José Paula
José Ricardo Paula
Cleaning stations in a changing ocean: Bio ecologicalCleaning stations in a changing ocean: Bio ecologicalresponses of cleaning mutualisms to ocean warming and acidification
Symbiotic relationships reveal interesting adaptations to deal with challenging marine environments. One of the most charismatic symbiosis is the mutualism between cleaner fishes and their clients. In this case, small fishes occupy specific territories, known as “cleaning stations” and provide a service to their clients, eating ectoparasites and dead tissue. To engage in cleaning interactions, cleaner wrasses (Labroides dimidiatus) evolved a set of cognitive and behavioural tools. Yet, the ecological conditions where cleaning symbiosis evolved are changing due to human- induced environmental stressors, such as ocean warming and ocean acidification. The present dissertation aimed to understand, within a multidisciplinary and integrative approach, how cleaning symbiosis respond to ocean warming and acidification (OWA). More specifically, this dissertation centred around two major research questions: 1) “Is cooperative cleaning behaviour affected by OWA? If so, what are the neurobiological mechanisms and is there potential for adaptation?” 2) “Are parasites resilient to OWA? If so, how they impact client fishes and how their abundance can be controlled?”. In Chapter 2 and 3, I show that both OWA can affect cleaning behaviour through the disruption of dopaminergic, serotoninergic and GABAergic systems. Yet, in Chapter 4, cleaner wrasse cognitive performance, although impacted by OA, presented a certain potential for adaptation through directional selection. Regarding the second question, Chapter 5 reveals that ectoparasites are tolerant to OA, while Chapter 6 shows that only clients without access to cleaning services were physiologically affected by OA. Lastly, Chapter 7 shows that corals control gnathiids abundance and loss of coral cover from extreme events, such as mass bleaching, can decrease by 80% the predation on gnathiids. In conclusion, this dissertation shows that OWA can disturb cleaning symbiosis through behavioural changes mediated by neurobiological changes. Although there is some potential for adaptation, the combination of these climatic stressors and the unpredictability of extreme events renders the probability of adaptation. Finally, it is important to note that this disruption can lead to cascade effects on coral reef ecosystems, since the need for cleaning services can increase with a greater abundance of CO2-tolerant gnathiid ectoparasites (due to decreased abundance control).
Vanessa Mendonça
Vanessa Mendonça
Poças Rochosas intertidais como modelo de cadeias tróficas
Os ecossistemas entre marés rochosos há muito tempo que atraem a atenção dos biólogos, sendo vistos como laboratórios naturais, onde a biodiversidade e as interações entre as espécies podem ser facilmente investigadas.
No entanto, as poças rochosas entre marés receberam muito menos atenção do que as plataformas entre marés.
O objetivo desta tese foi fornecer novas ideias sobre a ecologia trófica das poças rochosas através da:
- caracterização das poças como modelos para o estudo de redes tróficas complexas;
- investigação da robustez da rede trófica para perda de espécies em ecossistemas temperados e tropicais;
- investigação da robustez da rede alimentar a ondas de calor em ecossistemas temperados e tropicais;
- descrição da sazonalidade nas redes tróficas; e
- o teste do papel das poças como local de alimentação preferencial para espécies de peixes transitórios.
Concluiu-se que poças rochosas entre marés podem ser usadas como modelos para o estudo de redes tróficas marinhas complexas.
As teias tróficas tropicais apresentaram maior robustez que as teias tróficas temperadas, no entanto, a topologia das teias tropicais sofreu mais alterações após a perda de espécies.
As redes tróficas temperadas e tropicais apresentaram robustez semelhante à remoção de espécies com base na vulnerabilidade térmica, porém as teias tropicais abrangem espécies mais vulneráveis termicamente e, portanto, sofrem mais perda de espécies num contexto de onda de calor.
A topologia básica das redes temperadas permaneceu estável ao longo do ano. As poças entre marés são provavelmente usadas como áreas de alimentação preferencial pelos estágios iniciais de peixes transitórios, como mostra a similaridade consistente entre o conteúdo estomacal e a disponibilidade de presas dentro da poça, observada para todas as espécies.
