Dissertations / Theses on the topic 'Marine benthic species'

nÃo hÃ
In the present work we performed a study and characterization of benthic macrofauna of the intertidal fringe of PecÃm beach between the years 2006 and 2011 in order to obtain information about the taxonomic diversity of species and deepen knowledge about the ecology of these organisms in the face of new environmental conditions imposed by the deployment of Marine Terminal of Port of PecÃm. Seventy-one taxa belonging to seven taxonomic groups: Porifera, Cnidaria, Mollusca, Annelida (Polychaeta), Arthropoda (Crustacea), Echinodermata and Chordata were listed. Six species of marine benthic invertebrates introduced: the bivalve mollusc Isognomon bicolor, Donax gemmula and Heterodonax bimaculatus, the crustacean Decapoda Charybdis hellerii and the polychaete Phragmatopoma caudata were listed. The species Phragmatopoma caudata, Donax gemmula and Heterodonax bimaculatus were classified as cryptogenic and Isognomon bicolor and Charybdis hellerii as exotic detected in the natural environment. Heterodonax bimaculatus is first recorded in the state of CearÃ, extending its distribution along the Brazilian coast. Specific preferences of benthic macrofauna in relation to the variability of substrates were found. This fact influences the composition and distribution of taxa, has been identified a greater number of taxonomic groups (seven) in consolidated substrate when compared to taxonomic groups (three) identified in the unconsolidated substrate. There were no significant changes in the composition of local benthic macrofauna when compared to other coastal regions of the state. The quantitative fluctuations observed in populations seem to be related to a response of organisms to coastal dynamics, indicating an adaptive process of species to new environmental conditions of the area. It was observed a decrease in the average percentage of coverage of organisms in consolidated substrate, and there were no significant differences in the average number of organisms in unconsolidated substrate between the years 2008 and 2011. With reference to the collect frequency (monthly, bimonthly and quarterly) was observed that the average percentage of coverage of organisms in consolidated substrate and the average amount of organisms in unconsolidated substrate showed no significant differences among the three study periods during the years 2008 and 2011. The quantitative and qualitative data obtained in this study suggest that the introduced species in the intertidal fringe PecÃm beach have not, so far, caused significant impacts on local benthic macrofauna, although they may be considered as a potential threat to the structure of these communities. Shipping accomplished through the Marine Terminal of Port of PecÃm seems to be the vector responsible for the introduction of new species in local macrozoobenthos.
No presente trabalho foi realizado o levantamento e carac-terizaÃÃo da macrofauna bentÃnica da faixa entremarÃs da praia do PecÃm, no perÃodo de 2006 a 2011, com a finalidade de obter informaÃÃes sobre a diversidade taxonÃmica das espÃcies e aprofundar o conhecimento sobre a ecologia desses organismos frente Ãs novas condiÃÃes ambientais impostas pela implantaÃÃo do Terminal PortuÃrio do PecÃm. Foram identificados 71 tÃxons pertencentes a 7 grupos taxonÃmicos: Porifera, Cnidaria, Mollusca, Annelida (Polychaeta), Arthropoda (Crustacea), Echinodermata e Chordata. Como espÃcies introduzidas foram identificados os moluscos bivalves Isognomon bicolor, Donax gemmula e Heterodonax bimaculatus, o crustÃceo decÃpoda Charibdys hellerii e o poliqueta Phragmatopoma caudata. As espÃcies Phragmatopoma caudata, Donax gemmula e Heterodonax bimaculatus foram classificadas como criptogÃnicas e Isognomon bicolor e Charibdys hellerii como exÃticas detectadas em ambiente natural. Heterodonax bimaculatus à registrado pela primeira vez para o estado do CearÃ, ampliando sua distribuiÃÃo na costa brasileira. Foram constatadas preferÃncias especÃficas da macrofauna bentÃnica com relaÃÃo à variabilidade dos substratos o que influencia na composiÃÃo e distribuiÃÃo dos tÃxons, tendo sido identificada uma maior quantidade de grupos taxonÃmicos (7) no substrato consolidado quando comparada aos grupos taxonÃmicos (3) identificados no substrato inconsolidado. NÃo foram observadas alteraÃÃes significativas na composiÃÃo da macrofauna bentÃnica local quando comparada com a de outras localidades costeiras do estado. As flutuaÃÃes quantitativas observadas nas populaÃÃes parecem estar relacionadas a uma resposta dos organismos à dinÃmica costeira, indicando um processo adaptativo das espÃcies Ãs novas condiÃÃes ambientais da Ãrea. Foi verificado um decrÃscimo no percentual mÃdio de cobertura dos organismos no substrato consolidado, nÃo tendo sido observado diferenÃas significativas na quantidade mÃdia de organismos no substrato inconsolidado entre os anos de 2008 e 2011. Com relaÃÃo à periodicidade de coleta (mensal, bimestral e trimestral) observou-se que o percentual mÃdio de cobertura de organismos no substrato consolidado e a quantidade mÃdia de organismos no substrato inconsolidado nÃo apresentaram diferenÃas significativas entre os trÃs perÃodos analisados durante os anos de 2008 e 2011. Os dados quantitativos e qualitativos obtidos nesse estudo sugerem que as espÃcies introduzidas na faixa entremarÃs da praia do PecÃm nÃo tÃm, atà o momento, causado impactos significativos na macrofauna local, embora possam ser consideradas como uma potencial ameaÃa à estrutura dessas comunidades. O transporte marÃtimo realizado atravÃs do Terminal PortuÃrio do PecÃm parece ser o vetor responsÃvel pela introduÃÃo de novas espÃcies no macrozoobentos local.

Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau...
Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau...
Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau. Deuxième étude : des durées d’échantillonnage intermédiaires d’une à deux semaines (l’échelle des traitements allant d’un jour à un mois) étaient la durée optimale de déploiement de la plaque de fixation pour la détection des espèces « rares » (c’est-à-dire, des le début du recrutement). Une analyse au niveau de l’assemblage montre toutefois que l’augmentation de la durée et de la fréquence de l’échantillonnage augmentait logarithmiquement le nombre total d’espèces rares observées. Ces résultats espèce par espèce et au niveau de l’assemblage démontrent que la modification des éléments temporels de l’échantillonnage, tels que la durée et la fréquence, peut affecter considérablement la détection d’espèces. Troisième étude : après avoir évalué plusieurs sources spatiales et temporelles (le site, la région, la saison, et l’année), le moment choisi pour le déploiement des plaques est apparu comme étant la plus grande source de variabilité du recrutement benthique d’espèces rares. En particulier, le moment optimal pour la détection précoce serait en automne (a) lorsque le recrutement saisonnier d’espèces envahissantes établies tend à atteindre un pic et (b) lorsque la détection au niveau du site d’espèces envahissantes rares tend à se produire. Quatrième étude : l’échelle spatiale dominante dans le recrutement d’espèces rares est la plus petite (centaine de mètres). Cette échelle dominante peut être interprétée comme étant la bonne échelle spatiale pour la détection d’espèces rares. Une analyse plus poussée a montré que si l’échantillonnage a été structuré de manière aléatoire, l’échantillonnage à des échelles intermédiaires (millier de mètres) devient l’échelle optimale pour la détection d’espèces rares. Ces résultats élucident les différences de variabilité naturelle de la population benthique entre multiples échelles d’espace et de temps pour des espèces rares et communes. Ces études écologiques font partie d’une boîte à outils de détection précoce nécessaire à la gestion des espèces envahissantes marines en renseignant sur la manière dont l’échantillonnage des espèces rares doit être faite à multiples échelles spatio-temporelles. Des expériences de terrain similaires optimisant la détection d’espèces rares (au-delà de l’utilisation de plaques de fixation pour détecter les organismes benthiques dans les provinces Maritimes canadiennes) devraient être réalisées pour d’autres taxons, régions, t outils d’échantillonnage—en particulier, les envahisseurs à haut risque prévus, les invasions futures, et les outils récemment développés.
Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau. Deuxième étude : des durées d’échantillonnage intermédiaires d’une à deux semaines (l’échelle des traitements allant d’un jour à un mois) étaient la durée optimale de déploiement de la plaque de fixation pour la détection des espèces « rares » (c’est-à-dire, des le début du recrutement). Une analyse au niveau de l’assemblage montre toutefois que l’augmentation de la durée et de la fréquence de l’échantillonnage augmentait logarithmiquement le nombre total d’espèces rares observées. Ces résultats espèce par espèce et au niveau de l’assemblage démontrent que la modification des éléments temporels de l’échantillonnage, tels que la durée et la fréquence, peut affecter considérablement la détection d’espèces. Troisième étude : après avoir évalué plusieurs sources spatiales et temporelles (le site, la région, la saison, et l’année), le moment choisi pour le déploiement des plaques est apparu comme étant la plus grande source de variabilité du recrutement benthique d’espèces rares. En particulier, le moment optimal pour la détection précoce serait en automne (a) lorsque le recrutement saisonnier d’espèces envahissantes établies tend à atteindre un pic et (b) lorsque la détection au niveau du site d’espèces envahissantes rares tend à se produire. Quatrième étude : l’échelle spatiale dominante dans le recrutement d’espèces rares est la plus petite (centaine de mètres). Cette échelle dominante peut être interprétée comme étant la bonne échelle spatiale pour la détection d’espèces rares. Une analyse plus poussée a montré que si l’échantillonnage a été structuré de manière aléatoire, l’échantillonnage à des échelles intermédiaires (millier de mètres) devient l’échelle optimale pour la détection d’espèces rares. Ces résultats élucident les différences de variabilité naturelle de la population benthique entre multiples échelles d’espace et de temps pour des espèces rares et communes. Ces études écologiques font partie d’une boîte à outils de détection précoce nécessaire à la gestion des espèces envahissantes marines en renseignant sur la manière dont l’échantillonnage des espèces rares doit être faite à multiples échelles spatio-temporelles. Des expériences de terrain similaires optimisant la détection d’espèces rares (au-delà de l’utilisation de plaques de fixation pour détecter les organismes benthiques dans les provinces Maritimes canadiennes) devraient être réalisées pour d’autres taxons, régions, t outils d’échantillonnage—en particulier, les envahisseurs à haut risque prévus, les invasions futures, et les outils récemment développés.
