concentrações intermediárias (112,9 88,0 ng/g; ANCOVA, p<0,03). Por outro lado, a BS foi a região com as menores concentrações de HgT (11,3 11,5 ng/g). Tais resultados sugerem que, mesmo sendo áreas degradadas, o HgT não está totalmente biodisponível para BG e BS. Ademais, provavelmente as correntes oceânicas são uma fonte de mercúrio para CF e BIG, carreando mercúrio biodisponível para essas áreas. Para BG análises adicionais foram feitas a fim de identificar a acumulação de HgT ao longo do desenvolvimento ontogenético de O. ruber, uma vez que as concentrações do metal foram maiores em adultos do que em juvenis (PERMANOVA, p< 0,0001). As concentrações de HgT foram positivamente relacionadas tanto com o comprimento (Spearman test; r = 0,85; p <0,001) quanto com o peso (Spearman test; r =0,85; p <0,001) dos peixes da BG, mostrando que o O.ruber acumula HgT ao longo da vida. Diferenças entre sexos foram encontradas apenas para os O. ruber da BIG, onde fêmeas (300 ng/g) apresentaram maiores concentrações de HgT que os machos (~150 ng/g). Dentre os índices biológicos analisados, o índice gonadossomático foi o de maior relevância devido sua correlação negativa entre os níveis de HgT com todos os dados em conjunto (p<0.001), tanto para fêmeas (p<0.001) quanto para machos (p<0.02), sugerindo que o mercúrio pode afetar negativamente a reprodução de O.ruber.

Assemblage structure and secondary production of mesozooplankton in shallow water volcanic CO2 vents of the Azores

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

Efeito da monocultura de dendezeiro (Elaeis guineensis JACQ.) na integridade física e nas assembleias de peixes de igarapés da Amazônia Oriental

O objetivo da presente dissertação é avaliar o efeito do cultivo de dendezeiro Elaeis guineenses JACQ. na integridade física e nas assembleias de peixes de igarapés de terra firme da Amazônia Oriental. Os sítios de amostragem foram estabelecidos em trechos (150 m) de 23 igarapés da bacia do rio Acará-Mirim, Nordeste do Estado do Pará distribuídos em áreas de drenagem com floresta primária até áres de plantio de dendezeiro. De acordo com os resultados do índice de integridade física (IIF), dos 23 igarapés amostrados, todos que drenam áreas de fragmentos florestais foram classificados como íntegros (IIF = 5,00 – 4,00), enquanto que os 15 igarapés que drenam plantações de dendezeiro foram classificados como alterados (IIF = 3,67 – 2,67). Foram coligidos 9.734 espécimes de peixes pertencentes a seis ordens, 24 famílias, distribuídos em 64 espécies. As espécies mais abundantes durante o estudo foram Microcharacidium weitzmani, Apistogramma gr. regani, Trichomycterus hasemani, Hyphessobrycon heterorhabdus e Copella arnoldi. A riqueza observada em igarapés que drenam plantações foi superior (S = 61) a encontrada em igarapés que drenam fragmentos florestais (S = 42). Os resultados da PERMANOVA evidenciam que existe diferença entre os ambientes amostrados (G.L. = 22; pseudo-F = 2,44; P = 0,01), no entanto, o ordenamento produzido pelo NMDS demonstra que essa diferença é sutil (stress = 0,19), pois apenas três espécies são exclusivas de florestas e 22 exclusivas de áreas de palmeiras de dendezeiro. Resultado semelhante foi obtido utilizando-se a abundância dos grupos tróficos funcionais (GTF) (stress = 0,18). Os resultados do TITAN indicam que algumas espécies apresentam adaptações para persistir em determinadas situações ambientais, como por exemplo, Aequidens tetramrus, Apistogramma agassizii e Microcharacidium weitzmani que estão associadas a igarapés que drenam plantações de dendezeiro e são boas indicadoras de locais com menor integridade do hábitat físico (P < 0,05; pureza > 0,95; confiabilidade > 0,95), enquanto que as espécies Hyphessobrycon heterorhabdus e Helogenes marmoratus demonstaram ser indicadoras de hábitats mais íntegros (P < 0,05; pureza > 0,95; confiabilidade > 0,95). Não houve correlação entre a riqueza de espécies de peixes e o índice de integridade física, enquanto que os únicos grupos tróficos funcionais que apresentaram correlação com o índice de integridade física foram os escavadores e coletores navegadores. Esses grupos são compostos por peixes da família Cichlidae que apresentam comportamentos tolerantes e generalistas que podem ter explicado sua grande contribuição na assembleia de peixes mesmo em locais onde a sedimentação foi alta comparada aos locais com a configuração mais próxima do natural. Isso evidencia que mesmo a riqueza de espécies sendo maior em igarapés alterados há fortes indícios de perda de qualidade ambiental nos igarapés que drenam plantações gerada pelo cultivo de dendezeiro.

