Thesis (Ph. D.)--Joint Program in Oceanography/Applied Ocean Science and Engineering (Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biology; and the Woods Hole Oceanographic Institution), 2008. / This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections. / Includes bibliographical references. / The benthic habitat is the terminal destination for marine animals in terms of their reproductive lifecycle. Recruitment dynamics relating to seasonal changes in the benthic habitat may be the best source of information for predicting recruit abundance and for marine resources management. The transition from the pelagic to the benthic phases is the last stage in the connectivity between benthic populations. The transition to the benthos may be a process that dominates recruitment dynamics to the exclusion of other characteristics of larvae such as their quality and their density. Recruitment of benthic marine animals is influenced by two seasonally varying factors of the benthic habitat. First, the availability of suitable habitat for recruitment can in large part determine the survival probability for settlers, a trend that is most pronounced for low or no survival when the settlement substrate is saturated by conspecifics from a recruitment cohort. Preemption is caused by the presence of current occupants from a recruit cohort, and it influences the settlement rate or the survival probability of conspecifics. Descriptive statistics (Chapter 2) and a field experiment (Chapter 4) highlight the role of preemption on barnacle recruitment. The second factor results from seasonal changes in environmental conditions that settlers experience in the benthic habitat, which could affect the physiology and survival probability of barnacle settlers. Highly unpredictable features of recruitment dynamics also play a role, such as wind that enhances wave action in the rocky intertidal that has been linked to the rate of settlement. Day to day variability in wind may cause patterns of settlement to be highly unpredictable. Predator induced mortality is spatially aggregated, and the random pattern of mortality in space is highly unpredictable. In contrast to these high frequency sources of recruitment variability, seasonal factors that vary at lower frequencies and that often change monotonically lend great predictive ability for recruitment dynamics. It appears that barnacles have evolved to compete for suitable habitat and have mechanisms to cope with seasonally varying environmental conditions in the benthic habitat, which may be the basis for why these features dominate the barnacle recruitment dynamic. / by Jonathan N. Blythe. / Ph.D.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-10-04T15:44:46Z No. of bitstreams: 1 tese_renata_maria_completa.pdf: 1532064 bytes, checksum: db3c7a043c5eecc779b264a3e956dea2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T15:44:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_renata_maria_completa.pdf: 1532064 bytes, checksum: db3c7a043c5eecc779b264a3e956dea2 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Nos últimos anos observa-se um aumento crescente das atividades humanas, tanto científicas quanto turísticas, no ambiente antártico, sendo motivo de preocupação considerando-se que a Antártica é um ambiente de lenta recuperação. Ainda são escassos os estudos sobre o estabelecimento de relações entre a presença de contaminantes e seus efeitos na biota antártica. A contaminação pode ocorrer por processos antrópicos ou naturais e os efeitos destes impactos podem ser detectados e monitorados através da análise das alterações nas comunidades bentônicas. Estas comunidades podem ser consideradas boas indicadoras de impactos ambientais, já que possuem uma relação direta com a origem dos contaminantes acumulados nos sedimentos. Este trabalho avaliou os níveis de metais-traço encontrados no sedimento e em duas espécies circumpolares da megafauna bentônica antártica, a estrela-domar Odontaster validus e o molusco bivalve Laternula elliptica, com a finalidade de determinar se as mesmas podem ser utilizadas como indicadoras de impacto ambiental. Durante o verão austral de 2005/2006 foram