Testing ecological theory at macroecological scales may be useful for disentangling abiotic influences from anthropogenic disturbances, and thus provide insights into fundamental processes that structure ecological communities. In tropical coral reef systems, our understanding of community structure is limited to small-scale studies conducted in moderately degraded regions, while larger regional or ocean scale analyses have typically focused on identifying human drivers of reef degradation. In this thesis, my collaborators and I combined stable isotope specimens, underwater visual censuses, and remote sensing data from 43 Pacific islands and atolls in order to examine the relative roles of natural environmental variation and anthropogenic pressures in structuring coral reef fish and benthic communities. First, at unexploited sites on Kiritimati Atoll (Kiribati), isotope estimates indicated that trophic level increased with body size across species and individuals, while negative abundance ~ body size relationships (size spectra) revealed distinct energetic constraints between energy-competing carnivores and energy-sharing herbivores. After demonstrating size structuring of reef fish communities in the absence of humans, we then examined evidence for size-selective exploitation impacts on coral reefs across the Pacific Ocean. Size spectra 'steepened' as human population density increased and proximity to market center decreased, reflecting decreases in large-bodied fish abundance, biomass, turnover rate, and mean trophic level. Depletion of large fish abundances likely diminishes functions such as bioerosion by grazers and food chain connectivity by top predators, further degrading reef community resilience. Next, we considered the relative strengths of abiotic, biotic and anthropogenic influences in determining reef benthic state across spatial scales. We found that from fine (0.25 km2) to coarse (1,024 km2) grain scales the phase shift index (a multivariate metric of the relative cover of hard coral and macroalgal) was primarily predicted by local abiotic and bottom-up influences, such that coral-dominated reefs occurred in warm, productive regions at sites exposed to low wave energy, irrespective of grazing or human impacts. Our size- based analyses of reef fish communities revealed novel exploitation impacts at ocean-basin scales, and provide a foundation for delineating energetic pathways and feeding interactions in complex tropical food webs. Furthermore, we demonstrate that abiotic constraints underpin natural variation among fish and benthic communities of remote uninhabited reefs, emphasizing the importance of accounting for local environmental conditions when developing quantitative baselines for coral reef ecosystems. / Graduate / 0329

The biomass size spectrum - the power-law scaling relationship between average individual size and total biomass - has often been studied in lake and marine ecosystems, but rarely in lotic systems. The objective of this study was to test for characteristic biomass spectra in small temperate streams. Seasonal fish and macroinvertebrate data, including population abundance and biomass estimates, were collected in three wadeable, southern West Virginia streams from October 2013 to May 2015. Fish abundances were estimated with 3-pass electrofishing (depletion) surveys and individuals were weighed in the field. Macroinvertebrates were collected with a Hess sampler and returned to the lab for identification to the lowest practical level (usually genus). Published length-mass regressions were then used to estimate individual mass. All size spectra relationships (linear regression of log-log data) were highly significant (p<0.001). Size spectra intercepts were variable and may reflect seasonal differences in fish and invertebrate densities. Size spectra slopes were more consistent, with a mean slope of approximately -0.73, suggesting a common scaling relationship between stream consumers at differing trophic levels.