Recursos através dos ecossistemas: insetos aquáticos emergentes subsidiam comunidade de aranhas ripárias

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Macrofauna associada aos bancos de mexilhão Perna perna: padrões naturais, pressão de predação e o efeito da pesca

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Zoologia) - IBB

Prevendo mudanças climáticas: resposta da meiofauna a mudanças na distribuição espacial de espécies-chave

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Effects of Paramuricea clavata (Risso, 1826) (Anthozoa: Plexauridae) forests on settlement of benthic species: an experimental approach

Rationale: Coralligenous habitat is considered the second most important subtidal “hot spot” of species diversity in the Mediterranean Sea after the Posidonia oceanica meadows. It can be defined as a typical Mediterranean biogenic hard bottom, mainly produced by the accumulation of calcareous encrusting algae that, together with other builder organisms, form a multidimensional framework with a high micro-spatial variability. The development of this habitat depends on physical factors (i.e. light, hydrodynamism, nutrients, etc.), but also biologic interactions can play a relevant role in structuring the benthic assemblages. This great environmental heterogeneity allows several different assemblages to coexist in a reduced space. One of the most beautiful is that characterised by the Mediterranean gorgonian Paramuricea clavata (Risso, 1826) that can contribute to above 40% of total biomass of the community and brings significant structural complexity into the coralligenous habitat. In sites moderately exposed to waves and currents, P. clavata can form high-density populations (up to 60 colonies m-2) between 20 – 70 m in depth. Being a suspension feeder, where it forms dense populations, P. clavata plays a significant role in transferring energy from planktonic to benthic system. The effects of the branched colonies of P. clavata could be comparable to those of the forests on land. They can affect the micro scale hydrodynamism and light, promoting or inhibiting the growth of other species. Unfortunately, gorgonians are threatened by several anthropogenic disturbance factors (i.e. fishing, pollution, tourism) and by climatic anomalies, linked to the global changes, that are responsible of thermal stress, development of mucilage and enhanced pathogens activity, leading to mass mortality events in last decades. Till now, the possible effects of gorgonian forest loss are largely unknown. Our goal was to analyse the ecological role of these sea fan forests on the coralligenous benthic assemblages. Experimental setup and main results: The influence of P. clavata in the settlement and recruitment of epibenthic organisms was analysed by a field experiment carried out in two randomly selected places: Tavolara island and Portofino promontory. The experiment consisted in recreate the presence and absence of the gorgonian forest on recruitment panels, arranged in four plots per type (forested and non-forested), interspersed each other, and deployed at the same depth. On every forested panel 3 gorgonian colonies about 20 cm height were grafted with the use of Eppendorf tubes and epoxy resin bicomponent simulating a density of 190 sea fans per m-2. This density corresponds to a mean biomass of 825 g DW m-2,3 which is of the same order of magnitude of the natural high-density populations. After about 4 months, the panels were collected and analysed in laboratory in order to estimate the percent cover of all the species that have colonized the substrata. The gorgonian forest effects were tested by multivariate and univariate permutational analyses of the variance (PERMANOVA). Recruited assemblages largely differed between the two study sites, probably due to different environmental conditions including water quality and turbidity. On overall, the presence of P. clavata reduced the settlement and recruitment of several algae: the shadow caused by the gorgonian might reduce light availability and therefore their growth. This effect might be greater in places where the waters are on average more clear, since at Portofino it is less visible and could be masked by the high turbidity of the water. The same pattern was registered for forams, more abundant outside gorgonian forest, probably linked with algal distribution, shadowing effect or alimentary competition. The last one hypothesis could be valid also for serpulids polychaetes that growth mainly on non-forested panels. An opposite trend, was showed by a species of bryozoan and by an hydroid that is facilitated by the presence of P. clavata, probably because it attenuates irradiance level and hydrodynamism. Species diversity was significantly reduced by the presence of P. clavata forests at both sites. This seems in contrast with what we expected, but the result may be influenced by the large algal component on non-forested panels. The analysis confirmed the presence of differences in the species diversity among plots and between sites respectively due to natural high variability of the coralligenous system and to different local environment conditions. The reduction of species diversity due to the presence of gorgonians appeared related to a worst evenness rather than to less species richness. With our experiment it is demonstrated that the presence of P. clavata forests can significantly alter local coralligenous assemblages patterns, promoting or inhibiting the recruitment of some species, modifying trophic relationships and adding heterogeneity and complexity to the habitat. Moreover, P. clavata could have a stabilising effect on the coralligenous assemblages.

