Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2017-06-16T19:11:38Z No. of bitstreams: 1 disserta_MSC_Kelmo.pdf: 1668714 bytes, checksum: 0795dc8ba2fa47d9b8dc2a7826b48760 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T19:11:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta_MSC_Kelmo.pdf: 1668714 bytes, checksum: 0795dc8ba2fa47d9b8dc2a7826b48760 (MD5) / O branqueamento de coral consiste na perda da coloração dos corais vivos devido a expulsão dos seus endo-simbiontes e/ou dos seus pigmentos fotossintéticos por parte destes. Nos últimos anos, os eventos desta natureza têm demonstrado um poderoso vigor seletivo sobre as reservas recifais de todo o planeta. Diante da severidade com a qual o branqueamento pode afetar os recifes, associada à carência de registros acerca deste evento para os recifes brasileiros, o presente estudo tem como objetivos: (i) inventariar as espécies de corais escleractínios viventes no recife costeiro da praia de Guarajuba, no litoral norte do estado da Bahia, à aproximadamente 70 km de Salvador; (ii) registrar os valores dos parâmetros ambientais relativos à temperatura, salinidade, pH e transparência da água nas épocas de amostragem; (iii) quantificar as ocorrências de branqueamento nas populações pesquisadas e, (iv) identificar quais os prováveis fatores responsáveis pela causa do branqueamento na área pesquisada. Os fatores abióticos foram quantificados de acordo com a metodologia padrão. Foram realizados, mensalmente, o lançamento aleatório de 70 quadrados de 1m2, sendo 35 no topo e 35 na região da parede dos recifes, para quantificação da abundância relativa e densidade das colônias vivas normais, vivas branqueadas e mortas. A quantificação da densidade dos endo-simbiontes, nos tecidos dos corais escleractínios estudados, foi realizada a partir da observação de dez lâminas (para cada colônia amostrada), preparadas segundo a técnica do esfregaço em câmara de Neaubauer. Sete espécies de corais escleractínios são registrados para área: Agaricia agaricites, Siderastrea stellata, Porites astreoides, Favia gravida, Montastrea cavernosa, Mussismilia harttii e Mussismilia hispida. A análise da abundância relativa aponta S.stellata como a mais abundante no topo recifal, enquanto que na região das paredes a maior abundância relativa é de Mussismilia hispida.Todas as espécies registradas neste trabalho sofreram branqueamento durante o período amostral.Os valores da freqüência relativa de colônias normais e branqueadas, associados à densidade das populações, sugere que S.stellata e F.gravida são as espécies mais resistentes ao branqueamento observado em Guarajuba. / ABSTRACT Coral bleaching, the whitening of scleractinian taxa, results from the loss of symbiotic zooxanthellae and/or the reduction in photosynthetic pigment concentrations in zooxanthellate symbionts residing whithin the gastrodermal tissues of the host corals. Of particular concern are the consequences of bleaching for the large number of reef-building corals. The study intends to (i) provide na inventory of living scleractinian from a nearshore reef at Guarajuba beach, Northern Bahia; (ii) to record the mean rank of temperature, salinity, pH and water transparency during the sampling period; (iii) to quantify and characterize the occurrence of bleaching at the studied site, and (iv) to point out the abiotic parameters responsible for coral bleaching at the studied site. Seventy quadrats of 1m2 were sampled (35 on the reef top and 35 at the reef walls), for quantifying the relative frequency of bleached, normal and dead coral colonies. Seven species of scleractinian corals were recorded to the studied reef: Agaraicia agaricites, Siderastrea stellata, Porites astreoides, Favia gravida, Montastrea cavernosa, Mussismilia harttii, and Musismilia hispida. The analysis of the relative abundance points out S.stellata as the most abundant species on the reef top, and at the reef walls M.hispida is the dominant species. All species herein recorded were bleached during the sampling period. Quantification of endosymbionts was made by squashing the coral tissue in Neaubauer camera and examined under microscope. The quantification of the coral densities, in combination with the relative frequency of bleached colonies, denotes this phenomenon as a cronic one, and it also shows that S.stellata and F.gravida are the most resistant species to bleach in Guarajuba.

Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2017-02-21T02:09:05Z No. of bitstreams: 1 Danilo Lisboa Dissertação.pdf: 1609868 bytes, checksum: fb22cfd92f14b7275027cf6ace7d5365 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T02:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danilo Lisboa Dissertação.pdf: 1609868 bytes, checksum: fb22cfd92f14b7275027cf6ace7d5365 (MD5) / Ao longo dos últimos anos, o processo conhecido como branqueamento dos corais tem sido um dos principais objetos de pesquisas relacionadas aos estudos climáticos nos ambientes marinhos. Devido à complexidade envolvida nestes fenômenos, sua previsão tornou-se um dos grandes desafios da comunidade científica empenhada em compreender os processos atuantes no ambiente recifal. Nesta pesquisa dados de monitoramento recifal do complexo recifal dos Abrolhos referentes a nove verões foram utilizados para construir e ensinar um modelo de previsão de branqueamento capaz de gerar prognósticos em termos de probabilidades de ocorrência de eventos extremos na região. O modelo proposto fundamentou-se em duas ideias principais extensivamente discutidas em periódicos relacionados ao tema: 1- o branqueamento dos corais é principalmente influenciado por anomalias térmicas positivas na água do mar; e 2- existe uma relação entre a intensidade do fenômeno El Niño e anomalias térmicas positivas na região do Atlântico Sul Ocidental. A abordagem Bayesiana proposta para a construção do modelo demonstrou ser adequada ao organizar hierarquicamente as variáveis locais e combiná-las com os indicadores do El Niño referentes ao inverno predecessor para gerar previsões de branqueamento com alguns meses de antecedência. Os resultados, fornecidos pela rede em termos de probabilidades condicionais, são calculados a partir da propagação da evidência através da estrutura da rede, segundo o teorema de Bayes. Durante a validação do modelo através do método Leave one out, demonstrou-se que a rede foi capaz de prever acertadamente todos os 28 (vinte e oito) casos com os quais foi ensinada. Quatro diferentes aplicações foram propostas para o modelo, demonstrando uma expressiva utilidade tanto de caráter prático, ao ser utilizado como ferramenta suporte durante as campanhas de campo, assim como na previsão para o verão de 2016, como de caráter teórico ao ser empregado para se realizar especulações a respeito do papel da turbidez durante os episódios de branqueamento. Outra aplicação de caráter teórico refere-se à previsão “passada” de eventos extremos para os verões dos anos de 2004 a 2009, quando não foram realizadas campanhas de campo. Além disso, uma última utilidade foi proposta ao usarmos os dados de entrada do modelo para construir mapas de probabilidade média de branqueamento passiveis de serem empregados como critério de seleção de áreas prioritárias para conservação ambiental na região do complexo recifal dos Abrolhos. Estes mapas indicam onde, segundo o modelo, os corais teriam melhores chances de sobrevivência frente à tendência atual de aumento gradativo na TSM e consequentemente na frequência e intensidade dos episódios de branqueamento. Portanto, o modelo apresentado nesta pesquisa alcançou seus objetivos ao demonstrar utilidade prática e teórica, além de apresentar-se consistente em suas previsões, representando, dessa maneira, uma ferramenta apta a conceder suporte à gestão ambiental na região do complexo recifal dos Abrolhos. / ABSTRACT - Over the past few years, the process known as coral bleaching has been one of the main objects of research related to climate studies in marine environments. Due to the complexity involved in these phenomena, his prediction has become a major challenge for the scientific community committed to understanding the processes acting in the reef environment. In this research reef monitoring data of the Abrolhos reef complex referring to nine summers were used to construct and teach a bleaching prediction model capable of generating predictions in terms of probabilities of occurrence of extreme events in the region. The proposed model was based on two main ideas discussed extensively in journals related to the topic: 1- coral bleaching is mainly influenced by positive thermal anomalies in sea water; and 2- there is a relationship between the intensity of El Niño and positive temperature anomalies in the South West Atlantic region. The Bayesian approach proposed for the construction of the model was suitable to hierarchically organize the local variables and