Data to investigate the role of Pomatoschistus microps in intertidal food webs, sampled off the island of Sylt

Ecological network analysis (ENA) was used to study the effects of Pomatoschistus microps on energy transport through the food web, its impact on other compartments and its possible role as a keystone species in the trophic webs of an Arenicola tidal flat ecosystem and a sparse Zostera noltii bed ecosystem. Three ENA models were constructed: (a) model 1 contains data of the original food web from prior research in the investigated area by Baird et al. (2007), (b) an updated model 2 which included biomass and diet data of P. microps from recent sampling, and (c) model 3 simulating a food web without P. microps. A comparison of energy transport between the different models revealed that more energy is transported from lower trophic levels up the food chain, in the presence of P. microps (models 1 and 2) than in its absence (model 3). Calculations of the keystone index (KSi) revealed the high overall impact (measured as eps_i) of this fish species on food webs. In model 1, P. microps was assigned a low KSi in the Arenicola flat and in the sparse Z. noltii bed. Calculations in model 2 ranked P. microps first for keystoneness and eps_i in both communities, the Arenicola flat and the sparse Z. noltii bed. Taken together, our results give insight into the role of P. microps when considering a whole food web and reveal direct and indirect trophic interactions of this small-sized fish species. These results might illustrate the impact and importance of abundant, widespread species in food webs and facilitate further investigations.

Sexual selection in Pomatoschistus – nests, sperm competition, and paternal care

Sexual selection arises through variation in reproductive success. This thesis investigates different aspects important in sexual selection, namely nest building, sperm competition, paternity and paternal care, and their mutual interrelationships. In the studied species, the sand goby (Pomatoschistus minutus) and the common goby (Pomatoschistus microps), sperm competition did arise when small males, so called sneakers, sneaked into other males nests and released sperm. They seemed to use female behaviour as their prime cue for a sneaking opportunity. However, also nest-holders, both with and without eggs, were found to fertilize eggs in the nests of other males. Clearly, nest-holding males tried to prevent other males from spreading their sperm in their nests, since they showed aggression towards such males. A nest building experiment indicated that the small nest-openings found in the sneaker male treatment were sexually selected through protection against sneaking or by female choice. Yet, no behavioural or genetical support for the hypothesis that the nest functions as a physical or visual defence, or that sneaker males prefer to sneak upon nests with wide nest-openings, were found in the other studies. Still, individual nest-holding males showed a higher mucus preparation effort inside the nest in the presence of a sneaker male than when alone. In close relatives, such mucus contains sperm, suggesting an importance in sperm competition. However, the mucus may also have pheromone and anti-bacterial functions and may constitute a mating effort, as found in other gobies. Both a behavioural and a mate choice experiment suggested that the males were not less eager to spawn in the presence of a sneaker male. Sneak intrusion did not affect nest defence, fanning or filial cannibalism, nor had paternity an effect on filial cannibalism. This and various life history aspects, together with the fact that the parasitic male only fertilized a fraction of the clutches, would predict females to ignore sneaker males. This was also the case, as the presence of sneaker males was found not to affect female spawning decision. Still, several females spawned in two nests, which coincided with parasitic spawnings, suggesting a cost of disturbance for the females and thus a substantial cost to the nest-holding males in terms of lost mating success. However, females paid attention to other traits in their choice of mate since spawning was associated with sand volume of the nest, but not with nest-opening width. Also, female (but not male) courtship was correlated with partial clutch filial cannibalism, indicating that females are able to anticipate future male cannibalism. In a partial correlation of nest opening, sand volume, male courtship display, displacement fanning and male size, a large number of traits were correlated both positively and negatively with regard to how we may expect them to be appreciated by females. For instance, males which fan well also build large nests or display intensely (but not both). Together with all the other results of this thesis, this shows the entangled selection pressures working on breeding animals, as well as the different male and female tactics employed to maximize their reproduction.

