Integrative Approach to Assess Benthic Ecosystem Functioning on the Southwest Brazilian Continental Shelf

Continental shelf is a highly dynamic system controlled by water mass interactions, biogeochemical processes, and biological production of organic matter. Climatic and hydrological processes originate large variability in many scales of time and space that are responsible for its typical unsteady status, mainly at shallower depths. The southeastern Brazilian continental shelf is an important economic area that houses the commercial Port of Santos, the Petrobras oil terminal in São Sebastião, and fishery activities. This concise chapter explores the relationships of the benthic community structure facing a complex physical environment allied to human influences. It is built on previous studies developed in the southeast Brazilian continental shelf from the past 25 years. The shelf benthic system is governed by seasonal pulses of primary production promoted by the South Atlantic Central Water bottom intrusion and coastal upwelling allied to the passage of winter cold fronts. Self-structuring benthic community is achieved by the mobility of the organisms, feeding activity, and biogenic transformation of the habitat due to bioturbation

Asociaciones de foraminíferos en la bahía de Ubatuba, sureste de la costa brasileña

Live benthic foraminifera assemblages were studied in 40 surface sediment samples collected in the Ubatuba Bay (northern coast of São Paulo State) in order to investigate the relationship between the geological, physicochemical parameters and the ecological data. The area has significant contributions of terrestrial inputs from four rivers that flow into the bay. Biological data were analyzed with multivariate techniques of cluster analysis and a Principal Component Analysis (PCA) was carried out for abiotic factors. The Suborder Rotaliina was dominant in the whole studied area. The result of the cluster analysis allowed us to recognize three groups of stations corresponding to three foraminifera assemblages and different environment conditions. The PCA revealed approximately the same three groups obtained with the cluster analysis. A slight increase in diversity in the outer bay was measured. The inner environment is dominated by A. tepida, evidencing local instabilities. Infaunal species are distributed in the middle region associated with mud and a high content of organic matter, while the most external region has similar percentages of epifaunal and infaunal, which indicates the higher energy condition in this portion of the bay. We also quantified the abnormal specimens that were mainly present in the inner bay, especially represented by A. tepida specimens.Fueron estudiadas las asociaciones de foraminíferos bentónicos vivos en 40 muestras de sedimento superficial colectadas en la Bahía de Ubatuba (costa noreste de São Paulo) con la intención de investigar la relación entre los parámetros geológicos, físico-químicos y los datos ecológicos. El área posee una importante contribución de origen terrestre a través de cuatro ríos que desembocan en la bahía. Los datos biológicos fueron analizados con técnicas multivariadas de análisis de agrupamiento y un Análisis de Componentes Principales (ACP) fue aplicado a los datos abióticos. El Suborden Rotaliina fue dominante en el área de estudio. El resultado del análisis de agrupamiento permitió reconocer tres grupos de estaciones que corresponden a tres asociaciones de foraminíferos representando las diferentes condiciones del ambiente. El ACP reveló aproximadamente los mismos tres grupos obtenidos con el análisis de agrupamiento. Fue medido un leve incremento de la diversidad hacia el exterior de la bahía. El ambiente más interno es dominado por A. tepida evidenciando la inestabilidad local. La porción media de la ensenada estuvo dominada por especies infaunales asociadas a las altas concentraciones de fango y materia orgánica, mientras que la región más externa presenta porcentajes similares de epifauna e infauna, indicando las condiciones de mayor energía prevalecientes en este sector. También fueron cuantificados los especimenes anormales los cuales estuvieron principalmente presentes en la parte más interna de la bahía representados especialmente por la especie A. tepida.

