1. A primary objective of marine ecology is to enhance our understanding of the drivers of marine fish population dynamics. These dynamics are readily understood using the framework of metapopulation ecology: for a population to persist, it must be able to self-replicate or be connected to other populations. The drivers of these criteria include rates of reproduction and dispersal, which together determine the rates of recruitment. Recruitment is, however, highly variable, and we do not know widespread patterns and causes of this variation in marine fishes. 2. Reproductive success is notoriously difficult to measure in the wild, and even more so for coral reef fishes that reside underwater. As a proxy, mating success can be predicted from more easily measured determinants, such as variation in individual traits and habitat characteristics. 3. Dispersal has, until recently, been the ‘black box’ of marine ecology, but it can be helpfully described using dispersal kernels. Currently, only five marine fishes have had their dispersal kernel empirically estimated using parentage analyses. From these studies, we see that there are at least four orders of magnitude variation in individual dispersal distances within a species. 4. Many coral reef fishes live in close association with macroinvertebrate hosts, which provide nesting sites and protection from predators. The fish themselves exhibit parental care over clutches of eggs, which hatch into dispersive larvae and recruit back into a suitable host. This life-history suggests habitat quality variation at the scale of the individual host may play a large role in determining relative reproductive and dispersal rates. To explore the role of variation in habitat quality on marine fish reproductive ecology and dispersal ecology, I perform the following three studies: 5. First, I investigate the determinants of variation in mating success in the sponge-dwelling goby, Elacatinus lori. While this fish was the first to have its larval dispersal kernel empirically measured, there were outstanding questions about its reproductive ecology. I describe the characteristics of its breeding habitat, its genetic mating system, and the correlates of male mating success. I show that sponges occupied by breeding males tend to be larger than other sponges, males exhibit a polygynous mating system, and male size, but not sponge size, is positively related to multiple metrics of male mating success. 6. Second, I test for the possibility of plasticity in larval dispersal phenotypes in response to parental habitat quality variation in the orange anemonefish, Amphiprion percula. To pursue this hypothesis, we must first establish that the conditions for parental effects to evolve are met in this system. An initial condition is whether parents can predict the habitat quality that their offspring will encounter. I test for spatial predictability of habitat quality by describing the strength and scale of spatial autocorrelation of three habitat quality indicators: anemone size, female size, and clutch size. I show that all three habitat quality indicators are positively correlated at the scale of an individual patch reef, suggesting that selection might favor parents that increase allocation to offspring that stay within the natal reef if they are in good habitat and increase allocation to offspring that travel farther and leave if they are in poor habitat. Results from this study motivate further investigation of dispersal plasticity in A. percula. 7. Third, I experimentally test the hypothesis that parents can adjust the dispersal-related traits of their offspring in response to changes in habitat quality using a lab population of Amphiprion percula. I describe changes in body size and swimming ability of offspring in response to parental habitat quality by manipulating the parents’ food rations. I find plasticity of larval body size, with parents producing larger offspring when on a low food ration than when on a high food ration. Results from this study motivate future studies to investigate plasticity of larval dispersal distances in the field. 8. In sum, I investigate how variation in habitat quality influences reproductive success, how variation in habitat quality is spatially predictable, and how variation in habitat quality influences dispersal-related traits in two important model systems in marine metapopulation ecology. The work advances our understanding of the role of habitat in determining these vital rates and population dynamics with implications for conservation and fisheries management.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Aquicultura / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310699.pdf: 687228 bytes, checksum: cea9efafb267becf4f9e4d912105b6b7 (MD5) / Endêmico da costa brasileira, o neon gobi (Elacatinus figaro) é um peixe que apresenta interesse para a o mercado ornamental pelo seu pequeno tamanho e fácil adaptação em cativeiro. Devido à captura excessiva, encontra-se inserido na lista de espécies ameaçadas de extinção. Com intuito de incrementar a produção intensiva do neon gobi, e compreender melhor os aspectos nutricionais, o presente estudo buscou compreender o potencial digestório da espécie através da determinação das proteases alcalinas totais. A atividade enzimática foi medida em peixes com 3, 22, 41 e 180 DAE, através da hidrólise da azocaseína. As proteases alcalinas da Artemia e rotífero foram determinadas para avaliar possíveis contribuições de enzima exógenas. Além disso, o protocolo alimentar comumente utilizado na larvicultura da espécie foi modificado, realizando-se um novo protocolo antecipando-se a oferta de Artemia em 6 dias em relação ao protocolo alimentar comumente usado, onde a atividade enzimática, o crescimento e a metamorfose das larvas foram avaliados em ambos os protocolos. A atividade das proteases alcalinas foi estatisticamente semelhante nos três estágios (3,22 e 41 DAE) da espécie, com um aumento evidente apenas na fase adulta (180 DAE). A contribuição de proteases alcalinas exógena no trato digestório do neon gobi foi de 2% do rotífero e 67,9 % da Artemia. A antecipação do fornecimento da Artemia demonstrou incrementar o crescimento e antecipar a metamorfose das larvas, porém a atividade enzimática das proteases alcalinas foi menor nesse protocolo do que o comumente utilizado, demonstrando-se benéfica do ponto de vista produtivo uma vez que alcançou o tamanho comercial mais cedo, e permaneceu menos tempo dependente da alimentação com a Artemia, o que reduz os custos de produção

