Evidence on the paleodrainage connectivity during Pleistocene: Phylogeography of a hypoptopomatine endemic to southeastern Brazilian coastal drainages

The coastal basins of southeastern Brazil are influenced by climatic changes that caused sea-level oscillations during the Pleistocene. These marine transgressions and regressions can generate isolation and connection among coastal rivers. In this region, freshwater fishes are excellent models for phylogeographic studies because their distributions may have been affected by geographical and ecological changes resulting from these processes. Therefore, the main objective of this study was to evaluate the effects of Pleistocene sea-level changes on the genetic structure of the loricariid Hisonotus leucofrenatus throughout its area of occurrence. Two genes were sequenced: Cytochrome Oxidase subunit 1 (mitochondrial gene) and rpS7 ribosomal protein gene intron 1 (nuclear gene) from specimens representing 14 river drainages. The genetic data corroborate a divide for freshwater fish by the Serra do Tabuleiro mountain in Santa Catarina State. This divide determines two main genetic groups in H. leucofrenatus: one group to the south and one to the north of this mountain range. The genetic structure observed coincide with the limits of estimated paleodrainage systems for the region, supporting that marine transgressions and regressions during the Pleistocene influenced the biogeographical history of H. leucofrenatus.(AU)

As bacias costeiras do sul do Brasil são influenciadas pelas mudanças climáticas que causaram oscilações no nível do mar durante o Pleistoceno. Essas transgressões e regressões marinhas geraram isolamento e conexão entre os rios. Nessa região, as espécies de peixe são excelentes modelos para estudos filogeográficos, pois suas distribuições podem ter sido afetadas por mudanças históricas e ecológicas decorrentes desses processos. Portanto, o objetivo principal deste estudo foi testar os efeitos das alterações do nível do mar durante o Pleistoceno na estrutura genética das populações do loricarídeo Hisonotus leucofrenatus ao longo de sua área de ocorrência. Dois genes foram sequenciados: Citocromo Oxidase subunidade 1 (gene mitocondrial) e o intron 1 da proteína ribossomal rpS7 (gene nuclear) de espécimes representando 14 bacias de drenagens. A estrutura genética observada corrobora uma divisão para peixes de água doce separada pela Serra do Tabuleiro, em Santa Catarina. Essa divisória determina dois grupos principais genéticos em H. leucofrenatus: um grupo ao sul e outro ao norte desse divisor. A estrutura genética também coincide com os limites dos sistemas de paleodrenagens estimados para a região, sustentando que as transgressões e regressões marinhas durante o Pleistoceno influenciaram a história biogeográfica de H. leucofrenatus.(AU)

Genetic differentiation through dispersal and isolation in two freshwater fish species from coastal basins of Northeastern Brazil

The coastal basins in Northeastern Brazil used in this study make up two different ecoregions for freshwater fishes (Amazonas estuary and coastal drainages, and Parnaiba) and two areas of endemism for Characiformes (Maranhão and Parnaíba), and exhibits a diversified yet poorly explored freshwater fish fauna. The population structure and biogeography of two migratory freshwater fish species that are commercially exploited from Maranhão and Parnaíba regions were herein analyzed. Molecular sequence data and statistical analyses were used to estimate haplotypes networks and lineage divergence times and correlated with hydrographic history of drainage and paleodrainages of the region. A total of 171 sequences was produced for both species, Schizodon dissimilis (coI, n = 70) and Prochilodus lacustris (D-loop, n = 101). All analyses identified the presence of three genetically delimited groups of S. dissimilis and six groups of P. lacustris. The lineage time analyses indicate diversification among these species within the past 1 million year. The results indicate the influence of geodispersal in the formation of the ichthyofauna in the studied area through headwater stream capture events and reticulated connections between the mouths of rivers along the coastal plain due to eustatic sea level fluctuations.(AU)

As bacias costeiras do nordeste do Brasil usadas neste estudo compõem duas ecorregiões diferentes para peixes de água doce (Estuário do Amazonas e drenagens costeiras e Parnaíba) e duas áreas de endemismo para Characiformes (Maranhão e Parnaíba), exibindo uma diversificada e ainda pouco explorada fauna de peixes de água doce. A estrutura populacional e biogeografia de duas espécies migradoras de peixes de água doce exploradas comercialmente nas regiões do Maranhão e Parnaíba foram analisadas. Dados de sequências moleculares e análises estatísticas foram utilizados para estimar redes de haplótipos e tempos de divergência entre linhagens, e foram correlacionados com a história hidrográfica das drenagens e paleodrenagens da região. Um total de 171 sequências foram geradas para ambas espécies, Schizodon dissimilis (coI, n = 70) e Prochilodus lacustris (D-loop, n = 101). Todas análises identificaram a presença de três grupos geneticamente delimitados para S. dissimilis e seis grupos para P. lacustris. A análise de tempo de divergência das linhagens indicou uma diversificação entre estas espécies nos últimos 1 Ma. Os resultados indicam influência da geodispersão na formação da ictiofauna do Maranhão, devido eventos de capturas de cabeceira e conexões reticuladas entre as fozes dos rios ao longo da planície costeira devido às flutuações eustáticas do nível do mar.(AU)