Spatio-temporal and functional structure of the amphipod communities off Santos, Southwestern Atlantic

The amphipod fauna was employed to investigate a bottom environmental gradient in the continental shelf adjacent to Santos Bay. The constant flow of less saline water from the estuarine complex of the Santos and São Vicente rivers besides the seasonal intrusion of the cold saline South Atlantic Central Water (SACW) bring a highly dynamic water regime to the area. Density, distribution, diversity and functional structure of the communities were studied on a depth gradient from 10 to 100 m on two cruises in contrasting seasons, winter 2005 and summer 2006. Twenty-one sediment samples were taken with a 0.09m² box corer. Temperature and salinity were measured at each station and an additional surface sediment sample was obtained with the box corer for granulometric and chemical analyses. Sixty species were collected on each survey and higher density values were found in summer. A priori one-way Analysis of Similarities (ANOSIM) indicated the existence of three different groups of amphipods related to the depth gradient: the Coastal group, the Mixed Zone group and the Deep Zone group. The Coastal Zone in both cruises was inhabited by a community presenting low diversity and density, besides high dominance of the infaunal tube-dweller Ampelisca paria; the area around 30 m presented the highest values of all the ecological indicators and the species showed several life styles; the outer area, situated between 50 and 100 m depth in the SACW domain, presented a community characterized by lower diversity and high biomass and density values. A season-depth ANOSIM showed the influence of depth and season for the Coastal and Mixed Zone groups whereas no seasonal difference was obtained for the Deep Zone group. The synergistic effect of the SACW and depth in the first place, followed by physical changes in substrate, seem to be the main factors controlling the fauna's distribution. In addition, the estuarine waters from Santos Bay apparently had no effect on the establishment of the environmental gradient observed on the adjacent shelf. Diversity, distribution, functional groups and trophic conditions of superficial sediments are discussed in the light of the main oceanographic processes present on the southern Brazilian shelf.A fauna de anfípodes foi empregada para investigar o gradiente ambiental na plataforma continental adjacente a Baía de Santos. A entrada constante de uma água menos salina proveniente do complexo estuarino de Santos e São Vicente e a intrusão sazonal da água fria e salina da Água Central do Atlântico Sul (ACAS) faz com que a área seja um ambiente hidrodinamicamente instável. Densidade, distribuição, diversidade e estrutura funcional das comunidades de anfípodes foram estudadas em um gradiente de profundidade entre 10 e 100 m, em dois cruzeiros realizados em épocas contrastantes, inverno (2005) e verão (2006). Vinte e uma amostras de sedimento foram coletadas com um box corer de 0,09 m². Temperatura e salinidade foram coletadas em cada estação com CTD e uma amostra adicional de sedimento superficial foi obtida com box corer para análises granulométricas e químicas. Sessenta espécies estiveram presentes em ambos os cruzeiros e altos valores de densidade foram encontrados especialmente no verão. A Análise de Similaridade (ANOSIM) realizada a priori indicou a existência de três grupos diferentes de anfípodes relacionados ao gradiente de profundidade: um grupo Costeiro, um grupo da Zona de Mistura e um grupo da Zona Profunda. A zona Costeira, em ambos os cruzeiros foi habitada por uma comunidade que apresenta baixa diversidade e densidade, além de alta dominância do tubícola infaunal Ampelisca paria; a área em torno de 30 m apresentou os maiores valores de todos os indicadores ecológicos e as espécies de anfípodes mostraram grande diversidade funcional; a área externa, entre 50 e 100 m de profundidade e no domínio da ACAS, apresentou uma comunidade caracterizada por baixa diversidade e altos valores de biomassa. A ANOSIM sazonal-profundidade mostrou diferença sazonal significativa para os grupos Costeiros e da Zona de Mistura, enquanto que para o grupo da Zona Profunda não foi encontrada diferença temporal significativa. O efeito sinérgico da ACAS e da profundidade em primeiro lugar, seguido pelas mudanças físicas do substrato, parecem ser os principais fatores controladores da distribuição da fauna. As águas estuarinas provenientes da Baía de Santos aparentemente não tiveram efeito no estabelecimento do gradiente ambiental observado na plataforma adjacente. Diversidade, distribuição dos grupos funcionais, condições tróficas dos sedimentos superficiais, além de outros aspectos ecológicos das comunidades são discutidos à luz dos processos oceanográficos dominantes na plataforma sudeste brasileira

Structuring Factors Of The Cumacean Communities Of The Continental Shelf Of Southeastern Brazil

