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Doutoramento em Biologia Freshwater invertebrate communities are often exposed to multiple stressors that can disrupt aquatic trophic chains and ecosystem functioning. Insecticide contamination and invasive species are two main anthropogenic stressors of concern in freshwaters. Understanding their combined effects to community structure and vital ecosystem functions present challenges for an improved ecological risk assessment. The main objective of this research was thus to investigate whether the deleterious effects of insecticide pollution may be mediated by the presence of alien invasive species. An integrative study was designed to assess the direct and indirect effects of these actual threats to freshwater benthic communities, from the individual towards the community and ecosystem levels with focus on detritus-based food webs. Chlorantraniliprole (CAP), an anthranilic diamide was selected as model compound due to its novel mode of action that confers specificity for ryanodine receptors of insects. Plus, CAP neurotoxicity can potentially disrupt individual behaviour and chemical communication among freshwater species. In a first step, CAP toxicity was assessed and compared with that from a broad-spectrum pyrethroid. Although CAP revealed less toxicity towards the selected species in comparison with the pyrethroid esfenvalerate (ESF), environmentally relevant concentrations of both insecticides disrupted the feeding behaviour of the shredder Sericostoma vittatum and impaired the development of the collector Chironomus riparius. Further, metabolic costs and sub-organismal effects due to insecticide-induced stress were also assessed with different biochemical biomarkers, revealing high energetic costs in exposed organisms. Two biotic factors of high ecological relevance, predation and resource quality, were selected and effects of two widely distributed invasive species (Procambarus clarkii and Eucalyptus globulus) were also considered. Multiple stressors exposures were then performed in microcosms systems with tri-trophic simplified detritus-based food webs to evaluate effects on leaf decomposition, C. riparius development and shredder-collector interactions. In a first trial, combined effects of CAP exposure and predation risk were tested. Shredders presence drastically increased leaf decomposition, but CAP exposure decreased this ecosystem process. CAP toxicity, predation risk and shredders presence independently lead to decreases on C. riparius growth. Additionally, in similar assays, alder and eucalypt leaf decomposition was reduced under predation risk, impairing larvae growth, being this effect exacerbated in the presence of less nutritive eucalypt leaves. In both assays, C. riparius growth was reduced in the presence of the shredders, suggesting a competition between these species, irrespective of CAP exposure or predation risk. Lastly, freshwater benthic communities were exposed to CAP and invasive species presence in mesocosms systems allowing to test the different combinations of stressors under a more complex and realistic exposure scenario. Community responses to CAP were assessed in the presence of leaf litter of different nutritional value (native A. glutinosa vs invasive E. globulus leaves) and the presence of different predators (native dragonfly Cordulegaster boltonii vs invasive crayfish P. clarkii). A path analysis using structural equation modeling (SEM), was applied to identify, quantify and discriminate between the strength of direct and indirect effects of all stressors and their combination on community structure (macroinvertebrate abundances) and ecosystem function (leaf decomposition and primary production). Environmentally relevant exposure to CAP, presence of crayfish and eucalypt leaves all contribute to changes on macroinvertebrate abundances. Crayfish presence mediated CAP toxicity to collectors and grazers. Shredders and collectors survival was reduced in treatments with eucalypt leaves which also presented lower leaf decomposition in comparison with streams with alder leaves. CAP toxicity towards collectors was magnified in the streams with Eucalyptus leaves. Density-mediated effects were observed and reductions of grazer species lead to increased primary production. In summary, this research showed that predator identity and detritus quality can mediate the effects of insecticide contamination on structural and functional endpoints in benthic freshwater communities and highlights the value of incorporating biotic stressors in ecotoxicological experiments. The present thesis is a contribution to the complex task of assessing the effects of pesticides under a more natural and complex scenario of exposure that is, nevertheless, critical for an effective risk management of freshwater ecosystems near agricultural areas. As comunidades de invertebrados de água doce estão frequentemente expostas a múltiplas pressões que podem perturbar as cadeias tróficas