As a consequence of anthropogenic activities, biological invasions have become a global problem that can cause ecological (e.g., biodiversity and habitat), economic (industries), and social (human wellbeing) harm. Prevention and early detection of new invasions are vital components of managing risks and impacts to ecosystems and economies. Prevention is, of course, preferred but early detection is a critical step that can ultimately stop future spread of invasive species because it provides an opportunity for eradication before population growth and spread. Despite being a cost- and time-effective management option, early detection requires considerably high sampling effort to detect incipient invasive populations at the early stages of their invasion. Using the marine benthic system as a model, four inter-related studies were carried out to identify sampling strategies that could enhance our ability to detect rare invasive populations and to understand ecological patterns and processes of benthic recruitment across multiple scales of space and time. Specifically, these experimental field studies aimed to (1) evaluate the relationship between propagule supply and settlement in a closed invasive population, (2) determine the optimal sampling duration and frequency using settlement plates to detect rare species, (3) ascertain the relative importance of spatial and temporal sources of variation in benthic recruitment, and (4) examine how the spatial scale of sampling affects species detection by analyzing recruitment patterns at multiple scales across four orders of magnitudes ranging from tens of metres to tens of kilometres. First study: Contrary to the expectation of a strong relationship between supply and initial settlement, larval supply was instead a limited determinant of settlement at mesoscales. This finding suggests that the strength of this relationship weakens as the spatial scale increased from previously reported small-scale field observations to mesoscales of the present study. Nonetheless, a quarter of the variation in settlement can still be explained by supply over short timescales (one week). Therefore, this relationship supports the utility of settlement plates as an effective tool for early detection at mesoscales within a marina because low densities of recruitment on plates correspond to low abundances of invasive propagules in the water column...
As a consequence of anthropogenic activities, biological invasions have become a global problem that can cause ecological (e.g., biodiversity and habitat), economic (industries), and social (human wellbeing) harm. Prevention and early detection of new invasions are vital components of managing risks and impacts to ecosystems and economies. Prevention is, of course, preferred but early detection is a critical step that can ultimately stop future spread of invasive species because it provides an opportunity for eradication before population growth and spread. Despite being a cost- and time-effective management option, early detection requires considerably high sampling effort to detect incipient invasive populations at the early stages of their invasion. Using the marine benthic system as a model, four inter-related studies were carried out to identify sampling strategies that could enhance our ability to detect rare invasive populations and to understand ecological patterns and processes of benthic recruitment across multiple scales of space and time. Specifically, these experimental field studies aimed to (1) evaluate the relationship between propagule supply and settlement in a closed invasive population, (2) determine the optimal sampling duration and frequency using settlement plates to detect rare species, (3) ascertain the relative importance of spatial and temporal sources of variation in benthic recruitment, and (4) examine how the spatial scale of sampling affects species detection by analyzing recruitment patterns at multiple scales across four orders of magnitudes ranging from tens of metres to tens of kilometres. First study: Contrary to the expectation of a strong relationship between supply and initial settlement, larval supply was instead a limited determinant of settlement at mesoscales. This finding suggests that the strength of this relationship weakens as the spatial scale increased from previously reported small-scale field observations to mesoscales of the present study. Nonetheless, a quarter of the variation in settlement can still be explained by supply over short timescales (one week). Therefore, this relationship supports the utility of settlement plates as an effective tool for early detection at mesoscales within a marina because low densities of recruitment on plates correspond to low abundances of invasive propagules in the water column...

