Resumo em Português:

Resumo O picophytoplankton marinho tornou-se uma questão importante para compreender a ecologia global das formas fototróficas, devido à sua ampla distribuição e contribuição para a biomassa e a produtividade. Estudamos os pigmentos de abundância, distribuição e assinatura do picofitoplâncton procarionte Prochlorococcus e Synechococcus durante um cruzeiro oceanográfico no Pacífico central mexicano, uma zona mínima de oxigênio relativamente poco conhecida (OMZ) e o efeito de três gradientes ambientais. As abundâncias de Prochlorococcus e Synechococcus foram comparáveis às encontradas em outras áreas tropicais (0.17 to 30.37 X 104 células mL-1, e 0.9 to 30.97 X 104 células mL-1, respectivamente). As abundâncias de Prochlorococcus atingiram o maior número em águas mais profundas, coincidindo frequentemente com a segunda intensidade de fluorescência in situ profunda (e clorofila a), em estações oceânicas, abaixo da nitratoclina, enquanto as abundâncias de Synechococcus foram maiores nas águas de subsuperficie e sua concentração máxima geralmente coincidiu com os máximos de subsuperficie de fluorescência in situ, com abundâncias ligeiramente mais altas nas estações costeiras. As análises estatísticas suportam significativamente esses resultados. A distribuição da divinil-clorofila a foi errática ao longo da coluna de água e coincidiu ocasionalmente com os máximos de fluorescência in situ profundos, enquanto que a distribuição da zeaxantina seguiu geralmente a da clorofila a e as abundâncias de Synechococcus e atingiu o pico. Estes resultados são semelhantes aos encontrados anteriormente na área de estudo e em zonas mais temperadas, e também à tendência geral na OMZ, mas confirmam que a clorofila profunda a maxima é atribuída a altas densidades de Prochlorococcus. Além disso, encontramos a abundância e distribuição de Prochlorococcus e Synechococcus fortemente conduzida pelos gradientes ambientais observados.

Resumo em Inglês:

Abstract Marine picophytoplankton has become an important issue to understand the global ecology of phototrophic forms, due to its wide distribution and contribution to biomass and productivity. We studied the abundance, distribution and signature pigments of the prokaryote picophytoplankters Prochlorococcus and Synechococcus during an oceanographic cruise (26 April to 7 May, 2011) in the central Mexican Pacific, a relatively poorly-known oxygen minimum zone (OMZ), and the effect of three environmental gradients. Prochlorococcus and Synechococcus abundances were comparable with those found in other tropical areas (0.17 to 30.37 X 104 cells mL-1, and 0.9 to 30.97 X 104 cells mL-1, respectively). Prochlorococcus abundances reached highest numbers in deeper waters, often coinciding with the second deep in situ fluorescence (and chlorophyll α) maxima, at oceanic stations, below the nitratecline, whereas Synechococcus abundances were higher at subsurface waters and its concentration maxima usually coincided with the subsurface in situ fluorescence maxima, with slightly higher abundances in coastal stations. Statistical analyses support significantly these results. Distribution of divinyl-chlorophyll α was erratic along the water column and occasionally coincided with the deep in situ fluorescence maxima, whereas the distribution of zeaxanthin usually followed that of chlorophyll α and the abundances of Synechococcus, and peaked together. These results are similar to those previously found in the study area and in more temperate zones, and also to the general trend in OMZ, but confirm that the second deep chlorophyll α maxima are attributed to high Prochlorococcus densities. We additionally found the abundance and distribution of Prochlorococcus and Synechococcus strongly driven by the environmental gradients observed.

Resumo em Português:

Resumo Praias dominadas por ondas ao longo de litorais rochosos recortados são consideradas de grande potencial turístico, devido a beleza de seus recursos naturais. A compreensão das interações entre os processos oceanográficos, geomorfológicos e a herança geológica dominante neste tipo de praias ainda requer maiores investigações que permitam qualificar nossa compreensão e ajudar a preservar o equilíbrio dinâmico natural destes ambientes. Através da abordagem morfodinâmica clássica, descrevemos pela primeira vez as variações morfológicas da praia de Boiçucanga, localizada em uma baía entre promontórios rochosos no município de São Sebastião, SP; região conhecida por belas praias arenosas incrustadas nos vales da Serra do Mar. Foram realizados levantamentos morfológicos ao longo de 15 meses, entre abril de 2008 e setembro de 2009, buscando avaliar as relações entre a morfologia e as características hidrodinâmicas e sedimentares da praia de Boiçucanga. Os dados de campo permitiram a aplicação de modelos da literatura clássica de morfodinâmica praial, como: classificação de estágios morfológicos; número de bancos; altura relativa da maré; grau de exposição da praia; e o grau de embaiamento da praia. A combinação dos resultados dos levantamentos de campo, em especial dos perfis morfológicos da praia e das caracteríscas dos sedimentos na zona de espraiamento, bem como a aplicação dos modelos morfodinâmicos clássicos, permitiram uma melhor compreensão do papel da herança geológica - posição e alcance dos promontórios mar adentro - sobre as assinaturas morfodinâmicas encontradas ao longo do arco praial de Boiçucanga; sendo uma assinatura mais energética com tendências refletivas, favorecendo o desenvolvimento de feições praiais rítmicas (e.g. cúspides praiais) e correntes de retorno controladas pela topografia, e outra menos energética com tendências dissipativas.

Resumo em Inglês:

Abstract Wave-dominated embayed beaches on irregular rocky coastlines are highly appreciated for their landscapes and tourism potential. Yet our understanding about the interaction of the oceanographic processes with the geological inheritance in this type of beaches still needs further investigation to better understand their natural balance. In this study, we apply the classical approach of morphodynamics to describe for the first time the variations in the Boiçucanga beach morphology, an embayed beach located in São Sebastião City on an irregular rocky coastline that is well known for its beautiful beaches embedded in the valleys of Serra do Mar. Field surveys were performed over 15 months, between April 2008 and September 2009, seeking to evaluate the interactions among the morphology, sediments and hydrodynamic characteristics at Boiçucanga. All data generated during the field surveys have supported the application of the following morphodynamic models: Classification of morphological beach stages [O]; Number of nearshore sandbars [B*]; Relative tide range [RTR]; Beach exposure on embayed coasts [Ro/a and ß]; and Embayment beach scaling parameter [d] to determine the geomorphological behavior of the beach on monthly and annual time scales. From these models, Boiçucanga is classified as a deep embayed beach exposed to high-energy waves, with a predominant reflective profile, which favors the development of beach cusps and topographically controlled rip currents. The combined results of the field observations and applied models allowed us to better understand the role of geological heritage in the two morphodynamic signatures found at the same beach arch. For future studies, we will focus on numerical models to increase the understanding of the hydrodynamic processes that govern the sediment transport in Boiçucanga.

Resumo em Português:

Resumo A produção da aquicultura vem crescendo em todo o mundo e o cultivo de peixes marinhos no Brasil é ainda muito recente. Condições intensivas de aquicultura podem causar estresse fisiológico ao organismo do cultivo, o que pode ser avaliado por biomarcadores citogenotóxicos. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito genotóxico das condições de cultivo nos eritrócitos de juvenis de beijupirás Rachycentron canadum usando o ensaio cometa e o ensaio de micronúcleo e outras anormalidades nucleares. Juvenis de beijupirá foram cultivados por 13 semanas em um tanque indoor com circulação aberta de água e em um tanque-rede. O ensaio comera e o ensaio de anormalidades nucleares detectaram um maior dano ao DNA e uma maior frequência de anormalidades nucleares em eritrócitos de peixes cultivados no tanque indoor. Results showed that two methods are complementary. Além disso, beijupirás foram injetados com β-naftoflavona (BNF) nas concentrações de 2mgkg-1 e 10mgkg-1 em condições controladas de laboratório e mantidos por 7 dias em tanques separados para um melhor entendimento dos mecanismos de resposta dessa espécie a uma substância tóxica. O ensaio cometa não detectou nenhuma diferença significativa entre os peixes injetados com BNF e os da condição controle, enquanto que o ensaio das anormalidades nucleares apresentaram diferenças significativas entre peixes injetados com BNF e os do controle. Os danos identificados pelo ensaio cometa são quebras reparáveis na fita do DNA, enquanto que as anormalidades nucleares são permanentes. Possivelmente, o período de de manutenção dos peixes nos tanques após a injeção foi suficiente para limpar a BNF dos organismos e reparar as quebras na fita do DNA. Como os beijupirás parecem responder muito bem a compostos genotóxicos, o ensaio cometa e o ensaio de anormalidades nucleares podem ser ferramentas úteis para monitorar as condições de cultivo.

