O presente estudo realizou uma análise crítica do planejamento amostral de comunidades bentônicas de substratos inconsolidados. Para tal, foram realizadas análises de custo-benefício dos desenhos amostrais estratificados e não estratificados em ambiente computacional, através das estimativas de exatidão e precisão da amostragem. Os desenhos estratificados apresentaram melhor custo-benefício (mais exatos) do que os não estratificados, sendo que o desenho estratificado-hierarquizado foi considerado o mais custo-eficiente, com melhor precisão em comparação ao estratificado-aleatorizado. Além disso, desenho e esforço amostrais, descritor de comunidade, poder estatístico e complexidade da comunidade bentônica influenciaram a precisão da amostragem. Os conceitos obtidos foram testados em conjunto de dados reais, coletados na Enseada de Caraguatatuba (SP), com vistas à sua aplicação no âmbito do licenciamento ambiental. As tendências observadas para dados reais convergiram com as obtidas nos cenários computacionais. Quanto à aplicação no licenciamento ambiental, constatou-se que diferentes setores da sociedade divergem quanto ao número mínimo de amostras necessário para alcançar níveis adequados de precisão na avaliação de impactos ambientais. Os ambientalistas foram os mais conservadores e a comunidade científica os menos conservadores. Ainda, tanto no cenário virtual quanto no real, uma precisão de 10% resultou em esforços amostrais viáveis financeira e logisticamente, assegurando poder estatístico de 90% no teste de hipóteses / This study performed a critical analysis of the sampling planning of benthic communities in unconsolidated substrates. Cost-benefit analysis of the stratified and non-stratified sample designs were conducted in computational environment, through estimates of sampling accuracy and precision. Thestratified designs presented better cost-benefit results than the non-stratified ones, and the stratified-hierarchical design was considered the most costefficient, with better precision compared to the stratified-randomized. In addition, sampling design and effort, community descriptor, statistical power and complexity of the benthic community influenced sampling precision. These concepts were applied to real data sets collected in Caraguatatuba Bay (SP), with perspectives to its application in environmental licensing. The observed trends for real data converged with the computational scenarios. Regarding its applications for environmental licensing, it was observed that different groups in the society disagreed about the minimum number of samples necessary to achieve adequate precision in environmental impact assessment. Environmentalists were the most conservative group, while members of the scientific community were the least conservative one. Finally, both in real and virtual scenarios, a precision of 10% resulted in sampling efforts which were financially and logistically feasible, assuring a statistical power of 90% in hypothesis testing

Os macroinvertebrados bentônicos são importantes componentes nos ecossistemas aquáticos devido à sua participação no fluxo de energia e na ciclagem de nutrientes, recebendo gradativamente maior atenção nos estudos ecológicos nas últimas décadas. O presente estudo visa uma caracterização limnológica comparativa de quatro lagoas do sistema de lagos do Vale do Rio Doce, MG (lagoas Águas Claras, Almécega, Verde e Carioca), e o estudo dos macroinvertebrados bentônicos, com ênfase na composição taxonômica, distribuição espaçotemporal e diversidade, além de uma avaliação de possíveis relações com a ocorrência de espécies exóticas neste sistema. As lagoas encontram-se na depressão interplanáltica do Vale do Rio Doce, formada por uma rica rede de drenagem, circundada por remanescentes de Mata Atlântica (19 'GRAUS' 45’ 25,7" e 19 'GRAUS' 53’ 11,6" S; 42 'GRAUS' 37’ 35,6" e 42 'GRAUS' 35’ 11,3" W). Amostragens para análises físicas, químicas e biológicas foram realizadas em setembro e dezembro de 2002 e março e junho de 2003. As amostragens de sedimento para análises de composição granulométrica e da comunidade de macroinvertebrados bentônicos foram realizadas com draga do tipo Van Veen (337 'CM POT.2'), em um total de 77 estações de coleta e em quatro períodos de amostragem. Foram identificados 56 táxons, sendo 2 pertencentes ao Filo Mollusca, 13 à Classe Oligochaeta, 1 à Classe Hirudinae, 1 ao Filo Nematoda e 41 à Classe Insecta. Desses últimos, 27 pertencem à família Chironomidae. A maior riqueza de táxons foi registrada na lagoa Carioca (43 táxons) e a menor na lagoa Águas Claras (27 táxons). Melanoides tuberculata, um molusco invasor, foi o táxon numericamente dominante nas lagoas Águas Claras e Almécega. Na lagoa Verde esse molusco ocorreu em densidade média 5 vezes menor do que nas lagoas anteriormente citadas onde suas populações já se encontram bem estabelecidas. Na lagoa Carioca não há ocorrência desse molusco, e nesta lagoa foi registrada a maior riqueza de táxons entre as lagoas estudadas, sendo os Chironomidae os macroinvertebrados