Contemporary efforts to conserve and restore the marine environment are centred on regulating anthropogenic activities in defined ocean areas through marine protected areas (MPAs). This spatially explicit approach is contingent upon a good understanding of the biology and distribution of species. However, our understanding of many rare and threatened benthic species, for which conservation MPAs are currently being designated, is poor. The fan mussel, Atrina fragilis (Pennant 1777), a rare and vulnerable sessile benthic species that shows a reduced distribution compared to historical accounts, was used as a case species. Identifying the larvae of sessile benthic species is an essential first step in informing their conservation. Here, the first description of larva belonging to A. fragilis is presented along with key life-history traits. A point process modelling framework appropriate for the analysis of presence-only data, along with techniques to address both observer bias and uncertainties with historical occurrence records, were employed to successfully predict the distribution of A. fragilis, revealing potentially important drivers in its current distribution. The transport of A. fragilis larva, taking into account key aspects of life-history, habitat suitability and fine scale hydrodynamics, was modelled to investigate potential levels of connectivity within the Scottish sea area, allowing the potential supply of larvae to areas of suitable habitat and the Scottish MPA network to be evaluated. To date there has been no consideration of the likely effectiveness of measures in most inshore MPAs. Here we assessed the siting of MPAs in relation to fishing intensity and seabed ruggedness on the west coast of Scotland. The results suggest little reduction in fishing pressure is effected by current restrictions on activity in the subset of MPAs investigated, with protection principally being applied to rugged areas that may already act as natural refugia for vulnerable benthic species such as A. fragilis.

Low light intensity habitats harbor unique sciophilous benthic communities and are a source of novel and unique sponge fauna. However, the community structure of these habitats is poorly studied to date. Thus, this study attempts to understand the composition and structure of sciophilous sponge populations in southeast Florida. Fifty limestone plates were placed on a shallow reef in Fort Lauderdale for two years (2010-2012). To identify the sponge community and their patterns over time, all plates were photographed at the end of each year. Then, samples were taken from each of the live sponge specimens observed on the plates and processed in the laboratory for taxonomical identification. A total of 45 different sponge species were found, the majority corresponding to the Poecilosclerida Order. Eighteen were identified to species level, twenty-two to genus, and five were undetermined. Eight sponges constitute new records to Florida, and four are potentially new species. The most dominant species include Oscarella sp.1, Dysidea etheria, Mycale sp.1, Halisarca caerula and Tedania ignis. Species richness significant varied among years, and species cover among sectors (inner and outer reef). However, sponge assemblages were similar between years with slightly variation between sectors. This study found a diverse and complex composition and structure of sponges that is quite distinct from the sponge assemblages on the open reefs. A guide of the biodiversity of cryptic sponge species was created to facilitate further studies in low light intensity habitats.

The development of offshore wind farms and marine renewable energy devices in the Mediterranean is central to both national, and international, energy strategies for countries bordering the Mediterranean Sea. The ecological impacts of marine renewable energy development in the Mediterranean region, although essential for policy makers, are as yet unknown. The Northern Adriatic is identified as a plausible site for offshore wind farm development. Using the wider region (Adriatic and Northern Ionian) as a case study, this thesis examines the likely impact to the marine environment if an offshore wind farm is established. Site suitability, based on wind speed, bathymetry, and larvae connectivity levels are investigated along with the plausibility of the turbines operating as artificial reefs in the area. As offshore wind farms may alter the larval connectivity and supply dynamics of benthic populations, a connectivity map was constructed to identify areas of high and low connectivity in the Adriatic Sea. The Puglia coast of Italy is a likely larval sink, and displays some of the highest connectivity within the region, suggesting potential inputs of genetic materials from surrounding populations. Considering offshore wind farms could operate as artificial reefs, an in-situ pilot project was established to simulate the presence of wind turbines. Macroinvertebrates colonized the new substrata within the first few months but were lower in abundance when compared to a natural hard substrata environment. Time, turbine location, and the material used for turbine construction all affected the macro-invertebrate communities. In addition, fish abundances, and diversity were lower around the simulated OWF foundations in comparison to a natural hard substrata environment, and no increases in fish abundance occurred around the simulated turbines when compared to reference sites of soft substrata. This observation was validated with the use of an ecosystem modelling software (Ecopath with Ecosim), which simulated the overall ecosystem level impacts that would occur if 50 offshore monopile wind turbines were introduced to the Northern Ionian and colonized by macroinvertebrate communities. When compared to the baseline scenario (no simulated introduction of an OWF), the introduction of new habitat had no discernible impacts to the structure or functioning of the marine ecosystem. Noticeable changes to the ecosystem were only apparent if fishing restrictions were enforced in parallel with the simulated offshore wind farm; the ecosystem appears to become more structured by top down predation. In addition seabirds are also impacted by the reduction of fishing discards as a food source. These results are the first attempt to quantify the suspected benefits of offshore wind farms operating as de-facto marine protected areas.

