Changes in body size spectra of benthic caridean shrimps (Decapoda: Caridea) and snails (Gastropoda) as response to seasonal variability

AbstractEcologists have been largely interested in the description and understanding of the power scaling relationships between body size and abundance of organisms. Many studies have focused on estimating the exponents of these functions across taxonomic groups and spatial scales, to draw inferences about the processes underlying this pattern. The exponents of these functions usually approximate -3/4 at geographical scales, but they deviate from this value when smaller spatial extensions are considered. This has led to propose that body size-abundance relationships at small spatial scales may reflect the impact of environmental changes. This study tests this hypothesis by examining body size spectra of benthic shrimps (Decapoda: Caridea) and snails (Gastropoda) in the Tamiahua lagoon, a brackish body water located in the Eastern coast of Mexico. We measured water quality parameters (dissolved oxygen, salinity, pH, water temperature, sediment organic matter and chemical oxygen demand) and sampled benthic macrofauna during three different climatic conditions of the year (cold, dry and rainy season). Given the small size of most individuals in the benthic macrofaunal samples, we used body volume, instead of weight, to estimate their body size. Body size-abundance relationships of both taxonomic groups were described by tabulating data from each season into base-2 logarithmic body size bins. In both taxonomic groups, observed frequencies per body size class in each season were standardized to yield densities (i.e., individuals/m3). Nonlinear regression analyses were separately performed for each taxonomic group at each season to assess whether body size spectra followed power scaling functions. Additionally, for each taxonomic group, multiple regression analyses were used to determine whether these relationships varied among seasons. Our results indicated that, while body size-abundance relationships in both taxonomic groups followed power functions, the parameters defining the shape of these relationships varied among seasons. These variations in the parameters of the body size-abundance relationships seems to be related to changes in the abundance of individuals within the different body size classes, which seems to follow the seasonal changes that occur in the environmental conditions of the lagoon. Thus, we propose that these body size-abundance relationships are influenced by the frequency and intensity of environmental changes affecting this ecosystem. Rev. Biol. Trop. 64 (1): 33-44. Epub 2016 March 01.

ResumenLos ecólogos han estado muy interesados en describir y comprender las relaciones escalares de potencia entre el tamaño corporal y la abundancia de los organismos. Muchos estudios se han centrado en la estimación de los exponentes de estas funciones a través de grupos taxonómicos y escalas espaciales, para sacar conclusiones acerca de los procesos que subyacen a este patrón. Los exponentes de estas funciones generalmente se aproximan -3/4 a escalas geográficas, pero se apartan de este valor cuando se consideran extensiones espaciales más pequeñas. Esto ha llevado a proponer que las relaciones tamaño corporal-abundancia en pequeñas escalas espaciales puede reflejar el impacto de cambios ambientales. Este estudio pone a prueba esta hipótesis mediante el examen de los espectros de tamaño corporal de camarones bentónicos (Decapoda: Caridea) y caracoles (Gastropoda) en la laguna de Tamiahua, un cuerpo de agua salobre situado en la costa oriental de México. Medimos parámetros de calidad del agua (oxígeno disuelto, salinidad, pH, temperatura del agua, materia orgánica en los sedimentos y demanda química de oxígeno) y muestreamos la macrofauna bentónica en tres momentos del año que difieren en sus condiciones climáticas (estaciones fría, seca y de lluvias). Dado el pequeño tamaño de la mayoría de los individuos en las muestras de macrofauna bentónica, se utilizó el volumen del cuerpo, en lugar de peso, para estimar su tamaño corporal. Las relaciones tamaño corporalabundancia de ambos grupos taxonómicos fueron descritas ordenando los datos de cada estación en clases de tamaño corporal cuya amplitud estaba establecida por una escala logarítmica de base 2. En ambos grupos taxonómicos, las frecuencias observadas por clase de tamaño corporal en cada estación se estandarizaron a densidades de captura (es decir, individuos/m3). Análisis de regresión no-lineal se realizaron separadamente para cada grupo taxonómico en cada estación del año para evaluar si los espectros de tamaño corporal seguían funciones escalares de potencia. Además, para cada grupo taxonómico, se utilizaron análisis de regresión múltiple para determinar si estas relaciones variaban entre estaciones. Nuestros resultados indicaron que, mientras las relaciones tamaño corporal-abundancia en ambos grupos taxonómicos siguieron funciones potenciales, los parámetros que definen la forma de estas relaciones variaron entre estaciones. Estas variaciones en los parámetros de las relaciones tamaño corporal-abundancia parecen estar relacionadas con cambios en la abundancia de los individuos dentro de las diferentes clases de tamaño corporal, que parece seguir los cambios estacionales que se producen en las condiciones ambientales de la laguna. Por lo tanto, proponemos que estas relaciones tamaño corporalabundancia se ven influidas por la frecuencia e intensidad de los cambios ambientales que afectan este ecosistema.

