Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-01T04:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334057.pdf: 7457752 bytes, checksum: a1c7be0fc54a0ce05238f3596f9a2524 (MD5) Previous issue date: 2015 / Interações tróficas são fundamentais para a estrutura e funcionamento de ecossistemas, alterando padrões de densidade e biomassa de espécies de diferentes níveis tróficos. Atividades humanas podem afetar negativamente a estrutura e intensidade dessas interações, causando mudanças drásticas nos ecossistemas. Os ambientes recifais, por exemplo, têm sofrido uma variedade de impactos antrópicos (e.g., sobrepesca, poluição), levando à perda de diversidade e processos ecossistêmicos críticos, sobretudo aqueles mediados por interações tróficas. Por exemplo, quando peixes herbívoros e ouriços foram experimentalmente removidos (cenário de sobrepesca) de recifes de coral, macroalgas rapidamente dominaram o recife. Nesses ambientes, a pressão alimentar dos peixes recifais sobre a comunidade bentônica é um bom modelo de interação trófica já que tem uma importância fundamental na estruturação das comunidades bentônicas. A intensidade e composição de interações tróficas podem ser influenciadas por múltiplos fatores ao longo de diferentes escalas espaciais, com consequências importantes para o funcionamento dos ecossistemas. Por exemplo: na escala do centímetro, a qualidade nutricional de uma presa ou suas defesas químicas moldam a identidade de seus predadores e intensidade de predação; na escala do habitat (centenas de metros), diferentes níveis de tolerância à condições abióticas extremas podem resultar em refúgios contra predação; em largas escalas espaciais (centenas de quilômetros), a temperatura pode interferir na demanada metabólica do predador, moldando suas interações tróficas; em escala latitudinal, esses fatores ecológicos se combinam a fatores biogeográficos, como diferentes composições taxonômicas. Esta tese apresenta diferentes abordagens sobre interações tróficas desde a escala do centímetro até a escala latitudinal, em quatro capítulos: (1) ?Can seaweed-coral competition make seaweeds more palatable??, que aborda questões de competição direta entre corais e macroalgas e sua relação com herbivoria; (2) ?Between-habitat variation in benthic communities, reef fish assemblage and feeding pressure at the only atoll in South Atlantic: Rocas atoll, NE Brazil?, que avalia padrões das comunidades e processos ecológicos relacionados à sua estruturação emhabitats com diferentes condições abióticas; (3) ?Herbivory drives large-scale spatial variation in reef fish trophic interactions?, que explora a intensidade e composição da pressão alimentar dos peixes recifais sobre as comunidades bentônicas, identificando espécies-chave para esses ecossistemas; e (4) ?Latitudinal gradients in reef fish trophic interactions on the benthos?, que investiga a variação latitudinal (34oN?27oS) da intensidade e composição das interações tróficas dos peixes sobre o bentos no Oceano Atlântico Ocidental, e sua relação com fatores ambientais (e.g., temperatura) e contexto biogeográfico (e.g., regiões biogeográficas). Observou-se que: (1) na escala do centímetro, a competição com corais pode tornar a alga mais susceptível à herbivoria; (2) na escala do habitat, a sinergia entre fatores abióticos e interações tróficas é determinante na estruturação de comunidades recifais (peixes e bentos); (3) em larga escala espacial, a contribuição desproporcional de alguns grupos, indicam que o funcionamento dos ambientes recifais é variável de acordo com condições locais específicas (e.g., temperatura); e (4) em escala latitudinal, observou-se que embora recifes compartilhem os mesmos grupos funcionais, a identidade das espécies nesses grupos varia de acordo com o contexto biogeográfico. Esses múltiplos fatores ao longo de diferentes escalas espaciais demonstram a complexidade das interações tróficas e indicam abordagens possíveis de aplicação em conservação de processos críticos mediados por essas interações.<br> / Abstract : Trophic interactions are critical to the structure and functioning of ecosystems, altering density and biomass patterns of species across different trophic levels. Human activities have been negatively impacting these interactions, causing drastic changes in ecosystems. Reef habitats, for instance, have suffered a variety of human-related impacts (e.g, overfishing, pollution) leading to loss of biodiversity and critical ecosystem processes, particularly those mediated by trophic interactions. For example, when herbivorous fish and sea urchins were experimentally excluded from coral reefs (overfishing scenario) seaweeds rapidly overgrew corals. In these habitats, reef fish feeding pressure on the benthos is a good metric of trophic interaction because it is critically important to the structure of benthic communities. The intensity and composition of trophic interactions can be influenced by multiple factors across different