combine them with the El Niño indicators for the predecessor winter to generate bleaching predictions for a few months in future. The results provided by the network in terms of conditional probabilities are calculated from the spread of evidence through the network structure, according to the Bayes theorem. During the validation of the model by the method Leave One Out, it was demonstrated that the network was able to correctly predict all 28 (twenty eight) cases which have been taught. Four different applications have been proposed for the model, demonstrating an important utility of practical nature, to be used as a support tool during field campaigns, as well as the forecast for the summer of 2016. A theoretical character utility was demonstrated to perform speculation about the role of turbidity during episodes of bleaching. Another theoretical character application refers to the forecast "last" of extreme events for the summers of 2004 to 2009, when field campaigns were not carried out. Also, one last use was proposed in using the model input data to construct medium probability maps of susceptible to bleaching to be employed as a criterion for selection of priority areas for conservation in the reef complex region of the Abrolhos. These maps indicate where, according to the model, the corals would have better chances of survival facing the current trend of gradual increase in SST and consequently the frequency and intensity of bleaching episodes. Therefore, the model presented in this study achieved its objectives to demonstrate theoretical and practical utility, in addition to present consistent in their predictions, representing, thus, an apt tool to provide support to environmental management in the reef complex region of the Abrolhos.

Bleaching is defined as the disruption of the symbiotic relationship between the host and Symbiodinium dinoflagellates, resulting in the exposure of the calcium carbonate skeleton. This phenomenon has been mostly linked to seawater temperature elevation. Bleaching events are becoming more intense and frequent, harming coral reefs around the world and affecting almost 100% of the community in some places. Therefore, it is important to understand if the effects of these recurrent stress events are cumulative on this photosymbiotic relationship. We experimentally tested how the Symbiodinium-associated jellyfish Cassiopea andromeda is affected by three consecutive thermal stress events, monitoring bell size and chlorophyll-a concentration. Jellyfishes in four physiological conditions regarding feeding frequency (daily and every three days) and Symbiodinium concentration (low and high) were subject to a one-week thermal stress at each experimental round. Three treatments were applied: 27ºC (control, maintained in this temperature during all experiment), 30ºC and 33ºC. After a three-week recovery period at 27ºC, thermal stress events were applied on two more instances intertwined by a recovery period. C. andromeda bleached and its chlorophyll-a content decreased for all temperatures during the first thermal stress and only at 33ºC for the second and third events. Size was only affected by feeding and by the second thermal stress. Higher food offer caused organisms to increase in size while those offered food with lower frequency shrunk. As observed in other hosts, high Symbiodinium concentration resulted in loss of chlorophyll-a, probably due to excessive production of reactive oxygen species and self-shading. C. andromeda jellyfish bleached just in the first stress event and its resilience to multiple thermal stresses is dependent upon biotic and abiotic factors. There was no difference in mortality in any condition or temperature applied. Feeding plays a crucial role on size and symbiotic dependency under thermal stress. Symbiodinium concentration is an important factor in experiments testing climate change scenarios and although symbiont concentration has no relation to the growth of the host, it affects the Symbiodinium itself, thus might be considered in future experiments. Chronic effects of multiple thermal stresses were observed for chlorophyll-a, while these were acute for growth. C. andromeda apparently does not rely only on Symbiodinium, especially under stressful conditions and can be used as a model to investigate the effects of climate change in Symbiodinium symbiosis. Without major host mortality, the behavior of Symbiodinium in its physiological limits after every single bleaching event can