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Wednesday, April 28, 2010

Jellyfish Fisheries: Is it feasible in Argentina?

 
Jellyfish present frequent population outbreaks as a common feature of their life histories. The huge densities reached by jellyfish during these “blooms” generate important ecological effects as the predators and preys they are. In addition, such enormous abundances generate direct negative effects on some human enterprises. Conversely, jellyfish outbreaks are welcome in some cases; millions of people in China, Japan, Philippines and Korea consider medusae to be a gourmet delicacy. Jellyfish is more than a luxury food in Asia, it’s a tradition.

Medusae are the basis of commercial fisheries in different parts of the world, particularly in tropical and subtropical waters of Asia and constitutes a business of millions of dollars per year. In the last 10 to 20 years, an increase in jellyfish demand mostly by China and Japan coincided with a reduction of stock sizes of Asian edible species generating the need of exploring new markets overseas. Consequently, new jellyfish species started to be exploited and exported to Asia in U.S.A, Mexico, Australia and India among other countries. Moreover, new reasons for fishing jellyfish have appeared recently since the possibilities of extracting collagen for medical and cosmetic issues are currently under study. Under this scenario we have wondered if a new potentially important commercial activity can be developed in South America.

To be successfully exploited a fishing resource need to fulfil at least two key features: it has to present economical value and it has to be abundant enough. Owing to their organoleptic properties and their relatively large size, 90% of the edible species belongs to the order Rhizostomeae. In South America, five rhizostomes species occur and, among them, only Lychnorhiza lucerna would be abundant enough. Therefore, we started to study the possibilities of developing a jellyfish fishery considering only this species. To this, we processed L. lucerna bells following the available “traditional” techniques bringing the obtained product to a company in Japan to be evaluated by experts. Simultaneously, we studied their life history and population dynamics including its life cycle, reproductive strategies and patterns of occurrence, abundance and biomass in the Río de la Plata estuary.
 

We found that L. lucerna presents biomasses which would allow the development of a jellyfish fishery at small-to-medium scale. Besides, local fishermen are able to fish and process these medusae at low cost by utilizing the boats, fishing gears, and processing plants they commonly utilized for the traditional fishing resources (fishes). Besides, this species occurs in the region during summer, in coincidence with the low income season. Thus, the jellyfish trade could represent an important additional profit for this fishermen community. On the other hand, L. lucerna presents organoleptic properties (proteins, fats, and water content) comparable to those of the currently marketed ones. Owing to these properties, it is feasible to obtain from their bells a product of suitable quality. Finally, the global increasing food demand could trigger an increase of prices giving to the fishery higher chances of development. Under the described scenario, some Asiatic companies from China and South Korea became interested in getting information about the feasibility of a jellyfish fishery in the region. 
 
Consequently, the ecological characteristics of L. lucerna, their low fishing and processing cost, the increasing demand of jellyfish, and the economic needs of local fishermen, indicate that the development of a jellyfish fishery in Argentina is viable in the future.

For further information: 

  Text by Agustín Schiariti and Hermes Mianzan (INIDEP).

Tuesday, April 27, 2010

Pollution in Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil: reflections on the hydroid fauna of the intertidal zone at Governador and Paquetá Islands

The species richness, morphological plasticity, ecological specialization, and varying physiological tolerances of hydroids (phylum Cnidaria) have led many investigators to use them as environmental indicators (BOERO 1984, MERGNER 1987, GILI and HUGHES 1995). This became relevant in recent work carried out in Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil. According to water-quality parameters, the bay can be divided into three areas: northwest (the most environmentally stressed), northeast (next to a protected area), and the entrance area, with the two latter directly influenced by tidal currents. 

Five species were identified from rocks and dock pilings at three locations on Governador Island and three on Paquetá during a six-month study: Dipurena reesi Vannucci, 1956 (Corynidae), Ventromma halecioides (Alder, 1859) (Kirchenpaueriidae), and Obelia dichotoma Linnaeus, 1758, Clytia gracilis (M. Sars, 1850), and Clytia hemisphaerica (Linnaeus, 1767) (Campanulariidae). This small number contrasts with that recorded in the intertidal zone by investigators in other parts of Brazil and elsewhere worldwide.


