A fjord-like tropical ecosystem, Pacific coast of Costa Rica: overview of research in Golfo Dulce / Un ecosistema tropical similar a un fiordo, costa del Pacífico de Costa Rica: panorama de la investigación en el Golfo Dulce

Abstract Introduction: Coastal ecosystems worldwide are under the influence of local, regional and global stressors, such as pollution, eutrophication and climate change. Golfo Dulce is a relatively pristine and accessible deep tropical ecosystem that provides opportunities for comparative and collaborative research. Objective: To summarize published reports on past research conducted in this ecosystem, identify topics for further study, and suggest new research issues. Methods: A search was made on the web for reports based on research conducted in Golfo Dulce and published in scientific journals. Reports focusing on environmental parameters and on the biota were included. Results: A total of 123 studies that include data from Golfo Dulce are cited. The four topics more frequently addressed were reports based on the results of the R/V Victor Hensen expedition (1993-1994) and follow-up work on microbiology, studies on water parameters, research on vertebrates, and zooplankton studies. The reports focusing on vertical profiles of oxygen and temperature are discussed in detail, followed by those on the biota. Conclusions: Golfo Dulce has low oxygen concentrations below 50 m and is frequently anoxic at the 200 m deep basin with occasional formation of H2S. However, the ecosystem contains a relatively high diversity of identified organisms, from bacteria to whales. Of particular relevance for future studies are multidisciplinary surveys aiming at obtaining data on primary productivity, the diversity and biomass of the main groups of planktonic, demersal and benthic organisms, and the frequency and magnitude of the influx of deep offshore waters over the sill into the basin. These data, as well as the information gathered in the past, are essential for updating the trophic model developed more than 25 years ago and in support of new predictive models on the functioning of the ecosystem.

Resumen Introducción: Los ecosistemas costeros alrededor del mundo están bajo la influencia de tensores locales, regionales y globales, como la contaminación, la eutroficación y el cambio climático. El Golfo Dulce es un profundo ecosistema tropical relativamente inalterado y accesible, que provee oportunidades para la investigación comparativa y colaborativa. Objetivo: Resumir los informes publicados sobre investigaciones pasadas realizadas en el ecosistema, identificar tópicos para estudios futuros y sugerir nuevas áreas de investigación. Métodos: Se hizo una búsqueda en la red de informes basados en investigaciones hechas en Golfo Dulce y publicadas en revistas científicas. Fueron incluidos aquellos informes sobre parámetros ambientales y la biota. Resultados: Un total de 123 estudios que incluyen datos sobre Golfo Dulce son citados. Los cuatro tópicos citados con más frecuencia fueron: Los resultados de la expedición del R/V Victor Hensen (1993-1994) y estudios de seguimiento sobre microbiología, informes sobre parámetros acuáticos, investigaciones sobre vertebrados y estudios sobre zooplancton. Los informes sobre perfiles de oxígeno y temperatura son presentados con mayor detalle, seguidos por aquellos sobre la biota. Conclusiones: Golfo Dulce tiene bajas concentraciones de oxígeno por debajo de 50 m y es usualmente anóxico a 200 m en el fondo, con formación ocasional de H2S. Sin embargo, el ecosistema contiene una diversidad de organismos identificados relativamente alta, desde bacterias hasta ballenas. De relevancia particular para futuros estudios es, entre otros, la conducción, de muestreos multidisciplinarios orientados a obtener datos sobre productividad primaria, la diversidad y biomasa de los principales grupos de organismos planctónicos, demersales y bénticos, así como la frecuencia y magnitud del flujo de agua oceánica hacia el interior. Estos datos, así como los obtenidos en el pasado, son esenciales para actualizar el modelo trófico desarrollado hace más de 25 años, o en apoyo de nuevos modelos predictivos de funcionamiento del ecosistema.