Parmi les outils qui permettent de mieux comprendre les systèmes naturels, la modélisation écologique a connu un essor particulièrement important depuis une vingtaine d’années. Les modèles écologiques, représentation simplifiée d’une réalité complexe, permettent de mettre en avant les facteurs environnementaux qui déterminent la niche écologique des espèces et de mieux comprendre leur réponse aux changements de l’environnement. Dans le cas des faunes marines antarctiques, la modélisation écologique fait face à plusieurs défis méthodologiques. Les jeux de données de présence des espèces sont très souvent agrégés dans le temps et dans l’espace, à proximité des stations de recherche. Ces données sont souvent trop peu nombreuses pour caractériser l’espace environnemental occupé par les espèces ainsi que leur physiologie. Enfin, les jeux de données environnementales manquent encore de précision pour finement représenter la complexité des habitats marins. Dans ces conditions, est-il possible de générer des modèles performants et justes à l’échelle de l’océan Austral ? Quelles sont les approches possibles et leurs limites ? Comment améliorer les méthodes afin de générer de meilleurs modèles ? Au cours de ce travail de thèse, trois types de modèles ont été étudiés et leurs performances évaluées. (1) Les modèles physiologiques de type DEB (Dynamic Energy Budget) simulent la manière dont l’environnement abiotique influe sur le métabolisme des individus et proposent une représentation de la niche fondamentale des espèces. (2) Les modèles de distribution d’espèces (SDMs pour Species Distribution Models) prédisent la probabilité de distribution des espèces en étudiant la relation spatiale entre données de présence et environnement. Ils proposent une représentation de la niche réalisée des espèces. Enfin (3), les modèles de dispersion de type lagrangien prédisent le mouvement de propagules dans les masses d’eau. Les résultats montrent que les modèles physiologiques réussissent à simuler les variations métaboliques des espèces antarctiques en fonction de l’environnement et à prédire les dynamiques de populations. Cependant, davantage de données sont nécessaires pour pouvoir caractériser finement les différences physiologiques entre populations et évaluer correctement les modèles. Les résultats obtenus pour les SDMs montrent que les modèles générés à l’échelle de l’océan Austral et leurs prédictions futures ne sont pas fiables du fait du manque de données disponibles pour caractériser l’espace occupé par les espèces, du manque de précision des scénarios climatiques futurs et de l’impossibilité d’évaluer les modèles. De plus, les modèles extrapolent sur une très grande proportion de l’espace projeté. L’apport d’information complémentaire sur les limites physiologiques des espèces (observations, résultats d’expériences, sorties de modèles physiologiques) permet de réduire l’extrapolation et d’augmenter la capacité des modèles à décrire la niche réalisée des espèces. L’agrégation spatiale des données, qui influençait les prédictions et l’évaluation des modèles a également pu être corrigée. Enfin, les modèles de dispersion ont montré un potentiel intéressant pour révéler le rôle des barrières géographiques ou à l’inverse, la connectivité spatiale, mais également le lien existant entre distribution, physiologie et histoire phylogénétique des espèces. Ce travail de thèse propose de nombreux conseils et fournit des codes annotés parfois sous forme de tutoriels, afin de constituer une aide utile aux futurs travaux de modélisation sur les espèces marines antarctiques
Among tools that are used to fill knowledge gaps on natural systems, ecological modelling has been widely applied during the last two decades. Ecological models are simple representations of a complex reality. They allow to highlight environmental drivers of species ecological niche and better understand species responses to environmental changes. However, applying models to Southern Ocean benthic organisms raises several methodological challenges. Species presence datasets are often aggregated in time and space nearby research stations or along main sailing routes. Data are often limited in number to correctly describe species occupied space and physiology. Finally, environmental datasets are not precise enough to accurately represent the complexity of marine habitats. Can we thus generate performant and accurate models at the scale of the Southern Ocean ? What are the limits of such approaches ? How could we improve methods to build more relevant models ? In this PhD thesis, three different model categories have been studied and their performance evaluated. (1) Mechanistic physiological models (Dynamic Energy Budget models, DEB) simulate how the abiotic environment influences individual metabolism and represent the species fundamental niche. (2) Species distribution models (SDMs) predict species distribution probability by studying the relationship between species presences and the environment. They represent the species realised niche. (3) Dispersal lagrangian models predict the drift of propagules in water masses. Results show that physiological models can be developed for marine Southern Ocean species to simulate the metabolic variations in link with the environment and predict population dynamics. However, more data are necessary to highlight detailed physiological contrasts between