Análises sedimentológicas, geoquímicas e microfaunísticas realizadas em um testemunho coletado na plataforma interna de Cabo Frio, permitiram a compreensão das variações de produtividade nos últimos 9.300 anos. Quatro fases foram reconhecidas, influenciadas por flutuações do nível relativo do mar e mudanças climáticas que ocorreram na margem continental sudeste Brasileira, durante o Holoceno. Antes de 7,0 kanos cal A.P., os dados apontam para baixa produtividade, sob condições de nível relativo do mar mais baixo e clima úmido. Entre 7,0 e 5,8 kanos cal A.P., há aumento na produtividade oceânica, num cenário de nível do mar em ascensão e condições climáticas mais úmidas. Produtividade similar à fase anterior marca o período de 5,8 a 2,8 kanos cal A.P., em condições de descida do nível do mar e clima mais seco. De 2,8 kanos cal A.P. até o presente, aumento na produtividade oceânica e condições hidrodinâmicas intensas, associados ao estabelecimento do processo de ressurgência em Cabo Frio, quando condições climáticas atuais são estabelecidas. A partir de 2,5 kanos cal A.P., observa-se intensificação do processo de ressurgência, controlada pela ação conjunta de ventos de NE mais intensos (associados a eventos El-niño e/ou a posição da Zona de Convergência Intertropical - ZCIT), meandramento da Corrente do Brasil - CB - e configuração atual da linha de costa. / Sedimentological, geochemical and benthic foraminifera analyses carried out on a core sampled from the inner shelf of Cabo Frio, enabled us to identify different four productivity regimes related to sea-level fluctuations and/or climatic changes, that occurred in the southeastern Brazilian continental margin, during the last 9.3 kyr cal BP. Prior to 7.0 kyr cal BP, a lower productivity and less intense hydrodynamic regime occurred at lower sea levels and under drier climatic conditions. Between 7.0 and 5.8 kyr cal BP, relatively stronger local oceanic circulation and relatively high productivity were observed, in a scenario of rising sea levels and more humid conditions. From 5.8 to 2.8 kyr cal BP, bottom currents weakened and input of nutrients increased, with productivity levels similar to the previous phase at lower sea level and in a drier climate. From 2.8 kyr cal BP up to the present, stronger hydrodynamic conditions and a higher productivity regime linked to the establishment of the upwelling process in Cabo Frio. From 2.5 kyr cal BP to the present, upwelling enhancement has been recognized, resulting from the combined action of NE winds (related to El- Niño events and/or the Intertropical Convergence Zone - ITCZ - position), the meandering pattern of the Brazilian Current - BC - and present day coastline configuration.

Este trabalho tem como meta investigar a relação entre o fluxo vertical de matéria orgânica particulada (MOP) e a biomassa de foraminíferos bentônicos vivos na região do talude da Bacia de Campos/RJ (400 a 3000m). O fluxo vertical de MOP para o assoalho oceânico foi inferido através de modelos que utilizam dados de sensoriamento remoto, como estimativas da concentração de clorofila a, valores de temperatura da superfície do mar e produtos derivados destes (i.e. produção primária e determinação de classes de tamanho do fitoplâncton), enquanto que a biomassa de foraminíferos bentônicos foi estimada através da técnica de biovolume. Os resultados indicam que as estimativas de fluxo se correlacionaram com os conteúdos de carbono orgânico total (COT) no sedimento, com a biomassa total de 19 espécies de foraminíferos bentônicos e com a biomassa, sendo que a distribuição de biomassa dessas espécies evidencia além da quantidade de MOP, a qualidade da MOP (labilidade). A distribuição dos valores de fluxo vertical e biomassa total de foraminíferos bentônicos estão atreladas às feições de mesoescala (meandros e vórtices de Cabo Frio e Cabo de São Tomé), que propiciam o aumento de produtividade primária e o crescimento do microplâncton, aumentando o fluxo vertical e consequentemente o suplemento alimentar para os foraminíferos bentônicos, estimulando o aumento de biomassa destes. / This study aims to investigate the relationship between the particulate organic matter (POM) vertical flux and living benthic foraminifera biomass in the slope of Campos Basin region (between 400 and 3000). The POM vertical flux to the seafloor was inferred through models using remote sensing data, such as estimates of chlorophyll a concentration, sea surface temperature and derivatives of these (i.e. primary production and determination of classes phytoplankton size), whereas the biomass of benthic foraminifera was estimated using the biovolume technique . The fluxes estimates were correlated with total organic carbon (TOC) contents in the sediments, with benthic foraminifera total biomass and with 19 species biomass. The spatial distribution of these species biomass reveals both POM quantity and quality (i.e. lability). The distribution of the values of POM vertical flux and foraminifera total biomass are linked to mesoscale features (eddies and meanders in Cape Frio and Cape São Tomé), which provide increased primary productivity and microplankton growth increasing the POM vertical flux and consequently the food supplement for benthic foraminifera community, stimulating biomass increase.