bentônicos mais representativos. Sazonalmente ocorreram diferenças na densidade das populações. Existem também diferenças quanto à composição taxonômica da comunidade bentônica entre as regiões litorânea e limnética, evidenciando a compartimentalização do sistema. Os sedimentos das lagoas Águas Claras, Almécega e Verde tem baixo conteúdo de matéria orgânica, sendo do tipo mineral e arenoso, enquanto o da lagoa Carioca é do tipo barrento e orgânico. Em relação às variáveis limnológicas, o pH é ligeiramente ácido e as águas bem oxigenadas. As concentrações de nutrientes na coluna d’água são relativamente baixas podendo as lagoas Águas Claras, Almécega e Verde serem consideradas oligotróficas e a lagoa Carioca meso-oligotrófica. / Benthic macroinvertebrates are important components of aquatic ecosystems due to their role in the energy flow and material cycling. They have gradually received more attention in ecological studies in the last decades. The present study aimed a comparative limnological characterization of four lakes belonging to the middle Rio Doce Valley lacustrine system, MG (Águas Claras, Almécega, Verde and Carioca lakes), and the study of its benthic macroinvertebrate communities with emphasis on the taxonomical composition, spatial and temporal distribution and diversity, besides an evaluation of possible relationships with the occurrence of exotic species in the system. The lakes are located in the interplanaltic depression of Rio Doce Valley, an extense drainage web surrounded by Atlantic Forest remnants (19 'DEGREES' 45’ 25,7" and 19 'DEGREES' 53’ 11,6" South; 42 'DEGREES' 37’ 35,6" and 42 'DEGREES' 35’ 11,3" West). Samplings for physical, chemical and biological analyses were carried out in September and December 2002 and in March and June 2003. Sediment sampling for granulometric determinations and for benthic community analyses were performed with a Van Veen (337 'CM POT.2') dredge. Considering the four lakes and the sampling seasons, 77 stations were sampled. A total of 56 taxa were identified, 2 belonging to the Mollusca, Gastropoda; 13 to Oligochaeta and 1 to the Hirudinae, Annelida; 1 to Nematoda and 41 Insecta, Arthropoda. Among the Insecta 27 taxa belonged to the family Chironomidae. The highest richness of taxa was recorded in lake Carioca (43 taxa) and the lowest in lake Águas Claras (27 taxa). Melanoides tuberculata, an invader molusc was the numerically dominant taxon in Águas Claras and Almécega lakes. In lake Verde this species ocurred in densities 5 times lower than in those lakes where its populations are already well established. This mollusc does not occur in lake Carioca. This was among the lakes studied, the one where the highjest richness of taxa was recorded and Chironomidae were the most representative benthic macroinvertebrates. There were seasonal changes in the population densities. There are also diferences regarding the taxonomic composition of the benthic community among the littoral and the limnetic regions evidencing the system compartimentalization. The sediments of lake Águas Claras, Almécega and Verde have low organic matter content in the littoral region, being classified as mineral and sandy, whereas the sediment of lake Carioca is loamy and organic. Regarding the general limnological conditions the results indicate that lake waters are slightly acidic and well oxygenated. Nutrient concentrations in the water column are relatively low. The lakes Águas Claras, Almécega and Verde can be classified as oligotrophic and lake Carioca as meso-oligotrophic.

This thesis focuses on the investigation of reef communities of the Saint Peter and Saint Paul´s Archipelago (SPSPA) across an euphotic/mesophotic depth gradient. Sampling was performed on shallow and mesophotic areas (0 to 90 m depth) using SCUBA and a Remotely Operated Vehicle (ROV). The present work is composed of four chapters: Chapter 1 deals with the quantitative assessment of reef fish communities, which were divided in three distinct communities associated with different depth strata. Clear shifts in habitat use and in size-frequency distributions were recorded for some species. Abundance of black-corals and depth were the most important factors affecting the structure of fish communities, with a clear association of fish with branching black-corals in the mesophotic zone. Chapter 2 presents the first detailed qualitative assessment of benthic communities of the SPSPA. The influence of biotic and abiotic variables shaping the structure of the benthic communities was evaluated. A total of 77 benthic taxa belonging to six major functional groups were recorded. Macroalgae was the richest group (41 infrageneric taxa), with 17 new records for the SPSPA. Turf algae were the most abundant group on both shallow and mesophotic reefs. Two distinct communities were detected: a shallow one composed primarily by the zoanthid Palythoa caribaeorum (Duchassaing and Michelotti, 1861), the fleshy alga Caulerpa racemosa (Forsskål) J. Agardh, crustose coralline algae (CCA) and Bryopsis spp., and another