The presence or absence of hydroids in marine environments is due to the influence of a complex of abiotic and biotic variables including salinity, substrate type, hydrodynamism, and pollution. According to CALDER (1976, 1983, 1991a, 1991b) and CALDER and MAŸAL (1997) reductions in salinity along estuarine haloclines are accompanied by decreases in numbers of species. Moreover, species richness is low in areas subjected to wide salinity oscillations. In Guanabara Bay, salinity usually varies from a maximum of 35.02 to a minimum of 8.7 psu (VALENTIN et al. 1999a). In terms of substrate, some species actively select the bottom type upon which they settle (NISHIHIRA 1969), while others are substrate generalists. In this study, the most common species, Obelia dichotoma, appeared to be a substrate generalist, whereas species of Clytia were collected predominantly on algae or polychaete tubes. Hydrodynamism varied at the different localities: in Paquetá, waters at station P1 become choppy in the afternoon, when southerly winds gain strength, whereas at P2 and P3 waters remain calm. On Governador Island, stations G1 and G2 are gently sloping, making these beaches relatively low energy (tranquil); by contrast, G3 is influenced by currents of the Boqueirão Channel that is more than 10m deep at some points. 

Finally, hydroid populations tends to be richer in clean waters but much less so in localities with a high degree of pollution. Guanabara Bay adjoins the second-largest industrial complex and the second-largest demographic center of the country. The presence of (1) the Rio- Niterói ferry docks, (2) the Rio de Janeiro port, (3) approximately 16 terminals for oil derivatives, (4) two oil refineries, (5) nearly 6,000 factories, (6) domestic trash discarded in huge dumps around its shores, (7) discharge of inadequately treated domestic effluents, and (8) the large amounts of organochlorate and organophosphate agrochemicals leaching into the rivers have, unhappily, made Guanabara Bay one of the most polluted ecosystems in the world (MAYR et al. 1989, LAVRADO et al. 1991, VALENTIN et al. 1999a, 1999b, RIBEIRO and KJERFVE 2002). Thus, the main factor limiting species richness of hydroids in the study area is believed to be the degree of disturbance to which the ecosystem has been exposed in recent years, principally in the northwest sector where this research was undertaken.

References:

Text by Priscila A. Grohmann (IB-UFRJ)
This report was based upon the article entitled “Hydroids (Cnidaria, Hydrozoa) of the intertidal zone of Governador and Paquetá islands, Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil”. Iheringia, Sér.Zool., Porto Alegre, 99(3):291-294.
Dale R. Calder (ROM, Canada) reviewed and improved the English version.

Financial support by FAPERJ (Proc.E-26/171.674/2001).

Thursday, October 29, 2009

Portuguese man-of-war at the beaches of the São Sebastião Channel: a threat to the swimmer tourists

[English version coming soon]

Caravelas-portuguesas nas praias do Canal de São Sebastião: um risco para os banhistas


Nos últimos dois dias (28 e 29 de outubro de 2009), centenas de hidrozoários da espécie Physalia physalis (Linnaeus, 1758) – conhecidas popularmente como caravelas-portuguesas – foram observadas nas praias ao longo do Canal de São Sebastião. A espécie é potencialmente perigosa para os banhistas, especialmente as crianças, devido a uma toxina que introduz no corpo da vítima quando esta toca seus tentáculos. Dentre os cnidários relacionados a acidentes com banhistas, a “queimadura” causada pelas caravelas está entre as mais dolorosas.


A caravela-portuguesa é um cnidário colonial – aparentado com as águas-vivas – que possui, em cada colônia, quatro tipos de indivíduos polipóides. O pneumatóforo (ou flutuador) é um único pólipo translúcido, de coloração azulada, rosada ou arroxeada, que secreta um gás e se infla, tornando a colônia flutuante. Ligados a este estão os gastrozoóides (especializados na digestão do alimento capturado), os gonozoóides (responsáveis pela reprodução sexuada) e os dactilozoóides (pólipos com longos tentáculos recobertos por cnidas, responsáveis pela captura de alimentos e defesa da colônia). Estes últimos são os mais perigosos para os banhistas, uma vez que podem ser muito longos – por vezes ultrapassando os 20 metros de comprimento – e podem conter até 80 mil cnidas a cada metro. As cnidas disparam, quando em contato com a pele do banhista, injetando uma toxina de efeito antigênico e hemolítico, causando a necrose da pele na região atingida e, até mesmo, a morte da vítima por anafilaxia em casos extremos (vide Burnett e Gable 1989).