e funções do ecossistema. A contaminação por inseticidas e a presença de espécies invasoras são duas das principais pressões antropogénicas nestes sistemas. Entender os seus efeitos combinados na estrutura e funções das comunidades é um dos atuais desafios para uma melhor avaliação de risco ecológico. O principal objetivo deste estudo foi avaliar se os efeitos deletérios da poluição por inseticidas são mediados pela presença de espécies invasoras. Para tal, foi realizado um estudo integrativo dos efeitos diretos e indiretos destas ameaças para as comunidades bentónicas de água doce, medindo respostas ao nível do indivíduo, da comunidade e ecossistema, com foco em cadeias alimentares de detritos. Chlorantraniliprole (CAP), uma diamida antranílica, foi usado como composto modelo devido ao seu modo de ação que lhe confere especificidade pelos recetores de rianodina de insetos. Além disso, a neurotoxicidade do CAP pode perturbar o normal comportamento e comunicação química entre espécies. Primeiramente, a toxicidade do CAP foi avaliada e comparada com a de um piretróide de amplo espectro. Embora o CAP se tenha revelado menos tóxico para as espécies estudadas que o esfenvalerato (ESF), concentrações ambientalmente relevantes de ambos os inseticidas inibiram a alimentação do fragmentador Sericostoma vittatum e diminuíram o desenvolvimento do coletor Chironomus riparius. Os custos metabólicos e os efeitos ao nível suborganismal foram avaliados através de diferentes biomarcadores bioquímicos, revelando elevados custos energéticos para estes invertebrados quando sob stress químico. Os efeitos de dois fatores bióticos de elevada relevância ecológica, predação e qualidade do recurso alimentar, foram estudados e avaliados alterando a sua identidade por duas espécies invasoras (Procambarus clarkii e Eucalyptus globulus) amplamente distribuídas na Europa. Exposições a múltiplos stressores foram então realizadas em sistemas de microcosmos com cadeias alimentares de detritos simplificadas para avaliar a decomposição de folhada, o crescimento de C. riparius e alterações nas interações fragmentador-coletor. Num primeiro ensaio, foram avaliados os efeitos combinados da exposição a CAP e risco de predação. A presença de fragmentadores aumentou consideravelmente as taxas de decomposição da folhada, mas a contaminação por CAP teve o efeito contrário. A toxicidade do CAP, o risco de predação e a presença de fragmentadores contribuíram para o decréscimo do crescimento de C. riparius. Em ensaios similares, a decomposição da folhada de amieiro e eucalipto foi reduzida sob risco de predação, diminuindo o crescimento das larvas, sendo este efeito exacerbado com eucalipto, de menor valor nutricional. Em ambos os ensaios, o crescimento de C. riparius foi reduzido na presença dos fragmentadores, sugerindo uma competição entre estas espécies, independentemente da exposição a CAP ou presença do predador. Por fim, comunidades bentónicas de água doce foram expostas a CAP e presença de espécies invasoras em mesocosmos, permitindo testar as diferentes combinações de stressores sob um cenário de exposição mais relevante. As respostas das comunidades ao CAP foram avaliadas na presença de folhada de diferentes valores nutricionais (da nativa Alnus glutinosa vs folhas da invasora E. globulus) e na presença de diferentes predadores (odonata nativo Cordulegaster boltonii vs lagostim invasor P. clarkii). Para identificar, quantificar e discriminar a magnitude dos diversos efeitos diretos, indiretos e combinados dos vários stressores sobre a estrutura da comunidade (abundância de macroinvertebrados) e função do ecossistema (decomposição foliar e produção primária), utilizou-se um método de análise de equações estruturais (SEM). Concentrações ambientalmente relevantes de CAP, a presença do lagostim e das folhas de eucalipto, contribuíram para alterações na abundância de macroinvertebrados. A presença do lagostim mediou os efeitos tóxicos do CAP para coletores e herbívoros. A sobrevivência dos fragmentadores e coletores foi reduzida nos tratamentos com folhada de eucalipto, que por sua vez também apresentaram menor decomposição em comparação com os rios com folhada de amieiro. A toxicidade do CAP para os coletores foi magnificada em rios com eucalipto como recurso alimentar. Efeitos mediados pela densidade foram observados através da redução de herbívoros que levou ao aumento de produção primária. Em síntese, este estudo demonstra que a identidade do predador e a qualidade dos recursos alimentares podem mediar os efeitos da contaminação por inseticidas em parâmetros estruturais e funcionais das comunidades bentónicas de água doce e destaca o valor da incorporação de stressores bióticos em testes ecotoxicológicos. A presente tese é um contributo para a complexa tarefa de avaliar os efeitos dos pesticidas considerando cenários de exposição ecologicamente relevantes que é, no entanto, crítica para uma avaliação de risco eficaz em ecossistemas de água doce perto de áreas agrícolas.