realizadas coletas através de diferentes procedimentos, entre 15 e 40m de profundidade, em cinco estações dentro da Área Antártica Especialmente Gerenciada da Baía do Almirantado, Ilha Rei George: 1) Estação Antártica Comandante Ferraz; 2) Botany Point; 3) Punta Ullman; 4) Punta Plaza e 5) Refúgio II. Os seguintes metais foram quantificados tanto para o sedimento quanto para os organismos: Al, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Cd, Ba, Pb e Zn. A concentração de metais variou entre os diferentes compartimentos corpóreos analisados. Para a espécie O. validus, as maiores concentrações de metais-traço (Mn, Ni, Cd, Ba, Pb) e do macronutriente Al, foram encontradas na parede do corpo. Cu, Cr, V e Zn apresentaram maior concentração no estômago, enquanto o macronutriente Fe concentrou-se preferencialmente nos cecos pilóricos. Para a espécie L. elliptica, as maiores concentrações de metais-traço (Mn, V, Ba, Cu) e dos macronutrientes Fe e Al, foram encontradas no sifão. Cd, Ni, Pb e Zn apresentaram maior concentração no rim enquanto o Cr foi mais concentrado no compartimento restos. A concentração de elementostraço nos compartimentos corpóreos de O. validus e L. elliptica não foi influenciada pelo tamanho do organismo (peso total do indivíduo). / Once the Antarctic environment has low recovery rates, the recent growth in the touristic and scientific activities is a serious issue for the scientific community. Few studies have tried to establish the links between the presence of contaminants and the antarctic biota. The contamination may be related to human or natural processes, and be monitored trough the benthic communities. These communities have a direct relation with the contaminants sources in the sediment. The present work analyzed the trace-metals levels found in the sediment and two circumpolar benthic megafauna species in Antarctica, the starfish Odontaster validus and the Antarctic clam Laternula elliptica. The objective was to establish if these species can be used as environmental indicators. Five stations was occupied during the austral summer of 2005/2006, between 15 and 40m deep, in the Antarctic Special Management Area of Admiralty Bay, George King Island: 1) Comandante Ferraz Antarctic Base; 2) Botany Point; 3) Punta Ullman; 4) Punta Plaza and 5) Refúgio II. Analyzes were conducted to quantify the presence of Al, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Cd, Ba, Pb and Zn, both in the sediment and organisms. The metals concentrations vary in the different body compartments. Larger concentrations of (Mn, Ni, Cd, Ba, Pb) trace metals and Al macronutrient were found in the body walls of O. validus. Cu, Cr, V and Zn showed larger concentrations in the stomach and the Fe macronutrient in the caeca pyloric. For L. elliptica, larger trace metals (Mn, V, Ba, Cu) and macronutrients (Fe and Al) concentrations were found in the sifon, while Cd, Ni, Pb and Zn showed larger concentrations in the kidney. Cr presented larger concentrations in the remains compartment. The concentrations of trace elements in both O. validus and L. elliptica were not influenced by the body size (total individual weight).

Sedimentos de regiões costeiras são caracterizados por altas concentrações de matéria de orgânica. As bactérias desempenham um fator chave na decomposição da matéria orgânica e na reciclagem de nutrientes inorgânicos essenciais. Além de representar um dos mais importantes recursos alimentares para a meio- e macrofauna. O presente estudo teve por objetivo avaliar a abundância e biomassa da comunidade bacteriana bêntica de duas enseadas na região costeira de Ubatuba (SP), relacionando-as ao aporte de matéria orgânica de diferentes fontes (marinha, terrestre e antrópica) e à estrutura da comunidade bêntica. Foram realizadas seis coletas bimensais em quatro estações por enseada ao longo de um transecto costa-oceano. O sedimento de cada testemunho foi fatiado a bordo em três camadas (0-2, 2-5 e 5-10 cm). A análise bacteriana foi conduzida através de contagem direta em microscópio de epifluorescência e a atividade através da freqüência de células em divisão. A análise dos parâmetros sedimentares como