deeper community dominated by CCA, bryozoans and scleractinian corals. Abiotic variables were the most important predictors of benthic community structure. Chapter 3 brings information on abundance, distribution size and associated fauna (epibionts) of black-corals. Although two species of black-corals, Tanacetipathes hirta (Gray, 1857) and T. thamnea (Warner, 1981), are known to occur in the SPSPA, they are undistinguishable underwater. Epibiosis, mainly by zoanthids and entanglement by fishing monofilament were important factors negatively affecting the health of black-coral colonies. Black-corals were intensively used as refuge by reef fish, especially by the endemic oblique butterflyfish Prognathodes obliquus (Chaetodontidae). A single black-coral colony repeatedly visited and monitored for ten years showed a decrease in vitality since the first observation, mainly related to fouling by algal detritus and entanglement by fishing monofilaments. Chapter 4 discusses the ecology (abundance, distribution and habitat preferences) of the fireworm Hermodice carunculata, a major predator on mesophotic zone of SPSPA. A total of 278 individuals of bearded fireworm were observed, with significant difference in abundance between euphotic and mesophotic zones. A direct association of H. carunculata with black-corals (Tanacetipathes spp.), the scleractinian Madracis decactis and depth was found. A final session with concluding remarks wraps up information on the ecology of Mesophotic Reef Ecosystems highlighting their possible importance for the stability and persistence of reef fish and benthic communities of the SPSPA, which are under threat of overfishing and climate change, thus requiring urgent protective measures. / O tema central desta tese é estudar a ecologia de comunidades recifais ao longo do gradiente de profundidade no Arquipélago São Pedro e São Paulo (ASPSP), com ênfase nos Ecossistemas Recifais Mesofóticos (ERMs). As amostragens foram realizadas da superfície até a zona mesofótica (0 a 90 m de profundidade), utilizando SCUBA e Veículos Submersíveis de Operação Remota (VSORs). Esta tese é composta por quatro capítulos. No Capítulo 1 foi realizado uma avaliação quantitativa das comunidades de peixes, as quais formaram três comunidades distintas associadas aos diferentes estratos de profundidade e ao uso de diferentes hábitats de acordo com mudanças ontogenéticas (tamanho do corpo). Corais-negros e profundidade foram os fatores mais importantes na estruturação das comunidades de peixes, com uso intenso dos corais-negros por peixes na zona mesofótica. O Capítulo 2 apresenta a primeira avaliação qualitativa das comunidades bentônicas do ASPSP, além de uma avaliação da influência de variáveis bióticas e abióticas na estruturação das comunidades. Foram registrados 77 táxons bentônicos pertencentes a seis grupos. Macroalgas foi o grupo mais rico (41 táxons), com 17 novos registros para o ASPSP. Algas formadoras de tufos (turf) constituíram o grupo mais abundante em ambos os ambientes, eufótico e mesofótico. Foram observadas duas comunidades distintas: uma superficial composta principalmente pelo zoantídeo Palythoa caribaeorum, a pela alga Caulerpa racemosa carnuda, algas calcárias incrustantes (CCA) e Bryopsis spp, e outra mais profunda dominada por CCA, briozoários e corais escleractíneos. As variáveis abióticas, particularmente profundidade e luz, foram mais importantes na estrutura da comunidade bentônica. O Capítulo 3 traz informações sobre a abundância, distribuição, tamanho e vitalidade de corais-negros. Duas espécies de corais-negros, Tanacetipathes hirta (Gray, 1857) e T. thamnea (Warner, 1981), foram identificadas. Epibiose por zoantídeos e estrangulamento por monofilamentos afetaram negativamente as colônias de coral negro, uma delas monitorada durante dez anos. Esta última apresentou uma diminuição da vitalidade devido principalmente à presença de algas e estrangulamento por monofilamento. Corais-negros formam um grupo-chave na zona mesofótica do ASPSP, sendo intensamente utilizados como hábitat por diversos peixes recifais, principalmente espécies endêmicas (e.g., o peixe-borboleta Prognathodes obliquus). O Capítulo 4 aborda a ecologia do principal predador de invertebrados bentônicos na zona mesofótica do ASPSP, o verme-de-fogo Hermodice carunculata, descrevendo sua abundância e distribuição batimétrica e discutindo seu potencial em impactar as comunidades bentônicas, especialmente os corais escleractínios e os corais-negros na zona mesofótica do ASPSP. Observou-se um total de 278 indivíduos, com diferença significativa na abundância entre as zonas eufótica e mesofótica. Foi encontrada uma associação direta entre H. carunculata e 1) corais-negros (Tanacetipathes spp), 2) o coral escleractíneo Madracis decactis e 3) profundidade. Sugere-se aqui que os ecossistemas mesofóticos são essenciais para a estabilidade para as comunidades recifais eufóticas do ASPSP, tornando urgente a necessidade de novos estudos, principalmente com foco no potencial impacto da pesca e mudanças climáticas.