Doutoramento em Biologia Submitted by Carla Jesus (cjesus@ua.pt) on 2018-02-22T13:58:03Z No. of bitstreams: 1 Tese Final_Andreia Rodrigues_Biologia_2017.pdf: 6508808 bytes, checksum: 2bc7c2433c1ed6a90bfa81fe44af3e45 (MD5) Made available in DSpace on 2018-02-22T13:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Final_Andreia Rodrigues_Biologia_2017.pdf: 6508808 bytes, checksum: 2bc7c2433c1ed6a90bfa81fe44af3e45 (MD5) Previous issue date: 2017-07-25

Mestrado em Biologia Aplicada - Toxicologia e Ecotoxicologia This work aims to evaluate the toxicity, bioaccumulation and biomagnification of mercury and it is divided into a laboratory and a field component. The laboratory component was divided into two parts and the field component was conducted into an estuarine environment in Ria de Aveiro, Portugal. In the laboratory we started by evaluating the toxicity of mercury for different aquatic organisms, using mercury concentrations that ranged between 0.5 μg/L to 2.4 mg/L. The chosen species used in this assay to evaluate mercury toxicity were the models: Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna and Chironomus riparius and the autochthonous species: Chlorella vulgaris, Lemna minor and Daphnia longispina. Mercury showed to be toxic to all testes species, with EC50 values ranging from 7.3 μg Hg/L (immobilization test of D. longispina) to 1.58 mg Hg/L (immobilization test of the larvae of C. riparius). The assay showed that even low doses of mercury can cause significant effects at the levels of primary producers, the base of the trophic chain. In the secondary laboratorial assay, an aquatic trophic chain was simulated using the primary producer P. subcapitata, the primary consumer D. magna and the secondary consumer Danio rerio. The trophic chain mercury contamination process was initiated exposing an algae culture to inorganic mercury (10 μg Hg/L), resulting in the accumulation of 70% of the available mercury in the primary producer. The contaminated algae were then used as food supply to the specie D. magna and subsequently D. magna specimens were used as food to the secondary consumer. After 14 days of exposure D. magna accumulates 0.14 μg Hg/g, whereas the final average concentration obtained in the muscle of the fish D. rerio after 21 days was 0.27 μg Hg/g (wet weight). All test species accumulate mercury along the time of exposure; the higher biomagnification occurred from the microalgae P. subcapitata to the mircrocrustacean D. magna, enhancing the crucial role of primary producers in the bioconcentration of mercury from the water column along the trophic chain. Fieldwork was conducted in the Ria de Aveiro, in two specific sites (Cais do Bico and Barra) that were already characterized regarding dissimilar environmental mercury contamination levels. Mercury levels were evaluated in the water column (total mercury), sediments (total and organic mercury) and in juvenile fish Liza aurata inhabiting the area (total and organic mercury). Cais do Bico site, located near the source of contamination showed the highest values of total mercury: 68 ng/L in the water column, 0.19 μg/g in the sediments and 0.07 μg/g in fish. The site distant from the source of mercury (Barra) presented a great amount of organic mercury in the sediments (0.02 μg/g) and a higher percentage of organic mercury in fish muscle (96%). The study indicates that, although mercury discharges have already stopped in the end of the last century, mercury stored in sediments continues to be ressuspended to the water column, becoming bioavailable to biota. The adoption of juvenile specimens provides information on short-term variations of mercury concentrations in the environment. O objectivo deste trabalho é avaliar a toxicidade, a bioacumulação e a bioamplificação de mercúrio. O trabalho apresenta uma componente laboratorial e uma componente de campo. A componente laboratorial foi dividida em duas partes e a componente de campo foi realizada num ambiente estuarino, Ria de Aveiro, Portugal. Na componente laboratorial, começou por se avaliar a toxicidade do mercúrio para diferentes organismos aquáticos, testando-se concentrações de mercúrio entre 0,5 μg/L e 2,4 mg/L. As espécies teste escolhidas para avaliar a toxicidade do mercúrio incluíram espécies modelo: Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna e Chironomus riparius, e espécies autóctones: Chlorella vulgaris, Lemna minor e Daphnia longispina. O mercúrio revelou ser tóxico para todas as espécies, obtendo-se valores de EC50 que variaram de 7.3 μg Hg/L (teste de imobilização de D. longispina) a 1,58 mg Hg/L (teste de imobilização das larvas de C. riparius). Este ensaio demonstrou que pequenas doses de mercúrio provocam efeitos consideráveis ao nível dos produtores primários, base das cadeias tróficas. Num segundo procedimento experimental construiu-se uma cadeia trófica aquática, constituída pelo produtor primário P. subcapitata, pelo consumidor primário D. magna e o consumidor secundário Danio rerio. A contaminação iniciou-se pelo meio de cultura das algas com 10 μg Hg/L, do qual estas acumularam 70% do mercúrio disponível. Esta espécie foi usada como alimento para D. magna, que por sua vez, foi usada como alimento para o consumidor secundário Danio rerio. Após um período de 14 dias de teste D. magna acumulou 0,14 μg Hg/g. A concentração média obtida no músculo de D. rerio, após 21 dias de teste, foi de 0,27 μg Hg/g, peso fresco. Todos os organismos acumularam mercúrio ao longo do tempo de exposição, sendo que a maior bioamplificação de mercúrio ocorreu da microalga P. subcapitata para o microcrustáceo D. magna, reforçando assim o papel crucial dos produtores primários na bioconcentração de mercúrio da coluna de água para as cadeias tróficas. O trabalho de campo foi realizado na Ria de Aveiro, em dois sítios específicos, cuja caracterização em termos de contaminação por mercúrio já estava descrita. Estudou-se a carga de mercúrio total na coluna de água, bem como o mercúrio total e orgânico nos sedimentos e a sua transferência e acumulação para peixes juvenis residentes na área, Liza aurata. O Cais do Bico, local mais próximo da fonte de contaminação apresentou os maiores valores de mercúrio total: 68 ng/L na coluna de água, 0,19 μg/g nos sedimentos e 0,07 μg/g nos peixes. O local mais distante da fonte de mercúrio, Barra, apresentou uma maior quantidade de mercúrio orgânico nos sedimentos (0,02 μg/g) e uma percentagem de mercúrio orgânico no músculo dos peixes igualmente superior, de 96%. Esta monitorização comprovou que, embora as descargas industriais de mercúrio já tenham sido interrompidas no final do século passado, o mercúrio armazenado nos sedimentos continua a ser ressuspendido para a coluna de água, ficando biodisponível para a biota. A utilização de organismos juvenis fornece informações sobre as variações a curto prazo das concentrações de mercúrio no ambiente.