be monitored. / O branqueamento é definido pela ruptura da relação simbiótica entre o hospedeiro e o dinoflagelado Symbiodinium, resultando na exposição do esqueleto de carbonato de cálcio do hospedeiro, e tem sido associado principalmente à elevação da temperatura da água do mar. Esses eventos estão se tornando mais intensos e frequentes, prejudicando recifes de corais ao redor do mundo, resultando em branqueamento de quase 100% da comunidade em alguns locais. Portanto, é importante entender se os efeitos desses eventos de estresse são cumulativos neste relacionamento fotossimbiótico. No presente estudo foi experimentalmente testado como medusas de Cassiopea andromeda em simbiose com Symbiodinium são afetadas por três eventos consecutivos de estresse térmico, monitorando o tamanho da umbrella e a concentração de clorofila-a. Medusas em quatro condições fisiológicas em relação à frequência de aporte heterotrófico (diário e a cada três dias) e a concentração de Symbiodinium (baixa e alta) foram sujeitas a um estresse térmico de uma semana em cada rodada experimental. Foram aplicados três tratamentos: 27ºC (controle, mantido nesta temperatura durante todo o experimento), 30ºC e 33ºC. Após um período de recuperação de três semanas a 27ºC, os eventos de estresse térmico foram aplicados em mais duas instâncias interligadas por um período de recuperação. C. andromeda branqueou e sua clorofila-a diminuiu para todas as temperaturas durante o primeiro estresse térmico e apenas a 33ºC para o segundo e terceiro eventos. O tamanho só foi afetado pela alimentação e pelo segundo estresse térmico. A oferta de alimento mais frequente fez com que os organismos aumentassem de tamanho, enquanto aqueles aos quais se oferecia com uma menor frequência, diminuíram de tamanho. Conforme observado em outros hospedeiros, a alta concentração de Symbiodinium resultou em perda de clorofila-a, provavelmente devido à produção excessiva de espécies reativas de oxigênio e auto-sombreamento. Medusas de C. andromeda branquearam apenas no primeiro evento de estresse e sua resiliência a múltiplos estresses térmicos depende de condições bióticas e abióticas. Não houve diferença na mortalidade em qualquer condição ou temperatura aplicada. Sob condições de estresse térmico, o aporte heterotrófico desempenha um papel crucial no tamanho e dependência da simbiose. A concentração de Symbiodinium é um fator importante nos experimentos que utilizam cenários de mudanças climáticas. Embora a concentração de simbiontes não tenha relação com o crescimento do hospedeiro, isso afeta o próprio Symbiodinium e, portanto, deve ser considerado em futuros experimentos. Efeitos crônicos de múltiplos estresses térmicos foram observados para a clorofila-a, enquanto estes são agudos para o crescimento. C. andromeda aparentemente não depende do Symbiodinium, especialmente sob condições estressantes e pode ser usado como modelo para investigar os efeitos das alterações climáticas no Symbiodinium em simbiose. Sem maior mortalidade do hospedeiro, o comportamento do Symbiodinium pode ser monitorado até seus limites fisiológicos após cada evento de branqueamento.

Bleaching is defined as the disruption of the symbiotic relationship between the host and Symbiodinium dinoflagellates, resulting in the exposure of the calcium carbonate skeleton. This phenomenon has been mostly linked to seawater temperature elevation. Bleaching events are becoming more intense and frequent, harming coral reefs around the world and affecting almost 100% of the community in some places. Therefore, it is important to understand if the effects of these recurrent stress events are cumulative on this photosymbiotic relationship. We experimentally tested how the Symbiodinium-associated jellyfish Cassiopea andromeda is affected by three consecutive thermal stress events, monitoring bell size and chlorophyll-a concentration. Jellyfishes in four physiological conditions regarding feeding frequency (daily and every three days) and Symbiodinium concentration (low and high) were subject to a one-week thermal stress at each experimental round. Three treatments were applied: 27ºC (control, maintained in this temperature during all experiment), 30ºC and 33ºC. After a three-week recovery period at 27ºC, thermal stress events were applied on two more instances intertwined by a recovery period. C. andromeda bleached and its chlorophyll-a content decreased for all temperatures during the first thermal stress and only at 33ºC for the second and third