No Brasil, embora não sejam conhecidos casos fatais de acidentes relacionados às caravelas-portuguesas, um grande número de acidentes vem sendo noticiado nos últimos anos. Segundo Williamson et al. (1996) e Szpilman (1998), no verão de 1994 foram registrados cerca de 300 casos de acidentes nos litorais dos estados do Rio de Janeiro e de São Paulo. Outros cerca de 900 casos foram registrados na costa de São Paulo nos dias que antecederam o reveillon entre 2007 e 2008. Muitos das vítimas destes casos chegaram a necessitar de atendimento médico e, dentre estas, algumas crianças chegaram a apresentar para respiratória, tendo sido reanimadas em seguida (Williamson et al., 1996). Casos de acidentes com Physalia no Brasil já foram reportados pela comunidade científica em pelo menos duas ocasiões (vide Freitas et al. 1995 e Haddad Jr. et al. 2002).


As caravelas-portuguesas são animais oceânicos e a sua aproximação da costa depende de uma série de fatores físicos, como as correntes marinhas e os ventos, que podem levar à formação de agregações e “empurrá-las” para as áreas costeiras. Estes fenômenos podem ocorrer em diversas épocas do ano. A alta incidência de acidentes com banhistas no verão está mais relacionada à maior presença destes nas praias nos períodos de férias do que, propriamente, à sazonalidade na ocorrência das caravelas-portuguesas.


Para evitar o acidente com caravelas-portuguesas durante o passeio na praia, seguem algumas recomendações:
- Evitar o banho de mar em áreas onde estes animais estão presentes na areia. Se alguns espécimes ficaram encalhados na areia, é bem possível que outros ainda estejam na água.
- Sair da água ao se observar a presença de um flutuador. Como os tentáculos são muito longos, uma pessoa pode se acidentar mesmo não estando tão perto do flutuador.
- Nunca tocar no animal, mesmo que este esteja na areia, com aspecto de morto. Muitas cnidas ainda podem estar intactas e disparar ao contato com a pele da vítima.
- Preferencialmente utilizar roupas de lycra ou neoprene durante o banho de mar. Mesmo roupas finas, como meias calças, já possuem espessura suficiente para evitar que as cnidas penetrem na pele do banhista.
- Observar o comportamento das crianças na praia, nunca deixando-as longe do alcance e desencorajá-las a tocar em objetos que possam parecer águas-vivas ou flutuadores de caravelas-portuguesas.

Em caso de acidente, é importante seguir as seguintes instruções:
- Lave bem a área atingida com água do mar para tentar retirar as cnidas ainda não disparadas que possam estar aderidos à pele. Nunca utilize água doce, pois esta causa o disparo das cnidas por ação osmótica.
- Se houver pedaços dos tentáculos, retire-os cuidadosamente com o auxílio de algum objeto (nunca diretamente com a mão), evitando friccioná-los.
- Lave a região afetada com vinagre. Isso aliviará a dor e a inflamação, além de inativar a toxina residual das cnidas ainda não disparadas.
- Nunca lave a área atingida com urina! Embora alguns autores recomendem este procedimento, estudos recentes mostram que, na maioria dos casos, a urina não é mais eficiente que a água do mar, além de aumentar o risco de infecção.
- Se possível, aplique compressas de água do mar fria na região afetada.
- Procure o serviço médico o mais rapidamente possível. Complicações decorrentes de processos alérgicos, como choques anafiláticos, são comuns e, nestes casos, um rápido atendimento pode fazer a diferença na recuperação da vítima.

Para saber mais sobre as caravelas-portuguesas e o fisalismo:
Veja também o folheto "Animais marinhos: prevenção de acidentes e primeiros cuidados", elaborado por Alvaro Migotto (CEBIMar-USP), Shirley Pacheco (Inst. Terra e Mar) e Vidal Haddad Jr. (UNESP), disponível em PDF.