Nas últimas décadas, tem-se observado uma expressiva queda da qualidade ambiental e perda de biodiversidade nos ecossistemas aquáticos em função de múltiplos impactos advindos de atividades antrópicas. Dessa forma, considerando-se que a estrutura das comunidades pode ser alterada por tais perturbações, diversos métodos têm sido propostos para avaliações da qualidade nesses ecossistemas, destacando-se, entre eles, o uso dos macroinvertebrados bentônicos. Alguns estudos empregando estes indicadores defendem a sua identificação ao nível genérico por fornecer maior número de informações, resultar em classificações ambientais mais confiáveis e apresentar melhor capacidade de distinção entre os pontos, quando comparado aos níveis de resolução mais abrangentes. Entretanto, na maioria dos trabalhos a identificação desse grupo restringe-se ao nível de família, principalmente em função da economia nos recursos despendidos durante a identificação o que não se justifica caso este nível não retenha informações suficientes para que os objetivos sejam alcançados. Neste trabalho, esse conflito foi avaliado através da comparação de avaliações biológicas decorrentes da aplicação de índices estruturais baseados na identificação de Chironomidae, ao nível genérico com o de sub-família/tribo. Foram utilizadas amostras de organismos bentônicos, bem como os dados físicos, químicos e microbiológicos coletados em sete pontos de amostragem que fizeram parte de vários projetos da CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), conduzidos ao longo de diferentes anos e classificados, de acordo com o ICBRIO (Índice da Comunidade Bentônica para rios) em ambientes de qualidade péssima, ruim, regular, boa e ótima. As coletas foram padronizadas em relação ao período (inverno) e ao tipo de hábitat amostrado (margem deposicional). As amostras foram obtidas em triplicata com o auxílio de pegadores (Ponar e Petersen modificado) e o material selecionado em rede com abertura de malha 0,5 mm. A contagem e identificação dos organismos foram feitas com o auxílio de estereomicroscópio, microscópio óptico e bibliografia especializada. Para definir o gradiente de qualidade, as variáveis ambientais foram submetidas a uma Análise de Agrupamento pelo método de Ward, empregando-se a Distância Euclidiana Simples. Já os valores de densidade foram reunidos em uma matriz de distância de Bray-Curtis agrupada pelo método de média de grupo não ponderada a fim de verificar o grau de similaridade entre os pontos e se o nível de identificação taxonômica interfere nas associações formadas. Com o intuito de verificar a sensibilidade do nível taxonômico do dado ao gradiente de qualidade ambiental, bem como testar a possível influência do refinamento taxonômico na sensibilidade do ICBRIO foram empregadas as métricas Riqueza, Diversidade de Shannon-Wiener, Índice de Comparação Seqüencial, Dominância de Grupos Tolerantes e Riqueza de Táxons Sensíveis. Tendo por objetivo o diagnóstico das condições ambientais, com redução de custos e tempo de manipulação das amostras, mas com informações relevantes que subsidiem os tomadores de decisão, o presente trabalho vem descartar o emprego do nível de resolução genérico na identificação das larvas de Chironomidae. Os resultados expostos confirmaram a aplicabilidade do ICBRIO com a identificação deste grupo aos níveis de sub-família/tribo na avaliação da qualidade ambiental, demonstrando não serem necessárias eventuais alterações nos seus moldes. / In the last decades, it has been observed an expressive deterioration of the environmental quality and biodiversity loss in the aquatic ecosystems as function of anthropogenic activities. Considering that communities' structure can be altered by such disturbances, several methods have been proposed for quality assessment in those ecosystems, standing out, among them, the use of the benthic macroinvertebrates. Some studies using these indicators defend the generic level identification as they supply more information, result in more reliable environmental classifications and present better distinction capacity among sites, when compared to broader levels. However, in most of the works the identification of this group is limited to the family level, mainly due to resources saving during the identification, which is not justified in the case this level misses information to classification aims. In this work, comparison of current biological evaluations through Chironomidae identification structural indexes at the generic level with the one at sub-family/tribe was