METABOLISMO NITROGENADO DO BIVALVE ANTÁRTICO LATERNULA ELLIPTICA (KING & BRODERIP) E O SEU USO POTENCIAL COMO BIOMARCADOR.

The Antarctic marine environment is characterized by the extreme seasonality of the primary production in the water column and the low but stable temperatures. Both are considered the main factors in the adaptative evolution of Antarctic ectothermic organisms. Studies about physiological and biochemical processes of the cold-adapted species revealed the presence of antifreeze glycoproteins in the biological fluids and cold-adapted proteins. The low and stable temperatures have resulted in the appearence of enzymes with high catalytic efficiency and the absence of the thermal stress proteins in some Antarctic fishes. The austral winter promotes a seasonal food shortage, submitting the benthic ectotherms to long periods of starvation. This is particularly true for the organisms that depend on phytoplankton as their primary source of food. The Antarctic marine environment also presents areas of high copper concentrations on the sediment surface as well as cadmium in the water column. The bivalve Laternula elliptica, a circumpolar species, has been proposed as bioindicator for long term monitoring of heavy metals in the shallow waters of Antarctica due to its capacity to accumulate metals, especially cadmium and zinc. Like other Antarctic ectothermic organisms, L. elliptica changes its metabolism from aerobic to anaerobic as a function of temperature, being 6 ºC critical and 9 ºC lethal. This bivalve also shows a marked seasonality in its metabolism, with low oxygen consumption in winter as compared to summer. It is speculated that it enters into a dormancy state during the austral winter as it apparently retracts its siphons below the sediment surface. The apparent supression of the water pumping by the siphons during winter forces L. elliptica to mobilize its energy reserves, using the siphon proteins as its principal source of energy (ratio of oxygen consumption/excreted nitrogen = 3.0). Even during summer, when the high food supply stimulates the bivalve growth, the metabolism is mainly protein based. (O:N ratio = 16). The excretory nitrogen metabolism of this bivalve is typically ammoniotelic, characterized by the excretion of almost 90% of nitrogen in the form of ammonia and 10% as urea. Probably, the urea excreted arises from the hydrolysis of the proteic aminoacid L-arginine by arginase in order to maintain the tissue levels of that aminoacid. In such case, the presence of this enzyme in the kidney tissues may be related to the physiological constraints caused by the retraction of the siphons and the requirements for the excretion of this nitrogen compound during the austral winter. Studies with the renal arginase of this bivalve showed a high metabolic tolerance to the metallic cations Cu, Zn, Fe and Cd, when compared to the arginase behavior of other bivalves such as Dreissena polymorpha. The present work covers the life history of this bivalve, its potential use as a biomarker and its adaptations to the extreme marine environment conditions in Antarctica.O ambiente marinho Antártico é caracterizado pela extrema sazonalidade da produção primária na coluna d´água e por temperaturas baixas e estáveis. Esses dois fatores têm sido tratados como os principais responsáveis pela evolução adaptativa dos organismos ectotérmicos Antárticos. Os estudos sobre a presença de mecanismos bioquímicos e isiológicos de adaptação às baixas temperaturas revelaram a existência de glicoproteínas anticongelantes nos fluídos biológicos e de proteínas adaptadas ao frio. Enzimas com elevada eficiência catalítica e a ausência de proteínas de estresse térmico em algumas espécies de peixes Antárticos revelam, em parte, algumas das adaptações experimentadas por esses organismos ao longo do processo evolutivo, sob a pressão seletiva das temperaturas baixas e estáveis. A sazonalidade alimentar, imposta pelo inverno austral, proporciona um longo período de restrição alimentar para os ectotérmicos bentônicos, especialmente para os filtradores de fitoplâncton, que dependem diretamente da produção primária como fonte de alimento. O ambiente marinho Antártico também apresenta regiões com elevada concentração de cobre na superfície do sedimento e de cádmio na coluna d´água. O bivalve infaunal Laternula elliptica apresenta distribuição circumpolar e tem sido postulado como um bioindicador para o monitoramento, a longo prazo, de metais pesados nas águas rasas do ambiente marinho Antártico, em função da sua capacidade de bioacumular alguns metais, em especial cádmio e zinco. Semelhante a outros organismos ectótermicos Antárticos, L. elliptica altera o seu perfil metabólico de aeróbio para anaeróbio, em função do aumento da temperatura ambiente, estabelecida em 6 ºC, como crítica e a 9 ºC, como letal. Esse bivalve também apresenta uma acentuada sazonalidade metabólica, marcada pelo baixo consumo de oxigênio, no inverno, em relação ao verão, o qual é acompanhado pela aparente retração do sifão para uma posição abaixo da linha do sedimento, levando a especulação sobre um possível estado de dormência ao longo do inverno austral. A aparente supressão do bombeamento de água pelos sifões, durante o inverno, leva L. elliptica a mobilizar as suas reservas energéticas e utilizar proteínas do sifão como o seu principal combustível energético (razão oxigênio consumido/nitrogênio excretado = 3,0). Mesmo durante o verão, quando a oferta alimentar acelera o crescimento desse bivalve, o metabolismo da L. elliptica continua sendo principalmente protéico (razão O:N = 16). O metabolismo nitrogenado excretório desse bivalve é tipicamente amoniotélico, caracterizado pela excreção de 90% do nitrogênio na forma de amônia e 10% como uréia. Provavelmente, a uréia excretada é decorrente da hidrólise do aminoácido protéico L-arginina, como forma de manutenção dos níveis teciduais desse aminoácido, em reação catalisada pela arginase. Neste caso, a presença dessa enzima no tecido renal da L. elliptica pode estar relacionada com as limitações impostas pela retração do sifão durante o inverno austral e as necessidades fisiológicas excretoras desse composto nitrogenado. Estudos com a arginase renal da L. elliptica também revelaram a sua maior resistência à inibição pelos cátions metálicos Cu, Zn, Fe e Cd, quando comparado ao comportamento da arginase de outros bivalves, como por exemplo, Dreissena polymorpha. Assim, a presente revisão reúne informações sobre a história de vida desse bivalve, seu potencial biomarcador e a sua evolução adaptativa nas condições extremas do ambiente marinho Antártico