Este estudo inseriu-se em um projeto temático que visou analisar a sustentabilidade dos recursos hídricos no baixo Ribeira de Iguape (SP), uma das poucas áreas remanescentes de Mata Atlântica do estado de São Paulo, sendo a microbacia do rio Canha, a região de maior enfoque na presente pesquisa. A avaliação da dinâmica longitudinal das variáveis físicas e químicas de rios e riachos pode fornecer subsídios para estudos que visam o melhor entendimento das características ecológicas de diversos grupos de organismos, como os bentônicos. Com o objetivo de avaliar a comunidade bentônica como ferramenta bioindicadora da qualidade da água no rio Canha, foram realizadas duas coletas caracterizando períodos hidrológicos distintos (janeiro, considerado como chuvoso e abril, como seco) em 8 estações amostrais ao longo do rio. Nessas estações foram avaliadas as características hidráulicas, físicas e químicas dos compartimentos água e sedimento. O rio Canha não recebe aporte pontual de poluição, seguindo em geral, os preceitos do contínuo fluvial proposto por Vannote et al. (1980). A vazão esteve intimamente relacionada ao regime pluviométrico da região, no entanto, a velocidade de escoamento não registrou variação sazonal esperada devido a possíveis modificações na secção transversal do rio. Os resultados mostraram variações espaço-temporais nas variáveis físicas e químicas da água e do sedimento do rio Canha, além disso, foi possível dividir o eixo longitudinal do rio em três regiões: nascente, médio e baixo curso. A água pode ser considerada de boa qualidade, demonstrando que a interferência antrópica ainda não comprometeu o sistema lótico estudado. Nitrogênio total (Kjedahl) e amoniacal foram representativos, caracterizando fontes de poluição recentes (aporte difuso de esgoto clandestino e lixiviação da agricultura) principalmente nas estações mais a jusante. A comunidade bentônica apresentou elevada riqueza e índice de diversidade, sendo a família Chironomidae dominante principalmente, com os gêneros Nanocladius e Cricotopus. A variação desta comunidade foi maior no eixo espacial do que no temporal e demonstrou também estar de acordo com a teoria do contínuo fluvial. As principais forças que influenciaram e determinaram a estrutura da comunidade bentônica foram a presença ou não de vegetação ciliar, a entrada de matéria orgânica de origem antrópica e o tipo de substrato. Entretanto, a variação sazonal e os fatores hidráulicos também exerceram influência demonstrando que rios de pequeno porte respondem mais prontamente a interferências externas. / This study is part of a thematic project that aimed at analyzing the sustainability of water resources in low Ribeira de Iguape valley (one of the few remaining areas of Atlantic Forest in the state of São Paulo), the micro basin of the Canha river being the focal region in this work. The evaluation of the longitudinal dynamics of physical and chemical variables of rivers and streams may provide important raw material for studies that aim at a better understanding of the ecological characteristics of several groups of organisms, such as benthic ones. In order to evaluate if the benthic community might be used as a bioindicator of water quality in the Canha river, two collections were made in two distinct hydrological periods (January: rainy; April: dry) at 8 stations along the river. The hydraulic, physical and chemical characteristics of the water and sediment were analyzed at each one of the 8 stations. The Canha river is not influenced by punctual inputs of pollution, following the principles of the river continuum proposed by Vannote et al. (1980). The flow was intimately related to the raining regime of the region, but the drainage speed did not show the expected seasonal variation, possibly due to modifications in the cross-section of the river. The results have also shown variation in space and time in physical and chemical features of the water and sediment of the Canha river, and it was also possible to divide the longitudinal axis of the river in three parts: headwater, mid and low courses. The water can be considered to be of good quality, showing that the anthropic interference did not greatly affect the lothic system studied. The total nitrogen (Kjedahl) and amoniacal were represented in our samples, characterizing sources of recent pollution (diffuse influx of illicit waste and lixiviation of crops), mainly at the stations located downstream. The benthic community showed a high richness and diversity. The family Chironomidae was the dominant taxon, being represented mainly by the genus Nanocladius and Cricotopus. The community varied more in space than in time, and followed the pattern expected by the river continuum concept. The main features that influenced and determined the structure of the benthic community were (1) the presence or not of vegetation bordering the river, (2) the influx of organic material of anthropic origin and (3) the type of substrate. However, the seasonal variation and hydraulic features also influenced, demonstrating that smaller rivers respond faster to external influences.