Flowing into the unknown: inferred paleodrainages for studying the ichthyofauna of Brazilian coastal rivers

The eastern coastal basins of Brazil are a series of small and isolated rivers that drain directly into the Atlantic Ocean. During the Pleistocene, sea-level retreat caused by glaciations exposed the continental shelf, resulting in enlarged paleodrainages that connected rivers that are isolated today. Using Geographic Information System (GIS), we infer the distribution of these paleodrainages, and their properties for the east Brazilian coast. Specifically, using elevation/bathymetric data for the largest sea-level retreats during the Pleistocene, the paleodrainages, their area and the number of contemporary basins connected by each palaeodrainage, was inferred. For the 145 inferred paleodrainages, total paleodrainage area is strongly correlated with the contemporary area encompassed by each paleodrainage, as well as with the number of contemporary basins encompassed by a paleodrainage. Differences in the continental shelf exposure along the coast affected the degree of past connectivity among contemporary rivers. With our results freely available, we discuss how paleodrainages have tremendous utility in biological studies, especially in regions with limited geologic data. With respect to the diverse ichthyofauna of the Brazilian coast, and its high endemism, we highlight how the inferred paleodrainages provide a backdrop to test hypotheses about the effect of past riverine connectivity on diversity patterns.(AU)

As bacias costeiras do leste do Brasil são formadas por uma série de rios pequenos e isolados que drenam diretamente para o Oceano Atlântico. Durante o Pleistoceno, o recuo do nível do mar causado por glaciações expôs a plataforma continental, resultando em paleodrenagens amplas que conectaram rios atualmente isolados. Usando o Sistema de Informações Geográficas (GIS), inferimos a distribuição destas paleodrenagens e suas propriedades ao longo da costa leste do Brasil. Especificamente, utilizando dados de elevação/batimetria para as maiores regressões marinhas do Pleistoceno, inferimos as paleodrenagens, suas áreas e quantas bacias contemporâneas foram conectadas por cada paleodrenagem. Para as 145 paleodrenagens inferidas, uma forte correlação é observada entre a área das paleodrenagens e a área atualmente exposta de cada paleodrenagem, bem como a quantidade de bacias contemporâneas conectadas por uma paleodrenagem. Diferenças na exposição da plataforma continental ao longo da costa afetaram o grau de conectividade passada entre os rios. Com estes resultados publicamente disponíveis, discutimos como as paleodrenagens são extremamente úteis para estudos biológicos, especialmente em regiões com dados geológicos limitados. A respeito da diversa ictiofauna da costa brasileira e seus altos níveis de endemismo, destacamos como estas paleodrenagens fornecem uma base importante para o teste de hipóteses a respeito do efeito da conectividade passada dos rios nos padrões de diversidade biológica.(AU)

Sea-land limits: a case study

The limits between sea and land were estimated at "Pulso" beach located in the Southeastern Brazilian shelf (φ = 23°33/17.4886"S; Λ = 045° 13'13.0504"W - WGS84), between the island of São Sebastião and the city of Ubatuba, SP, Brazil. The relative sea level of the year 1831 at "Pulso" beach, as per Brazilian law Number 9760 dated from 1946, was estimated and materialized. The retro-estimation allowed the demarcation of the Legal Sea-Land Limits at "Pulso" beach as per the terms of the law. The accuracy of the procedure for the transference of the long-term sea level from the research station of Ubatuba to "Pulso" beach was assessed by parallel work of geometrical leveling referred to the IBGE (Brazilian Institute of Geography and Statistics) geodetic network. The motivation, the hypotheses (Brest, Cananeia and IPCC) and the methods here used are described, together with a short history of the Legal Sea-Land Limits. The results indicated that the legal Sea-Land Limits at "Pulso" beach are well within the beach area. They were determined as per law 9760, and there is the need to reactivate the national network of sea level gauge.

Os limites entre mar e terra foram estimados na praia chamada Pulso, localizada na costa sudeste do Brasil (φ = 23°33'17, 4886"S; Λ = 045°13'13, 0504"W) entre a Ilha de São Sebastião e a cidade de Ubatuba, no Estado de São Paulo, SP, Brasil. O nível relativo do mar do ano de 1831 na praia do Pulso, ou "Praia do Pulso" (PP), foi estimado e materializado, de acordo com a Lei brasileira Número 9760 de 1946. A acurácia do procedimento foi acompanhada por trabalho paralelo de nivelamento geométrico referido ao sistema nacional de geodésia do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). A motivação, as hipóteses (Brest, Cananeia e IPCC) e os métodos utilizados são descritos, acompanhados por um breve histórico dos "Terrenos de Marinha". Os resultados indicaram que os limites em (PP) estão bem dentro da área da praia. Eles fora deterinados de acordo co a Lei No. 9760 e há a necessidade de reativar a rede nacional de medidores do nível do mar.