evaluated. Benthic organisms samples, as well as physical, chemical and microbiological data were collected in seven sampling sites, from several projects taken along different years by CETESB (Company of Technology of Environmental Sanitation), which classified the environment as, according to ICBRIO (Benthic Community Index for rivers), worst, bad, regular, good and excellent quality. The collections were standardized to winter period and to type of sample habitat (depositional river margin). Triplicates were obtained with modified Ponar and Petersen grabs on retained material by 0.5mm-mesh sieve. Counting and identification based on specialized literature were done with the stereomicroscope, and optical microscope. To define the quality gradient, the environmental variables were submitted to a Cluster Analysis by the Ward method, using the simple Euclidean Distance. Density values were lumped on a Bray-Curtis distance matrix by the Unweighted Pair Group method in order to verify the similarity degree among the points and the interferences of taxonomic identification level on the formed associations. Aiming to check the sensibility of the data taxonomic level to the environmental quality gradient, as well as to test the possible influence of taxonomic refinement in the ICBRIO's sensibility, several metrics (Richness, Shannon-Wiener Diversity Index, Sequential Comparison Index, Dominance of Tolerant Groups and Richness of Sensitive Taxa) were used. Seeking the diagnosis of the environmental conditions, reducing costs and manipulation time of the samples, but keeping relevant information to subsidize the policy managers, the present work discards the need of the generic resolution level in the Chironomidae larvae identification. The exposed results confirmed the applicability of ICBRIO with the identification of this group at sub-family/tribe levels on the environmental quality assessment, demonstrating no need of eventual modification in the method.

Este trabalho tem como meta investigar a relação entre o fluxo vertical de matéria orgânica particulada (MOP) e a biomassa de foraminíferos bentônicos vivos na região do talude da Bacia de Campos/RJ (400 a 3000m). O fluxo vertical de MOP para o assoalho oceânico foi inferido através de modelos que utilizam dados de sensoriamento remoto, como estimativas da concentração de clorofila a, valores de temperatura da superfície do mar e produtos derivados destes (i.e. produção primária e determinação de classes de tamanho do fitoplâncton), enquanto que a biomassa de foraminíferos bentônicos foi estimada através da técnica de biovolume. Os resultados indicam que as estimativas de fluxo se correlacionaram com os conteúdos de carbono orgânico total (COT) no sedimento, com a biomassa total de 19 espécies de foraminíferos bentônicos e com a biomassa, sendo que a distribuição de biomassa dessas espécies evidencia além da quantidade de MOP, a qualidade da MOP (labilidade). A distribuição dos valores de fluxo vertical e biomassa total de foraminíferos bentônicos estão atreladas às feições de mesoescala (meandros e vórtices de Cabo Frio e Cabo de São Tomé), que propiciam o aumento de produtividade primária e o crescimento do microplâncton, aumentando o fluxo vertical e consequentemente o suplemento alimentar para os foraminíferos bentônicos, estimulando o aumento de biomassa destes. / This study aims to investigate the relationship between the particulate organic matter (POM) vertical flux and living benthic foraminifera biomass in the slope of Campos Basin region (between 400 and 3000). The POM vertical flux to the seafloor was inferred through models using remote sensing data, such as estimates of chlorophyll a concentration, sea surface temperature and derivatives of these (i.e. primary production and determination of classes phytoplankton size), whereas the biomass of benthic foraminifera was estimated using the biovolume technique . The fluxes estimates were correlated with total organic carbon (TOC) contents in the sediments, with benthic foraminifera total biomass and with 19 species biomass. The spatial distribution of these species biomass reveals both POM quantity and quality (i.e. lability). The distribution of the values of POM vertical flux and foraminifera total biomass are linked to mesoscale features (eddies and meanders in Cape Frio and Cape São Tomé), which provide increased primary productivity and microplankton growth increasing the POM vertical flux and consequently the food supplement for benthic foraminifera community, stimulating biomass increase.