O presente estudo realizou uma análise crítica do planejamento amostral de comunidades bentônicas de substratos inconsolidados. Para tal, foram realizadas análises de custo-benefício dos desenhos amostrais estratificados e não estratificados em ambiente computacional, através das estimativas de exatidão e precisão da amostragem. Os desenhos estratificados apresentaram melhor custo-benefício (mais exatos) do que os não estratificados, sendo que o desenho estratificado-hierarquizado foi considerado o mais custo-eficiente, com melhor precisão em comparação ao estratificado-aleatorizado. Além disso, desenho e esforço amostrais, descritor de comunidade, poder estatístico e complexidade da comunidade bentônica influenciaram a precisão da amostragem. Os conceitos obtidos foram testados em conjunto de dados reais, coletados na Enseada de Caraguatatuba (SP), com vistas à sua aplicação no âmbito do licenciamento ambiental. As tendências observadas para dados reais convergiram com as obtidas nos cenários computacionais. Quanto à aplicação no licenciamento ambiental, constatou-se que diferentes setores da sociedade divergem quanto ao número mínimo de amostras necessário para alcançar níveis adequados de precisão na avaliação de impactos ambientais. Os ambientalistas foram os mais conservadores e a comunidade científica os menos conservadores. Ainda, tanto no cenário virtual quanto no real, uma precisão de 10% resultou em esforços amostrais viáveis financeira e logisticamente, assegurando poder estatístico de 90% no teste de hipóteses / This study performed a critical analysis of the sampling planning of benthic communities in unconsolidated substrates. Cost-benefit analysis of the stratified and non-stratified sample designs were conducted in computational environment, through estimates of sampling accuracy and precision. Thestratified designs presented better cost-benefit results than the non-stratified ones, and the stratified-hierarchical design was considered the most costefficient, with better precision compared to the stratified-randomized. In addition, sampling design and effort, community descriptor, statistical power and complexity of the benthic community influenced sampling precision. These concepts were applied to real data sets collected in Caraguatatuba Bay (SP), with perspectives to its application in environmental licensing. The observed trends for real data converged with the computational scenarios. Regarding its applications for environmental licensing, it was observed that different groups in the society disagreed about the minimum number of samples necessary to achieve adequate precision in environmental impact assessment. Environmentalists were the most conservative group, while members of the scientific community were the least conservative one. Finally, both in real and virtual scenarios, a precision of 10% resulted in sampling efforts which were financially and logistically feasible, assuring a statistical power of 90% in hypothesis testing

Este estudo inseriu-se em um projeto temático que visou analisar a sustentabilidade dos recursos hídricos no baixo Ribeira de Iguape (SP), uma das poucas áreas remanescentes de Mata Atlântica do estado de São Paulo, sendo a microbacia do rio Canha, a região de maior enfoque na presente pesquisa. A avaliação da dinâmica longitudinal das variáveis físicas e químicas de rios e riachos pode fornecer subsídios para estudos que visam o melhor entendimento das características ecológicas de diversos grupos de organismos, como os bentônicos. Com o objetivo de avaliar a comunidade bentônica como ferramenta bioindicadora da qualidade da água no rio Canha, foram realizadas duas coletas caracterizando períodos hidrológicos distintos (janeiro, considerado como chuvoso e abril, como seco) em 8 estações amostrais ao longo do rio. Nessas estações foram avaliadas as características hidráulicas, físicas e químicas dos compartimentos água e sedimento. O rio Canha não recebe aporte pontual de poluição, seguindo em geral, os preceitos do contínuo fluvial proposto por Vannote et al. (1980). A vazão esteve intimamente relacionada ao regime pluviométrico da região, no entanto, a velocidade de escoamento não registrou variação sazonal esperada devido a possíveis modificações na secção transversal do rio. Os resultados mostraram variações espaço-temporais nas variáveis físicas e químicas da água e do sedimento do rio Canha, além disso, foi possível dividir o eixo longitudinal do rio em três regiões: nascente, médio e baixo curso. A água pode ser considerada de boa qualidade, demonstrando que a interferência antrópica ainda não comprometeu o sistema lótico estudado. Nitrogênio total (Kjedahl) e amoniacal foram representativos, caracterizando fontes de poluição recentes (aporte difuso de esgoto clandestino e lixiviação da agricultura) principalmente nas estações mais a jusante. A comunidade bentônica apresentou elevada riqueza e índice de diversidade, sendo a família Chironomidae dominante principalmente, com os gêneros Nanocladius e Cricotopus. A variação desta comunidade foi maior no eixo espacial do que no temporal e demonstrou também estar de acordo com a teoria do contínuo fluvial. As principais forças que influenciaram e determinaram a estrutura da comunidade bentônica foram a presença ou não de vegetação ciliar, a entrada de matéria orgânica de origem antrópica e o tipo de substrato. Entretanto, a variação sazonal e os fatores hidráulicos também exerceram influência demonstrando que rios de pequeno porte respondem mais prontamente a interferências externas. / This study is part of a thematic project that aimed at analyzing the sustainability of water resources in low Ribeira de Iguape valley (one of the few remaining areas of Atlantic Forest in the state of São Paulo), the micro basin of the Canha river being the focal region in this work. The evaluation of the longitudinal dynamics of physical and chemical variables of rivers and streams may provide important raw material for studies that aim at a better understanding of the ecological characteristics of several groups of organisms, such as benthic ones. In order to evaluate if the benthic community might be used as a bioindicator of water quality in the Canha river, two collections were made in two distinct hydrological periods (January: rainy; April: dry) at 8 stations along the river. The hydraulic, physical and chemical characteristics of the water and sediment were analyzed at each one of the 8 stations. The Canha river is not influenced by punctual inputs of pollution, following the principles of the river continuum proposed by Vannote et al. (1980). The flow was intimately related to the raining regime of the region, but the drainage speed did not show the expected seasonal variation, possibly due to modifications in the cross-section of the river. The results have also shown variation in space and time in physical and chemical features of the water and sediment of the Canha river, and it was also possible to divide the longitudinal axis of the river in three parts: headwater, mid and low courses. The water can be considered to be of good quality, showing that the anthropic interference did not greatly affect the lothic system studied. The total nitrogen (Kjedahl) and amoniacal were represented in our samples, characterizing sources of recent pollution (diffuse influx of illicit waste and lixiviation of crops), mainly at the stations located downstream. The benthic community showed a high richness and diversity. The family Chironomidae was the dominant taxon, being represented mainly by the genus Nanocladius and Cricotopus. The community varied more in space than in time, and followed the pattern expected by the river continuum concept. The main features that influenced and determined the structure of the benthic community were (1) the presence or not of vegetation bordering the river, (2) the influx of organic material of anthropic origin and (3) the type of substrate. However, the seasonal variation and hydraulic features also influenced, demonstrating that smaller rivers respond faster to external influences.