Treatment efficiency of effluent prawn culture by wetland with floating aquatic macrophytes arranged in series / Eficiência de wetland com macrófitas aquáticas flutuantes dispostas em serie para o tratamento do efluente do cultivo de camarão

The efficiency of a series of wetland colonized with Eichhornia crassipes and Salvinia molesta to treat the effluent of a giant river prawn (Macrobrachium rosenbergii) broodstock pond was evaluated in this study. The experimental design was completely randomized and was performed in 9 rectangular tanks (1.6 m3) with three treatments (constructed wetlands) and three replicates. The treatment types included: a wetland colonized with E. crassipes and S. molesta (EcSm) arranged sequentially, a wetland with E. crassipes only (Ec) and a wetland with S. molesta only (Sm). The means of suspended particulate material (SPM), total inorganic nitrogen (TIN), total Kjeldahl nitrogen (TKN), P-orthophosphate (PO4-P) and total phosphorus (TP) of the treated effluents were compared using ANOVA followed by Tukey's test (P<0.05). The effluent treated in Ec and EcSm wetlands exhibited lower SPM concentrations. The Ec wetland reduced TIN, TKN, PO4-P and TP by 46.0, 43.7, 44.4 and 43.6%, respectively. In the EcSm wetland, the reduction of TIN (23.0%), TKN (33.7%) and PO4-P (26.7%) was similar to the Sm wetland (19.8% TIN, 30.9% TKN and 23.8% PO4-P). The Ec wetland was more efficient in treating pond effluent due likely to the higher root surface of E. crassipes, which forms an extensive area favorable to retention and adsorption of debris and absorption of nutrients.

Neste estudo foi avaliada a eficiência de uma wetland povoada com Eichhornia crassipes e Salvinia molesta para o tratamento do efluente de um viveiro de manutenção de reprodutores do camarão-da-malásia (Macrobrachium rosenbergii). Um experimento totalmente casualizado foi realizado em 9 tanques retangulares (1,6 m3) com 3 tratamentos (wetlands construídas) e 3 repetições. Os tratamentos foram: wetland povoada com E. crassipes e S. molesta (EcSm) dispostas nesta sequência, wetland somente com E. crassipes (Ec) e wetland somente com S. molesta (Sm). Os valores de material particulado em suspensão (MPS), nitrogênio inorgânico total (NIT), nitrogênio Kjeldahl total (NKT), P-ortofosfato (P-PO4) e fósforo total (PT) dos efluentes tratados foram comparados pela ANOVA seguida do teste de Tukey (P<0,05). A wetland Ec reduziu a concentração de NIT, NKT, P-PO4 e PT em 46,0%, 43,7%, 44,4% e 43,6%. Na wetland EcSm a redução de NIT (23,0%), NKT (33,7%) e P-PO4 (26,7%) foi semelhante à observada na wetland Sm (19,8% para NIT, 30,9% para NKT e 23,8% para P-PO4). A wetland povoada com E. crassipes é mais eficiente no tratamento do efluente do viveiro, provavelmente devido a maior superfície radicular da macrófita que permite a formação de uma extensa área propícia à retenção e adsorção dos detritos e à absorção dos nutrientes.