Análises sedimentológicas, geoquímicas e microfaunísticas realizadas em um testemunho coletado na plataforma interna de Cabo Frio, permitiram a compreensão das variações de produtividade nos últimos 9.300 anos. Quatro fases foram reconhecidas, influenciadas por flutuações do nível relativo do mar e mudanças climáticas que ocorreram na margem continental sudeste Brasileira, durante o Holoceno. Antes de 7,0 kanos cal A.P., os dados apontam para baixa produtividade, sob condições de nível relativo do mar mais baixo e clima úmido. Entre 7,0 e 5,8 kanos cal A.P., há aumento na produtividade oceânica, num cenário de nível do mar em ascensão e condições climáticas mais úmidas. Produtividade similar à fase anterior marca o período de 5,8 a 2,8 kanos cal A.P., em condições de descida do nível do mar e clima mais seco. De 2,8 kanos cal A.P. até o presente, aumento na produtividade oceânica e condições hidrodinâmicas intensas, associados ao estabelecimento do processo de ressurgência em Cabo Frio, quando condições climáticas atuais são estabelecidas. A partir de 2,5 kanos cal A.P., observa-se intensificação do processo de ressurgência, controlada pela ação conjunta de ventos de NE mais intensos (associados a eventos El-niño e/ou a posição da Zona de Convergência Intertropical - ZCIT), meandramento da Corrente do Brasil - CB - e configuração atual da linha de costa. / Sedimentological, geochemical and benthic foraminifera analyses carried out on a core sampled from the inner shelf of Cabo Frio, enabled us to identify different four productivity regimes related to sea-level fluctuations and/or climatic changes, that occurred in the southeastern Brazilian continental margin, during the last 9.3 kyr cal BP. Prior to 7.0 kyr cal BP, a lower productivity and less intense hydrodynamic regime occurred at lower sea levels and under drier climatic conditions. Between 7.0 and 5.8 kyr cal BP, relatively stronger local oceanic circulation and relatively high productivity were observed, in a scenario of rising sea levels and more humid conditions. From 5.8 to 2.8 kyr cal BP, bottom currents weakened and input of nutrients increased, with productivity levels similar to the previous phase at lower sea level and in a drier climate. From 2.8 kyr cal BP up to the present, stronger hydrodynamic conditions and a higher productivity regime linked to the establishment of the upwelling process in Cabo Frio. From 2.5 kyr cal BP to the present, upwelling enhancement has been recognized, resulting from the combined action of NE winds (related to El- Niño events and/or the Intertropical Convergence Zone - ITCZ - position), the meandering pattern of the Brazilian Current - BC - and present day coastline configuration.

O presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo dos níveis de concentração e da distribuição das espécies metálicas Arsênio, Cádmio, Crômio, Cobre, Níquel e Chumbo em água, sedimento e nos organismos bentônicos dos rios e reservatórios pertencentes à Rede de Monitoramento de água e sedimento da CETESB, utilizando as técnicas analíticas de espectrometria de absorção atômica com atomização em forno de grafite (GF AAS) e espectrometria de emissão ótica (ICP OES). Paralelamente, avaliou-se a toxicidade da água e do sedimento para a bactéria Vibrio fischeri e a comunidade bentônica local. A caracterização multielementar (concentração total) dos sedimentos pela técnica de análise por ativação neutrônica (NAA) também foi realizada. Todas as metodologias analíticas foram avaliadas quanto à precisão, exatidão e os limites de detecção e quantificação foram calculados. Nas amostras de água, foram obtidas concentrações dos metais analisados inferiores aos limites estipulados pela Resolução 357/2005 do CONAMA para corpos de água classe 2. Os elementos estudados foram determinados, muitas vezes em concentrações que podem causar efeitos adversos à biota aquática, nas amostras de sedimento de dez dos treze pontos estudados, o que sugere que estes elementos tendem a se depositar nos sedimentos. Obtiveram-se concentrações dos elementos Cd, Cu, Pb e Ni em muitas das amostras de invertebrados bentônicos estudados, demonstrando que estes elementos podem ser absorvidos e bioacumulados nos organismos expostos aos sedimentos contaminados. A correlação entre as concentrações dos elementos no sedimento e nos organismos foi significativa e positiva. As correlações entre as concentrações dos elementos detectados e a massa dos organismos também foram