Risposta delle comunità meio e macro bentoniche alla presenza di differenti tipologie di strutture di difesa costiera

Lo studio è stato effettuato nell’ambito del progetto Theseus; il mio lavoro mirava a valutare la risposta dei popolamenti meio e macrobentonici alla presenza di diverse tipologie di strutture di difesa costiera. Sono stati presi in esame a tal fine oltre al sito di campionamento di Cesenatico sud, con presenza di barriere emerse anche il sito di Cesenatico nord, con presenza di barriere semisommerse, per poter effettuare un confronto. Il campionamento è stato fatto nella zona intertidale dove sono stati prese oltre alle variabili biotiche di macro e meiofauna anche quelle abiotiche (granulometria e sostanza organica). Sono stati scelti sei transetti in maniera random, 3 livelli di marea fissi l’alta, la media e la bassa (H, M, L) e due repliche (A e B) per un totale di 36 campioni per ogni variabile presa in esame. Dopo la fase di trattamento dei campioni in laboratorio state fatte in seguito analisi univariate effettuando l’ANOVA sia sui dati biotici di abbondanza numero di taxa e indice di diversità di Shannon di macro e meiobenthos sia sulle singole variabili ambientali di TOM, mediana, classazione, shell mean (capulerio). Sono state fatte anche analisi multivariate; per quanto riguarda i dati biotici sono state effettuate analisi di MDS e PERMANOVA e per quanto riguarda le variabili dei dati abiotici è stata fatta l’analisi della PCA. Infine per effettuare un confronto tra le variabili ambientali e quelle biotiche è stata fatta anche l’analisi BIOENV. Dai risultati sono emerse delle differenze sostanziali tra i due siti con maggiore abbondanza e diversità nel sito di Cesenatico nord rispetto a quello sud. Sono state evidenziate anche differenze nei livelli di marea con una maggiore abbondanza nel livello di bassa marea rispetto alla media e all’alta soprattutto per quanto riguarda il sito di Cesenatico sud. Dal confronto tra i dati ambientali e quelli biotici ne è risultato che la variabile più strettamente correlata è quella del capulerio sia per quanto riguarda il pattern di distribuzione della macrofauna che della meio. Tale lavoro ha messo in evidenza come i popolamenti rispondano in maniera differente alla presenza di differenti barriere di difesa costiera che anche se simili nella loro struttura presentano dei differenti effetti che hanno sull’azione del moto ondoso, circolazione dell’acqua e trasporto di sedimenti portando così a differenti risposte nei patterns di distribuzione dei popolamenti.