Resumo em Inglês:

Abstract Aquaculture production is continuously growing worldwide, and marine fish farming in Brazil is still in its infancy. Intensive farming conditions may cause physiological stress to the cultured organism, which can be evaluated by citogenotoxic biomarkers. The aim of this study was to assess the genotoxic effect of the rearing conditions in red blood cells of juvenile cobia Rachycentron canadum by using comet assay and micronucleus and other nuclear abnormalities assay. Juvenile cobia were reared for 13 weeks in indoor tank with open water circulation and in near shore cage. The comet assay and the nuclear abnormalities assay detected higher DNA damage and higher nuclear abnormalities frequency in erythrocytes of fish reared in the indoor tank. Results showed that two methods are complementary. Additionally, cobia were injected with ß-naphthoflavone (BNF) at concentrations of 2mgkg-1 and 10mgkg-1 in laboratory controlled conditions, and maintained for 7 days in separate tanks to better understand the response mechanisms of this species to a toxic substance. The comet assay did not detect any significant differences between BNF injected and control fish, whereas nuclear abnormalities assay showed significant differences between BNF injected and the control groups. The damages identified by the comet assay are repairable breaks in the DNA strands, whereas nuclear abnormalities may be permanent. Possibly the period of maintenance after injection was enough to clean BNF from the organisms and to repair the breaks in the DNA strands. As cobia seems to respond very well to genotoxic elements, comet assay and nuclear abnormalities assay would be useful tools to monitor farming conditions.

Resumo em Português:

Resumo Dentre as diferentes influências que a hidrodinâmica da plataforma continental sul brasileira sofre, uma de destaque é a pluma de água proveniente da Lagoa dos Patos, gerando no seu entorno uma região com elevada complexidade na dinâmica do escoamento. Além disto, ventos sazonais, sinóticos e variáveis, bem como as condições das correntes costeiras levam a padrões alternantes de escoamentos. Deste modo, foram investigadas ocorrências de estruturas coerentes persistentes neste ambiente. Para tal fim, foi utilizada uma metodologia numérica capaz de descrever as principais características fluidodinâmicas durante um ano climatológico. O código aberto de elementos finitos Telemac-Mascaret foi aplicado no domínio tridimensional, juntamente com o modelo k-épsilon para a descrição dos efeitos turbulentos. Estruturas persistentes de elevada turbulência foram identificadas na área de estudo, as quais ocorrem como perturbações de curvatura definidas por altas taxas de produção e dissipação turbulenta. Como resultado, há um aumento local na mistura entre porções de fluido, caracterizado por um fluxo ascendente. Este fenômeno pode ser atribuído as irregularidades na topografia do leito, associado as tensões de cisalhamento provocadas pela ação do vento. Os resultados obtidos por modelagem numérica contribuíram para aumentar a informação disponível sobre as estruturas de circulação nesta região.

Resumo em Inglês:

Abstract The freshwater-influenced region of the Patos Lagoon discharge to the Southern Brazilian Shelf (SBS) is a region of complex fluid dynamics. Seasoning and synoptic variable winds and coastal current conditions create an alternating flow pattern. The aim of this paper was to investigate the occurrence of persistent coherent structures in this environment. A numerical approach was chosen to describe the main hydrodynamic features of the region during a climatological year. The open-source finite-element code Telemac-Mascaret was applied to the three-dimensional domain. In addition the two-equation k-epsilon model described the turbulence mechanisms. The presence of persistent high-turbulent structures was identified within the study area. These occur as a strong curvilinear disturbance characterized by higher turbulent production and dissipation rates, which increase local mixture. As a result, upward circulation flow was observed, which may be due to irregularities in bottom topography associated with wind-induced stress forces. These results increase the information about the circulation structures of the study area by means of numerical modelling analysis.

Resumo em Português:

Resumo Dentre alguns dos efeitos esperados das mudanças climáticas previstas para o próximo século podemos citar: a subida acelerada do nível médio do mar e as modificações no clima de ondas, acompanhadas de alterações no balanço sedimentar, os quais causarão impactos adversos nas regiões costeiras de todo o mundo. O aumento do nível médio do mar causa retrogradação costeira; um déficit sedimentar pode ter um efeito semelhante. De forma geral, ainda existem grandes incertezas tanto em relação às taxas projetadas de subida do nível do mar, quanto às estimativas do balanço de sedimentos, sendo assim relevante determinar quão sensível é a costa a alterações em cada um desses fatores. Neste contexto, este artigo visa fornecer uma avaliação quantitativa dos efeitos da variação de cada um destes parâmetros através de avaliações baseadas em risco da distância de recuo da linha de costa, usando um modelo costeiro agregado, o DRanSTM (Dilating Random Shoreface Translation Model). Em cada simulação computacional separada, um balanço sedimentar e um cenário de elevação do nível do mar foram definidos para o trecho costeiro que inclui a Praia do Hermenegildo, Rio Grande do Sul, Brasil. Efeitos das alterações no clima de ondas não foram considerados diretamente neste estudo. Entretanto, medidas indiretas de tais mudanças são refletidas no balanço sedimentar costeiro estimado. Os resultados das simulações demonstram que sob as atuais taxas de subida do nível médio do mar, o déficit de sedimentos exerce controle sobre a retrogradação costeira. Por outro lado, sob a condição de subida acelerada do nível do mar prevista para o ano 2100, a retrogradação média da costa será ditada pela elevação do nível do mar, considerando que déficit histórico de sedimentos será mantido.

Resumo em Inglês:

Abstract Climate change effects such as accelerated sea-level rise, wave climate alteration and disturbances on sediment-budgets are anticipated to lead to a range of adverse impacts in coastal regions around the world. A rise in sea-level is expected to cause shoreline recession, and a sediment deficit can have a similar effect. Since large uncertainties exist in relation to sea-level rise rates and sediment budgets, it is relevant to determine how sensitive the coast is to each of these disturbances. In this context, this paper provides a quantitative evaluation of each of these parameters in terms of modeled coastal recession through risk-based assessments using an aggregated coastal model, the DRanSTM (Dilating Random Shoreface Translation Model). In each separate computer simulation, a sediment budget and a sea-level scenario were set for an erosional coastal stretch: Hermenegildo Beach, Rio Grande do Sul state in southern Brazil. Effects of changes in wave climate were not directly considered in this study. However, indirect measures of such changes should be reflected on coastal sediment budgets. Simulation results demonstrate that under present-day sea-level rise rates, sediment deficit exerts control over coastal recession. Conversely, under the higher forecasted sea-level rise for the year 2100, mean shoreline recession will be dictated by sea-level rise, considering historical sediment deficit will be sustained.

Resumo em Português:

Resumo O potencial energético de ondas na costa Brasileira é estimado usando dados de boia in-situ e de modelo numérico. Os resultados mostram um maior potencial na costa sul-sudeste do que na costa nordeste, mas também uma maior variância. Estas diferenças parecem se relacionar com os diferentes regimes de vento nas regiões. Enquanto na porção nordeste os ventos alísios determinam o regime de ventos, a passagem de frentes frias na porção sul desempenha um papel significativo. Para quase todas as regiões e durante todo o ano, o potencial energético de ondas varia entre 10 e 30 kW/m, o intervalo mais adequado para a instalação de conversores de energia. Os estados de mar são, também, analisados, mostrando que a passagem de frentes frias na região sul e sudeste também cria diferentes regimes de ondas. Finalmente, os estados de mar e fluxos de energia mais comuns são estimados, mostrando uma mudança para ondas mais longas e com maiores períodos para o último. Na costa sul-sudeste, embora o estado de mar mais comum seja de ondas com períodos de pico de 8 s, o fluxo de energia é bastante balanceado entre estas ondas e ondas com período de pico de 11 s, que são, normalmente, geradas por frentes frias. Este resultado mostra que o estado de mar mais comum não é, necessariamente, o que deveria ser considerado no planejamento de conversores de energia na região.

Resumo em Inglês:

Abstract The wave energy potential on the Brazilian coast is estimated using in-situ buoy data and model data. The results present a greater potential on the southern-southeastern coast than on the northeastern coast, but the variance is also larger. These seem to be associated with the different atmospheric regimes. While in the northeastern portion the trade winds determine the wave regime, in the south the passage of cold front systems plays a major role. For almost all regions and throughout the year, the energy potential oscillates between 10 and 30 kW/m, the most efficient range to implement wave energy converters. The occurrence of sea states is also assessed, showing that the passage of cold front systems also creates different sea states in the S-SW area. Finally, the most common sea states and energy flux are estimated, showing a shift towards longer periods and higher waves for the latter. On the S-SW coast, although the most frequent sea states have waves with periods around 8 s, the energy flux has a more balanced distribution between these and the waves with periods around 11s, the common period for waves generated by cold front systems. This result shows that the most common sea state is not necessarily the one that should be considered when planning wave energy converters for the region.