events. Size was only affected by feeding and by the second thermal stress. Higher food offer caused organisms to increase in size while those offered food with lower frequency shrunk. As observed in other hosts, high Symbiodinium concentration resulted in loss of chlorophyll-a, probably due to excessive production of reactive oxygen species and self-shading. C. andromeda jellyfish bleached just in the first stress event and its resilience to multiple thermal stresses is dependent upon biotic and abiotic factors. There was no difference in mortality in any condition or temperature applied. Feeding plays a crucial role on size and symbiotic dependency under thermal stress. Symbiodinium concentration is an important factor in experiments testing climate change scenarios and although symbiont concentration has no relation to the growth of the host, it affects the Symbiodinium itself, thus might be considered in future experiments. Chronic effects of multiple thermal stresses were observed for chlorophyll-a, while these were acute for growth. C. andromeda apparently does not rely only on Symbiodinium, especially under stressful conditions and can be used as a model to investigate the effects of climate change in Symbiodinium symbiosis. Without major host mortality, the behavior of Symbiodinium in its physiological limits after every single bleaching event can be monitored. / O branqueamento é definido pela ruptura da relação simbiótica entre o hospedeiro e o dinoflagelado Symbiodinium, resultando na exposição do esqueleto de carbonato de cálcio do hospedeiro, e tem sido associado principalmente à elevação da temperatura da água do mar. Esses eventos estão se tornando mais intensos e frequentes, prejudicando recifes de corais ao redor do mundo, resultando em branqueamento de quase 100% da comunidade em alguns locais. Portanto, é importante entender se os efeitos desses eventos de estresse são cumulativos neste relacionamento fotossimbiótico. No presente estudo foi experimentalmente testado como medusas de Cassiopea andromeda em simbiose com Symbiodinium são afetadas por três eventos consecutivos de estresse térmico, monitorando o tamanho da umbrella e a concentração de clorofila-a. Medusas em quatro condições fisiológicas em relação à frequência de aporte heterotrófico (diário e a cada três dias) e a concentração de Symbiodinium (baixa e alta) foram sujeitas a um estresse térmico de uma semana em cada rodada experimental. Foram aplicados três tratamentos: 27ºC (controle, mantido nesta temperatura durante todo o experimento), 30ºC e 33ºC. Após um período de recuperação de três semanas a 27ºC, os eventos de estresse térmico foram aplicados em mais duas instâncias interligadas por um período de recuperação. C. andromeda branqueou e sua clorofila-a diminuiu para todas as temperaturas durante o primeiro estresse térmico e apenas a 33ºC para o segundo e terceiro eventos. O tamanho só foi afetado pela alimentação e pelo segundo estresse térmico. A oferta de alimento mais frequente fez com que os organismos aumentassem de tamanho, enquanto aqueles aos quais se oferecia com uma menor frequência, diminuíram de tamanho. Conforme observado em outros hospedeiros, a alta concentração de Symbiodinium resultou em perda de clorofila-a, provavelmente devido à produção excessiva de espécies reativas de oxigênio e auto-sombreamento. Medusas de C. andromeda branquearam apenas no primeiro evento de estresse e sua resiliência a múltiplos estresses térmicos depende de condições bióticas e abióticas. Não houve diferença na mortalidade em qualquer condição ou temperatura aplicada. Sob condições de estresse térmico, o aporte heterotrófico desempenha um papel crucial no tamanho e dependência da simbiose. A concentração de Symbiodinium é um fator importante nos experimentos que utilizam cenários de mudanças climáticas. Embora a concentração de simbiontes não tenha relação com o crescimento do hospedeiro, isso afeta o próprio Symbiodinium e, portanto, deve ser considerado em futuros experimentos. Efeitos crônicos de múltiplos estresses térmicos foram observados para a clorofila-a, enquanto estes são agudos para o crescimento. C. andromeda aparentemente não depende do Symbiodinium, especialmente sob condições estressantes e pode ser usado como modelo para investigar os efeitos das alterações climáticas no Symbiodinium em simbiose. Sem maior mortalidade do hospedeiro, o comportamento do Symbiodinium pode ser monitorado até seus limites fisiológicos após cada evento de branqueamento.