populations and to accurately evaluate models. Results obtained for SDMs suggest that models generated at the scale of the Southern Ocean and future simulations are not relevant, given the lack of data available to characterise species occupied space, the lack of precision and accuracy of future climate scenarios and the impossibility to evaluate models. Moreover, model extrapolate on a large proportion of the projected area. Adding information on species physiological limits (observations, results from experiments, physiological model outputs) was shown to reduce extrapolation and to improve the capacity of models to estimate the species realised niche. Spatial aggregation of occurrence data, which influenced model predictions and evaluation was also succefully corrected. Finally, dispersal models showed an interesting potential to highlight the role of geographic barriers or conversely of spatial connectivity and also the link between species distribution, physiology and phylogeny history. This PhD thesis provides methodological advices, annoted codes and tutorials to help implement future modelling works applied to Southern Ocean marine species

Aquatic sediments are, by surface, the largest habitat on Earth. A wide diversity of organisms inhabit these sediments and by their actions they have a large influence on and also mediate many ecosystem processes. Several of these processes, such as decomposition and remineralisation of organic matter are important on a global scale and are essential to sustain life on Earth. The main aim of this thesis was to use an experimental ecosystem ecology approach in order to study some of these ecosystem processes in marine sediments and how they are linked to biodiversity. Paper I and II found that an increased species richness of sediment deposit feeders increases the processing of organic matter from phytoplankton settled on the sea-floor, and that species-rich communities have a more efficient resource utilization of deposited organic matter. The results in paper IV and V also suggest that there is a link between microbial diversity in sediments and the degradation of organic contaminants. Paper V also shows that antibiotic pollution is a potential threat to natural microbial diversity and microbially mediated ecosystem services. The introduction of invasive species to ecosystems is another major threat to biodiversity and was studied in Paper II and III, by investigating the ecology of Marenzelleria arctia, a polychaete worm recently introduced in the Baltic Sea. Paper II suggests that M. arctia mainly utilize food resources not used by native deposit feeders, thus potentially increasing the benthic production in the Baltic Sea by increasing resource use efficiency. Paper III, however, show that M. arctia is protected from predation by the native benthic invertebrate predators, due to its ability to burrow deep in the sediment, suggesting that predation on M. arctia by higher trophic levels is restricted, thereby limiting trophic transfer. In conclusion, this thesis gives some examples of the importance of marine biodiversity for the generation of a few key ecosystem processes, such as organic matter processing and the degradation of harmful contaminants.
At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: Manuscript. Paper 3: Manuscript. Paper 4: In press.

Climate changes effects include ocean acidification and, possibly, the alteration of frequency and magnitude of climate events, such as El Niño. All environmental global changes are supposed to be a major threat to ecosystem, both terrestrial and marine. Despite the amazing bulk of literature on these last, few efforts have been devoted to polar regions, which are actually likely to be the most fragile environments on the Earth. In this work we want to elucidate the response, to environmental modifications, of three Antarctic benthic macroinvertebrates: the scallop Adamussium colbecki, the sea urchin Sterechinus neumayeri and the sea star Odontaster validus, inhabiting the littoral area of Terra Nova Bay (Ross Sea, Victoria Land). Using long term series, we investigated potential correlation between A. colbecki recruitment and environmental variables (sea ice cover duration and El Niño events), reporting that A. colbecki recruitment is not affected by these variables. We also performed a manipulative experiment in the Mario Zucchelli Station to understand the effects of three pH levels (8.16, 7.8 and 7.6) on the three species, investigating the response of hard tissues and of the reproductive system. Results show that S. neumayeri spines are affected by low pH only at nanoscale and only in hardness property, while the shell of A. colbecki is not altered at all. As far as reproductive system, we found a significant effect in the gonado-somatic index and on stage development of A. colbecki, in addition to some damages in the gonad tissue, although not statistically significant. S. neumayeri shows the same disrupt tissue all over ovary and testes, although differences from the control are not statistically significant. Conversely, O. validus does not show any effect of low pH exposure at all. Further investigations are necessary to understand the energy costs of maintenance of the polar organisms and its potential consequence on individual life history and, thus, populations dynamic.

Thesis (M.Phil.)--City University of Hong Kong, 2009.