It is estimated that by 2050 the world population will reach 9.6 billion people. The main challenge facing this potential demographic growth is the need to increase food production, in the context of ecosystem protection, reduction of the greenhouse effect, and cultivation of species in a scenario of climate change. Furthermore, half of the population growth will occur in sub-Saharan Africa where a quarter of the population is undernourished. Aquaculture stands out for the production of food resources, under controlled conditions, aiming to be a sustainable practice. However, one of the biggest constraints in this industry is related to the production of carnivorous species that require diets with large amounts of animal protein. Therefore, is crucial to invest in the production of low trophic level species and identify new strategies to minimize the use of animal protein in the diets used in aquaculture, safeguarding sustainable practices. These factors are particularly important in developing countries with low technological resources. Another important factor that directly affects aquaculture production is the temperature fluctuations caused by climate changes. As ectothermic organisms, fish are expected to be at high risk in face of the current climate crisis due to their inability to use metabolic heat to maintain body temperature, making them susceptible to temperature fluctuations. This work addresses community aquaculture, aiming to increase income, employment level, and locally available food resources in local villages with few resources and limit access to animal protein. Thus, it is essential that this activity is designed according to the needs and limitations of local populations. In most community tilapia farms in Mozambique, fish are farmed exclusively on food that naturally grows in the culture ponds or supplemented with unsuitable and unbalanced foods for the species, such as leaves from local plants. Therefore, the following objectives were considered: (1) evaluation of the growth performance of tilapia juveniles fed the handmade diet formulated with local ingredients from Mozambique; (2) evaluation of the effects of temperature variations on tilapia juveniles with different sizes, fed a commercial diet and handmade diet, when exposed to three different temperatures (18, 26 and 32 ºC); (2.1) evaluation of genetic damage through comet assays, erythrocytic nuclear abnormalities (ENA) and erythrocytic maturity index (EMI); (2.2) evaluation of the neurophysiological and antioxidant activity; (2.3) assessment of the energy budget. Regarding the growth trials, tilapia fed with experimental diet present lower growth rates compared to the tilapia fed with control diet. The fish showed no differences between them regarding the DNA damage evaluated by the comet's assay. At the chromosomal level, fish fed commercial diet present higher damage values at 18 ºC in the trial performed with smaller tilapia. Regarding the IME, it was possible to verify a higher rate of cell renewal in fish fed the experimental diet. Besides, it is possible to conclude that fish fed the experimental diet presented higher levels of neurophysiological activity and higher antioxidant activity leading to increased oxidative stress. Regarding the energy budget, in both trials’ tilapia fed with experimental diet present higher values of cellular energy allocation at 18 and 32 ºC compared to the group fed commercial diet. These trials were carried out only for 24 hours, so in the future, it would be important to conduct more tests, of longer duration and with larger tilapia, to understand if the performance of fish fed with the handmade diet can improve since as fish grow their nutritional requirements change and also end up having different tolerance to stress. Estima-se que em 2050 a população mundial atinja os 9,6 biliões de pessoas. O principal desafio que se coloca perante este potencial crescimento demográfico é a necessidade de aumentar a produção de alimentos, num contexto de proteção dos ecossistemas, diminuição do efeito de estufa e cultivo de espécies num cenário de alterações climáticas. Acresce ainda que metade do crescimento demográfico ocorrerá na África subsariana, onde um quarto da população apresenta níveis de subnutrição. A aquacultura destaca-se pela produção de recursos alimentares, em condições controladas visando ser uma prática sustentável. No entanto, um dos maiores constrangimentos nesta indústria está relacionado com a produção de espécies carnívoras que exigem dietas com grandes quantidades de proteína animal. É por isso muito importante investir na produção de espécies de baixo nível trófico e identificar novas estratégias para minimizar a utilização de proteína animal nas rações utilizadas na aquacultura, salvaguardando práticas sustentáveis. Estes fatores são particularmente importantes em países em desenvolvimento com baixos recursos tecnológicos. Outro fator importante, que afeta diretamente a produção em aquacultura, são as oscilações de temperatura provocadas pelas alterações climáticas. Como organismos ectotérmicos, espera-se que os peixes estejam em risco elevado perante a atual crise climática devido à sua incapacidade de usar calor metabólico para manter a temperatura corporal, tornando-os