[Versíon en español]
Carabelas portuguesas en las playas del Canal de São Sebastião: un riesgo para los bañistas

En 28 y 29 de octubre de 2009, centenas de hidrozoos de la especie Physalia physalis (Linnaeus, 1758) – conocidas popularmente como carabelas-portuguesas – fueron observadas en playas a lo largo del Canal de São Sebastião. La especie es potencialmente peligrosa para bañistas, especialmente los más pequeños, debido a una toxina que es introducida en el cuerpo de la víctima cuando toca sus tentáculos. Entre los cnidarios relacionados con accidentes de bañistas, la “quemadura” causada por las carabelas está entre las más dolorosas.

La carabela-portuguesa es un cnidario colonial – emparentado con las aguas-vivas – que poseen, en cada colonia, cuatro tipos de individuos polipóides. El pneumatóforo (o flotador) es un único pólipo translúcido, de coloración azulada, rosada o púrpura, que secreta un gas y se infla, tornando la colonia flotante. Unidos a éste se encuentran los gastrozoides (especializados en la digestión del alimento capturado), os gonozoides (responsables por la reproducción sexual) y los dactilozoides (pólipos con largos tentáculos recubiertos por cnidos, responsables por la captura de alimentos y la defensa de la colonia). Estos últimos son los más peligrosos para los bañistas, una vez que pueden ser muy largos – en algunos casos superando los 20 metros de longitud – e pueden contener hasta 80mil cnidos por metro. Los cnidos se disparan cuando entran en contacto con la piel del bañista, injectando una toxina de efecto antigénico y hemolítico, causando la necrosis de la piel en la región afectada,  e inclusive, la muerte de la víctima por anafilaxia en casos extremos (Burnett y Gable 1989).

En el Brasil, aunque no sean conocidos los casos fatales de accidentes relacionados con carabelas de mar, un gran número de accidentes vienen siendo informados en los últimos años. Según Williamson et al. (1996) y Szpilman (1998), en el verano de 1994 fueron registrados cerca de 300 casos de accidentes en las playas de Rio de Janeiro y São Paulo. Cerca de otros 900 casos fueron registrados en la costa de São Paulo, en los días que anteceden al inicio de 2008. Muchas de las víctimas en estos casos llegaron a necesitar de atención médica y, entre estas, algunos niños llegaron a presentar paro respiratorio, teniendo que ser reanimadas (Williamson et al. 1996). Casos de accidentes con Physalia en el Brasil ya fueron reportados por la comunidad científica al menos en dos ocasiones (Freitas et al. 1995 y Haddad Jr. et al. 2002).

Las carabelas portuguesas son animales oceánicos, y su aproximación a la costa depende de una serie de factores físicos, como las corrientes marinas y los vientos, que pueden llevar a la formación de agregaciones y “empujarlas” para las áreas costeras. Estos fenómenos pueden ocurrir en diversas épocas del año. La alta incidencia de accidentes con bañistas en el verano está más relacionada con la mayor presencia de éstos en las playas en los períodos de vacaciones, que relacionados a la sonalidadas en la ocurrencia de las carabelas portuguesas.