granulometria, qualidade e quantidade de matéria orgânica, bem como dados de macro e meiofauna foram obtidos através do Projeto DIAGEN, do qual o presente estudo faz parte. Os resultados de densidade e biomassa bacteriana mostraram valores sempre maiores na enseada de Ubatuba em relação à Fortaleza, acompanhado por teores mais elevados de matéria orgânica total, clorofila-a, feopigmentos e biomassa microbiana. O padrão de deposição das enseadas provavelmente teve papel decisivo nos altos valores de biomassa e densidade bacteriana nas regiões centrais e rasas das enseadas. Densidades e biomassas bacterianas mais elevadas foram encontradas no inverno (junho de 2005), não sendo observadas relações direta com os valores de matéria orgânica total ou clorofila-a. O estudo mostrou uma alta atividade bacteriana na camada superficial do sedimento, em especial no outono, com valores sempre maiores na enseada de Fortaleza, contrastando com os valores de densidade e biomassa. / Coastal sediments are characterized by high organic matter contents. Bacteria play a key role in organic matter decomposition and are essential in the nutrient recycling process. Moreover, represent an important food source for meio- and macrofaunal organisms. The present study aimed to evaluate the abundance and biomass of the benthic bacterial community in two bays of the coastal region of Ubatuba (SP). Bacterial abundance and biomass were compared with the distribution and abundance of different organic matter sources (marine, terrestrial and anthropogenic) and with the structure of the benthic community. We collected samples every two months for a period of one year in four stations on each bay along a coast-ocean transect. Tube cores were used to collect sediment samples, which were sliced on board in three layers (0-2, 2-5 and 5-10 cm). Bacterial abundance and biomass were counted and measured under epifluorescence microscopy and bacterial activity was estimated by the frequency of dividing cells. Information on sediment grain size distribution, quality and quantity of organic matter, as well as macro- and meiofauna were available from Project DIAGEN, from which this study is part. Bacterial density and biomass were always higher in Ubatuba bay, which appeared to be related to larger amounts of total organic matter, chlorophyll-a, pheopigments and microbial biomass. The differential deposition pattern observed in both bays was probably important determining the higher values of bacterial biomass and density found in the central and shallow portions of the bays. Despite higher bacterial density and biomass were found during the winter (June 2004) in most stations, this seemed not to be related to total organic matter or chlorophyll-a. Bacterial activity was high in surficial sediments, especially during autumn, with consistently larger values in Fortaleza bay.

A Plataforma Oeste da Península Antártica (POPA) é uma região onde a produtividade primária na superfície do oceano apresenta padrões altamente sazonais e considerável variabilidade interanual. A dinâmica do gelo marinho é o principal fator condicionante da produtividade e, por consequência, dos fluxos de matéria orgânica da superfície para o leito marinho. A matéria orgânica particulada depositada, chamada de fitodetrito, forma densas camadas de alimento lábil disponível para os organismos bênticos. Essa relação estreita entre os processos da coluna de água e aqueles que ocorrem no bentos é chamada de acoplamento bento-pelágico. Com o objetivo de avaliar as respostas da macrofauna bêntica aos fluxos e deposição de alimento, foi realizada uma série temporal sazonal de amostragens (novembro/1999 a março/2001) na POPA em três estações de coleta perpendiculares à costa. Cerca de 25.000 indivíduos pertencentes a 22 táxons foram coletados em 15 amostras de box corer (0,25 m2 cada). Mesmo com alguma variação ao largo da plataforma (de 10.886 ind.m-2 (estação A) a 2.326 ind.m-2 (B)), atribuída a diferenças na topografia, a macrofauna apresentou pouca variabilidade em termos de composição e abundância ao longo do período estudado. Além disso, diferenças na composição e abundância entre estratos sedimentares também