spatial scales and have important consequences to ecosystem functioning. For example: at the scale of centimeters, prey nutritional quality or chemical defenses can shape the identity of predators and predation intensity; at the habitat scale (hundreds of meters), different tolerance levels to harsh abiotic conditions can result in predation refugees; at large spatial scales (hundreds of kilometers), temperature can interfere in the predator?s metabolic demand and thus influencing its trophic interactions; at latitudinal scales (thousands of kilometers), these ecological factors meet biogeography, for example with different taxonomic composition. This thesis presents different approaches on trophic interactions in reef systems from the centimeter to the latitudinal scales, along four chapters: (1) ?Can seaweed-coral competition make seaweeds more palatable??, encompassing direct coral-seaweed competition and its effect on herbivory by sea urchins; (2) ?Between-habitat variation in benthic communities, reef fish assemblage and feeding pressure at the only atoll in South Atlantic: Rocas atoll, NE Brazil?, on patterns in reef fish and benthic assemblages and ecological processes associated to its structure in habitats with different abiotic conditions; (3) ?Herbivory drives large-scale spatial variation in reef fish trophic interactions?, exploring the intensity and composition of reef fish feeding pressure on the benthosand identifying key groups to the studied ecosystems; and (4) ?Latitudinal gradients in reef fish trophic interactions on the benthos?, exploring the latitudinal variation (34oN?27oS) in the intensity and composition of reef fish feeding pressure on the benthos in the Western Atlantic Ocean, and its relation to environmental factos (e.g., temperature) and biogeographic context (e.g., biogeographic regions). The main outcomes are: (1) at the scale of centimeters, competition with corals can enhance seaweed?s susceptibility to herbivory by sea urchins; (2) at the habitat scale, the synergy between abiotic conditions and trophic interactions is critical to structure reef communities (fish and benthos); (3) at large spatial scales, the disproportional contribution of some groups indicate that the functioning of the reefs are variable and dependent on specific local conditions (e.g., temperature). And (4) at the latitudinal scale, it was observed that although reefs in different regions share the same functional groups, species within these groups vary according to the biogeographic context. These multiple factors across different spatial scales demonstrate the complexity of trophic interactions and indicate potential approaches to be applied in the conservation of critical processes they mediate.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319156.pdf: 1351829 bytes, checksum: 8abddf6bd18243a4b7405487fd3c6899 (MD5) Previous issue date: 2013 / Em ambientes costeiros rasos, sabe-se que os ouriços-do-mar têm um papel ecológico importante, controlando a abundância de macroalgas e permitindo a coexistência de algas crostosas coralinas, e muitas vezes o assentamento de larvas de corais. O efeito dos ouriços sobre as algas é um fenômeno bem documentado em uma ampla variedade de habitats. O interesse sobre esse tópico iniciou na década de 70, nos Estados Unidos da América, com o trabalho de base nos mares temperados, onde aconteceu a proliferação de ouriços que causou a depleção nas zonas de macro algas, transformando-as em áreas dominadas por algas calcarias Sabe-se também que a estrutura física do habitat e outros fatores bióticos e abióticos podem influenciar a distribuição dos ouriços, devido à intensa relação que esses organismos têm com o substrato, como alimentação e locomoção. Poucos estudos foram realizados no Atlântico tropical sudoeste avaliando as assembleias de ouriços em substratos consolidados. Cinco espécies de equinóides são conhecidas para os estados de Santa Catarina e Bahia do Brasil, não existindo para elas dados de densidade e distribuição com relação aos habitats. O objetivo geral desse estudo foi avaliar os padrões de ocorrência e abundância de ouriços em função das características do microhabitat em recifes coralíneos e rochosos do Atlântico Sul ocidental. Para isso verificamos: (1) a abundância e diversidade dos ouriços e (2) as relações dos ouriços com o habitat em diferentes tipos de recifes. Particularmente, buscamos avaliar a abundância em três recifes rochosos (SC) e um recife de coral (BA) para entender a relação das assembleias de ouriços com a estrutura do habitat: complexidade, profundidade, porcentagem de cobertura de bentos. Foi quantificada a riqueza e abundância dos ouriços-do-mar e foram avaliadas variáveis bióticas e abióticas do habitat. As amostragens foram realizadas através de mergulho autônomo, e os parâmetros bióticos e abióticos foram avaliados in situ através de contagens de organismos e classificação dos microhabitats em quadrados de 0.5mX0.5m. Seis espécies