Para evitar accidentes con carabelas portuguesas durante un paseo en la playa, siguen algunas recomendaciones:
- Evitar entrar en el agua de mar en áreas donde estas especies quedan “encalladas” en la arena, siendo bien posible que otras estén en el agua próxima.
- Salir del agua al observar la presencia del órgano flotante: como los tentáculos son muy largos, una persona se puede accidentar inclusive no estando tan cerca del órgano flotante.
- Nunca tocar el animal, inclusive si se encuentra en la arena, con aspecto de muerto. Muchos cnidos todavía pueden estar intactos y dispararse al contacto con la piel de la víctima.
- Preferentemente usar ropas de lycra, o neoprene, durante el tiempo que pase en el mar. Las ropas finas como medias calzas, ya poseen espesura suficiente para evitar que los cnidos penetren en la piel del bañista.
- Observar el comportamiento de los niños en la playa, nunca dejándolos lejos del alcance de un adulto, e insistir en el consejo de no tocar objetos que puedan tener un aspecto similar a las aguas vivas, o a flotadores de las carabelas portuguesas.
En caso de accidente, es importante seguir estas instrucciones:
- Lave bien el área afectada con agua de mar, intentando retirar los cnidos todavía no disparadas que puedan estar adheridos a la piel. Nunca utilice agua dulce, ya que esto dispara los cnidos por acción osmótica.
- Si hubiesen pedazos de tentáculos, retirelos cuidadosamente con el auxilio de algún objeto (nunca directamente con la mano), evitando friccionarlos.
- Lave la región afectada con vinagre. Esto aliviará el dolor y la inflamación, además de inactivar la toxina residual de los cnidos todavía no disparados.
 - ¡Nunca lave el área afectada con orina! Aunque algunos autores recomiendan este procedimiento, estudios recientes demuestran que , en la mayoría de los casos, la orina no es más eficiente que el agua de mar, además de aumentar el riesgo de infección.
- De ser posible aplique compresas de agua de mar fría en la región afectada.
- Busque el servicio médico lo más rápido posible. Problemas decurrentes de cuadros alérgicos, como shock anafiláctico son comunes y en estos casos un rápido tratamiento médico adecuado puede ser la diferencia en la correcta recuperación de la víctima.

Para saber más sobre las carabelas portuguesas: 

Vea también "Animais marinhos: prevenção de acidentes e primeiros cuidados", elaborado por Alvaro Migotto (CEBIMar-USP), Shirley Pacheco (Inst. Terra e Mar) y Vidal Haddad Jr. (UNESP), disponible en PDF.

Texto de Otto M. P. Oliveira (CEBIMar-USP).
Versión en español por Max Marrona (IB-USP). 

Tuesday, September 15, 2009

Colonial hydroids in freshwater, 500 meters above sea level. Is it possible? The case of Cordylophora caspia in Itatiaia (RJ, Brazil)



In businesses that use natural water bodies for cooling turbines, problems caused by bioencrustation or fouling are common worldwide (STANCZAK 2004, FOLINO-ROREM and INDELICATO 2005, FULLER et al. 2006). In 2006, a case of bioencrustation occurred inside a water-cooling system  for electrical generating units at the Funil Power Plant (Furnas Centrais Elétricas) in Itatiaia, Rio de Janeiro, Brazil (see figure below). The fouling caused a perceptible decrease in the efficiency of the heat exchanger, and consequently an increase in the temperature of the bearings. The residue that is normally retained in this system is composed of mud (which occasionally passes the filters) and tubercles from bacteriological corrosion of the metal parts. This residue is normally removed during periodic cleanings. On this occasion, however, biological material, composed mainly of colonies of the hydroid Cordylophora caspia (Pallas, 1771) (Cnidaria, Hydrozoa, Oceaniidae), was found mixed with the residue.

According to information provided by the power-plant technicians, under normal operating conditions the radiators are cleaned every six years, and the heat exchangers of the bearing linked to the generator and the exchangers of the turbine guide bearing are cleaned every 18 months. After the bioencrustation appeared, problems with clogging of the heat exchangers began four months after the last cleaning, causing an increase in the temperature in the system, generating high maintenance costs and forcing the generating equipment and units to remain offline for long periods during the extra cleanings.

Cordylophora caspia is a typical species of brackish water in estuaries, and according to DAVIS (1957) is in a “process of evolution” of migration into fresh water. Therefore, this species is very tolerant of low salinities. Studies have shown that substrates colonized by C. caspia have a higher relative abundance of invertebrates, which may imply a negative economic impact from this kind of bioencrustation (RUIZ and HINES 1997, FULLER et al. 2006). Also according to DAVIS (1957), in the United States C. caspia has invaded the limnetic environment, transported on ship hulls or the feet of birds. The oldest record of the species in fresh water is attributed to Joseph Leidy, who in 1870 observed material collected in a river in Fairmount, Philadelphia, Pennsylvania. More recent studies have suggested that C. caspia has been introduced into several other locations in North America via ship ballast water (RUIZ and HINES 1997).