foram notáveis, sendo que 90% dos indivíduos foram encontrados entre 0 e 5 cm. Dentre as 185 espécies identificadas, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), uma espécie típica de regiões de plataforma na Antártica, mas muito próxima da espécie de mar profundo A. dibranchiata, foi a espécie dominante em todos os períodos e estações (2.087 ind.m-2). Além de Polychaeta, outros grupos abundantes na POPA foram Bivalvia, Tanaidacea e Oligochaeta. Picos de abundância foram observados para algumas espécies, provavelmente associados a eventos sazonais de recrutamento, porém nem sempre associados à chegada do alimento ao fundo marinho da região. Os grupo funcionais de Polychaeta também não variaram ao longo do período estudado, o que indicou que animais depositívoros de superfície e subsuperfície se alimentam ao longo de todo o ano, aproveitando o alimento que permanece lábil e disponível, mesmo no inverno, quando o fluxo de matéria orgânica para o bentos é mínimo. Os resultados encontrados neste trabalho confirmam os resultados já encontrados dentro do projeto FOODBANCS, que a macrofauna da POPA age como um filtro, respondendo menos às flutuações sazonais. / The West Antarctic Peninsula shelf (WAP shelf) experiences a high seasonal and interannual variability in surface primary production. Sea ice dynamics is the principal factor controlling productivity and, therefore, the downward particulate organic matter (POM) fluxes. The deposited POM, also called phytodetritus, forms dense layers of available labile food for benthic organisms. This straight relationship between water column and benthic processes is called benthic-pelagic coupling. A seasonal time-series study was conducted between November 1999 through March 2001 in tree sites on WAP shelf, to determine this relationship, specially the benthic macrofauna (> 300 µm) response to the POM flux and its posterior deposition. From a total of 15 box-corer samples (0.25 m2 each), approximately 25,000 macrofaunal individuals were collected, belonging to 22 taxa. Even with some variation along the shelf, ranging from 10,886 ind.m-2 (site A) to 2,326 ind.m-2 (B), the abundance and composition of macrofauna showed only modest seasonal changes. Differences in these parameters were clear between the inner and outer shelves, probably owing to the topography, which was composed of a basin in the innermost region and a flat region, in the offshore area. Differences in abundance and composition between sediment layers were also notable, with 90% of all individuals belonging to the 0-5 cm layer. Among the 185 identified species, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), a typical species of Antarctic shelf regions and closely related to the deep-sea species A. dibranchiata, was dominant in all seasons and sites (2,087 ind.m-2). Besides polychaetes, bivalves, tanaids and oligochaetes were also abundant in WAP shelf. Peaks in abundance were observed for some species and this is believed to be related to seasonal recruitment, however not always associated with the availability of food. Polychaete functional groups did not vary along seasons, indicating that surface and subsurface deposit feeders were subsisting on the labile POM along the year, even during the winter, when POM flux to the benthos is extremely low. The results are similar to those obtained in other FOODBANCS works, and indicate that the WAP shelf macrofauna act as a low-pass filter, muting the seasonal water column processes.

A acidificação dos oceanos, resultado do aumento das emissões de gás carbônico (CO2), por atividades antrópicas, vem causando uma mudança no equilíbrio químico do sistema carbonato e uma consequente diminuição do pH nos oceanos mundiais. Cerca de 30% das emissões antropogênicas de CO2 é absorvida pelo oceano, o que já reduziu o PH em 0,1 unidade em águas superficiais e são esperadas ainda maiores reduções. A escala de mudanças \"toleráveis\" de pH ainda é incerta para muitos organismos e pouco conhecida para muitos processos biológicos, particularmente no sedimento. Este trabalho teve como objetivo quantificar tanto as taxas atuais de remineralização da matéria orgânica e