"Submitted to Department of Biology and Chemistry in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Philosophy." Includes bibliographical references (leaves 144-191)

Rationale: Coralligenous habitat is considered the second most important subtidal “hot spot” of species diversity in the Mediterranean Sea after the Posidonia oceanica meadows. It can be defined as a typical Mediterranean biogenic hard bottom, mainly produced by the accumulation of calcareous encrusting algae that, together with other builder organisms, form a multidimensional framework with a high micro-spatial variability. The development of this habitat depends on physical factors (i.e. light, hydrodynamism, nutrients, etc.), but also biologic interactions can play a relevant role in structuring the benthic assemblages. This great environmental heterogeneity allows several different assemblages to coexist in a reduced space. One of the most beautiful is that characterised by the Mediterranean gorgonian Paramuricea clavata (Risso, 1826) that can contribute to above 40% of total biomass of the community and brings significant structural complexity into the coralligenous habitat. In sites moderately exposed to waves and currents, P. clavata can form high-density populations (up to 60 colonies m-2) between 20 – 70 m in depth. Being a suspension feeder, where it forms dense populations, P. clavata plays a significant role in transferring energy from planktonic to benthic system. The effects of the branched colonies of P. clavata could be comparable to those of the forests on land. They can affect the micro scale hydrodynamism and light, promoting or inhibiting the growth of other species. Unfortunately, gorgonians are threatened by several anthropogenic disturbance factors (i.e. fishing, pollution, tourism) and by climatic anomalies, linked to the global changes, that are responsible of thermal stress, development of mucilage and enhanced pathogens activity, leading to mass mortality events in last decades. Till now, the possible effects of gorgonian forest loss are largely unknown. Our goal was to analyse the ecological role of these sea fan forests on the coralligenous benthic assemblages. Experimental setup and main results: The influence of P. clavata in the settlement and recruitment of epibenthic organisms was analysed by a field experiment carried out in two randomly selected places: Tavolara island and Portofino promontory. The experiment consisted in recreate the presence and absence of the gorgonian forest on recruitment panels, arranged in four plots per type (forested and non-forested), interspersed each other, and deployed at the same depth. On every forested panel 3 gorgonian colonies about 20 cm height were grafted with the use of Eppendorf tubes and epoxy resin bicomponent simulating a density of 190 sea fans per m-2. This density corresponds to a mean biomass of 825 g DW m-2,3 which is of the same order of magnitude of the natural high-density populations. After about 4 months, the panels were collected and analysed in laboratory in order to estimate the percent cover of all the species that have colonized the substrata. The gorgonian forest effects were tested by multivariate and univariate permutational analyses of the variance (PERMANOVA). Recruited assemblages largely differed between the two study sites, probably due to different environmental conditions including water quality and turbidity. On overall, the presence of P. clavata reduced the settlement and recruitment of several algae: the shadow caused by the gorgonian might reduce light availability and therefore their growth. This effect might be greater in places where the waters are on average more clear, since at Portofino it is less visible and could be masked by the high turbidity of the water. The same pattern was registered for forams, more abundant outside gorgonian forest, probably linked with algal distribution, shadowing effect or alimentary competition. The last one hypothesis could be valid also for serpulids polychaetes that growth mainly on non-forested panels. An opposite trend, was showed by a species of bryozoan and by an hydroid that is facilitated by the presence of P. clavata, probably because it attenuates irradiance level and hydrodynamism. Species diversity was significantly reduced by the presence of P. clavata forests at both sites. This seems in contrast with what we expected, but the result may be influenced by the large algal component on non-forested panels. The analysis confirmed the presence of differences in the species diversity among plots and between sites respectively due to natural high variability of the coralligenous system and to different local environment conditions. The reduction of species diversity due to the presence of gorgonians appeared related to a worst evenness rather than to less species richness. With our experiment it is demonstrated that the presence of P. clavata forests can significantly alter local coralligenous assemblages patterns, promoting or inhibiting the recruitment of some species, modifying trophic relationships and adding heterogeneity and complexity to the habitat. Moreover, P. clavata could have a stabilising effect on the coralligenous assemblages.