Cumaceans are benthic crustaceans distributed worldwide, from intertidal to abyssal plains. They live in sandy and muddy bottoms and can sometimes be found in the water column. Despite their ecological importance as food items for fishes and other organisms and their usefulness as environmental indicators, very few studies have investigated their biodiversity and distribution in Brazil. The present paper reports an ecological study of the cumacean species found on the continental shelf off Santos, southeastern Brazil. It investigates the composition and spatio-temporal structure of the communities, the main environmental factors responsible for the maintenance of that structure and analyzes the effects of the seasonal oceanographic changes on the community descriptors. A grid of 21 stations located between 10 and 100 m depth was created in winter 2005 and summer 2006 and the sediment samples collected with a 0.1 m2 box corer. Twenty four species were obtained, five of them being the most numerous: Diastylis sexpectinata, D. sympterygiae, Eudorella sp., Oxyurostylis salinoi and Anchistylis notus, the latter highly dominant in summer. Diastylis sympterygiae was characteristic of the shallowest and least saline stations (< 16 m depth; S = 33.07 - 34.2) in both seasons. Of the total of 919 individuals, nearly 70% occurred in summer. The area was divided into four depth bands and no significant temporal difference was found as regards the density distribution of cumaceans in those bands as between the samples of the two campaigns. There were, however, spatial differences within bands in the summer campaign: the higher values of density, diversity and richness were close to the 50 m isobath in both campaigns, a fact that could well be attributed to the ongoing effect of the South Atlantic Central Water in this area. The results showed also that depth and the sediment particle size were the main structural factors determining the composition and distribution of the cumacean species.Cumáceos são crustáceos peracáridos cosmopolitas que se distribuem desde a zona entre marés até os fundos abissais. Habitam fundos arenosos e lamosos e eventualmente são encontrados no ambiente pelagial. Apesar de sua importância na dieta de diversos organismos, e de serem considerados bons indicadores ambientais, poucos estudos ecológicos foram realizados com o grupo no Brasil, não havendo uma avaliação do papel que desempenham na estruturação e funcionamento do ecossistema bêntico. O presente trabalho teve como objetivo descrever a composição e a distribuição espaço-temporal das espécies de Cumacea, investigar a existência de comunidades e de sua estrutura, identificar os principais fatores responsáveis pelos agrupamentos encontrados e avaliar o efeito das mudanças sazonais da estrutura oceanográfica sobre os descritores utilizados. Para tanto duas campanhas foram realizadas, no inverno de 2005 e no verão de 2006, em uma grade de 21 estações situadas na plataforma continental sudeste ao largo de Santos, dispostas em quatro faixas de profundidade (entre 10 e 100 m) e amostradas por meio de box corer com 0.1 m2 de área amostral. Do total de 24 espécies encontradas, cinco foram as mais abundantes: Diastylis sexpectinata, D. sympterygiae, Eudorella sp., Oxyurostylis salinoi e Anchistylis notus, esta última altamente dominante no verão. Diastylis sympterygiae foi característica das estações rasas (< 16 m) e com salinidades baixas (33.07 - 34.2), tanto no inverno quanto no verão. Do total de 919 indivíduos obtidos pouco mais de 70% ocorreu no verão. A área foi dividida em quatro faixas de profundidade e, considerando a distribuição da densidade de cumáceos nessas faixas, não foi encontrada diferença temporal significativa entre as amostras das duas campanhas. Entretanto, houve diferença espacial entre as faixas na campanha de verão, sendo os valores mais elevados de densidade, diversidade e riqueza situados próximo à isóbata de 50 m em ambas as campanhas, podendo ser atribuídos ao efeito contínuo da Água Central do Atlântico Sul sobre essa área. Os resultados mostraram ainda que a profundidade e as características granulométricas do sedimento foram os principais fatores estruturadores das comunidades de Cumacea e determinantes da composição e distribuição das espécies na área

Looking at the soft-bottom around a coastal coral reef: the impact of terrigenous input on Polychaeta (Annelida) community