La hiperdiversificación de Physeteroidea (Cetacea: Mammalia) del Mioceno tardío en el Pacifico Sur, nuevos fósiles del área de Sacaco, Arequipa, Perú / Physeteroidea (Cetacea: Mammalia) hyper-diversification from late Miocene of South Pacific, new fossils from the Sacaco area, Arequipa, Peru

Resumen Los cachalotes (Physeteroidea) son un grupo de cetáceos con una ecología restringida en la actualidad. Las tres especies actuales son el remanente de un grupo que alcanzó su máxima diversificacion durante el Mioceno, incluyendo cinco especies simpátricas descritas en la Formación Pisco, Ica-Arequipa, Perú. Entre estas se incluyen formas piscívoras, bénticas, así como carnívoros de tamaño medio e hipercarnívoros. Se reportan dos dientes aislados provenientes del Mioceno superior de las localidades de Sacaco y Sacaco sur, que corresponden con la morfología típica de Physeteridae. Esta morfología dentaria es similar a la de taxones presentes en el hemisferio norte como Orycterocetus o Aulophyseter del Mioceno medio. Debido a esto se presume que los restos corresponderían a physetéridos con hábitos piscívoros, que quizás poseyeron un desarrollo incipiente de la capacidad de succión. La presencia de este linaje indicaría que a fines del Mioceno los parientes de los modernos Physeter y Kogia compartieron el mar peruano con formas extintas, sin solapamiento de nichos debido a la morfología altamente derivada de cada grupo. Este nuevo registro expande la comunidad de cetáceos fósiles de Sacaco, que se vio favorecida por la gran diversidad de ambientes poco profundos que dominaron el litoral peruano hasta el establecimiento final del Sistema Humboldt.

Abstract Sperm whales (Physeteroidea) are a group of cetaceans with a restricted modern ecology. The three extant species are a remnant of a group that reached its diversity peak during the Miocene, including five already-described species from the Pisco Formation, Ica-Arequipa, Peru. We report two isolated teeth from the upper Miocene localities of Sacaco and Sud-Sacaco, which correspond with the typical morphology of Physeteridae. This morphology is similar to the one present in northern hemisphere taxa as Orycterocetus or Aulophyseter. Because of this the remains could be related to physeterids with piscivorous habits, so there would not be a niche overlap with other coeval sperm whales. This new registry expands the fossil cetacean community of Sacaco, which was favored by the great diversity of shallow environments that dominated the Peruvian coast until the final establishment of the Humboldt System.

Cetáceos de las aguas costeras del Pacífico norte y sur de Costa Rica

Inshore cetaceans from the North and South Pacific coast of Costa Rica. Twenty nine cetacean species occur in Costa Rican waters but extensive research has been conducted only for three species. The latter shows there is a lack of general and local information about these mammals, even when the country, has shown a remarkable growth in whale watching activities. The increasing use of marine resources in coastal areas has also developed the need to determine the occurrence of cetaceans in areas showing high tourist presence, in order to propose sound conservation measures. In this study, environmental variables were determined and subsequently related to the presence of the species recorded, out of 166 sightings, between 2005 and 2006. The species with highest proportion of sightings were Stenella attenuata (68%), followed by Megaptera novaeangliae (13%) and Tursiops truncatus (10%). The presence of spotted dolphins is related to changes in salinity and water transparency, while that of the humpback whale was related to wave height (Beaufort scale) and water temperature. The presence of seven species of cetaceans was confirmed in two coastal areas of the Pacific coast of Costa Rica, from which three are present throughout the year. Environmental variables were found related to the presence of at least two species. Rev. Biol. Trop. 59 (1): 283-290. Epub 2011 March 01.

De las 29 especies de cetáceos presentes en Costa Rica, se han realizado investigaciones exhaustivas solamente para tres especies. Lo anterior evidencia la poca información general existente sobre cetáceos, a pesar de que Costa Rica posee un notable crecimiento de actividades de avistamiento. Debido al uso que se está generando en las zonas costeras, cada vez se hace más necesario determinar la ocurrencia de cetáceos en zonas de alta actividad turística, con el fin de proponer medidas de conservación. En el presente estudio, se determinaron variables ambientales que estaban relacionadas con la presencia de especies registradas, a partir de 166 avistamientos entre el 2005 y 2006. Las especies con mayor proporción de avistamientos fueron Stenella attenuata (68%), seguida por Megaptera novaeangliae (13%) y Tursiops truncatus (10%). La presencia del delfín manchado se relaciona con cambios de salinidad y trasparencia del agua, mientras que la de la ballena jorobada estuvo relacionada con el oleaje y la temperatura superficial del agua. Se confirma la presencia de 7 especies de cetáceos en dos zonas costeras del Pacífico de Costa Rica, de las cuales tres están presentes a lo largo del año. Se encontraron variables ambientales relacionadas con la presencia de al menos dos especies.