Face au changement global, le maintien de la biodiversité et du bon fonctionnement des écosystèmes nécessite la mise en place d’outils de surveillance et de gestion adaptés. L’objectif de ce travail de thèse est d’analyser la variabilité spatio-temporelle des différentes facettes de la biodiversité (diversité spécifique, diversité fonctionnelle et diversité isotopique) et d’étudier leur complémentarité afin de décrire de manière la plus exhaustive l’évolution à long terme des communautés benthiques côtières en réponse à différentes pressions anthropiques. Pour cela, deux jeux de données de suivis à long terme de communautés benthiques de sables fins de la Manche ont été exploités: en Baie de Seine orientale et en Baie de Morlaix. L’étude de l’évolution temporelle de ces communautés a montré des dynamiques temporelles très contrastées. A la relative stabilité de la communauté de la Baie de Seine orientale s’oppose la forte variabilité de la communauté de la Baie de Morlaix marquée par deux changements abrupts. Des résultats partiellement congruents ont été observés entre les mesures de diversité spécifique et de diversité fonctionnelle ; si l’approche par les traits décrit explicitement les conséquences des changements de structure sur le fonctionnement global de l’écosystème, elle est sensible aux propriétés des indices. Par ailleurs, leur variabilité est sensible à la pondération des espèces par leurs densités ou leurs biomasses et donc à leur distribution au sein des communautés. L’utilisation d’indices de diversité isotopique a été testée afin d’offrir une autre approche de la variabilité fonctionnelle des communautés benthiques centrée sur les réseaux trophiques
Faced with global change, maintaining biodiversity and the proper functioning of ecosystems requires the implementation of appropriate monitoring and management tools. The aim of this thesis work is to analyse the spatio-temporal variability of the different facets of biodiversity (species diversity, functional diversity and isotopic diversity) and to study their complementarity in order to describe more exhaustively the long-term evolution of coastal benthic communities in response to different anthropogenic pressures. To this end, two datasets of long-term monitoring programs on fine sands benthic communities in the English Channel were used: one in the eastern Bay of Seine and one in the Bay of Morlaix. The study of the temporal changes of these communities showed very contrasted temporal dynamics. A relative stability of the community in the eastern Bay of Seine opposes the high variability of the community of the Bay of Morlaix marked by two abrupt changes. Partially congruent results between species diversity and functional diversity were reported; if the traits approach describes explicitly the consequences of structural changes on the global functioning of the ecosystem, it is sensitive to the properties of the indices. Furthermore, their values vary according to whether the species are weighted by densities or biomass, and then to their distribution within communities. The use of isotopic diversity indices has been tested to offer another approach to assess the functional variability on benthic communities centred on food webs

The theoretical understanding of invasion success is linked to a variety of drivers including enemy release, facilitation, and competitive ability. Within the marine environment, any bare solid substrate is quickly colonised making “free” space for settlement a limited resource. Consequently, the living surfaces of many species are subjected to the constant threat from overgrowth and/or epibiosis. Epibiosis presents a mechanism that eliminates the need to find bare space while increasing overgrowth success by settling on competitors. The ability of non-indigenous species (NIS) to see and use more types of space as “free” space may confer a competitive advantage to these species and requires greater investigation. As such the basis of this thesis is to explore epibiosis in NIS and native marine community assemblages. Theoretically, native species have co-evolved defence mechanisms against epibiosis, whereas they are naïve against epibiosis by NIS (and vice versa). Epibiosis is common, however a systematic review revealed a lack of information comparing native and NIS interactions, especially where the outcome of epibiosis was mortality. The pattern of epibiosis was examined within naturally assembled communities to understand native:NIS epibiotic interactions. Recruitment phenology was contrasted with settlement preferences and epibiotic pressures of both native and introduced species in communities of varying ages in northern Tasmania. Native species were found to have more interactions than expected with natives than with NIS. In contrast, NIS demonstrated no significant preferences between NIS, native and bare substrates: Thus, they see all space as available, compared to native species that show a preference for type of space to settle upon. Building on this, ex situ manipulative experiments were used to examine pairwise interactions controlling for propagule pressure, propagule arrival time and environmental factors hypothesised in the literature to influence recruitment and subsequent settlement success. The experimental outcomes demonstrate that native species experience greater epibiotic settlement by both native and NIS, whereas NIS were relatively free of epibiotic load. The multiple lines of evidence used in this dissertation have illustrated fundamental differences between marine native species and marine NIS, reinforcing the view that NIS are opportunistic settlers using a greater suite of substrates as available space than native species. Moreover, given that epibiosis generally comes at a cost to basibionts, a reduced epibiotic load on NIS compared to native competitors, infers a competitive advantage to NIS.

For the west coast of North America, from northern California to southern Washington, a habitat suitability prediction framework was developed to support wave energy device siting. Concern that wave energy devices may impact the seafloor and benthos has renewed research interest in the distribution of marine benthic invertebrates and factors influencing their distribution. A Bayesian belief network approach was employed for learning species-habitat associations for Rhabdus rectius, a tusk-shaped marine infaunal Mollusk. Environmental variables describing surficial geology and water depth were found to be most influential to the distribution of R. rectius. Water property variables, such as temperature and salinity, were less influential as distribution predictors. Species-habitat associations were used to predict habitat suitability probabilities for R. rectius, which were then mapped over an area of interest along the south-central Oregon coast. Habitat suitability prediction models tested well against data withheld for crossvalidation supporting our conclusion that Bayesian learning extracts useful information available in very small, incomplete data sets and identifies which variables drive habitat suitability for R. rectius. Additionally, Bayesian belief networks are easily updated with new information, quantitative or qualitative, which provides a flexible mechanism for multiple scenario analyses. The prediction framework presented here is a practical tool informing marine spatial planning assessment through visualization of habitat suitability.
Graduation date: 2012