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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.21.2009.tde-20012010-112207
Document
Author
Full name
Angelo Fraga Bernardino
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Supervisor
Committee
Sumida, Paulo Yukio Gomes (President)
Campos, Lucia de Siqueira
Corbisier, Thais Navajas
Lavrado, Helena Passeri
Vanin, Ana Maria Setubal Pires
Title in Portuguese
Sucessão ecológica em parcelas orgânicas de madeira, macroalgas e em carcassas de baleia no mar profundo; e similaridade de espécies entre habitats redutores no talude continental da Califórnia (Pacífico Nordeste)
Keywords in Portuguese
carcaças de baleia
habitats quimiossintéticos
macrofauna
mar profundo
sucessão ecológica
Abstract in Portuguese
Parcelas orgânicas de macroalgas, madeira e carcaças de baleia criam importantes oasis de enriquecimento orgânico no assoalho marinho de regiões profundas, mas a estrutura e sucessão ecológica da macrofauna sedimentar ao redor destes ambientes ainda é pouco conhecida. Parcelas de macroalgas e madeira foram artificialmente implantadas próximas a uma carcaça de baleia de 30-ton hà uma profundidade de 1670 m na Bacia de Santa Cruz, Pacífico NE. Ao redor de cada ilha orgânica, foram estudados os padrões espaciais e temporais de enriquecimento sedimentar orgânico e a estrutura e sucessão temporal da macrofauna em escalas temporais que variam de 0.25 à 7 anos. Ainda, o nível de sobreposição entre espécies colonizadoras das parcelas orgânicas e na baleia, foram comparados com comunidades de exudações frias (uma localizada na bacia de São Clemente, Pacífico NE) e fontes hidrotermais. Em geral, a abundância da macrofauna sedimentar foi altamente elevada em períodos de intenso enriquecimento orgânico, com decréscimo da diversidade da macrofauna num raio de 0.5 metros das parcelas. Nas parcelas de macroalgas e madeira, espécies oportunistas e tolerantes à sulfetos atingiram altas densidades após o pico de enriquecimento orgânico sedimentar (0.25 e 1.8 anos, respectivamente), enquanto que ao redor da carcaça de baleia, a macrofauna foi também dominada por organismos quimiossintéticos com associações simbióticas bacterianas, e ainda espécies oportunistas que se alimentavam do abundante carpete bacteriano sobre a superfície sedimentar. Os sedimentos ao redor das parcelas de macroalgas e madeira sustentam baixas taxas de degradação microbiana e sulfeto intersticial, recrutando assim um limitado número de organismos quimioautotróficos e consequentemente com baixa sobreposição de espécies com outros ambientes redutores. Na carcaça de baleia, os sedimentos sustentam intensa degradação microbiana e altos níveis de sulfeto, mas diferenças marcantes nas biogeoquímica e nas cadeias tróficas presentes nestas carcaças resultam em baixa sobreposição de espécies com a fauna de exsudações frias e fontes hidrotermais. Conclui-se que sedimentos enriquecidos organicamente ao redor de macroalgas, madeiras e carcaças de baleia criam importantes hábitats para a persistência e evolução de espécies dependentes de condições sedimentares redutoras, e assim estas ilhas devem contribuir para a diversidade regional e global dos ecossistemas de mar profundo.
Title in English
Whales, wood and kelp islands in the deep-sea: ecological succession and species overlap with other chemosynthetic habitats in the Californian continental slope (NE Pacific)
Keywords in English
Chemosynthetic habitats
Deep-sea
Ecological sucession
Macrofauna
organic islands
whale-falls
Abstract in English
Sunken parcels of macroalgae, wood and whale carcasses provide important oases of organic enrichment at the deep-sea floor, but sediment community structure and succession around these habitat islands are poorly evaluated. We experimentally implanted parcels of kelp and wood falls nearby a 30-ton deep-sea whale-fall at 1670 m in the Santa Cruz Basin (SCr; NE Pacific). At each organic island, we aimed to evaluate patterns of organic enrichment and spatial and temporal patterns of macrofaunal community structure and succession over time scales of 0.25 to 7y. Additionally, species overlap between kelp-, wood- and whale-falls with nearby cold-seep communities were investigated. In general, the abundance of infaunal macrobenthos was highly elevated at periods of intense organic enrichment at all organic falls, with decreased macrofaunal diversity and evenness within 0.5 meters of the falls. At kelp and wood falls opportunistic species and sulfide tolerant microbial grazers (dorvilleid polychaetes) abounded after the peak of sedimentary enrichment (0.25y and 1.8y, respectively), while the whale-fall macrofauna was highly abundant from 4.5 to 6.8 y, and was dominated by enrichment opportunist, chemoautotrophic-symbiont-hosting and heterotrophic species grazing sulfur-oxidizing bacterial mats. Sediments around kelp and wood parcels provided lowintensity reducing conditions, which sustain a limited chemoautotrophically-based fauna, with low levels of species overlap among other chemosynthetic habitats in the deep NE Pacific. Whale-fall sediments harbor many species and trophic types not present in background sediments, but there were low levels of species overlap between the whalefall, cold seeps and hydrothermal vents, explained by differences in biogeochemistry and food webs among these habitats. We conclude that organically enriched sediments around kelp, wood and whale-falls may provide important habitat islands for the persistence and evolution of species dependent on organic- and sulfide-rich conditions at the deep-sea floor and contribute to regional and global diversity in deep-sea ecosystems.
 
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Bernardino_2009.pdf (18.92 Mbytes)
Publishing Date
2010-01-20
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • BERNARDINO, Angelo F., and SMITH, Craig. R.. Community structure of infaunal macrobenthos around vestimentiferan thickets at the San Clemente cold seep, NE Pacific : Seep infaunal macrobenthos near vestimentiferan thickets [doi:10.1111/j.1439-0485.2010.00389.x]. Marine Ecology [online], 2010, vol. 31, n. 4, p. 608-621.
  • BERNARDINO, Angelo, et al. Macrofaunal succession in sediments around kelp and wood falls in the deep NE Pacific and community. Deep Sea Research I [online], 2010, vol. 57, p. 708-723. [cited 2012-03-13]. Available from : <www.sciencedirect.com>
  • TREUDE, T, et al. Biogeochemistry of a deep-sea whale fall : sulfate reduction, sulfide efflux and methanogenesis [doi:10.3354/meps07972]. Marine Ecology Progress Series [online], 2009, vol. 382, p. 1-21.
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