significativas, porém negativas, ou seja, quanto menor a massa, maiores concentrações são esperadas. Não foi detectada toxicidade aguda nas amostras de água para o Vibrio fischeri, porém foi detectada na água intersticial de oito das treze amostras de sedimento testadas. Quanto à avaliação da comunidade bentônica, um ponto foi classificado como qualidade Ruim, oito como Regular e quatro como Boa, segundo critério adotado pela CETESB. Os resultados obtidos na análise de sedimentos por análise por ativação neutrônica demonstraram existir valores mais enriquecidos para os elementos As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn e os elementos terras raras (ETR) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb e Yb em muitas das amostras analisadas indicando que pode estar havendo contribuição antrópica para esses elementos. / The present study analyzed concentration levels and distribution of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Pb metallic species in water, sediment and aquatic organisms in rivers and reservoirs of a water and sediment quality monitoring network belonging to CETESB. For this purpose two analytical techniques Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF AAS) and Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP OES) were used. Water and sediment toxicity for Vibrio fischeri bacteria and the local benthic community were also evaluated. The multielemental characterization of sediments was undertaken by neutron activation analysis technique (NAA). All the analytical methodologies were evaluated for precision and accuracy, and detection and quantification limits calculated. In water samples metal concentrations were below the CONAMA 357/2005 resolution limits for class 2 water bodies. For sediment samples metal concentration levels that can cause adverse effects on aquatic biota were found in 10 of the 13 collection points studied. Metals Cd, Cu, Pb and Ni were detected in many invertebrate benthic organisms samples studied, indicating that these elements can be absorbed and bioaccumulated by these organisms when exposed to contaminated sediments. Significant correlations were found for metal concentrations in sediments and organisms. Negative correlations between detected element concentrations and weight of the sampled organisms were significant, so that the lower the weight the higher metal concentrations were measured. Acute toxicity for Vibrio fischeri was not observed for the water samples, but was detected in 8 of the 13 sediment interstitial water samples tested. As for the benthic community evaluation, one of the 13 points was rated as BAD quality, 8 rated as REGULAR and 4 as GOOD, using CETESB´s classification. The results for sediment samples by NAA showed higher enrichment values for As, Br, Cr, Hf, Ta, Th , U e Zn and rare earth elements (REE) Ce, Eu, La, Nd, Sm, Tb and Yb in many of the tested sediment samples indicating that there may be and anthropic contribution for these elements.

Os objetivos do presente trabalho foram 1) avaliar a qualidade ambiental dos sedimentos ao redor do emissário submarino de efluentes petroquímicos tratados do Polo Atalaia, Sergipe e 2) fornecer elementos técnicos e científicos para aprimorar os estudos de biomonitoramento realizados na referida região. Para atingir estes objetivos foram realizadas análises granulométricas, geoquímicas (nutrientes, metais, metaloides, hidrocarbonetos) e da meiofauna (biocenoses e tanatocenoses de foraminíferos) de tréplicas de 19 amostras de sedimentos, coletadas ao redor do emissário (área experimental) e em uma área controle, situada a 5 km ao norte do emissário. Essas 57 amostras e seus respectivos dados abióticos foram cedidos pela Petrobras. A maior parte da área estudada é constituída por sedimentos lamoarenosos. Contudo, na área experimental há predominância dos termos lamosos, ricos em carbono orgânico e fósforo total. Na área controle, as porcentagens de areia muito fina são maiores e ocorrem elevados valores de nitrogênio total. As concentrações de Pb, Cr, Ni, Zn das duas áreas estudadas encontram-se abaixo do nível 1 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) e ISQG (Interim Sediment Quality Guidelines), ou seja, os sedimentos não estão contaminados por esses elementos metálicos. Contudo, os valores de As estão entre os limites 1 e 2 do CONAMA e ISQG e PEL (probable effect level) em todas as estações, indicando que a biota pode ser afetada por esse elemento. Uma