Ocurrence of male morphotypes of Macrobrachium amazonicum (Caridea, Palaemonidae) in a population with an entirely freshwater life cycle / Ocorrência de morfotipos em machos de Macrobrachium amazonicum (Caridea, Palaemonidae) em uma população com ciclo de vida completamente dulcícola

This study records, for the first time, the occurrence of all four male morphotypes in a population of Macrobrachium amazonicum from a continental environment, with an entirely freshwater life cycle. The specimens studied came from the Tietê River, state of São Paulo, Brazil, and were collected in a lotic environment downstream from Ibitinga Dam. This population was compared with other continental populations, including a population from the dam itself, collected in a previous study. Four samples of 30 minutes were taken monthly, using a trap, from January to April 2011. Each male specimen was measured with respect to seven body dimensions as follows: carapace length (CL), right cheliped length (RCL), dactyl length (DCL), propodus length (PPL), carpus length (CRL), merus length (ML) and ischium length (IL). The relative growth was analyzed based on the change in growth patterns of certain body parts in relation to the independent variable CL. The four male morphotypes proposed for the species were found using morphological and morphometric analyses. Different biological characteristics were found between the populations studied. The male population of the lake of Ibitinga and from Pantanal presented mean sizes and number of morphotypes lower than the population studied here. These differences seem to be closely related to ecological characteristics of the environments inhabited by these populations. Our results supported the hypothesis that coastal and continental populations of M. amazonicum belong to the same species.

Este estudo registra, pela primeira vez, a ocorrência dos quatro morfotipos de Macrobrachium amazonicum em uma população continental com ciclo de vida totalmente dulcícola. Os camarões são provenientes do Rio Tietê, estado de São Paulo, Brasil, e foram coletados em um ambiente lótico abaixo da Barragem de Ibitinga. Essa população foi comparada com outras populações provenientes de ambientes continentais, incluindo a de um estudo anterior na represa da barragem de Ibitinga. Quatro amostras de 30 minutos foram realizadas mensalmente, utilizando armadilhas, de janeiro a abril de 2011. Cada indivíduo macho foi mensurado em relação a sete dimensões corporais, sendo elas: comprimento da carapaça (CL), comprimento total do quelípodo direito (RCL), comprimento do dáctilo (DCL), comprimento do própodo (PPL), comprimento do carpo (CRL), comprimento do mero (ML) e comprimento do ísquio (IL). O crescimento relativo foi analisado de acordo com as mudanças nas taxas de crescimento de determinadas partes do corpo em relação à variável independente CL. Os quatro morfotipos descritos para a espécie foram encontrados, utilizando análises morfológicas e morfométricas. Diferentes características biológicas foram encontradas entre a população estudada e as demais, incluindo a proveniente do reservatório. A população de machos da represa de Ibitinga e do Pantanal apresentaram tamanhos médios e número de morfotipos inferiores aos da população estudada aqui. Essas diferenças parecem estar intimamente relacionadas às características ecológicas dos ambientes onde estas populações estão inseridas. A hipótese de que populações costeiras e continentais de M. amazonicum pertençam à mesma espécie é suportada por nossos resultados.

Trophic ecology of the freshwater prawn, Pseudopalaemon bouvieri (Decapoda: Palaemonidae) in Northeastern Argentina: with remarks on population structure

Freshwater decapod crustaceans are important components of food webs in these environments, but little is known about the diet of species that live in tropical waters. We studied the feeding ecology of the prawn Pseudopalaemon bouvieri and its population structure in two different areas with six lagoons, with a different composition and abundance of aquatic macrophytes. At each site of macrophytes banks, 18 prawns sample was collected with a hand net (1mm mesh size) from 1m². In the laboratory, prawns cephalothorax length was measured, sex determined, and a total of 208 stomachs were examined for food items. Our results showed that the population abundance varied between 10 ind/m² and 1 411 ind/m². The cephalothorax length ranged between 6mm and 21mm, and the male:female ratio varied between 0.3 and 1.0, with a higher proportion of ovigerous females (21%) in area one than area two. P. bouvieri is omnivorous, and its diet was principally based on algae, plant remains, Protozoa, Rotifera, Oligochaeta, Crustacea, Insecta, detritus and other items. The analysis of the stomach content did not reveal any significant difference in the diet between juveniles and adults, and males and females of both areas consumed a similar diet (Kruskal-Wallis test p=0.8273). We concluded that the dietary items consumed by prawns and the niche breadth were similar between the two areas, although the proportion of items consumed varied between lagoons of both areas. The density of P. bouvieri was different between areas, but the size of cephalothorax (CL) was similar.