Reclutamento di invertebrati bentonici in una grotta sottomarina del Mar Mediterraneo

Le grotte marine sono habitat molto particolari che presentano situazioni molto diverse da quelle riscontrabili nell’ambiente esterno. La variabilità nella struttura geomorfologica, la topografia, la profondità, l’orientamento e l’idrodinamismo rappresentano una vasta gamma di situazioni che consentono la presenza di popolamenti caratteristici, la cui unicità determina l’importanza della loro salvaguardia. La composizione delle comunità dipende fortemente dall'arrivo dei propaguli dall'esterno, e non solo dalla riproduzione di adulti presenti. Quindi, per determinare la struttura e la dinamica delle popolazioni marine, è di fondamentale importanza comprendere i processi che agiscono sul reclutamento. In particolare per gli organismi sessili la fase larvale rappresenta l'unico stadio di dispersione. Lo scopo di questo lavoro è analizzare il reclutamento dei popolamenti bentonici sulle pareti laterali e sulla volta della grotta sottomarina della Colombara, nell’area marina protetta di Portofino (Genova), per valutare la loro diversità specifica, abbondanza e distribuzione. Per far ciò sono stati posti 14 pannelli quadrati in forex PVC all’interno della grotta (8 sulla volta e 6 sulle pareti laterali) per un periodo di tempo di venti mesi. L’abbondanza degli organismi è stata stimata in termini di ricoprimento percentuale utilizzando un reticolo di 400 sottoquadrati da 1 cm². Le possibili differenze tra le strutture dei popolamenti, l’abbondanza delle specie e gli indici di diversità tra parete e volta della grotta sono state testate con l’analisi della varianza basata su permutazioni (PERMANOVA) utilizzando il software PRIMER 6. Dai risultati ottenuti sono emerse differenze qualitative e quantitative nella distribuzione dei popolamenti fra la volta e le pareti della grotta. Analizzando le singole specie, è possibile osservare come molte di queste tendano a reclutare maggiormente sulla volta rispetto alle pareti. In generale, la distribuzione degli organismi dipende, oltre che dai più conosciuti gradienti ambientali (idrodinamismo, luce ecc) dai processi ecologici. Considerando che i fattori ambientali ed ecologici interagiscono nel definire la struttura dei popolamenti e sono interdipendenti tra loro, possiamo ipotizzare che le distribuzioni spaziali osservate per le diverse specie dipendano in gran parte dall’ecologia larvale, che porta ad un più elevato tasso di reclutamento sulla volta piuttosto che sulle pareti della grotta.

Effects of nutrients and sea-level rise on salt marshes of different soil types

The present thesis analyses the effects of the enrichment of the soil with fertilizer and sea level rise (SLR) on salt marsh vegetation. We simulated different conditions of the salt marshes under current and projected sea level rise. These habitats are colonised by various types of plants, we focused on species belonging to the genus Spartina. This plant seems to be particularly sensitive to eutrophication due to human activities, as experiments have documented a loss of habitat associated with altered nutrient conditions. We manipulated experimentally the types of sediment, the concentration of nutrients and sea level rise. We wanted to test whether eutrophication can affect the aboveground/belowground growth of the vegetation, and indirectly the erosion of the sediment, with potentially interacting effects with soil type and SLR in affecting the loss of the habitats and species. The study lasted from July to October. The data were analysed using Permanova. The results showed that the plants were placed in growth spiked sediment different from those raised in the untreated sediment. Furthermore, the sediment underwent a level of erosion differently depending on the growth of plants and the condition they were in the pots, current or future sea levers. These results suggest that the total salt marsh habitat is very sensitive to changes caused by human activities, and that excessive eutrophication, combined with SLR will likely facilitate further loss of salt marsh vegetation.