Fragmentos dos recifes de coral constituem parte do sedimento ao redor dos mesmos, ampliando os limites do recife. Modelos estatísticos foram criados para investigar se a comunidade de poliquetas ao redor do recife Sebastião Gomes (Banco dos Abrolhos, Brasil) é influenciada pelas características do sedimento e/ou pela posição ao redor do recife, que são variáveis relacionadas à influência do aporte terrígeno. Em julho de 2007, período dominado por ventos que ressuspendem o sedimento fino da costa para os recifes, amostras de sedimento foram coletadas em quatro transectos perpendiculares ao recife (S, O, N e L). A espécie de poliqueta mais abundante foi o carnívoro Goniadides carolinae e o modelo selecionado para descrever a distribuição desta espécie foi muito semelhante aos ajustados tanto para a abundância de macrofauna quanto de poliquetas. Estes modelos apresentaram alta abundância em sedimentos carbonáticos grossos na face do recife exposta aos ventos, onde quase não há sedimento terrígeno. Por outro lado, a riqueza de poliquetas não foi influenciada pela posição dos transectos. Sebastião Gomes é um dos muitos recifes costeiros do Banco dos Abrolhos, cuja saúde está prejudicada devido ao aumento de lama relacionada a atividades humanas, como desmatamento e, recentemente, rejeitos da mineração.Erosion on coral reefs produces fragments of the constructor organisms that are scattered all around, thus enlarging the reef boundaries. Statistical modelling approach was used to investigate whether the Polychaeta community around Sebastião Gomes reef (Abrolhos Bank, Brazil) is influenced equally by sediment characteristics and/or by position related to the reef, that are variables related to the terrigenous input influence. In July 2007, a period dominated by winds that resuspend fine sediment from the land to coastal reefs, sediment samples were taken on four transects perpendicular to the reef (S, W, N and E) and a total of 121 species of polychaetes were recorded. The most abundant species was the carnivorous Goniadides carolinae and the model selected for it approximates to the best models fitted for both total macrofauna and polychaete abundance. These models represented higher abundance in coarse carbonate sediments on windward reef faces, where there is almost no terrigenous sediment. On the other hand, the Polychaeta richness did not depend on the transects. Sebastião Gomes reef is one of the many coastal reefs from Abrolhos Bank, whose healthy is probably in danger because of the increase of mud related to human activities, as deforestation and, recently, mining waste

Structure and dynamics of the macrobenthic communities of Ubatuba Bay, southeastern Brazilian Coast

A composição, distribuição, densidade, biomassa, diversidade e relações tróficas das comunidades macrobênticas da Enseada de Ubatuba, costa sudeste brasileira, foram estudadas sazonalmente, de agosto de 1995 a junho de 1996. As amostragens foram realizadas em 9 estações de coleta, situadas entre 4 e 13 m de profundidade, e obtidas em duplicata com pegador de fundo van Veen de 0,1 m² de área amostral. Duzentas e cinco espécies macrobênticas foram obtidas, a maioria apresentando baixa dominância e freqüência. Poliquetas e nemátodes dominaram, representando 89% da fauna total. As variações espaciais na estrutura das comunidades foram correlacionadas ao tipo de sedimento, ao passo que as variações temporais o foram com o aumento da perturbação causada pelas ondas e correntes sobre o substrato durante o período de chuvas. Poliquetas carnívoros e detritívoros foram dominantes, totalizando 81% das espécies. O diâmetro médio das partículas, conteúdo de areia fina, areia muito fina, silte e argila estiveram entre os principais fatores relacionados aos padrões de distribuição da fauna, densidade, diversidade e com a dominância dos grupos tróficos. Análises multivariadas mostraram que a área de estudo pode ser dividida em dois grupos de estações, caracterizados, respectivamente, pela presença de Magelona papillicornis e Mediomastus capensis.Species composition, distribution, density, biomass, diversity and trophic relationships of the macrobenthic communities in Ubatuba Bay, southeastern Brazilian coast, were investigated seasonally from August 1995 to June 1996. Sampling was carried out at 9 stations of between 4 and 13 m depth and taken in duplicate with a 0.1m² van Veen grab. Two hundred and five macrofaunal species were identified, presenting low dominance and frequency. Polychaetes and nematodes dominated, representing 89% of the whole fauna. Spatial variations in the structure of the communities were correlated to sediment type whereas seasonal variations were correlated to the increase in wave size and current disturbance over the substrate during the rainy period. Carnivore and surface deposit-feeder polychaetes were dominant, totalling 81% of the species. Mean grain size, fine sand, very fine sand, silt and clay contents were among the main factors related to the patterns of macrofaunal distribution, density and diversity and to the dominance of trophic groups. Multivariate analysis showed that the area may be divided into two groups of stations each of them characterized, respectively, by the presence of Magelona papillicornis and Mediomastus capensis