Method for monitoring intertidal communities in a steep rocky shore: a combination of digital image technology and field operational strategy

Este trabalho apresenta uma metodologia para estudos temporais de comunidades entre-marés de costões rochosos com acentuada inclinação, associando tecnologia de captura de imagens digitais com uma estrutura operacional de campo, permitindo a amostragem de ampla faixa da comunidade, em pouco tempo. Dois métodos tradicionais de estimativa de porcentagem de cobertura (estimativa visual e pontos de interseção) foram usados para comparar a aplicabilidade do método proposto a um estudo de sucessão, quanto às vantagens econômicas, operacionais e qualidade dos dados obtidos. O método permite a amostragem temporal de múltiplos transectos verticais específicos, por meio de fotos seqüenciais. As mesmas são fundamentais para a posterior montagem da imagem do transecto num programa de edição de imagem através da compilação das fotos e sobreposição temporal dos transectos. Este método obteve resultados similares ao método de pontos de interseção quanto às leituras de porcentagem de cobertura, além de reduzido tempo em campo, vantagens econômicas e vantagens do uso das fotografias digitais. A análise das transições temporais permitiu a obtenção de parâmetros como recrutamento, mortalidade e crescimento populacional, além da montagem de uma animação com a sucessão. Consideramos esta metodologia a mais indicada para estudos de sucessão ecológica, especialmente no monitoramento de comunidades de invertebrados bentônicos do médiolitoral, em costões de inclinação acentuada.This paper introduces a method for temporal studies of steep rocky intertidal communities. It combines the use of digital image technology with field methodology, so that a wide area of the community can be sampled in a short time. Two current nondestructive percent cover estimation methods (visual estimation and point intersection) were compared in terms of cost, operational advantages and data quality, with a proposed method for a sucessional study . The proposed method used sequential photos to sample multiple fixed vertical transects over time. Reproduction of the mid-intertidal transect over time was possible by overlaying temporal transects in an image editing program. This method was similar to the point intersection quadrat method used to estimate percent cover. Benefits included reduced time on field work, economic advantages and other advantages of using digital photography, such as recording. Temporal photography of transects provided measurements of recruitment, mortality and population growth, and made it possible to manufacture an animation of sucessional stages. We suggest that this is the best method for providing information and understanding on the process of succession and for monitoring benthic invertebrate intertidal communities on steep rocky shores