fluxos de nutrientes na interface água-sedimento, como as alterações nessas taxas em resposta a diferentes cenários de acidificação do oceano, usando câmaras de incubação bêntica tanto in situ como em laboratório. Os experimentos in situ e coleta de material para montagem dos experimentos em laboratório foram realizados através de mergulho autônomo, na área rasa de Ubatuba-SP (6-8 m de profundidade). As incubações mostraram alto consumo de O2, variando entre -17 mmol m-2 d-1 em Julho de 2012 e -112 mmol m-2 d-1 em Abril e Junho de 2013. Houve uma dominância da nitrificação, com fluxos entre 0.2 and 0,4 µmol m-2 d-1 (sem variação temporal). As incubações também mostraram fluxos positivos de amônio, sendo os mais altos (1.0 - 1.5 µmol m-2 d-1) observados em Março, Abril e Junho de 2013. No geral, os processos de heterotrofia líquida prevaleceram sobre os processos autotróficos na região de estudo. Esses resultados indicam que os processos que ocorrem nos sedimentos costeiros de Ubatuba são: (1) remineralização aeróbica bêntica, (2) processos de nitrificação maiores que denitrificação e (3) provável excreção de organismos bênticos. O experimento de acidificação in situ indicou um aumento nos fluxos de O2 (de 0.02 para 45 mmol m-2 d-1). Os experimentos com acidificação mostraram efeitos similares: aumento do consumo médio de O2 e liberação de CO2, principalmente na areia. Houve diminuição nos processos de nitrificação em resposta à diminuição do pH. O estudo forneceu resultados importantes e inéditos sobre os processos biogeoquímicos em sedimentos costeiros da região de Ubatuba (SP), assim como os efeitos da acidificação dos oceanos nos processos biogeoquímicos em sedimentos costeiros. / Ocean acidification, a result of an increase in carbon dioxide (CO2) anthropic emissions, has caused a change in the chemical balance of the carbonate system and a consequent pH decrease in the world\'s oceans. Approximately 30% of anthropogenic CO2 is absorbed by the ocean, which has already reduced the pH by ∼0.1 units in surface waters (with further reductions expected). The scale of \"tolerable\" pH changes is still uncertain for many organisms and little-known for biological processes, particulary for the sediment. This work aimed to quantify both the current rates of organic matter remineralization and nutrient fluxes at the sediment-water interface and the changes in those rates in response to different ocean acidification scenarios, using benthic incubation chambers both in situ and in the laboratory. The in situ studies and sample collections for laboratory experiments were performed via SCUBA in a shallow area near Ubatuba-SP (6-8 m deep). Incubation experiments showed high oxygen (O2) consumption, ranging from -17 mmol m-2 d-1 in July 2012 to -112 µmol m-2 d-1 in April and June 2013. They also exhibited a dominance of nitrification, with fluxes between 0.2 and 0,4 µmol m-2 d-1 (with no temporal variation). Incubations also exhibited a release of ammonium, with the highest fluxes (1.0 - 1.5 µmol m-2 d-1) in March, April and June 2013. In general, net heterothrophic processes prevailed over autotrophic processes for the study region. The interstitial water parameters (ammonium, phosphate, dissolved iron and total sulfides) exhibited no significant difference between the two kinds of sediment analyzed, silt (station 1) and sand (station 2). These results suggested that the processes occurring in the coastal sediments of Ubatuba are: (1) benthic remineralization mediated by bacterial biota, (2) nitrification prevailed over denitrification and (3) probably excretion by benthic organisms. The experiment in situ indicated an increase in the fluxes of O2 (from -70 to -108 µmol m-2 d-1) and CO2 (from 0.02 to 45 µmol m-2 d-1). The acidification experiments showed a similar effect: a higher O2 average consumption and CO2 release, mostly in the sandy sediment. A decrease in nitrification processes occurred in response to decreased pH. This work has provided a baseline for the biogeochemical processes in coastal sediments in Ubatuba (SP), as well as demonstrated the effects of ocean acidification on biogeochemical processes in coastal sediments.