Benthic macrofauna structure in the northeast area of Todos os Santos Bay, Bahia State, Brazil: patterns of spatial and seasonal distribution

A estrutura da macrofauna bêntica das regiões entre marés e infralitoral raso na porção nordeste da Baia de Todos os Santos (BTS), nordeste do Brasil, foi investigada durante um período de dois anos. Sua relação com os parâmetros ambientais mensurados foi estudada através de análises estatísticas uni -e multivariadas, sendo os principais padrões de distribuição espacial e temporal relacionados principalmente ao tipo de sedimento e ao conteúdo de três indicadores da matéria orgânica sedimentar (Carbono, Nitrogênio e Fósforo). A macrofauna, composta majoritariamente por anelídeos poliqueta (cerca de 70% do total), apresentou baixa densidade, riqueza de espécies e diversidade, exceto nas estações amostradas nos bancos recifais. Estes se destacam como ambiente peculiar, formado por sedimentos grosseiros, pobres em matéria orgânica e ricos em carbonatos, apresentando fauna abundante e diversificada. A região entre marés e os locais rasos adjacentes à refinaria RLAM são formados por sedimentos compostos principalmente por areia fina e baixo conteúdo orgânico e constituem ambiente instável, com poucas espécies altamente dominantes, como Armandia polyophthalma e Laeonereis acuta. Em outras regiões da BTS, onde dominam os sedimentos pelíticos, densidade e diversidade foram muito baixas, especialmente nas proximidades da refinaria. Aqui, os indicadores biológicos apresentaram seus mais baixos valores, sendo as estações mais próximas (4 e 7) algumas vezes azóicas. A região adjacente de Caboto, inicialmente considerada como controle, apresentou baixa densidade, porém valores médios para diversidade, o que indica ser este ambiente relativamente menos perturbado. Foi possível identificar a existência de 5 grupos com padrões estruturais próprios (entremarés; bancos recifais; infralittoral pelitico; sedimentos mistos; Caboto), que parecem estar relacionados principalmente às características físicas e químicas do sedimento.Structure of intertidal and subtidal benthic macrofauna in the northeastern region of Todos os Santos Bay (TSB), northeast Brazil, was investigated during a period of two years. Relationships with environmental parameters were studied through uni-and multivariate statistical analyses, and the main distributional patterns shown to be especially related to sediment type and content of organic fractions (Carbon, Nitrogen, Phosphorus), on both temporal and spatial scales. Polychaete annelids accounted for more than 70% of the total fauna and showed low densities, species richness and diversity, except for the area situated on the reef banks. These banks constitute a peculiar environment in relation to the rest of the region by having coarse sediments poor in organic matter and rich in biodetritic carbonates besides an abundant and diverse fauna. The intertidal region and the shallower area nearer to the oil refinery RLAM, with sediments composed mainly of fine sand, seem to constitute an unstable system with few highly dominant species, such as Armandia polyophthalma and Laeonereis acuta. In the other regions of TSB, where muddy bottoms predominated, densities and diversity were low, especially in the stations near the refinery. Here the lowest values of the biological indicators occurred together with the highest organic compound content. In addition, the nearest sites (stations 4 and 7) were sometimes azoic. The adjacent Caboto, considered as a control area at first, presented low density but intermediate values of species diversity, which indicates a less disturbed environment in relation to the pelitic infralittoral in front of the refinery. The results of the ordination analyses evidenced five homogeneous groups of stations (intertidal; reef banks; pelitic infralittoral; mixed sediments; Caboto) with different specific patterns, a fact which seems to be mainly related to granulometry and chemical sediment characteristics