Radiocarbon geochronology of the sediments of the São Paulo Bight (southern Brazilian upper margin)

The aim of this work was to generate an inventory of the data on radiocarbon datings obtained from sediments of the São Paulo Bight (southern Brazilian upper margin) and to analyze the data in terms of Late Quaternary sedimentary processes and sedimentation rates. A total of 238 radiocarbon datings from materials collected using differents ampling procedures was considered for this work. The sedimentation rates varied from less than 2 to 68 cm.kyr-1. The highest sedimentation rate values were found in a low-energy (ría type) coastal system as well as in the upwelling zones of Santa Catarina and Cabo Frio. The lowest rates were found on the outer shelf and upper slopes. Our results confirm the strong dependency of the shelf currents, with an emphasis to the terrigenous input from the Río de La Plata outflow which is transported via the Brazilian Coastal Current, as well as of the coupled Brazil Current - Intermediate Western Boundary Current (BC-IWBC) dynamics on the sedimentary processes. At least three indicators ofthe paleo sea level were found at 12200 yr BP (conventional radiocarbon age) (103 meters below sea level - mbsl),8300-8800 cal yr BP (13 mbsl) and 7700-8100 cal yr BP (6 mbsl).

O objetivo deste trabalho foi a geração de um inventário dos dados de datação de radiocarbono obtidos de sedimentos do Embaiamento de São Paulo (Margem Continental Superior do Sul do Brasil) e analisar os dados em termos de processos sedimentares quaternários e taxas de sedimentação. Um total de238 datações ao radiocarbono de materiais coletados com autilização de procedimentos amostrais diferentes foi considerado neste trabalho. As taxas de sedimentação variaram de menor que 2 a 68 cm.kyr-1. As taxas de sedimentação mais altas foram encontradas em um sistema costeiro de baixa energia (tipo ría), bem como nas zonas de ressurgência de Santa Catarina e Cabo Frio. As taxas mais baixas foram encontradas na plataforma externa e talude superior. Nossos resultados confirmam a forte dependência do sistema de correntes de plataforma, com ênfase no aporte terrígeno oriundo do Rio daPrata, transportado através da Corrente Costeira do Brasil, e da dinâmica da Corrente do Brasil - Corrente de Contorno Intermediária (CB-CCI) nos processos sedimentares. Pelo menostrês indicadores de paleo-níveis marinhos foram encontrados a 12200 anos AP (idade radiocarbônica convencional) (103 metros abaixo do nível do mar atual - manm), 8300-8800 cal anos AP (13 manm) e 7700-8100 cal anos BP (6 manm).

Model of wetland development of the Amapá coast during the late Holocene

The modern vegetation types, sedimentary sequences, pollen records and radiocarbon dating obtained from three sediment cores from Calçoene Coastal Plain were used to provide a palaeoecological history during the late Holocene of Amapá coastal wetland according to flood regime, sea-level and climatic changes. Based on these records, four phases of vegetation development are presented and they probably reflect the interaction between the flow energy to the sediment accumulation and the brackish/freshwater influence in the vegetation. This work suggests interchanges among time periods characterized by marine and fluvial influence. The longitudinal profile did not reveal the occurrence of mangrove in the sediment deposited around 2100 yr B.P. During the second phase, the mud progressively filled the depressions and tidal channels. The mangrove probably started its development on the channel edge, and the herbaceous field on the elevated sectors. The third phase is characterized by the interruption of mangrove development and the increase of "várzea" vegetation that may be due to the decrease in porewater salinity related to a decrease in marine water influence. The last phase is represented by the mangrove and "várzea" increase. The correlation between current patterns of geobotanical unit distribution and palaeovegetation indicates that mangrove and "várzea" forests are migrating over the herbaceous field on the topographically highest part of the studied coast, which can be related to a relative sea-level rise.

Os tipos de vegetação atual, sequências sedimentares, dados de pólen e datações por radiocarbono obtidas em três testemunhos de sedimento da planície costeira de Calçoene foram utilizados para estabelecer uma história paleoecológica durante o Holoceno superior das zonas úmidas costeiras do Amapá conforme as mudanças no regime de inundação, nível do mar e clima. Baseado nestes três registros, quatro fases de desenvolvimento da vegetação são apresentadas e provavelmente refletem a interação entre o fluxo de energia na acumulação do sedimento e a influência das águas salobras e doces na vegetação. Este trabalho sugere alternâncias entre períodos caracterizados por influências marinha e fluvial. O perfil longitudinal não revelou a ocorrência de manguezais nos sedimentos depositados por volta de 2100 anos A.P. Durante a segunda fase, a lama preencheu progressivamente as depressões e canais de maré. Provavelmente, os manguezais iniciaram seu desenvolvimento nas margens dos canais, e os campos herbáceos nos setores elevados. A terceira fase é caracterizada por uma interrupção no desenvolvimento dos manguezais e a expansão da vegetação de várzea devido a uma diminuição na influência das águas marinhas. A última fase é representada pela expansão de manguezais e várzeas. A correlação entre os padrões atuais de distribuição das unidades geobotânicas e a paleovegetação indica que os manguezais e as florestas de várzea estão migrando sobre os campos herbáceos nos setores topograficamente mais elevados do litoral em estudo, o que pode estar relacionado a um aumento do nível relativo do mar.