suscetíveis a flutuações de temperatura. Este trabalho aborda uma aquacultura comunitária, visando aumentar o rendimento, o emprego e os recursos alimentares localmente disponíveis em aldeias com escassez de recursos e acesso limitado à proteína animal. É por isso fundamental que esta atividade seja idealizada de acordo com as necessidades e limitações das populações locais. Na maioria das produções comunitárias de tilápia em Moçambique, os peixes são alimentados exclusivamente com alimentos que crescem naturalmente nos tanques de cultivo ou complementados com alimentos inadequados aos requisitos da espécie, como folhas de plantas. Assim, foram então considerados os seguintes objetivos: (1) avaliação do desempenho de crescimento de juvenis de tilápia alimentados com a dieta artesanal formulada com ingredientes locais de Moçambique; (2) avaliação dos efeitos das variações de temperatura em juvenis de tilápia com diferentes tamanhos, alimentados com uma dieta comercial e com a dieta artesanal, quando expostos a três temperaturas diferentes (18, 26 e 32 ºC); (2.1) avaliação do dano genético através de ensaios do cometa, de anomalias nucleares eritrocíticas (ANE) e do índice de maturidade eritrocítica (IME); (2.2) avaliação da atividade neurofisiológica antioxidante; (2.3) avaliação do balanço energético. No que diz respeito aos ensaios de crescimento, as tilápias alimentadas com a dieta experimental apresentam menor taxa de crescimento relativamente às tilápias alimentadas com a dieta comercial. Os peixes não apresentam diferenças entre eles relativamente ao dano no ADN avaliado através de ensaio do cometa. Já a nível cromossómico, os peixes alimentados com dieta comercial apresentam maior dano a 18 ºC no ensaio realizado com tilápias de menores dimensões. Relativamente ao IME, foi possível verificar uma taxa de renovação celular superior nos peixes alimentados com a dieta experimental. É também possível concluir que os peixes alimentados com a dieta experimental apresentam níveis mais elevados de atividade neurofisiológica e de atividade antioxidante, refletindo-se num maior stress oxidativo. Ao nível energético, em ambos os ensaios as tilápias alimentadas com a ração experimental apresentam valores mais elevados de alocação de energia celular a 18 e 32 ºC comparativamente às tilápias alimentadas com a dieta comercial. Estes ensaios foram realizados apenas durante 24h pelo que, no futuro, seria importante a realização de mais ensaios, de maior duração e com tilápias maiores, para perceber se o desempenho dos peixes alimentados com a dieta experimental pode melhorar à medida que os peixes crescem e os seus requisitos nutricionais alteram acabando por ter também diferente tolerância ao stress. Mestrado em Eco-toxicologia e Análise de Risco

Coral reefs are under serious threat due to global climate change. In addition to the negative impact of several environmental factors, the marine aquarium trade for ornamental and research purposes causes even more pressure on these ecosystems. Ex-situ aquaculture rises as a potential solution for the high coral demand but still needs more studies to improve its production and quality. In this study we evaluated the advantages of microencapsulated diets in the ex-situ aquaculture of Montipora digitata (Subclass Hexacorallia; Order Scleractinia). We evaluated the microencapsulated diets’ effect on survival, growth, energy consumption, energy reserves and photobiology. After fragmentation of a single colony, 80 fragments were obtained and acclimated for 5 months in an autotrophic diet regime. After that we distributed the coral fragments in four treatments: control (autotrophic diet), phytoplankton microencapsulated diet, fish and squid meal microencapsulated diet and Artemia microencapsulated diet. Corals were fed twice per week (0.585 mg/L) for 80 days. After the experiment no coral mortality was registered. The corals fed with fish and squid meal microencapsulated diet showed the best results in growth. Regarding energy reserves and energy consumption, the non-fed corals showed the best results. All microencapsulated diets showed positive results on coral growth, except the Artemia microencapsulated diet. Os recifes de coral encontram-se sob forte ameaça devido às alterações climáticas globais, podendo perder irremediavelmente a sua biodiversidade num futuro próximo. Para além dos fatores ambientais, a crescente procura destes organismos para fins ornamentais e de investigação científica coloca ainda mais pressão sobre estes ecossistemas já fragilizados. A aquacultura de corais surge como uma potencial solução para a elevada procura de corais duros e moles, mas necessita de estudos para que seja otimizada e rentável. Neste estudo foram avaliadas as vantagens da utilização de dietas microencapsuladas no cultivo ex-situ da espécie de coral duro Montipora digitata (Subclasse Hexacorallia; Ordem Scleractinia). Os parâmetros avaliados foram a sobrevivência, o crescimento, o consumo de energia, as reservas energéticas e a fotobiologia dos corais. A partir de uma colónia mãe foram obtidos 80 fragmentos, posteriormente colocados em aclimatização sem adição de dietas microencapsuladas durante 5 meses. Após o período de aclimatização foram divididos por quatro aquários com diferentes dietas: controlo (dieta autotrófica), dieta microencapsulada à base de fitoplâncton, dieta microencapsulada à base de peixe e lula e dieta microencapsulada à base de Artemia. Os corais foram alimentados duas vezes por semana (0,585 mg/L) durante 80 dias. Durante toda a experiência não ocorreu mortalidade. Os corais alimentados com a dieta microencapsulada à base de peixe e lula demonstraram os melhores resultados em termos de crescimento. Relativamente aos parâmetros energéticos, os corais cultivados com dieta autotrófica mostraram os melhores resultados. De uma forma geral, as dietas microencapsuladas mostraram ser adequadas e vantajosas para o cultivo desta espécie, à exceção da dieta microencapsulada à base de Artemia. Mestrado em Biologia Marinha Aplicada