As a way to eliminate the hydroid from the pipes, the use of biocides such as chlorine, or physical methods such as high temperatures, or even biological processes by introducing predators have been suggested (FOLINO-ROREM and INDELICATO 2005, MILLS and SOMMER 1995). In the case of the Funil Power Plant, chlorine would be damaging because the residual water would be discharged into the Paraíba River. A high-temperature treatment is contraindicated because the equipment is used for cooling the system. The introduction of predators would be a risky procedure at best. The option that would be least damaging to the environment may be the use of natural products to line the pipes (PEREIRA et al. 1997).

Complete references:
English version revised by Dr. Dale Calder (ROM).

[Versão em português]
Um hidrozoário colonial em água doce, 500 metros acima do nível do mar. Isso é possível? O caso de Cordylophora caspia em Itatiaia (RJ, Brasil)

Em empreendimentos utilizando corpos d’água naturais para resfriamento de tubulações são comuns, em todo o mundo, os transtornos causados pela bioincrustação ou fouling (STANCZAK 2004, FOLINO-ROREM e INDELICATO 2005, FULLER et al. 2006).

Em 2006 foi constatado um caso de bioincrustação no interior do sistema de água de resfriamento das unidades geradoras de eletricidade da Usina de Funil (Furnas Centrais Elétricas S.A.), em Itatiaia, ocasionando uma sensível queda na eficiência dos trocadores de calor e, conseqüentemente, elevação da temperatura dos mancais. O resíduo normalmente retido nesse sistema é composto por lama (que eventualmente passa pelos filtros) e tubérculos provenientes da corrosão bacteriológica das peças metálicas, o que costuma ser removido em limpezas periódicas. Nessa ocasião, entretanto, foi verificada a presença de material biológico, misturado ao resíduo, composto, basicamente, por colônias de Cordylophora caspia (Pallas, 1771) (Cnidaria, Hydrozoa, Oceaniidae).

Segundo informações concedidas pelos técnicos da Usina, em condições normais de funcionamento das turbinas a limpeza dos radiadores era feita a cada seis anos, enquanto a dos trocadores de calor do mancal conjugado ao gerador e a dos trocadores do mancal-guia da turbina a cada ano e meio. Após o aparecimento da bioincrustação, começaram a surgir problemas de entupimento nos trocadores quatro meses após a limpeza, causando aumento de temperatura no sistema, gerando altos custos de manutenção e indisponibilidade, por longos períodos, dos equipamentos e unidades geradoras durante as limpezas extras.
A Usina de Funil (Furnas Centrais Elétricas) localiza-se em Itatiaia, Rio de Janeiro, Brasil (vide segunda figura).

Cordylophora caspia (vide primeira e terceira figuras) é considerada uma espécie típica de águas salobras de regiões estuarinas que, segundo DAVIS (1957), se encontra em “processo de evolução” de migração para a água doce. É, pois, uma espécie bastante tolerante às baixas salinidades. Estudos mostram que substratos colonizados por C. caspia apresentam maior abundância relativa de invertebrados, podendo-se inferir um impacto econômico negativo associado a este tipo de bioincrustação (RUIZ e HINES 1997, FULLER et al. 2006). Ainda segundo DAVIS (1957), nos Estados Unidos C. caspia invadiu o ambiente límnico trazida em cascos de navios ou nas patas das aves. Seu registro mais antigo em água doce é atribuido a Leidy, em 1870, observando material coletado em um rio de Fairmount, Philadelphia, Pennsylvania. Trabalhos mais recentes sugerem a introdução da espécie no continente norte americano, em diversas outras localidades, via água de lastro (RUIZ e HINES 1997).

Como forma de eliminação do hidróide, das tubulações, é sugerido o uso de biocidas, como o cloro, métodos físicos, como temperaturas elevadas ou, ainda, processos biológicos introduzindo predadores (FOLINO-ROREM e INDELICATO 2005, MILLS e SOMMER 1995). Neste caso, em particular, o cloro seria prejudicial, visto que a água residual seria lançada no rio Paraíba. As temperaturas elevadas seriam contra-indicadas, uma vez que o equipamento é utilizado, justamente, para resfriar o sistema. A introdução de predadores seria, sem dúvida, um método temerário. A opção menos comprometedora ao meio ambiente seria, talvez, o uso de produtos naturais no revestimento das tubulações (PEREIRA et al. 1997).


Texto de Priscila Grohmann (IB-UFRJ)