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.

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

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

Estudio de foraminífiros bentónicos en escala mensual en una bahía subtropical moderadamente afectada por efluentes urbanos

Benthic foraminifera were sampled monthly during a one-year period in order to examine their biological response to the environmental factors in the Ubatuba Bay (northern coast of São Paulo State, Brazil). The area is a popular tourist destination with a population that varies during the year, as does the untreated sewage carried into the bay by the rivers. Four sites were analysed. Each station is near one of the rivers that discharge into the bay. Biological data were analysed with multivariate and univariate techniques. The influence of the abiotic parameters on the foraminiferal fauna was inferred through statistical methods and time correlation functions. Geochemical and populational parameter differences allowed the sites to be separated into two groups according to their stress conditions. One group was dominated by Ammonia tepida—a herbivore species—and showed higher densities indicating a more productive and less contaminated location. The other one was dominated by Buliminella elegantissima—a detritivore species. Species diversity did not seem to be a good indicator of environmental health in this area due to the low densities and the high dominance of few species. Nevertheless, density and richness were used as evidence of local productivity and environmental conditions. Quasi-azoic moments related to the high degree of contamination were observed. Anthropogenic effects were stronger in the austral summer period, when sewage input through the rivers increases due to mass tourism.Fueron analizados foraminíferos bentónicos en cuatro estaciones muestreadas mensualmente con la intención de investigar la respuesta biológica a los factores ambientales en la Ensenada de Ubatuba (costa noreste de São Paulo, Brasil). El área es un importante local turístico cuya población fluctúa a través del año y recibe efluentes no tratados a través de los ríos que en ella desembocan. Fueron analizados cuatro locales. Cada estación se encuentra localizada próxima a uno de los cuatro ríos que desembocan en la bahía. Los datos biológicos fueron analizados con técnicas uni y multivariadas. La influencia de los parámetros abióticos sobre la fauna de foraminíferos fue inferida a través de métodos estadísticos y de funciones de correlación temporal. Parámetros geoquímicas y poblacionales permitieron distinguir dos grupos de estaciones que reflejan las condiciones de estrés local. Uno de los grupos estuvo dominado por Ammonia tepida –especie herbívora– y se mostró más productivo y menos contaminado. El otro local estuvo dominado por Buliminella elegantísima –especie detritívora. La diversidad especifica no se mostró un buen indicador de la salud ambiental en esta región debido a las bajas densidades y a la alta dominancia de unas pocas especies. Sin embargo, la densidad y riqueza pudieron ser utilizadas como evidencias de la productividad local y condiciones ambientales. Fueron observados momentos casi azoicos relacionados con el alto grado de contaminación. Los efectos antropogénicos fueron mayores durante el período de verano austral, cuando la entrada de deshechos domésticos a través de los ríos aumenta como consecuencia del incremento del turismo