A contaminação microbiológica de moluscos bivalves representa uma das maiores preocupações, inerentes à segurança alimentar, desta importante fonte de receitas para a economia portuguesa. Por isso, existem zonas de captura com diferentes classificações, onde, dependendo da carga microbiológica e do conteúdo em outros contaminantes, os animais aí capturados serão ou não destinados a um processo de depuração, de modo a diminuir a concentração dessas substâncias. A depuração de moluscos bivalves, processo durante o qual os bivalves são mantidos em água limpa, em circuito fechado ou aberto, contribui de uma forma decisiva para o aumento dos níveis de segurança alimentar associados ao consumo destes organismos frescos. No entanto, durante este processo, os bivalves permanecem em água limpa, sem qualquer tipo de alimento, o que pode contribuir para a diminuição das suas características bioquímicas e respetivo valor nutricional. Por outro lado, a adaptação das condições de depuração, tendo em conta os requerimentos de cada espécie, poderá melhorar a própria capacidade de depuração e aumentar a qualidade do produto para o consumidor. O objetivo deste estudo passou por avaliar os efeitos de 3 regimes alimentares diferentes (sem adição de dietas, adição de uma dieta á base de Nannochloropsis sp., microencapsulada, e a adição de uma dieta á base de Nannochloropsis sp. microencapsulada e enriquecida com vitamina C e E) durante o processo de depuração, assim como na qualidade e tempo de prateleira de ostra (C. gigas) e de lingueirão (S. marginatus). Para tal, procedeu-se a 2 ensaios de 24 horas de depuração, seguidos de um período de armazenamento a 5 ± 1 ºC durante 6 dias. Analisaram-se os parâmetros bioquímicos, indicadores de stresse oxidativo, no início e fim da depuração, bem como a meio e no fim do período de prateleira (3º e 6º dias). Os resultados das análises nas ostras apontam a que a exitam diferenças no efeito dos diferentes regimes nas ostras, evidenciando-se os efeitos benéficos da dieta de Nannochloropsis sp. microencapsulada e enriquecida com vitaminas C e E em relação às demais. Já as analises dos lingueirões apenas apresentaram diferenças em 2 dos parâmetros testados, ainda assim os resultados indicam para maiores efeitos benéficos da dieta enriquecida com vitaminas C e E em comparação com os restantes 2 tratamentos. Microbiological contamination of bivalve molluscs represents one of the greatest concerns, inherent to food security, of this important source of income for the Portuguese economy. Therefore, there are capture zones with different classifications, where, depending on the microbiological load and the content of other contaminants, the captured animals will or will not be destined for a purification process, to reduce the concentration of these substances. The purification of bivalve molluscs, a process during which h the bivalves are kept in clean water, in a closed or open circuit, decisively contributes to increasing food safety levels associated with the consumption of these fresh h organisms. However, during this process, the bivalves remain in clean water, without any type of food, which h can contribute to the reduction of their biochemical characteristics and their nutritional value. On the other hand, adapting the purification conditions, considering the requirements of each h species, can improve the purification capacity itself and increase the quality of the product for the consumer. The aim of this study was to evaluate the effects of 3 different diets (no diet added, addition of a microencapsulated Nannochloropsis sp.-based diet, and the addition of a microencapsulated Nannochloropsis sp. based and vitamin C and E enriched diet) during the purification process, as well as the quality and shelf life of oysters (C. gigas) and razor clams (S. marginatus). To this end, 2 tests of 24-hour clearance were carried out, followed by a storage period at 5 ± 1 ºC for 6 days. Biochemical parameters, indicators of oxidative stress, at the beginning and end of depuration, as well as at the middle and end of the shelf period (3rd and 6t h days) were analysed. The results of the analyses in the oysters show that there are differences in the effect of the different diets in the oysters, showing the beneficial effects of the diet of Nannochloropsis sp. microencapsulated and enriched with vitamins C and E in relation to the others. The razor clams only showed differences in 2 of the tested parameters, yet the results indicate greater beneficial effects of the diet enriched with vitamins C and E compared to the other 2 treatments. Mestrado em Biologia Marinha Aplicada