O aumento da concentração do dióxido de carbono (CO2) na atmosfera vem causando o aquecimento global e a acidificação dos oceanos (AO), os quais cada vez mais são reconhecidos como importantes condutores de mudanças em sistemas biológicos. A AO tem o potencial de alterar de inúmeras maneiras a dinâmica biogeoquímica do carbono orgânico no oceano, levando a uma mudança na qualidade da matéria orgânica (MO) disponível para os organismos marinhos. Até agora, sabe-se muito pouco sobre como os sedimentos, os organismos que nele vivem e os processos que nele ocorrem vão reagir a mudanças na acidez da água do mar. Na costa brasileira, em especial, o estudo sobre os efeitos das mudanças climáticas nos processos bênticos ainda é incipiente. O presente estudo propôs uma investigação experimental com o intuito de seguir a incorporação do carbono orgânico e seu destino através da comunidade bêntica marinha após a chegada de alimento fresco, em condições atuais e de baixo pH. Nossos resultados indicaram que quando há chegada de MO fresca, a comunidade bêntica presente nos primeiros centímetros do sedimento responde de maneira rápida, incorporando esse material. Na biomassa bacteriana, após 2 dias de experimento, altos valores de incorporação (7283,04 μg13C.m-2) foram detectados. Entre os grupos da macrofauna, poliquetas apresentaram a maior incorporação do traçador e, em 4 dias de experimento, os principais agentes na incorporação do traçador foram Prionospio steenstrupi (51291,9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971,5 μg13C.m-2, 0-4 cm) e Poecilochaetus perequensis (6171,8 e 7263,2 μg13C.m-2, em 0-4 e 4-10 cm, respectivamente), além do molusco bivalve Eurytellina nitens (10600,4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Quando submetidos a condições de AO, o poliqueta Leitoscoloplos sp. (2,02 μg13C.m-2) e o antozoário Edwarsia sp. (0,16 μg13C.m-2) se destacaram na incorporação do traçador em baixo pH (7,3). Em contrapartida, o molusco Dosinia concentrica (2,77 μg13C.m-2) e o poliqueta Poecilochaetus perequenses (2,68 μg13C.m-2) foram importantes agentes do processamento do carbono orgânico marcado nos primeiros centímetros do sedimento no controle (pH 8,1). Nas comunidades bacterianas, não houve diferenças de incorporação na biomassa entre o controle e o tratamento (6298,7 e 6562,2 μg13C.m-2, respectivamente). Assim, nosso estudo mostrou que eventos episódicos de chegada de alimento fresco vindos de processos que intensificam a produção primária adjacente (i.e., intrusão da ACAS e ressuspensão de sedimentos) nessa região meso-oligotrófica parecem ser essenciais não somente para a manutenção e sobrevivência da comunidade bêntica, mas também para a ciclagem de carbono nesses ambientes relativamente pobres em alimentos. Além disso, em condições de mudanças climáticas, a incorporação e o fluxo do carbono orgânico de parte da macrofauna bêntica pode ser potencialmente afetada pela AO. / Increasing carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere is causing global warming and ocean acidification (OA) which are increasingly recognized as important drivers of changes in biological systems. The OA has the potential to change in various ways the biogeochemical dynamics of organic carbon in the ocean, leading to a change in the quality of the organic matter (OM) available to marine organisms. So far, very little is known about how the sediments, the organisms that live in it and the processes that occur in it will respond to changes in the acidity of seawater. In the Brazilian coast, in particular, the study on the effects of climate change on benthic processes is still incipient. The present study was an experimental investigation in order to follow the incorporation of organic carbon and its destination over the marine benthic community after the arrival of fresh food, in current conditions and low pH. Our results indicated that when there is arrival of fresh OM, benthic community present in the first few centimeters of sediment responds quickly incorporating this material. In bacterial biomass, after 2 days of experiment, high incorporation values (7283.04 μg13C.m-2) were detected. Among the macrofaunal groups, polychaetes had the highest incorporation of the tracer, and after 4 days of experiment, the key players in the incorporation of the tracer were Prionospio steenstrupi (51291.9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971.5 μg13C.m-2, 0-4 cm) and Poecilochaetus perequensis (6171.8 and 7263.2 μg13C.m-2, 0-4 and 4-10 cm, respectively), besides the mollusk bivalve Eurytellina nitens (10600.4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Under conditions of OA, the polychaete Leitoscoloplos sp. (2.02 μg13C.m-2) and anthozoa Edwarsia sp. (0.16 μg13C.m-2) stood out in the incorporation of the tracer at low pH (7.3). In contrast, the mollusk Dosinia concentrica (2.77 μg13C.m-2) and the polychaete Poecilochaetus perequenses (2.68 μg13C.m-2) were important agents of processing organic carbon in the first centimeters of sediment in control (pH 8.1). Our results showed that episodic events of fresh food arrival, coming from processes that enhance the primary production (i.e., intrusion of SACW and resuspension of sediment) in this meso-oligotrophic region, appears to be essential not only for the maintenance and survival of benthic community, but also to carbon cycling in these relatively food poor environments. Furthermore, in conditions of climate change, the incorporation and the flow of the organic carbon by part of benthic macrofaunal can be potentially affected by OA.