Los crustáceos decápodos de agua dulce son un componente importante de la cadena trófica, pero poco se sabe sobre la dieta de las especies que viven en aguas tropicales. Nosotros estudiamos la ecología alimentaria del camarón Pseudopalaemon bouvieri y la estructura de su población en dos áreas diferentes con seis lagunas, con una diferente composición y abundancia de macrófitas acuáticas. En cada sitio poblado con macrófitas, se tomaron 18 muestras con una red manual (1mm de tamaño de malla) de 1m². En laboratorio, se midió la longitud de cefalotórax de los camarones y se determinó el sexo. Asimismo, fueron examinados un total de 208 estómagos para determinar su alimentación. Nuestros resultados mostraron que la abundancia de la población varió entre 10 ind/m² y 1 411 ind/ m². La longitud de cefalotórax osciló entre 6 y 21mm, y la razón macho:hembra varió entre 0.3 y 1.0, con una mayor proporción de hembras ovígeras (21%) en el área 1 que en el área 2. P. bouvieri es omnívoro y su alimentación se basa principalmente en algas, restos de plantas, protozoos, rotíferos, Oligochaeta, crustáceos, Insecta, detrito y otros ítems. El análisis del contenido estomacal no reveló ninguna diferencia significativa en la dieta entre juveniles y adultos, y los machos y hembras de ambas áreas consumieron una dieta similar (Kruskal-Wallis, p=0.8273). Nosotros concluimos que los ítems alimentarios consumidos por los camarones y la amplitud de nicho fueron similares entre las dos áreas, aunque la proporción de ítems consumidos varió entre lagunas de ambas áreas. La densidad de P. bouvieri fue diferente entre áreas, pero el tamaño del cefalotórax (CL) fue similar.

Estrutura populacional de Macrobrachium potiuna (Crustacea, Palaemonidae) no Rio do Moinho, Mangaratiba, Rio de Janeiro, Brasil / Population structure of Macrobrachium potiuna (Crustacea, Palaemonidae) in the Moinho's River, Mangaratiba, Rio de Janeiro, Brazil

Samples of Macrobrachium potiuna (Müller, 1880) were collected in the Moinhos' River from July 2001 to June 2002. The aim of this study was providing some information about the population structure of this species. In the laboratory, the shrimps were sexed, measured and classified according to developmental stages: mature, immature and sexually undifferentiated. A total of 1162 shrimps was collected, being 52% immature, 46% matures and 2.6% sexually undifferentiated. The immature individuals showed a positive correlation with the water temperature, occurring with greater frequency until 21 ºC. The total length varied from 9.5 to 49.1 mm, with males being the largest ones of the population. The size frequency distribution was characterized by two modes. The sex ratio of 1:1 was observed. A larger number of males was recorded in the spring and ovigerous females in the spring and summer. The juvenile recruitment took place in the autumn, by registering a time lag of four months between the peak of ovigerous females and the entrance of recruits.

Exemplares de Macrobrachium potiuna (Müller, 1880) foram coletados mensalmente no Rio do Moinho, no período de julho/2001 a junho/2002, com o objetivo de fornecer informações sobre a estrutura populacional dessa espécie. No laboratório os camarões foram separados por sexo, mensurados e classificados de acordo com o estágio de desenvolvimento: maturos, imaturos e sexualmente indiferenciados. Foi capturado um total de 1162 indivíduos, sendo 52% imaturos, 46% maduros e 2,6% sexualmente indiferenciados. Os indivíduos imaturos mostraram correlação positiva com a temperatura da água, ocorrendo com maiores freqüências até 21 ºC. O comprimento total variou de 9,5 a 49,1 mm, sendo os machos os maiores indivíduos da população. A distribuição de freqüência de tamanho foi caracterizada por duas modas. A razão sexual observada foi de 1:1. Um maior número de machos foi registrado na primavera e de fêmeas ovígeras na primavera e verão. O recrutamento dos juvenis ocorreu durante o outono, registrando-se um atraso de quatro meses entre o pico de fêmeas ovígeras e a entrada dos recrutas.