Os recifes de coral representam um dos ecossistemas mais diversos do mundo, com importância crítica para diversos organismos. As pessoas também dependem fortemente deste ecossistema marinho em termos ecológicos, económicos e culturais. No entanto, os recifes de coral estão em declínio devido a vários fatores naturais e antropogénicos como o aquecimento global, a poluição ou a pesca ilegal, com métodos destrutivos. Adicionalmente, a captura de corais selvagens, é uma atividade praticada em várias regiões tropicais e subtropicais, principalmente para indústria de aquariofilia. A aquacultura de corais (in situ ou ex situ) é, portanto, uma possível solução para minimizar a captura de organismos selvagens, possibilitando a produção destes organismos para diversos fins, tais como o repovoamento, construção de recifes artificias, extração de compostos bioativos e comercialização para fins educativos e ornamentais. No entanto, persiste a necessidade de otimizar os procedimentos zootécnicos de forma a maximizar a taxa de sobrevivência e de crescimento. Este trabalho teve como principais objetivos estudar o efeito da luz (intensidade e espetro) na sobrevivência, crescimento, fotobiologia, consumo de energia e reservas energéticas de fragmentos do coral duro Montipora digitata, provenientes de colónias mãe aclimatadas a diferentes cenários de luz (mimetizando diferentes profundidades). Oito colónias (com a mesma origem genética) foram aclimatadas por dois meses em sistemas experimentais com iluminação artificial (espetro total) com duas intensidades de radiação fotossintética ativa (PAR, 70±10 e 130±20 μmol quanta.m-2.s-1, 4 colónias em cada condição). Posteriormente as colónias foram fragmentadas e os fragmentos cultivados durante quatro meses em quatro tratamentos (n=7), utilizando dois espectros de luz (vermelha e azul) com duas intensidades PAR: 130±20 μmol quanta.m-2.s-1 (luz alta) e 70±10 μmol quanta.m-2.s-1 (luz baixa). Durante a experiência não ocorreu mortalidade, mas verificou-se um efeito da origem da colónia e do espetro de luz nos parâmetros analisados. Observou-se que os fragmentos cultivados com espetro de luz vermelha e um PAR 70±10 μmol quanta.m-2.s-1 apresentaram um crescimento mais elevado, quando comparados com os fragmentos cultivados com luz azul. Relativamente aos restantes parâmetros analisados, os resultados sugerem que os fragmentos cultivados em luz vermelha apresentaram de uma forma geral melhores resultados. Coral reefs represent one of the most diverse ecosystems in the world, with critical importance for various organisms. People also depend heavily on this marine ecosystem in ecological, economic and cultural terms. However, coral reefs are declining due to various natural and anthropogenic factors such as global warming, pollution or illegal fishing with destructive gears. In addition, the capture of wild corals is an activity practiced in several tropical and subtropical regions, mainly for the aquarium industry. Coral aquaculture (in situ or ex situ) is, therefore, a possible solution to minimize the capture of wild organisms, allowing the production of these organisms for various purposes, such as transplantation and restocking to accelerate the recovery of coral reefs, artificial reef building, extraction of bioactive compounds and commercialization for educational and ornamental purposes. However, the need to optimize zootechnical procedures persists in order to maximize survival and growth rates. The main objective of this work was to study the effect of light (intensity and spectra) on survival, growth, photobiology, energy consumption and energy reserves of scleractinian coral Montipora digitata fragments, obtained from mother colonies acclimated to different light scenarios (mimicking different sea depths). Eight colonies (with the same genetic origin) were acclimated for two months in experimental systems with artificial light (total spectrum) with two intensities of active photosynthetic radiation (PAR, 70±10 and 130±20 μmol quanta.m-2.s-1, 4 colonies in each condition). Afterward, colonies were fragmented and the fragments were cultured for four months in four treatments (n = 7), using two light spectra (red and blue) with two PAR intensities: 130±20 μmol quanta.m-2 .s-1 (high light) and 70±10 μmol quanta.m-2.s-1 (low light). No mortality occurred during the experiment, but an effect of the colony origin and the light spectrum was verified on the analyzed parameters. It was observed that fragments reared with the red light spectrum and a PAR 70±10 μmol quanta.m- 2.s-1 showed higher growth, when compared with the fragments cultured with blue light. Besides growth, results suggest that fragments reared in red light showed better results in the remaining evaluated parameters. Mestrado em Biologia Marinha