Distribuição da Ictiofauna Capturada em Arrastos de Fundo na Baía de Guanabara - Rio de Janeiro, Brasil

In order to describe the composition and the structure of the fish community and to analyze spatial distribution patterns of the most frequent and abundant groups in Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil, thirty-seven trawls were accomplished in September 1997, May 1998, April and August 2000, in four areas along the north-south environmental gradient of the bay. Fifty-six species, belonging to 27 families, were captured. The families Sciaenidae, Ariidae, Haemulidae, Dactylopteridae, and Triglidae in this order, were the most abundant. Habitat partitioning of the most abundant populations was observed along the bay. Ariidae, mostly represented by the marine catfish Genidens genidens, prevailed in the inner areas (I and II), with lower depths and salinities. Sciaenidae, of which the whitemouth croaker Micropogonias furnieri was the most abundant species, prevailed in the central area (III), with higher depths while Haemulidae and Dactylopteridae were more abundant in the outermost area (IV), with less turbid and more saline waters, and the lowest content of organic matter in the sediment. The outer areas (III and IV), under oceanic influence, presented the greatest fish abundances and the highest species richness.Com o objetivo de descrever a composição e a estrutura da comunidade de peixes na Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, Brasil, e analisar os padrões de distribuição espacial dos grupos mais freqüentes e abundantes, foram realizados 37 arrastos de fundo nos meses de setembro de 1997, maio de 1998, abril e agosto de 2000, em quatro áreas de estudo, ao longo do gradiente norte-sul da baía. Foram identificadas 56 espécies de peixes, pertencentes a 27 famílias. As famílias Sciaenidae, Ariidae, Haemulidae, Dactylopteridae e Triglidae, nesta ordem, foram as mais abundantes. Foi observada a repartição espacial das populações mais abundantes ao longo da baía. A família Ariidae, sendo o bagre Genidens genidens a espécie mais representativa, predominou nas áreas mais internas (I e II), de menor profundidade e salinidade mais baixa. A família Sciaenidae, da qual a corvina Micropogonias furnieri foi a espécie mais abundante, predominou na área central da baía (III), de maior profundidade. Já as famílias Haemulidae e Dactylopteridae foram mais abundantes na área mais externa (IV), com água mais clara e salina e com menor teor de matéria orgânica no sedimento. Maiores valores de abundância e riqueza específica foram observadas nas áreas mais externas, sob maior influência oceânica (áreas III e IV)

Seleção de presas pelo gastropodo Thais haemastoma (L.) na região de Arraial do Cabo, RJ