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.

A Plataforma Oeste da Península Antártica (POPA) é uma região onde a produtividade primária na superfície do oceano apresenta padrões altamente sazonais e considerável variabilidade interanual. A dinâmica do gelo marinho é o principal fator condicionante da produtividade e, por consequência, dos fluxos de matéria orgânica da superfície para o leito marinho. A matéria orgânica particulada depositada, chamada de fitodetrito, forma densas camadas de alimento lábil disponível para os organismos bênticos. Essa relação estreita entre os processos da coluna de água e aqueles que ocorrem no bentos é chamada de acoplamento bento-pelágico. Com o objetivo de avaliar as respostas da macrofauna bêntica aos fluxos e deposição de alimento, foi realizada uma série temporal sazonal de amostragens (novembro/1999 a março/2001) na POPA em três estações de coleta perpendiculares à costa. Cerca de 25.000 indivíduos pertencentes a 22 táxons foram coletados em 15 amostras de box corer (0,25 m2 cada). Mesmo com alguma variação ao largo da plataforma (de 10.886 ind.m-2 (estação A) a 2.326 ind.m-2 (B)), atribuída a diferenças na topografia, a macrofauna apresentou pouca variabilidade em termos de composição e abundância ao longo do período estudado. Além disso, diferenças na composição e abundância entre estratos sedimentares também foram notáveis, sendo que 90% dos indivíduos foram encontrados entre 0 e 5 cm. Dentre as 185 espécies identificadas, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), uma espécie típica de regiões de plataforma na Antártica, mas muito próxima da espécie de mar profundo A. dibranchiata, foi a espécie dominante em todos os períodos e estações (2.087 ind.m-2). Além de Polychaeta, outros grupos abundantes na POPA foram Bivalvia, Tanaidacea e Oligochaeta. Picos de abundância foram observados para algumas espécies, provavelmente associados a eventos sazonais de recrutamento, porém nem sempre associados à chegada do alimento ao fundo marinho da região. Os grupo funcionais de Polychaeta também não variaram ao longo do período estudado, o que indicou que animais depositívoros de superfície e subsuperfície se alimentam ao longo de todo o ano, aproveitando o alimento que permanece lábil e disponível, mesmo no inverno, quando o fluxo de matéria orgânica para o bentos é mínimo. Os resultados encontrados neste trabalho confirmam os resultados já encontrados dentro do projeto FOODBANCS, que a macrofauna da POPA age como um filtro, respondendo menos às flutuações sazonais. / The West Antarctic Peninsula shelf (WAP shelf) experiences a high seasonal and interannual variability in surface primary production. Sea ice dynamics is the principal factor controlling productivity and, therefore, the downward particulate organic matter (POM) fluxes. The deposited POM, also called phytodetritus, forms dense layers of available labile food for benthic organisms. This straight relationship between water column and benthic processes is called benthic-pelagic coupling. A seasonal time-series study was conducted between November 1999 through March 2001 in tree sites on WAP shelf, to determine this relationship, specially the benthic macrofauna (> 300 µm) response to the POM flux and its posterior deposition. From a total of 15 box-corer samples (0.25 m2 each), approximately 25,000 macrofaunal individuals were collected, belonging to 22 taxa. Even with some variation along the shelf, ranging from 10,886 ind.m-2 (site A) to 2,326 ind.m-2 (B), the abundance and composition of macrofauna showed only modest seasonal changes. Differences in these parameters were clear between the inner and outer shelves, probably owing to the topography, which was composed of a basin in the innermost region and a flat region, in the offshore area. Differences in abundance and composition between sediment layers were also notable, with 90% of all