As zonas de produção e apanha de moluscos bivalves são classificadas (A, B ou C) de acordo com o nível de contaminação com Escherichia coli (número mais provável – NMP) por 100 gramas de carne e líquido intravalvar. Os bivalves capturados ou produzidos: em zonas A, podem ser comercializados directamente; para as zonas B, devem passar por um processo de depuração antes da sua comercialização; para as zonas C, devem ser transferidos para zonas de afinação (A ou B), durante um longo período (semanas ou meses) e posteriormente depurados, antes da sua comercialização. A depuração de moluscos bivalves contribui de uma forma preponderante para o aumento dos níveis segurança alimentar associados ao consumo destes organismos frescos. A temperatura tem um papel importante na actividade metabólica dos bivalves e como tal pode influenciar a sua capacidade de depuração. Por outro lado, o controle da temperatura (designadamente refrigeração) nos centros de depuração acarreta custos de funcionamento elevados. O objectivo deste estudo foi avaliar a possibilidade de depuração da ameijôa Ruditapes decussatus produzidas em zonas C, bem como avaliar o efeito da temperatura (15 ºC – temperatura controle- e 25 ºC), na eficiência do processso de depuração, assim como na qualidade e tempo de prateleira de R. decussatus cultivadas em zonas C. Para tal, procedeu-se a um ensaio de 24 horas, seguido de um período de armazenamento a 5±1 ºC durante 6 dias. Realizaram-se análises microbiológicas (NMP de Escherichia coli) no início e no fim do período de depuração. Analisaram-se também parâmetros bioquímicos, indicadores de stresse e dano celular, no início e fim da depuração, bem como no período de armazenamento (2, 4 e 6 dias). Os indicadores bioquímicos de stresse oxidativo utilizados foram a catalase (CAT), glutationa-s-transferase (GST) e peroxidação lipídica (LPO) e dano do ADN. Os resultados demonstraram que é possível depurar R. decussatus produzidas em zonas C em 24 h, não tendo sido observado um efeito significativo da temperatura no processo de depuração. Não se observou mortalidade ao longo do período de prateleira (2, 4 e 6 dias). Embora o fator temperatura não tenha influenciado significativamente a generalidade dos parâmetros avaliados, os dados obtidos indicam que a temperatura de 15 ˚C é a melhor em termos de sobrevivência, qualidade do produto e eficiência na redução da carga microbiana do que a 25˚C. A actividade da CAT em R. decussatus foi significativamente inibida ao longo do tempo de prateleira. Esta diminuição da capacidade antioxidante de R. decussatus foi traduzida em dano oxidativo, observado pelos níveis de LPO e dano do ADN. Globalmente, estes resultados são promissores oferecendo uma estratégia potencial para a comercialização de moluscos bivalves produzidos em zonas C, bem como para o melhoramento da qualidade do produto durante o período de comercialização. Production and harvesting zones for bivalve molluscs are classified (A, B or C) according to the level of contamination with Escherichia coli (most likely number - NMP) per 100 grams of meat and intravalvar liquid. Bivalves caught or produced: in zones A may be marketed directly; for zones B, must undergo a purification process before being placed on the market; for areas C, must be transferred to tuning areas (A or B) for a long period (weeks or months) and then purified before being placed on the market. The purification of bivalve molluscs contributes in a preponderant way to the increase of food safety levels associated to the consumption of these fresh organisms. Temperature plays an important role in the metabolic activity of bivalves and as such may influence their purification capacity. On the other hand, temperature control (especially cooling) in the purification centers results in high operating costs. The objective of this study was to evaluate the possibility of cleaning the Ruditapes decussatus produced in zones C, as well as to evaluate the effect of temperature (15ºC - control temperature and 25ºC), the efficiency of the purification process, as well as the quality and shelf life of R. decussatus grown in zones C. For this purpose, a 24-hour test was carried out, followed by a storage period at 5 ± 1 ° C for 6 days. Microbiological analyzes (NMP of Escherichia coli) were performed at the beginning and at the end of the clearance period. Biochemical parameters, stress indicators and cell damage were analyzed at the beginning and end of the treatment, as well as in the storage period (2, 4 and 6 days). The biochemical indicators of oxidative stress used were catalase (CAT), glutathione-s-transferase (GST) and lipid peroxidation (LPO) and DNA damage. The results demonstrated that it is possible to purify R. decussatus produced in zones C in 24 h, and a significant effect of the temperature in the purification process was not observed. No mortality was observed throughout the storage period (shelf time : 2, 4 and 6 days). Although the temperature factor did not significantly influence the overall parameters evaluated, the data indicate that the temperature of 15 ° C is the best in terms of survival, product quality and microbial load reduction efficiency at 25 ° C. CAT activity in R. decussatus was significantly inhibited over the shelf time. This decrease in the antioxidant capacity of R. decussatus was translated into oxidative damage, as observed by LPO levels and DNA damage. Overall, these results are promising by offering a potential strategy for the marketing of bivalve molluscs produced in C zones as well as for improving the quality of the product during the marketing period. Mestrado em Biologia Marinha