No geral, este trabalho abre um novo rumo de pesquisa com o uso de poças entre marés como modelo para o estudo de redes tróficas marinhas, além de esclarecer a vulnerabilidade particular das teias tropicais e o importante papel das poças nos estágios iniciais de vida dos peixes transitórios. O ecossistema das poças rochosas entre marés, após a publicação de todos os resultados desta tese de doutoramento, será o único ambiente no mundo em que a maioria das espécies comuns teve os seus limites térmicos e a capacidade de aclimatação estimados (Vinagre et al. 2016; 2018; 2019) e também a complexa rede das suas redes tróficas publicada (Mendonça et al., 2018), tornando-os locais de estudo extremamente valiosos para modelagem ecológica, estudos esses que já iniciei em colaboração com o grupo de U. Brose (iDIV- Alemanha) (resultando em co-autoria de um artigo na Nature Ecology and Evolution - Brose et al., 2019 e um artigo na Nature Climate Change - Gauzens et al 2020).
Jacinto Benhadi-Marín
Jacinto Benhadi-Marín
Das aranhas como bioindicadores, à Produção sustentável
A oliveira (Olea europaea) é uma espécie de grande importância na bacia do Mediterrâneo. Esta cultura é afetada pelo ataque de várias pragas que podem causar perdas significativas.
Entre a comunidade de artrópodes do olival, as aranhas são predadores que ocupam o nível trófico mais elevado, consumindo principalmente insetos em todos os seus instares.
Por esta razão, as aranhas podem ser importantes inimigos naturais de pragas da oliveira, embora a sua abundância e eficácia possa ser influenciada por vários fatores bióticos e abióticos.
Assim, os principais objetivos desta tese foram estudar os padrões de diversidade das aranhas ao longo de um gradiente de práticas agrícolas no olival do nordeste de Portugal, estudar o efeito de infraestruturas ecológicas como fontes de recursos na sobrevivência, e estudar o comportamento e mecanismos de predação de diferentes grupos funcionais de aranhas.
Nos olivais em estudo, foram identificados nove grupos funcionais de aranhas: emboscadores, caçadores nas folhas, caçadores no solo, construtores de teia orbicular, construtores de teias laminares, construtores de teias de deteção, construtores de teias espaciais, acossadores e construtores de teias laminares/emaranhadas.
As comunidades diferiram significativamente quanto à composição ao longo dos gradientes horizontal e vertical. A diversidade global de aranhas assim como a abundância de indivíduos juvenis e de espécimes caçadores no solo foi significativamente maior em áreas com um maior número de pedras.
Em laboratório, a sobrevivência global de juvenis alimentados com itens não-presa aumentou significativamente em comparação com indivíduos alimentados com água. Em ensaios alimentares de múltipla-escolha, os itens alimentares mais escolhidos corresponderam àqueles que proporcionaram maiores longevidades.
A taxa de ataque de diferentes grupos funcionais de aranhas diferiu significativamente em ensaios de resposta funcional de múltipla-escolha quando comparada com ensaios com uma única espécie de presa. Verificou-se que as presas mais pesadas, de tamanho maior, e altamente móveis eram evitadas pelos diferentes grupos funcionais de aranhas, enquanto que as presas mais leves, de menor tamanho e moderadamente móveis eram preferidas. Finalmente, verificou-se que a temperatura teve um efeito significativo na taxa máxima de ataque.
Cada grupo funcional de aranhas incluiu espécies potenciais predadoras de pragas sendo que a sua ação varia de acordo com as estratégias de caça e os nichos ecológicos explorados. Aspetos relacionados com a gestão agrícola tais como a presença de matos adjacentes, a conservação de micro-habitats no solo e a manutenção de faixas de plantas espontâneas, poderiam promover o aumento do número de refúgios e proporcionar recursos alimentares suplementares às aranhas, desempenhando um papel importante na proteção biológica por conservação contra as pragas da oliveira.
Ao longo desta tese foram desenvolvidas duas ferramentas de software livre:
(1) o pacote de funções em R, simaR, que simula a resposta funcional de um predador com recurso a dados experimentais, e
(2) um modelo baseado em indivíduos, EcoPred, que simula uma cascata trófica de uma praga modelo controlada pela população de dois tipos de predadores.
O pacote simaR pode ser utilizado para avaliar e comparar a taxa de ataque de um predador ou parasitoide, enquanto que o modelo EcoPred pode ser utilizado para ensinar diferentes aspetos relacionados com a proteção biológica.