Methodologies for a sustainable development of estuarine ecosystems

As zonas costeiras, estuarinas e lagunares são consideradas áreas muito produtivas e dotadas de grande biodiversidade sendo, por isso, consideradas de elevado valor ecológico e económico. No entanto, nas últimas décadas tem vindo a verificar-se um aumento da contaminação destes ecossistemas como resultado de diversas actividades antrópicas. As abordagens actualmente disponíveis para avaliação do impacto da poluição em ecossistemas estuarinos e lagunares apresentam diversos tipos de lacunas, pelo que é importante desenvolver metodologias mais eficazes com organismos autóctones. Neste contexto, o objectivo central desta dissertação consistiu em desenvolver e validar métodos ecologicamente relevantes para avaliação da contaminação estuarina e dos seus efeitos, utilizando o góbio-comum (Pomatoschistus microps), quer como organismo-teste quer como espécie sentinela, devido à importante função que desempenha nas cadeias tróficas de diversos estuários da costa Portuguesa. A Ria de Aveiro foi seleccionada como área de estudo principalmente pelo facto de possuir zonas com diferentes tipos de contaminação predominante e de haver conhecimento científico de base abundante e de elevada qualidade sobre este ecosistema. Na primeira fase do estudo, foram investigados os efeitos agudos de dois hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) (benzo[a]pireno e antraceno), de um fuel-óleo e de dois metais (cobre e mercúrio) em P. microps, utilizando ensaios laboratoriais baseados em biomarcadores e em parâmetros comportamentais, os quais foram avaliados utilizando um dispositivo expressamente desenvolvido para o efeito, designado por speed performance device (SPEDE). Como biomarcadores foram utilizados parâmetros envolvidos em funções fisiológicas determinantes para a sobrevivência e desempenho dos animais (neurotransmissão, obtenção de energia, destoxificação e defesas anti-oxidantes), nomeadamente a actividade das enzimas acetilcolinesterase, lactato desidrogenase, CYP1A1, glutationa S-transferases, glutationa reductase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, catalase, tendo ainda sido determinados os níveis de peroxidação lipídica como indicador de danos oxidativos. De forma global, os resultados indicaram que os agentes e a mistura testados têm a capacidade de interferir com a função neurológica, de alterar as vias utilizadas para obtenção de energia celular, induzir as defesas antioxidantes e, no caso do cobre e do mercúrio, de causarem peroxidação lipídica. Foram ainda obtidas relações concentração-resposta a nível dos parâmetros comportamentais testados, nomeadamente a capacidade de nadar contra a corrente e a distância percorrida a nadar contra o fluxo de água, sugerindo que os agentes testados podem, por exemplo, diminuir a capacidade de fuga aos predadores, as probabilidades de captura de presas e o sucesso reprodutivo. Na segunda fase, tendo sido já adaptadas técnicas para determinação de vários biomarcadores em P. microps e estudada a sua resposta a dois grupos de poluentes particularmente relevantes em ecossistemas estuarinos e lagunares (metais e HAPs), foi efectuado um estudo de monitorização utilizando P. microps como bioindicador e que incluiu diversos parâmetros ecológicos e ecotoxicológicos, nomedamente: 20 parâmetros indicativos da qualidade da água e do sedimento, concentração de 9 metais em sedimentos e no corpo de P. microps, 8 biomarcadores e 2 índices de condição na espécie seleccionada. A amostragem foi efectuada em quatro locais da Ria de Aveiro, um considerado como referência (Barra) e três com diferentes tipos predominantes de contaminação (Vagueira, Porto de Aveiro e Cais do Bico), sazonalmente, durante um ano. Os resultados obtidos permitiram uma caracterização ecotoxicológica dos locais, incluindo informação sobre a qualidade da água, concentrações de contaminantes ambientais prioritários nos sedimentos e nos tecidos de P. microps, capacidade desta espécie para bioacumular metais, efeitos exercidos pelas complexas misturas de poluentes presentes em cada uma das zonas de amostragem nesta espécie e possíveis consequências para a população. A análise multivariada permitiu analisar de forma integrada todos os resultados, proporcionando informação que não poderia ser obtida analisando os dados de forma compartimentalizada. Em conclusão, os resultados obtidos no âmbito desta dissertação indicam que P. microps possui características adequadas para ser utilizado como organismoteste em ensaios laboratoriais (e.g. abundância, fácil manutenção, permite a determinação de diferentes tipos de critérios de efeito utilizando um número relativamente reduzido de animais, entre outras) e como organismo sentinela em estudos de monitorização da poluição e da qualidade ambiental, estando portanto de acordo com estudos de menor dimensão previamente efectuados. O trabalho desenvolvido permitiu ainda adaptar a P. microps diversas técnicas bioquímicas vulgarmente utilizadas como biomarcadores em Ecotoxicologia e validá-las quer no laboratório quer em cenários reais; desenvolver um novo bioensaio, utilizando um dispositivo de teste especialmente concebido para peixes epibentónicos baseado na performance natatória de uma espécie autóctone e em biomarcadores; relacionar os efeitos a nível bioquímico com parâmetros comportamentais que ao serem afectados podem reduzir de forma drástica e diversificada (e.g. aumento da mortalidade, diminuição do sucesso reprodutivo, redução do crescimento) a contribuição individual para a população. Finalmente, foi validada uma abordagem multidisciplinar, combinando metodologias ecológicas, ecotoxicológicas e químicas que, quando considerada de forma integrada utilizando análises de estatística multivariada, fornece informação científica da maior relevância susceptível de ser utilizada como suporte a medidas de conservação e gestão em estuários e sistemas lagunares.

Padrões temporais e verticais de pequena escala na ocorrência de larvas de peixe na Ria de Aveiro, Portugal

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Ecologia e Conservação Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010