Orientador: Luiz Francisco Lembo DuarteDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A ação de ondas é um importante fator determinante da estrutura das comunidades de zonas entremarés de costões rochosos, exercendo, também,uma grande influencia no comportamento de forrageamento de vários animais através do aumento de riscos de mortalidade causado pelo impacto das ondas. A compreensão da dieta de um predador, ao longo de um gradiente de exposição às ondas, pode explicar, muitas vezes, as variações locais da distribuição abundância das populações de presas, em função da atividade desses organismos. Com o objetivo de verificar se existem diferenças na dieta de Thais haemastoma (L. ) em função da ação de ondas, foram realizadas observações quinzenais do seu comportamento de forrageamento' (freqüencia de alimentação, escolha de espécie e tamanho de presa), durante o período de Julho/1990 a Agosto/1991, em dois locais da Enseada do Forno, Arraial do Cabo, RJ: um ambiente exposto (Fortaleza) eoutro protegido do impacto direto das ondas( Forno). Experimentos em laboratório também foram realizados com o intuito de se testar a seleção de presas e de se obter dados referentes ao retorno energético liquido de cada uma delas (tempo de manipulação, conteúdo calórico epeso seco consumido). Os resultados mostraram que Thais haemastoma se alimenta basicamente de quatro espécies: o bivalve Perna perna (L.) e os cirripédios Tetraclita stalactifera Lamarck, Megabalanus tintinnabulum (L.) e M.coccopoma (Darwin). As grandes densidades deste gastrópodo observadas no local exposto, a Fortaleza (média de 26 inds. /m2 ), em contraste com olocal protegido, oForno(média de 4inds/m2 ), são devidas à maior disponibilidade de presas sésseis naquele local. Os indices de eletividade (E*) mostraram que Thais seleciona o mexilhão, independentemente de sua abundância, tanto na natureza como em condições de laboratório. Perna perna não só é a presa de maior conteúdo calór ico como a mais proveitosa em termos de retorno energético (calorias/hora). A seleção de um tamanho menor e menos proveitoso de Perna na Fortaleza ( < 25 mm) do que no Forno (25-50 mm) representa um desvio da dieta ótima (em termos energéticos) devido a um maior batimento de ondas. As taxas de consumo de 0,10 a0,26 presas/ Thais/dia, apesar de baixas quando comparadas às de Outros predadores como caranguejos e peixes, Podem ser suficientes para o controle da densidade das Espécies sésseis, principalmente no costão protegido do Forno. Portanto, na Enseada do Forno, a ação de ondas é suficiente para restringir o processo de seleção de tamanho mas não para reduzir a freqüência de alimentação ou mesmo a seleção de espécies de presa por Thais haemastomaAbstract: Wave action is an important structuring factor in rocky intertidal communities. It also has a great influence on animal foraging behaviour through an increase of mortality risks due mainly to dislodgement. Understanding differences in predator diet along a wave exposure gradient May explain variation in how predators affect prey distributions. In order to test if there are differences in feeding rates and prey species and size selection by Thais haemastoma (L. ) due to wave action, fortnightly field observations of its foraging behaviour were made (July/1990 August/1991). Two sites differing in wave exposure were chosen inside Forno inlet, Arraial do Cabo, RJ: an exposed (Fortaleza) and asheltered one ( Forno) . Laboratory experiments were also carried out to test prey choice and to obtain data from net energy return of each consumed prey species (calories/hour). The results showed that Thais basically feeds on Four species: the mussel Perna perna and the barnacles Tetraclita stalactifera, Megabalanus tintinnabulum and M. coccopoma. The greater densi ties of Thais observed at the exposed site (26 ind/m2) in coptrast to the sheltered one (4 ind/m2) were due to higher abundances of its sessile prey in the former site. The electi vi ty indices (E*) suggested that this gastropod selects mussels in an optimal fashion, i. e. , despi te their abundance. P.perna has not only the highest energy content but also is the most profitable prey. The choice of a smaller and less profitable mussel size « 25 mm) at Fortaleza than at Forno (25-50 mm) shows a deviation of optimal diet probably due to a greater wave exposure. Rates of consumption (0,10-0,26 prey / Thais/ day) are lower than those of other predators such as crabs and fishes but they may be high enough to control sessile prey densities, specially at the sheltered si te. This study indicates that wave action affects size selection but it does not influence on feeding rates or even on prey species choice by Thais haemastoma in Forno inlet.2MestradoEcologiaMestre em Ciências Biológica