Gastric lesions associated with the presence of Anisakis spp. Dujardin, 1845 (Nematoda: Anisakidae) in Cetaceans stranded on the coast of Ceara, Brazil / Lesões gástricas associadas à presença de Anisakis spp. Dujardin, 1845 (Nematoda: Anisakidae) em Cetáceos encalhados no litoral do Ceará, Brasil

The gastric compartments of ten cetaceans stranded on the coast of Ceará State, Northeast Brazil were analyzed in this study. Gastric Anisakis spp. was diagnosed in all individuals involved in this study. Parasites and tissue samples were collected during necropsy. The presence of Anisakis parasites showed similar distribution across the three gastric compartments and the majority was free within the gastric lumen. Macroscopically, the lesions were predominantly characterized by the presence of ulcers (60 percent, 6/10) within the gastric mucosa, occasionally associated with edema and hemorrhage (30 percent, 3/10). Eight cetaceans (8/10 - 80 percent) presented gastric microscopic alterations and in 75 percent (6/8) of these animals, chronic lymphoplasmocytic gastritis was observed with varying degrees of distribution and severity. Additionally, eosinophilic and granulomatous inflammation with giant cells, hemosiderosis, fibrosis and areas of necrosis were associated with location of parasites within the gastric mucosa. In this study, it was shown that the majority of cetaceans with the presence of Anisakis parasites presented macro and microscopic gastric alterations. These nematodes are probably associated with the development of these alterations; however, more pathological approaches are still required.

Neste estudo, foram analisados os compartimentos gástricos de dez cetáceos encalhados na costa do Ceará, região nordeste do Brasil. Parasitos do gênero Anisakis foram diagnosticados em todos os indivíduos estudados. As amostras parasitárias e teciduais foram coletadas durante o procedimento de necropsia. A presença de Anisakis demonstrou distribuição similar nos três compartimentos gástricos, estando a maior parte dos parasitos livre na mucosa gástrica. Macroscopicamente, as lesões se caracterizaram principalmente pela presença de úlceras (60 por cento, 6/10) gástricas, associadas ocasionalmente a edema e hemorragia (30 por cento, 3/10). Oito cetáceos (8/10 - 80 por cento) apresentaram alterações gástricas microscópicas e em 75 por cento (6/8) destes animais, foi observada uma gastrite crônica linfoplasmocitária com vários graus de distribuição e severidade. Foram constatados ainda, focos de inflamação granulomatosa com a presença de eosinófilos, células gigantes e a formação de hemossiderose, fibrose e de necrose em torno dos parasitos. Neste estudo, a maioria dos cetáceos com a presença de parasitos do gênero Anisakis apresentaram alterações gástricas macro e microscópicas. Estes nematóides estão provavelmente associados ao desenvolvimento destas alterações, entretanto, mais estudos são ainda necessários.

Distribución y condiciones ambientales asociadas al comportamiento del delfín bufeo (Tursiops truncatus) y el delfín manchado (Stenella attenuata) (Cetacea: Delphinidae) en el Golfo Dulce, Costa Rica

Distribution and environmental conditions related to the behavior in the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) and the spotted dolphin (Stenella attenuata) (Cetacea: Delphinidae) in Golfo Dulce, Costa Rica. Habitat characteristics influencing behavior in animal species vary locally. The influence that a particular environmental characteristic can have on a species depends not only on other variables, but on morphological, physiological and social conditions of that species. in this study, developed from June 1996 to July 1997, I studied whether specific behaviors are related to particular distribution areas and environmental factors in the bottlenose (Tursiops truncatus) and the spotted dolphin (Stenella attenuata). The study area was covered along oblicuous linear transects, and the behavior of single groups was observed from 15 min to 5 h. Environmental factors such as depth, temperature, salinity and distance from shore, among others, were considered. For the bottlenose dolphin, foraging/feeding activities showed exclusive coincidence with river mouths, coral reef and mangrove areas, while social and milling activities where seen close to feeding areas. Traveling occurred along different points parallel to the coast, with a low percentage of cases across the gulf (16.56 %), suggesting that the bottlenose rarely crosses from one side to the other. in the spotted dolphin, several behaviors were observed simultaneously in the schools and it was not possible to associate areas with particular behaviors. The lack of significant relationships among activities and particular environmental variables (ANOVA tests) is attributed to three aspects: (a) transitions among activities generally occurred into a low variable area, (b) dolphins often traveled along large areas without changing activities and (c) environmental conditions in Golfo Dulce are homogeneous. in the two species the highest average in the number of individuals per group corresponded to the category of active socializing, followed by traveling, passive socializing and feeding. in the case of the bottlenose dolphin, the smallest group size was associated with feeding activities (ANOvA, F= 2.624, p=0.037, n= 156, df= 4), while in the spotted dolphin the smallest group size corresponded to milling activities (ANOvA, F= 3.817, p=0.009, n=51, df= 4). Rev. Biol. Trop. 55 (2): 549-557. Epub 2007 June, 29.

