Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-26T16:06:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Pinheiro_BR_2016_PPGO_UFPE.pdf: 4797187 bytes, checksum: 23d620ab5ad4e454bcb109d992f47da5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T16:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Pinheiro_BR_2016_PPGO_UFPE.pdf: 4797187 bytes, checksum: 23d620ab5ad4e454bcb109d992f47da5 (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / O aumento da pressão parcial de dióxido de carbono (pCO2) na atmosfera, que passou de uma média de 280ppm antes da revolução industrial para acima de 400ppm nos dias atuais, é um dos principais responsáveis por uma série de mudanças globais. Entre elas, a elevação da temperatura superficial da água do mar (TSM), a elevação do nível do mar, e a acidificação oceânica (AO). Os ambientes recifais têm sido apontados como os mais vulneráveis a estas mudanças. Efeitos da elevação da pCO2 sob ambientes recifais no Atlântico Sul, são escassos e na sua maioria reportam apenas efeitos da elevação da TSM e eventos de branqueamento. O Atol das Rocas é a primeira Reserva Biológica marinha do Brasil e foi escolhido neste estudo por ser um exemplo de recife biogênico, oceânico e praticamente livre de impactos como sobrepesca, poluição, e turismo desordenado. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da elevação da pCO2 atmosférica sob os organismos construtores do atol para estabelecer um ponto de referência para futuras comparações, devido a sua vulnerabilidade a estes processos. A pesquisa foi dividida em três etapas, sendo essas a caracterização, a avaliação do estado e a experimentação dos prováveis efeitos da acidificação nos organismos calcários. Inicialmente são apresentados dados sobre a cobertura bentônica e a sua interação com os parâmetros abióticos (temperatura, salinidade, disponibilidade de nutrientes dissolvidos, pH e alcalinidade total). Foi observada dominância de macro e tufos de algas em locais com maior disponibilidade de nutrientes dissolvidos, indicando que maiores concentrações de nutrientes inorgânicos na água do mar contribuem para a distribuição dos organismos no atol. E, além disso, ambientes com alta frequência de organismos carbonáticos foram associados com uma diminuição da concentração de alcalinidade. Em seguida, dados foram obtidos sobre reprodução, crescimento e distribuição de frequência da população da espécie de coral dominante nas piscinas do atol (Siderastrea stellata). Foi observado um evento de planulação e o crescimento inicial dos pólipos primários, os quais, após 3 meses mostraram uma média de diâmetro de 1,49±0,45 mm, variando entre 0,9 e 2,28 mm e 14,70% de taxa de mortalidade. A média da taxa de extensão anual das colônias adultas foi de 6,8 ± 0,7 mm. ano-1. Colônias com 4,1 a 10 cm de diâmetro também foram frequentes no atol (48,1±14,5%). A população de S. stellata no atol mostra-se com um alto potencial de manutenção e recuperação, embora tenha sido observado uma baixa taxa de recrutamento. Na outra etapa do estudo se fez uma caracterização do sistema carbonato no atol, avaliando a influência do metabolismo dos organismos sob as variações espaço-temporais observadas. Os resultados indicaram uma grande disponibilidade de carbonato dissolvido nas piscinas do atol. Os índices de saturação de aragonita não só suprem as necessidades metabólicas dos organismos, como estão acima dos observados para outros ambientes recifais. Desta forma, é possível que a intensa atividade biológica no atol das rocas possa servir como um tampão adicional para o equilíbrio do pH e mitigar alguns dos efeitos da acidificação oceânica localmente. Por fim, foi realizado um experimento com espécies que ocorrem no atol, o coral scleractíneo Porites astreoides e o zoantídeo Palythoa caribaeorum. Foram avaliadas as respostas fisiológicas (crescimento, respiração, fotossíntese, lipídios totais e clorofila a) desses organismos mediante condições de estresse térmico e acidificação. P. astreoides sofreu influência do aquecimento e da acidificação em todas as taxas metabólicas avaliadas, enquanto o P. caribaeorum teve um menor, ou nenhum impacto no seu metabolismo. / The increase in carbon dioxide partial pressure (pCO2) in the atmosphere, which rose from an average of 280 ppm before pre-industrial times to over 400 ppm today, it is one of the main responsible for a series of global changes. Among them, increasing sea surface temperature (SST), sea level rise and ocean acidification (OA). Coral reefs have been identified as the most vulnerable ecosystem to these changes. Investigations about the effects of elevated anthropogenic pCO2 on coral reef environments in the South Atlantic are scarce and mostly only effects of the increase of SST and bleaching events were reported. Rocas Atoll is the first Marine Biological Reserve in Brazil and was chosen in this study because it is an example of a oceanic biogenic reef, and virtually free from impacts such as overfishing, pollution, and unregulated tourism. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of increased atmospheric pCO2 on the atoll building organisms to establish a benchmark for future comparisons, because of their vulnerability to these processes. Initially are presented data on the benthic cover and its interaction with the abiotic parameters (temperature, salinity, availability of dissolved nutrients, pH and total alkalinity). It was observed a dominance of macro and tuff algae in places with higher availability of dissolved nutrients, indicating that higher concentrations of inorganic nutrients in seawater contribute to the spatial distribution of organisms on the atoll. And besides, environments with high frequency of carbonate organisms were associated with a decrease of alkalinity. Then, data were obtained on reproduction, growth and frequency distribution of the population of the dominant coral species in the atoll pools (Siderastrea stellata). A planulation event was observed and initial growth of primary polyps which, after 3 months showed 1.49 ± 0.45 mm average diameter ranging between 0.9 and 2.28 mm and 14.70% mortality rate. The average annual extension rate of adult colonies was 6.8 ± 0.7 mm. year-1. Colonies with 4.1 to 10 cm diameter were also common in the atoll (48.1 ± 14.5%). The population of S. stellata in the atoll shows a high potential for maintenance and recovery, although it was observed a low recruitment rate. In another stage of the study, a characterization of the carbonate system of the atoll was made, in order to assess the influence of the metabolism of organisms under spatio-temporal variations. The results indicated a large availability of dissolved carbonate in the atoll pools. The aragonite saturation rates not only supply the metabolic demands of the corals, but are above those observed for other coral reef environments. Thus, it is possible that the intense biological activity of the Rocas Atoll can serve as an additional buffer for the pH equilibrium and locally mitigate some of the effects of ocean acidification. Finally, an experiment was conducted with species that occur in the atoll, the scleractinian coral Porites astreoides and the zoanthid Palythoa caribaeorum. The physiological responses of these organisms were evaluated (growth, respiration, photosynthesis, total lipids and chlorophyll a) under conditions of heat stress and acidification. P. astreoides was influenced by warmer temperatures and acidification in all measured metabolic rates while P. caribaeorum showed a minor or no impact on your metabolism.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-05-03T16:41:23Z No. of bitstreams: 1 GASPAR_2014_TeseUFF.pdf: 5686020 bytes, checksum: 1a09a81a8e3faf6aa6834f79b7c46c47 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-03T16:41:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GASPAR_2014_TeseUFF.pdf: 5686020 bytes, checksum: 1a09a81a8e3faf6aa6834f79b7c46c47 (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Este estudo teve como objetivo principal avaliar a saúde do ecossistema recifal do Atol das Rocas utilizando como indicadores as associações de foraminíferos bentônicos, Índice FORAM e saúde e cobertura de corais. Além disso, descrever a razão Mg/Ca em testas recentes de Nonion commune para identificar mais uma possível espécie para estudos paleoclimáticos. Um total de 276 transeções de ponto e faixa (20x1m) foram realizadas em 6 expedições (out/07, mar e dez/10, mai/11, mai e nov/12) e revelaram coberturas de corais variando entre ~3 e 50%, de acordo com o padrão de circulação de água nas piscinas. Relações entre branqueamento/doenças em corais e anomalias de temperatura foram registradas para 2010. O que pode ter causado uma redução significativa na cobertura de corais em 4 piscinas abertas, após março e dezembro de 2010. A prevalência de doenças, que lesionam e causam mortalidade parcial ou total dos corais, foi alta nessas piscinas. As doenças atingiram maiores porcentagens e persistem por mais tempo que o branqueamento. Em 2012, sem registro de temperatura muito elevadas, a cobertura para de apresentar sinais de declínio, embora ainda existam colônias doentes. Fatores como altos níveis de radiação solar, alta transparência da água, pouca profundidade, intenso fluxo de água, baixa diversidade de corais, dominância do gênero Siderastrea e o contato direto dos corais com muitas algas podem ter contribuído para os altos percentuais de doenças. Além disso, um total de 105 amostras de sedimento superficial foi coletado em dezembro de 2010 e maio de 2011 nas mesmas piscinas. Foram identificados 108 gêneros de foraminíferos bentônicos, porém a maioria com abundância inferior a 1%. Os gêneros Archaias, Quinqueloculina, Sorites, Amphistegina e Borelis dominaram nos dois períodos de amostragem, e juntos representam mais de 60% da abundância relativa em todas as piscinas. Uma relação positiva e significativa foi encontrada entre a granulometria e a densidade de foraminíferos. As menores densidades foram encontradas nas piscinas abertas com intenso fluxo de água. A alta transparência da água, pouca