Mes objectifs consistaient à : (1) fournir une description de l'état actuel des communautés de la macrofaune benthique du golfe du Lion et à étudier leur variations temporelles entre 1998 et 2010 à partir de 91 stations, (2) tester le contrôle de la macrofaune par les variables climatiques à partir du suivi de 4 stations pendant 10 ans en baie de Banyuls-sur-Mer, (3) évaluer l’impact des apports du Rhône sur la macrofaune à partir de 5 stations échantillonnées dans le panache de dilution à 4 périodes hydrologiques différentes, et (4) actualiser le statut de qualité écologique des habitats benthiques du golfe. Mes résultats ont montré la conservation des communautés entre 1998 et 2010,confirmé l’influence de la NAO et du Rhône sur la composition des communautés benthiques de l’ensemble du golfe. Ils ont aussi confirmé le contrôle des descripteurs de la macrofaune par les oscillations climatiques, en particulier par la WeMO qui semble influencer le plus la macrofaune surtout en hiver. Les stations les plus impactées par les variations de débit du Rhône se situent à proximité immédiate de son embouchure. Les communautés benthiques y sont négativement affectées en périodes de crues et positivement affectées en période d’étiage estival. J'ai enfin mis à jour les niveaux de sensibilité/tolérances des espèces méditerranéennes, confirmer l’existence de disparités importantes entre les résultats dérivés de l’utilisation d’indices biotiques différents et montrer que les indices testés indiquent tous une tendance générale à la stabilité. / My main aims consisted in: (1) assessing the present state and recent (1998-2010)changes in benthic macrofauna composition of the Gulf of Lions soft-bottom communities through the long term comparison of 91 stations; (2) testing the current paradigm regarding the control of those communities by climatic parameters through a 10-year monitoring of 4 stations located in the Bay of Banyuls-sur-Mer; (3) assessing the influence of Rhône River inputs on the composition of benthic macrofauna through the sampling, of 5 stations , under 4 hydrological regimes; and (4) updating the ecological quality status of Gulf of Lions benthic habitats. My results have shown the persistence ofthe same 3 communities between 1998 and 2010, the strong influence of both the NAO and the Rhône River on benthic macrofauna composition in the whole Gulf. They also showed a control of benthic macrofauna by climatic oscillations with the WeMO contributing most especially during wintert ime. Moreover, the stations most impacted by Rhône River inputs were located close to its mouth. They are negatively affected during floods and positively affected during dry periods. Lastly, Ihave updated the sensitivity/tolerance levels of Mediterranean species and confirmed the existence of major discrepancies in the results derived from different biotic indices used, although all tested indices indicated an overall stability in the ecological quality status of benthic habitats between 1998 and 2010.

Hydrophobic organic contaminants (HOCs) often reside in sediments sorbed to particles, most tightly to particles with high content of organic carbon. If persistent, such pollutants can accumulate in the sediment for many years and constitute a contamination risk for sediment-living organisms and organisms at higher trophic levels, including humans. Since traditional remediation techniques are associated with complications (e.g. release of contaminants during dredging operations, disturbance of benthic faunal communities), or constraints (handling of large amounts of contaminated sediment and water, limitations due to depth and size of the area, high costs), there is a need for new alternative methods. In situ remediation through thin-layer capping (a few centimeter cover) with a sorbing material such as activated carbon (AC) has been proposed as an alternative remediation method. Compared to traditional remediation techniques, AC amendment in a thin layer means less material handling and lower costs and is assumed to be less disruptive to benthic communities. The objectives of this thesis were to investigate the ecological effects from thin layer capping as well as the efficiency in contaminant retention. Thin layer capping amended with AC proved to reduce availability of HOCs to the tested organisms, the gastropod Nassarius nitidus (Paper II), the clam Abra nitida (Paper III) and to polychaete worms  (Paper II and III). The remediation technique also decreased the sediment-to-water fluxes of the contaminants (Paper II and III). However, AC amended thin-layer capping was also found to cause negative biological effects. In laboratory studies with only a few species the negative effects were minor, or difficult to discern with the endpoints used (Paper II and III). In a larger multi-species mesocosm (boxcore) study, on the other hand, the negative effects were more prominent (Paper I) and in a large scale field study the benthic community was found to be profoundly disturbed by the AC amendment, with the effects persisting or even worsening ca one year (14 months) post amendment (Paper IV). / <p>At the time of the doctoral defence the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript; Paper 4: Manuscript.</p> / Carbocap / Opticap / Thinc