individuals belonging to the 0-5 cm layer. Among the 185 identified species, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), a typical species of Antarctic shelf regions and closely related to the deep-sea species A. dibranchiata, was dominant in all seasons and sites (2,087 ind.m-2). Besides polychaetes, bivalves, tanaids and oligochaetes were also abundant in WAP shelf. Peaks in abundance were observed for some species and this is believed to be related to seasonal recruitment, however not always associated with the availability of food. Polychaete functional groups did not vary along seasons, indicating that surface and subsurface deposit feeders were subsisting on the labile POM along the year, even during the winter, when POM flux to the benthos is extremely low. The results are similar to those obtained in other FOODBANCS works, and indicate that the WAP shelf macrofauna act as a low-pass filter, muting the seasonal water column processes.

This thesis investigated the restoration of mauri (life-force) to Ōkahu Bay, Auckland New Zealand. Ōkahu Bay is part of the land and waters of Ngāti Whātua Ōrākei, a Māori hapū (sub-tribe). Ngāti Whātua Ōrākei has been driving the restoration, restoring Ōkahu Bay based on their worldview, visions, and concerns. This vision and control of the restoration process allows them to bring in the hapū in sustainable engagement and have the long-term vision and commitment necessary for self-determination. However, while there has been progress with projects and improved decision-making authority, hapū members are still not seeing their whānau (family) swimming in and caring for Ōkahu as much as they would like. Interviewees wanted to see an explicit focus on encouraging hapū members to use the bay, such as more educational programs and water-based activities, and continued efforts to improve water quality. Shellfish populations have also not recovered after a decade of monitoring due to structural aspects such as existing stormwater pipes. Changing these requires Auckland City Council to make stronger commitments to supporting Ngāti Whātua’s restoration. Overall, this investigation showed that in this restoration, a clean environment is essential to build community and a community is essential to build a clean environment. This community-driven restoration, while not perfect, has great potential to truly reconnect people with their environments, decolonize the land and the people, and create thriving ecosystems and people that benefit themselves, their communities, and the wider Auckland community.

Small scale protected zones are valuable for helping the health and productivity of fisheries at Lake Tanganyika (East Africa). Spatial placement of protected areas relies on accurate maps of benthic habitats, consisting of detailed bathymetry data and information on lake-floor substrates. This information is unknown for most of Lake Tanganyika. Fish diversity is known to correlate with rocky substrates in ≤ 30 m water depth, which provide spawning grounds for littoral and pelagic species. These benthic habitats form important targets for protected areas, if they can be precisely located. At the NMVA, echosounding defined the position of the 30-m isobath and side-scan sonar successfully discriminated among crystalline basement, CaCO3-cemented sandstones, mixed sediment, and shell bed substrates. Total area encompassed from the shoreline to 30 m water depth is ~21 km2 and the distance to the 30-m isobath varies with proximity to deltas and rift-related faults. Total benthic area defined by crystalline basement is ~1.6 km2, whereas the total area of CaCO3-cemented sandstone is 0.2 km2. Crystalline basement was present in all water depths (0-30 m), whereas CaCO3-cemented sandstones were usually encountered in water ≤ 5 m deep. Spatial organization of rocky substrates is chiefly controlled by basin structure and lake level history.