Las características del hábitat que influyen en las especies animales varían de un lugar a otro. Al mismo tiempo, toda especie es rodeada por una serie de factores ambientales que interactúan entre sí, pero la influencia que una característica ambiental particular pueda ejercer sobre una especie depende no sólo de las demás variables, sino de las condiciones morfológicas, fisiológicas y sociales de esa especie. En este estudio, desarrollado de junio 1996 a julio 1997, la pregunta fue enfocada a determinar si comportamientos específicos en el delfín bufeo (Tursiops truncatus) y el delfín manchado (Stenella attenuata) están relacionados con áreas de distribución y factores ambientales particulares. El área de estudio fue cubierta siguiendo transectos lineares oblicuos predeterminados y cada grupo fue observado de 15 min a 5 h. Las variables ambientales fueron medidas al inicio y al final de cada avistamiento junto con la determinación de la posición geográfica y el comportamiento llevado a cabo por los delfines. Para el bufeo, las actividades de forrajeo/ alimentación mostraron coincidencia exclusiva con bocas de ríos y áreas de coral y manglar, y las actividades sociales y de merodeo, se asociaron a áreas cercanas a los sitios de forrajeo. El desplazamiento ocurrió a lo largo de diferentes puntos paralelos a la costa, con un bajo porcentaje de casos a través del golfo (16.56 %), lo cual sugiere que el bufeo rara vez cruza el golfo. En el caso del manchado, no fue posible asociar zonas comportamientos particulares, pues todo el grupo se mueve junto; sin embargo, si fue observada la presencia de distintos comportamientos en un mismo momento, llevados a cabo por grupos específicos dentro de la manada. Se consideraron factores ambientales tales como la profundidad, la temperatura, la salinidad y la distancia respecto a la costa, entre otros. El ANDEVA de bloques no reveló una relación marcada entre actividades y zonas variables ambientales particulares, sin embargo, los resultados mostraron información valiosa sobre tendencias muy interesantes. La falta de significancia, en relación con los aspectos ambientales, fue atribuida a tres aspectos: (a) las transiciones entre actividades se dieron generalmente dentro de un área poco variable, (b) fue común que los delfines se desplazaran cubriendo grandes áreas sin cambiar de actividad y (c) las condiciones ambientales en el Golfo son bastante homogéneas. En ambas especies el mayor promedio en el número de individuos por grupo correspondió a la categoría de socialización activa, seguido en forma decreciente por el desplazamiento, la socialización pasiva y la alimentación. En el caso del bufeo, el menor tamaño promedio de grupo estuvo asociado a las actividades de alimentación (ANDEVA, F= 2.624, p=0.037, gl= 4), mientras que en el manchado correspondió a los momentos de merodeo (ANDEvA, F= 3.817, p=0.009, gl= 4).

Molecular sexing of tucuxi dolphins (Sotalia guianensis and Sotalia fluviatilis) using samples from biopsy darting and decomposed carcasses

We tested the zinc-finger sex chromosome-linked genes Zfx/Zfy and the sex-determining region Y (Sry) genes for gender determination of biopsy samples from marine and riverine tucuxi dolphins (Sotalia guianensis and S. fluviatilis). We also evaluated the performance of these genes with decomposed carcasses, for which sexing cannot rely on the direct examination of the reproductive tract. Both systems proved reliable for sexing 46 fresh and decomposed samples, making them especially useful when biopsy darting is coupled with photo-identification studies.