foram encontradas para SC, incluindo um novo registro da espécie Tripneustes ventricosus. No recife coralíneo (Recife de Fora, BA), encontramos quatro espécies mas E. lucunter foi a espécie dominante com média de 12,7 ±1,1 ind.m-2. Nos recifes rochosos de Santa Catarina, a densidade média de E. lucunter na faixa rasa (1-5 m) foi de 5,12 ± 2,1 ind.m-2. Outras espécies, apesar de terem densidades mais baixas, também foram representativas (e.g. Arbacia lixula 1,67 ind.m-2; Paracentrotus gaimardi 1,34 ind.m-2). Em relação ao habitat, na escala do microhabitat, a composição de ouriços de Santa Catarina foi melhor explicada pela seguinte variável: a complexidade de habitat (BIOENV; pw=0,22). No Recife de Fora (BA), a abundância de ouriços foi melhor explicada pela cobertura de buracos (BIOENV; pw= 0,217), que também é resultado do ouriço escavando o recife, e assim criando uma maior complexidade do habitat. No mesmo recife, a densidade de E. lucunter também teve relação com esse mesmo fator abiótico (r=0,37; P<0,0001). Os resultados do ambiente rochoso em Santa Catarina nos levam a concluir que o efeito de habitat na comunidade de ouriços é espécie-específico. Para o recife coralíneo amostrado na Bahia, sugerimos uma menor redundância funcional de ouriços herbívoros no sistema (quando comparado ao recife rochoso). Esse resultado pode ser importante em termos de resiliência do sistema. Mais estudos sobre os ouriços devem ser considerados para ajudar entender seu papel em sistemas recifais em mudança e para subsidiar ações que promovam a manutenção da resiliência de sistemas recifais. <br> / Abstract: Sea urchins have important roles in marine shallow coastal environments by controlling the abundance of macroalgae, favouring the growth of crustose coralline algae, and often enabling coral spat settlement. The phenomemon of urchin effects on algae has been documented in various types of habitat. Interest in this topic began in the mid 70s in the United States in temperate reefs when a sea urchin proliferation event occured, causing a depletion of macroalgal zones and transforming them into calcareous algae zones. Sea urchins exhibit close linkages with the substrate, derived from their life habits like locomotion and feeding. Therefore, their distribution is influenced by the physical structure of the habitat as well as biotic and abiotic factors. Few studies have assessed the urchin assemblages in marine hard substratum communities of the South Atlantic. Five urchin species are known to occur in the state of Santa Catarina and Bahia in Brazil, those of which have no distribution data. The main objectives of this study were to evalute the distribution and abundance patterns of urchins and their relationships with habitat characteristics at the microhabitat scale. We determined (1) urchin abundance and diversity, and (2) their relationships with habitat variables in two different reefs. Specifically, we performed this study at three rocky reefs of Santa Catarina (SC) and one coral reef of Bahia (Recife de Fora-BA) to understand the urchin assemblages and their relation to habitat structure: habitat complexity, depth, and percent cover of substrate groups. We sampled for richness and abundance data as well as biotic and abiotic habitat variables. In situ sampling was performed during scuba diving by quadrat counts and classification of percent cover of the microhabitat variables using 0.5mx0.5m quadrats. Six species of urchins were found for SC, including one new species register of Tripneustes ventricosus. At the coral reef (Recife de Fora, Bahia), four species were found but E. lucunter was the main species with a mean density of 12.7 ± 1.1 ind.m-2. At the rocky reefs of SC, their mean density in the shallow strata was 5.12 ± 2.1 ind.m-2. Other species, despite presenting lower densities, were also representative (e.g. Arbacia lixula 1.67 ind.m-2; Paracentrotus gaimardi 1.34 ind.m-2). In relation to habitat at the micro-scale, the urchin composition of SC was best explained by the following variable: habitat complexity (BIOENV; pw=0.22). At Recife de Fora, the biotic compostion was best explained by percent cover of holes (BIOENV; pw= 0.217), which is also a result of the urchin excavating the reef thus creating a greater habitat complexity. In the same reef, E. lucunter density also correlated with the same variable (r=0.37; P<0.0001). Our results suggest that for the rocky reefs of Santa Catarina, the effect of habitat on sea urchin assemblage is species-specific. For the studied coral reef of Bahia, we suggest a lack of funcional redundancy of urchin herbivores (when compared to the rocky reefs). This result may be important in terms of reef resilience. Future urchin studies should be considered in order to better understand their roles in changing reef systems and to aid in promoting management of reef resilience.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:39:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0