Os macroinvertebrados bentônicos são importantes componentes nos ecossistemas aquáticos devido à sua participação no fluxo de energia e na ciclagem de nutrientes, recebendo gradativamente maior atenção nos estudos ecológicos nas últimas décadas. O presente estudo visa uma caracterização limnológica comparativa de quatro lagoas do sistema de lagos do Vale do Rio Doce, MG (lagoas Águas Claras, Almécega, Verde e Carioca), e o estudo dos macroinvertebrados bentônicos, com ênfase na composição taxonômica, distribuição espaçotemporal e diversidade, além de uma avaliação de possíveis relações com a ocorrência de espécies exóticas neste sistema. As lagoas encontram-se na depressão interplanáltica do Vale do Rio Doce, formada por uma rica rede de drenagem, circundada por remanescentes de Mata Atlântica (19 'GRAUS' 45’ 25,7” e 19 'GRAUS' 53’ 11,6” S; 42 'GRAUS' 37’ 35,6” e 42 'GRAUS' 35’ 11,3” W). Amostragens para análises físicas, químicas e biológicas foram realizadas em setembro e dezembro de 2002 e março e junho de 2003. As amostragens de sedimento para análises de composição granulométrica e da comunidade de macroinvertebrados bentônicos foram realizadas com draga do tipo Van Veen (337 'CM POT.2'), em um total de 77 estações de coleta e em quatro períodos de amostragem. Foram identificados 56 táxons, sendo 2 pertencentes ao Filo Mollusca, 13 à Classe Oligochaeta, 1 à Classe Hirudinae, 1 ao Filo Nematoda e 41 à Classe Insecta. Desses últimos, 27 pertencem à família Chironomidae. A maior riqueza de táxons foi registrada na lagoa Carioca (43 táxons) e a menor na lagoa Águas Claras (27 táxons). Melanoides tuberculata, um molusco invasor, foi o táxon numericamente dominante nas lagoas Águas Claras e Almécega. Na lagoa Verde esse molusco ocorreu em densidade média 5 vezes menor do que nas lagoas anteriormente citadas onde suas populações já se encontram bem estabelecidas. Na lagoa Carioca não há ocorrência desse molusco, e nesta lagoa foi registrada a maior riqueza de táxons entre as lagoas estudadas, sendo os Chironomidae os macroinvertebrados bentônicos mais representativos. Sazonalmente ocorreram diferenças na densidade das populações. Existem também diferenças quanto à composição taxonômica da comunidade bentônica entre as regiões litorânea e limnética, evidenciando a compartimentalização do sistema. Os sedimentos das lagoas Águas Claras, Almécega e Verde tem baixo conteúdo de matéria orgânica, sendo do tipo mineral e arenoso, enquanto o da lagoa Carioca é do tipo barrento e orgânico. Em relação às variáveis limnológicas, o pH é ligeiramente ácido e as águas bem oxigenadas. As concentrações de nutrientes na coluna d’água são relativamente baixas podendo as lagoas Águas Claras, Almécega e Verde serem consideradas oligotróficas e a lagoa Carioca meso-oligotrófica. / Benthic macroinvertebrates are important components of aquatic ecosystems due to their role in the energy flow and material cycling. They have gradually received more attention in ecological studies in the last decades. The present study aimed a comparative limnological characterization of four lakes belonging to the middle Rio Doce Valley lacustrine system, MG (Águas Claras, Almécega, Verde and Carioca lakes), and the study of its benthic macroinvertebrate communities with emphasis on the taxonomical composition, spatial and temporal distribution and diversity, besides an evaluation of possible relationships with the occurrence of exotic species in the system. The lakes are located in the interplanaltic depression of Rio Doce Valley, an extense drainage web surrounded by Atlantic Forest remnants (19 'DEGREES' 45’ 25,7” and 19 'DEGREES' 53’ 11,6” South; 42 'DEGREES' 37’ 35,6” and 42 'DEGREES' 35’ 11,3” West). Samplings for physical, chemical and biological analyses were carried out in September and December 2002 and in March and June 2003. Sediment sampling for granulometric determinations and for benthic community analyses were performed with a Van Veen (337 'CM POT.2') dredge. Considering the four lakes and the sampling seasons, 77 stations were sampled. A total of 56 taxa were identified, 2 belonging to the Mollusca, Gastropoda; 13 to Oligochaeta and 1 to the Hirudinae, Annelida; 1 to Nematoda and 41 Insecta, Arthropoda. Among the Insecta 27 taxa belonged to the family Chironomidae. The highest richness of taxa was recorded in lake Carioca (43 taxa) and the lowest in lake Águas Claras (27 taxa). Melanoides tuberculata, an invader molusc was the numerically dominant taxon in Águas Claras and Almécega lakes. In lake Verde this species ocurred in densities 5 times lower than in those lakes where its populations are already well established. This mollusc does not occur in lake Carioca. This was among the lakes studied, the one where the highjest richness of taxa was recorded and Chironomidae were the most representative benthic macroinvertebrates. There were seasonal changes in the population densities. There are also diferences regarding the taxonomic composition of the benthic community among the littoral and the limnetic regions evidencing the system compartimentalization. The sediments of lake Águas Claras, Almécega and Verde have low organic matter content in the littoral region, being classified as mineral and sandy, whereas the sediment of lake Carioca is loamy and organic. Regarding the general limnological conditions the results indicate that lake waters are slightly acidic and well oxygenated. Nutrient concentrations in the water column are relatively low. The lakes Águas Claras, Almécega and Verde can be classified as oligotrophic and lake Carioca as meso-oligotrophic.