profundidade, intenso fluxo de água, abundância de algas e ambiente carbonático favorecem o domínio de Archaias angulatus nas associações de foraminíferos. A proporção dos foraminíferos que possuem endossimbiontes é superior a 40% em todas as piscinas, resultando em valores médios de Índice FORAM (IF) entre 5,76 e 9,15, com uma média geral para o Atol igual a 7,0. Portanto, o IF indica que a qualidade da água é favorável ao crescimento e/ou recuperação recifal, mas não apresentou correlação com cobertura de coral ou algas, assim como em outras regiões recifais do Brasil. Recomenda-se que o monitoramento da cobertura e saúde recifal e dos foraminíferos sejam complementares e não independentes. Para as análises de geoquímica elementar nas testas de foraminíferos recentes, com o método de ablação a laser (LA-ICP-MS) foram utilizados 50 exemplares de Nonion commune que estavam vivos no momento da coleta, com tamanhos entre 200-354 μm. As médias das razões de Mg/Ca registradas nesse trabalho - 6,12 a 7,85 mmol/mol - estão de acordo com a faixa de variação encontradas para foraminíferos bentônicos sem endossimbiontes e para águas rasas e quentes. A relação entre os valores de Mg/Ca e o tamanho da carapaça, sugerem que futuras análises considerem apenas testas maiores que 250 μm e, preferencialmente, com variações de apenas 50 μm no tamanho das mesmas. É possível sugerir que essa espécie possa ser usada em futuros estudos baseados em Mg/Ca com finalidade de reconstrução de paleotemperaturas, pois parecem ter relação com a temperatura de calcificação, embora um estudo mais detalhado em um ambiente com variações sazonais de TSM mais acentuadas, seja necessário para confirmar essa relação. A continuidade do monitoramento é essencial para compreender como esse ambiente tão importante irá se recuperar e/ou responder aos futuros eventos de anomalias térmicas / This study aimed to assess Rocas Atoll coral reef health by monitoring corals cover and health, as well the benthic foraminifera assemblages and the FORAM Index (FI) in 15 tide pools. Furthermore, the Mg/Ca ratios for recent (stained) foraminifera Nonion commune from Rocas Atoll were also described. A total of 276 point intercept transects and belt transects (20x1m) were surveyed during 6 expeditions (Oct/07, Mar and Dec/10, May/11, May and Nov/12) and revealed coral cover ranging between ~3 and 50% inside tide pools. Bleached and diseased corals were positive related to SST anomalies recorded for 2010, and might be the main reason of a significant coral cover decline in 4 open tide pools. Coral diseases reached higher percentages and persist longer than bleaching. In 2012 no high temperature was recorded and coral cover showing no signs of decline. High radiation levels, clear water, shallow depth, high water flow, low coral diversity, high abundance of one species (Siderastrea stellata) and direct algal contact might be influenced the high percentages of coral diseases. A total of 105 surface sediment samples were collected between December 2010 and May 2011 at the same tide pools. A total of 108 genera of benthic foraminifera were identified, however most of them showed abundance lower than 1%. The genera Archaias, Quinqueloculina, Sorites, Amphistegina and Borelis were dominant in the two sampling periods, and together represent more than 60% relative abundance in all tide pools. A significant and positive relation was found between the grain size and benthic foraminifera density. Lowest densities were founded in open tide pools with high water flow. Clear water, shallow depth, high water flow, high algae abundance and carbonate environment resulted in Archaias angulatus associations. Symbiont-bearing foraminifera proportion is above 40% in all tide pools, resulting FORAM Index (FI) values between 5.76 and 9.15, with mean value 7.0 for Rocas Atoll. Therefore, the FI indicates that the water quality is favorable to growth and/or reef recovery, but showed no correlation with coral cover and algae. It is recommended that monitoring coral cover and health and foraminifera to be complementary and not independent. Trace element composition analyses of recent foraminifera, using the laser ablation (LA-ICP-MS), were conducted in 50 tests of Nonion commune (alive at sampling time), tests sizes ranged from 200-354 μm. The mean Mg/Ca ratios recorded were - 6.12 to 7.85 mmol/mol - consistent with the range of variation found for smaller benthic foraminifera and to shallow and warm waters. The relation between Mg/Ca rations and test size, suggest that future analysis considers only tests greater than 250 μm, and varying only 50 μm. It is possible to suggest that this species may be used in future paleotemperatures research Mg/Cabased, since they appear to be related to the seawater calcification temperature, although a more detailed study in an environment with a higher seasonal SST variations is necessary to confirm this relation. Continuing monitoring is essential to understand how Rocas Atoll will recover and/or respond to future events of thermal stress anomalies