amostra (área experimental) apresenta valores de Cd, Cr e Hg entre os limites de ISQG e PEL e uma outra amostra (área controle) apresenta concentrações de Cr acima do nível 2 e PEL. Concentrações de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP), hidrocarbonetos resolvidos de petróleo (HRP) e de mistura complexa nãoresolvida (MCNR) são maiores na área experimental e em duas amostras da área controle. A composição da tanatocenose é muito diferente da biocenose, reforçando ao fato de que se deve utilizar principalmente organismos vivos em estudos de análise de impacto ambiental. O sedimento utilizado para a análise dos foraminíferos oscilou entre 20 e 110 cm3 para encontrar cerca de 100 indivíduos vivos. Percentual de silte e os valores da razão C/N, de B, Ba, Pb, Cu, Cd e Mn são os descritores ambientais significativos na distribuição da biocenose. A partir dos resultados obtidos conclui-se 1) a área controle utilizada pela Petrobras não é muito adequada, pois há indícios de impacto antropogênico, 2) a tanatocenose é substancialmente diferente da biocenose, portanto deve-se utilizar preferencialmente dados baseados em organismos vivos, 3) o valor de 20 cm3 de sedimento, estipulado pelo IBAMA, para a análise dos foraminíferos, é muito pequeno para se detectar indivíduos vivos em regiões impactadas. Portanto, para futuros estudos de biomonitoramento na região sugere-se escolha de ponto controle sem vestígio de impacto antropogênico, de preferência longe do rio Sergipe e que o volume de sedimentos para o estudo de foraminíferos vivos seja aumentado para no mínimo 50 cm³. / The objectives of this study were 1) to evaluate the environmental quality of sediments around the marine outfall of treated petrochemical effluents from Polo do Atalaia, Sergipe and 2) to provide technical and scientific information in order to improve biomonitoring studies carried out in that region. For these purposes the following analysis were performed: grain size, geochemical (nutrients, metals, metalloids, hydrocarbons), and meiofauna (foraminifera biocoenoses and thanatocoenoses) on replicates of 19 sediment samples collected from around the outfall (experimental area) and from a control area located 5 km north of the outfall. These 57 samples and their respective abiotic data were provided by Petrobras. Most of the studied area is composed of sandy silt sediments. However, in the experimental area there is a predominance of mud, rich in organic carbon and total phosphorus. In the control area, the percentages of very fine sand are higher and high values of total nitrogen occur. The concentrations of Pb, Cr, Ni, Zn on the two studied areas are below level 1 of the Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) (National Council for the Environment) and ISQG (Interim Sediment Quality Guidelines), meaning that the sediments are not contaminated by these metallic elements. However, the values of As are between limits 1 and 2 of CONAMA and TEL and PEL (probable effect level) in all stations, indicating that the biota might be affected by this element. One of the samples (from the experimental area) presents values of Cd, Cr and Hg between the limits of ISQG and PEL and another sample (control area) has concentrations of Cr above level 2 and PEL. Concentrations of total petroleum hydrocarbons (TPH), resolved petroleum hydrocarbons (RPH) and unresolved complex mixtures (UCMs) are higher in the experimental area and in two samples from the control area. Thanatocoenoses composition is very different from biocoenoses composition, reinforcing the fact that mainly living organisms should be used in environmental impact analysis studies. The sediment used for the analysis of foraminifera oscillated between 20 and 110 cm³ to find around 100 living individuals. Percentage of silt and C/N ratio, B, Ba, Pb, Cu, Cd and Mn values are significant environmental descriptors in the distribution of biocoenoses. From the results obtained it is concluded: 1) The control area used by Petrobrás is not very adequate since there are evidences of anthropogenic impact, 2) Thanatocoenoses is substantially different from biocoenoses, and consequently, data based on living organisms should preferably be used, 3) the 20 cm³ sediment amount, stipulated by IBAMA for the analysis of foraminifera, is too small to detect live individuals in impacted regions. Therefore, it is suggested that a control point without trace of anthropogenic impact should be chosen for future biomonitoring studies in the region, preferably away from the Sergipe river. It is also suggested that the sediment volume for the study of live foraminifera be increased to a minimum of 50 cm³