A major goal in conservation biology is to understand the effects of short and long term environmental change on organisms. Fishes are the most valuable marine resource, however very little is known about the synergistic effect of current ocean warming and acidification, and the role of body size and local adaptation on their resilience. There is growing evidence that increased environmental temperature correlates with a reduction in ectotherm body size, suggesting a universal response to warming. To investigate the potential advantage of small body size in fish resilience, I made intra- and inter-specific comparisons of dwarf- and normal-size cleaner gobies of the genus Elacatinus. I first tested the hypothesis that smaller body size would correlate with a wider thermal tolerance by using same-age but different-size gobies reared at 'common garden' conditions. By employing critical thermal methodology, I provided empirical evidence supporting thermal biology theories that predict wider thermal tolerance windows as body size shrinks. These results provided the motivation to examine the effect of body mass on digestive performance, an indicator of fitness. Only smaller fish increased digestive metabolic scope at higher temperatures, thus suggesting that temperature increase caused by global warming will favor smaller individuals. To investigate the role of local adaptation on resilience in climate change, I compared the responses to warming and acidification between latitudinally- and morphologically-distinct populations of the little skate Leucoraja erinacea, by focusing on the most vulnerable life stages, embryos and juveniles. Embryos maintained at common garden conditions showed countergradient variation in performance curves. In juvenile skates, post-exercise metabolic curves shifted performance optima, exhibiting thermal adaptation in the two populations examined. This suggests that as skates hatch and are able to thermoregulate, they can change their temperature optima to exploit local thermal environments. Lastly, temperature and acidification levels predicted by the end of the century may reduce fitness of the northern population of skates, thus increasing vulnerability to local extinction.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-graduação em Aquicultura / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258942.pdf: 978765 bytes, checksum: 9a6438291eb1dd3b55921573c67930dd (MD5) / Atualmente, existe uma grande demanda por peixes ornamentais marinhos destinados à indústria da aquariofilia. A realidade extrativista e altamente seletiva desta atividade leva a um alto risco de sobre-explotação dos recursos naturais. Uma alternativa para diminuir o extrativismo destes peixes, especialmente os ameaçados de extinção, é o desenvolvimento de tecnologia para a produção desses animais em cativeiro. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver tecnologia para a produção massiva do neon gobi, Elacatinus figaro, uma espécie de peixe ornamental marinho nativo ameaçado de extinção. Ao longo de 7 meses foram obtidas 52 desovas e 41 larviculturas do neon. Animais selvagens iniciaram a formação de casais 20 dias após a aclimatação às condições de cativeiro. As desovas iniciaram-se após 12 dias de pareamento, e ocorreram de forma freqüente. A fêmea desova de 140 a 700 ovos num intervalo de 11 dias, em média. O período de incubação dos ovos durou em média 6,8 dias a 25 ºC. As melhores taxas de eclosão dos ovos e sobrevivência das larvas obtidas foram de 99,5% e 30,6%, respectivamente. Como principais resultados, destaca-se a geração de conhecimentos sobre a bioecologia desta espécie de peixe ornamental marinho, bem como o desenvolvimento de tecnologia produtiva para a espécie em questão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272734.pdf: 1069817 bytes, checksum: c9f1450d828d7e3b850187975f85125c (MD5) / Um dos principais gargalos no cultivo de peixes marinhos, incluindo os ornamentais, incide na oferta de um alimento apropriado às larvas no início de sua alimentação exógena. O presente estudo trabalhou com larvas de neon gobi Elacatinus figaro, espécie endêmica da costa brasileira, ameaçada de extinção, com o objetivo de identificar fontes de alimento vivo apropriado para a primeira alimentação das larvas desta espécie. Em um primeiro experimento foi analisada a influência no crescimento e na sobrevivência das larvas com a utilização de rotíferos de diferentes tamanhos. Em outro estudo, avaliou-se a utilização de náuplios de copépodes selvagens e de protozoários ciliados marinhos (Euplotes sp.) combinados com rotíferos na primeira alimentação das larvas nos mesmos parâmetros anteriores. Além dos trabalhos com as larvas, um terceiro experimento foi realizado para desenvolver um protocolo de monocultivo do protozoário ciliado Euplotes sp., utilizado como alimento para as larvas de E. figaro. Entre os principais resultados destaca-se que a seleção de rotíferos com tamanho de lórica entre 102 e 146 µm, promove um aumento de até 10,6% na sobrevivência, analisada no dia 8 após eclosão, em relação a utilização de rotíferos com tamanho de lórica médio de 177 µm. O emprego de náuplios de copépodes junto com rotíferos melhora o crescimento das larvas em 24,3% até o dia 10 após a eclosão e 47,5% até o dia 20 após a eclosão, em comparação com a utilização de rotíferos somente. Para o monocultivo de Euplotes sp. pode ser utilizado o produto comercial Culture Selco (INVE), usado para cultura de rotíferos. Já a microalga Nannochloropsis oculata viva não é recomendada para estes organismos.