Diversity of cetaceans as tool in monitoring environmental impacts of seismic surveys / Diversidade de cetáceos como ferramenta no monitoramento dos impactos ambientais das sísmicas marítimas

New information about the effects of seismic surveys on cetaceans is causing increasing concern about the impact of this type of activity on marine life. The effects described include behavioral responses and changes in vocalization patterns, diversion of migratory routes, damage to the auditory system, and an increase in strandings. Although such effects could affect the diversity of species in areas where seismic research has been carried out, there is no scientific information on this subject. This study aims to evaluate the relationship between seismic surveys, oceanographic data and diversity of cetaceans recorded in Brazil following the stepping up of seismic survey activities between 1999 and 2004. The study is based on oceanographic data from the Pilot Research Moored Array in the Tropical Atlantic (PIRATA Project), sightings made during seismic surveys, progress reports from Brazilian research projects to the International Whaling Commission, Brazilian seismic survey reports available at the Escritório de Licenciamento de Petróleo e Nuclear of the Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (ELPN-Ibama) and complementary data from the webpage of the Agencia Nacional de Petróleo e Gás Natural (ANP). The results suggest a decrease in the diversity of species in the face of an increase in the number of seismic surveys during the years 2000 and 2001, even though there was no significant change in oceanographic patterns in this period, and that a relationship exists between diversity of cetaceans and intensity of seismic surveys between 1999 and 2004. It is recommended that data collection be improved in order to evaluate this hypothesis properly. The results suggest that species diversity might be used as a long-term indicator of the impact of seismic surveys on cetaceans.

Tem sido constante o surgimento de novas informações sobre o efeito das sísmicas marítimas em cetáceos, demonstrando uma crescente preocupação com essa atividade. Os efeitos da atividade incluem respostas comportamentais e mudanças nos padrões de vocalização, alterações nas rotas migratórias, danos no sistema auditivo e aumento dos encalhes. Embora todos esses efeitos possam afetar a diversidade de espécies nas áreas de realização de sísmicas marítimas, não existem informações acadêmicas nesse sentido. Este estudo buscou verificar as relações entre as sísmicas marítimas, dados oceanográficos e a diversidade de cetáceos registrados no Brasil após a intensificação das operações a partir de 1999 até o ano 2004. Foram utilizados dados de observações de cetáceos realizadas durante as sísmicas marítimas e complementadas por relatórios de progresso do Brasil enviados para a Comissão Internacional Baleeira, dados oceanográficos disponibilizados pelo projeto Pilot Research Moored Array in the Tropical Atlantic (PIRATA) e informações de sísmicas marítimas arquivadas no Escritório de Licenciamento de Petróleo e Nuclear do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Sustentáveis (ELPN-Ibama) e outras disponibilizadas na página da Internet da Agencia Nacional de Petróleo e Gás Natural (ANP). Os resultados indicam decréscimo na diversidade de espécies durante os anos 2000 e 2001, enquanto uma intensificação das sísmicas marítimas foi registrada para os mesmos anos. Os dados oceanográficos não apresentaram variações significativas entre os anos estudados. Os resultados sugerem alguma relação de efeito e causa entre a diversidade de cetáceos e a intensidade de sísmicas marítimas ocorridas no Brasil entre 1999 e 2004. O aprimoramento na coleta de dados com foco mais específico para avaliar os efeitos imediatos na diversidade é recomendado para melhor avaliação da hipótese e utilização da diversidade de espécies como indicador de longo...

Assessment of body surface temperature in cetaceans: an iterative approach

Heat transfer from skin surface to ambient water is probably the most important aspect of thermal balance in marine mammals, but the respective calculations depend on knowing the surface temperature (T S), the direct measurement of which in free animals is very difficult. An indirect iterative method is proposed for T S prediction in free cetaceans from deep body temperature, swimming speed, and temperature and thermodynamic properties of the water.

A transferência de energia térmica da superfície corporal para a água é provavelmente o aspecto mais importante do equilíbrio térmico em mamíferos marinhos, mas os respectivos cálculos dependem do conhecimento da temperatura da superfície, T S, cuja medição direta em animais em liberdade constitui um problema difícil de resolver. Um método iterativo é proposto para a predição de T S de cetáceos em liberdade, a partir da temperatura corporal profunda, da velocidade de deslocamento e da temperatura e propriedades termodinâmicas da água.