Dans les zones euphotiques des écosystèmes côtiers, les producteurs primaires se développent à la fois dans l’espace pélagique (colonne d’eau) et benthique (sur ou près du fond). Dans ces écosystèmes, le couplage bentho-pélagique prend une place non négligeable qu’il convient d’étudier. Les consommateurs primaires benthiques en sont des acteurs à travers leur activité alimentaire. La relation trophique entre les différents producteurs primaires et les consommateurs primaires benthiques reste toutefois mal élucidée. Pour apporter des éléments d’informations, cette thèse s’est focalisée dans un premier temps sur la dynamique spatio-temporelle des producteurs primaires au sein de la matière organique particulaire en suspension (MOPS), notamment au niveau de l’interface eau-sédiment. Cette étude a permis de montrer une forte variation saisonnière de ce peuplement algal à toutes les profondeurs, mais également une importante contribution relative des diatomées benthiques dans la MOPS près du fond en hiver. Le second axe de recherche s’est concentré sur la relation trophique entre des consommateurs primaires benthiques (coquille Saint-Jacques, pétoncle noir, moule et ormeau) et les producteurs primaires présents dans la MOPS. L’analyse des isotopes stables dans les tissus mous des pétoncles noirs et des moules a indiqué une prédominance du phytoplancton assimilé et une potentielle contribution du microphytobenthos dans leur régime alimentaire (plus importante pour la moule), notamment en période hivernale et près du fond. Cependant, ces études ont mis en lumière l’effet du métabolisme sur les valeurs isotopiques dans les tissus mous. Un aspect novateur de cette thèse a été d’utiliser les exosquelettes des coquilles Saint-Jacques et des ormeaux pour caractériser leur régime alimentaire dans le milieu naturel, afin de s’affranchir des problèmes liés à l’utilisation des isotopes stables dans les tissus mous. Des études en conditions contrôlées ont validé l’intégration des sources d’alimentation à travers le carbone métabolique dans les carbonates de la coquille Saint-Jacques et la couleur de la coquille pour l’ormeau. Des études complémentaires doivent toutefois être menées. Enfin, une dernière étude s’est focalisée sur la capacité de la coquille Saint-Jacques à mettre en suspension les particules benthiques par leurs mouvements de valves. / In coastal euphotic areas, primary producers grow both in the pelagic (water column) and in the benthic zone (in or near the sediment). In these ecosystems, benthic-pelagic coupling is an important process which must be well described. Benthic primary consumers modify this coupling through their diet. Trophic relationships between primary producers and benthic primary consumers are not thoroughly understood. To gain additional information, this thesis was focused on the spatial and temporal dynamic of primary producers in suspended particulate organic matter (SPOM), especially at water-sediment interface. This study highlighted a seasonal variation of microalgal populations at all depths, and a relative dominance of benthic diatoms in SPOM near sediment and in winter. The second objective of the thesis was focused on the trophic relationships between benthic primary consumers (great scallop, black scallop, mussel and ormer) and primary producers in SPOM. Stable isotope analysis in soft tissues of black scallops and mussels showed a predominance of assimilated phytoplankton and the potential contribution of microphytobenthos in their diet (more important for mussel), especially in winter and near the sediment. However, this study highlighted the impact of metabolism on stable isotopic values of soft tissues. An innovative aspect of this thesis was the use of exoskeleton of great scallops and ormers to characterize their diet in natural environment and thus overcome problems related to the utilization of stable isotopes in soft tissues. Experiments in controlled conditions validated food sources integration through metabolic carbon in carbonates of great scallops and shell color for ormer but complementary studies are required on mollusk shell utilization. The last part of this thesis was focused on the ability of great scallops to achieve resuspension of benthic particles by valve movements.