Portos e terminais portuÃrios sÃo importantes para a economia mundial, entretanto suas atividades de operaÃÃo tÃm sido consideradas altamente impactantes aos ecossistemas costeiros, em especial por representarem fontes significativas de contaminaÃÃo. Os sedimentos constituem o principal destino para os contaminantes, porÃm quando contaminados, passam a atuar como fonte secundÃria de contaminaÃÃo para o ambiente aquÃtico, prejudicando a saÃde dos ecossistemas e afetando algumas atividades econÃmicas, como a pesca e as dragagens. O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade de sedimentos de trÃs Ãreas portuÃrias do litoral brasileiro, do ponto de vista ecotoxicolÃgico e ecolÃgico, atravÃs de testes de toxicidade e anÃlise da comunidade bentÃnica. Foram selecionados o Porto do Mucuripe e o Terminal PortuÃrio do PecÃm, ambos no litoral do estado do Cearà (CE), e o Porto de Santos, no estado de SÃo Paulo (SP). Os sedimentos foram caracterizados quanto à granulometria, teores de carbonatos, matÃria orgÃnica, carbono orgÃnico, nitrogÃnio e fÃsforo total. Os testes de toxicidade foram conduzidos com o anfÃpodo Tiburonella viscana, para sedimento integral, e embriÃes de ouriÃo do mar Lytechinus variegatus, para interface sedimento-Ãgua, e fases liquidas extraÃdas (Ãgua intersticial e elutriatos). A comunidade bentÃnica foi avaliada quanto à composiÃÃo taxonÃmica, sendo utilizados alguns descritores, como densidade (D - nÃmero de organismos), densidade de poliquetos, densidade de peracarida e os descritores ecolÃgicos: riqueza (S) e diversidade de Shannon-Weaner (Hâ). Os resultados mostraram toxicidade nos sedimentos das trÃs Ãreas estudadas, tanto sobre os anfÃpodos quanto sobre o desenvolvimento larval dos ouriÃos do mar. Os Ãndices de densidade de organismos, riqueza e diversidade foram considerados baixos, indicando que as comunidades bentÃnicas encontram-se sob stress. A integraÃÃo dos resultados apontou que tanto fatores naturais, como o hidrodinamismo, a presenÃa de diferentes massas dâÃgua e a composiÃÃo do sedimento, quanto a toxicidade, a qual à a expressÃo integrada da contaminaÃÃo, exercem influÃncia na composiÃÃo da fauna bentÃnica. Os resultados mostram que os mÃtodos aplicados podem ser usados como uma importante ferramenta para subsidiar a avaliaÃÃo da qualidade de sedimentos, sobretudo em Ãreas sujeitas à dragagem. / Ports are important for the world economy; however, the activities related to them are considered very harmful the coastal systems, in special due to the contaminant inputs to the aquatic environment. Sediments constitute the main fate for the contaminants, and when contaminated, they may become a secondary source of contamination to the environment, threatening the health of ecosystems and affecting some economic activities, as fishing and dredging and disposal of dredged material. The objective of this study was to evaluate the quality of sediments from 3 port areas influenced by ports, by the ecotoxicological and ecological perspectives. Three Brazilian ports were selected: Ports of Mucuripe PecÃm, both on the coast of Cearà State (Northeast of Brazil) and the Port of Santos, on the coast of SÃo Paulo State (Southeast of Brazil). Sediments were characterized as to grain size distribution, content of carbonates, organic matter, total organic carbon, nitrogen and total phosphorus. The ecotoxicity assays employed the amphipod Tiburonella viscana (for wholes sediment) and embryos of the sea urchin Lytechinus variegates, for sedimentwater interface and the liquid phases extracted from the sediments (porewater and elutriates). The benthic community was evaluated for taxonomic composition and for some ecological descriptors, as total density (D - number of organisms), density of polychaetes, and the density of peracarida, richness (S) and Shannon-Weaner diversity (Hâ). Toxicity was found in sediments of the three areas, as to the amphipods as to L. variegatus larval development. The density, richness, abundance and diversity indices were considered low, indicating that the benthic communities are under stress. The integrative analysis indicated that as the natural factors, such as hydrodynamic, different water masses, and sediment composition, as the toxicity of the sediments, which is the ultimate integrated expression of the contamination, influenced on the benthic fauna composition. The results showed that the applied methods may be used as a tool to subsidize the sediment quality assessment and the management of dredged materials.