Miguel Mies.

Coral reefs are diverse environments that are currently experiencing a severe decline because of numerous anthropogenic stressors, with climate change being the most prominent of them. The overarching purpose of this proposal is to quantify the impacts of global warming on coral reefs at a global scale, and to identify the potential buffering role of climate refugia and functional traits. We propose the investigation of six major gaps in our knowledge: (i) currently, it is unknown which anthropogenic stressor has caused the most destruction to coral reefs, (i.e., coral cover loss) on both global and provincial geographical scales; (ii) global climate refugium sites have not been adequately diagnosed because of the lack of appropriate criteria that encompass biological, oceanographic, and management characteristics, as well as data regarding response to thermal stress; (iii) it is currently impossible to determine if the epicenter of marine biodiversity on the planet, the Raja Ampat area (Indonesia), which is recognized as a significant refugium, actually serves as a climate refugium due to the lack of data on thermal stress and coral cover loss; (iv) the absence of documentation on temporal and spatial scales prior to 2016 has resulted in a lack of knowledge about the thermal stress experienced by Brazilian reefs, raising the possibility that bleaching episodes could have occurred in the past without being identified; (v) although it has been reported that thermally-stressed Brazilian corals can survive for extended periods of time with little or no symbiotic dinoflagellates, the reason behind this remains unclear; and (vi) no research has been conducted on the functional characteristics and ability to withstand changes in physico-chemical conditions of Brazilian symbiotic dinoflagellates. Our aim is to address these topics via a combination of meta-analyses (i-ii), field data collection (iii-iv), and lab experiments (v-vi). These efforts should result in a minimum of 13 articles published in high-impact scientific journals, as well as the mentorship of at least 9 students. The findings will be of interest to a diverse audience, including scholars, students, marine protected area managers, government officials, and the general public. This proposal should consolidate a new line of research on the impacts of climate change on coral reefs at the Universidade de São Paulo, formed by a multidisciplinary and international research team.

Apesar de essenciais para a manutenção da vida no planeta, os ecossistemas marinhos e costeiros enfrentam múltiplos estressores em diferentes escalas, como as mudanças climáticas, a poluição e a perda de biodiversidade. Essa tríade, conhecida como tripla crise planetária, afeta de forma particularmente severa os recifes de coral. Esses ecossistemas emblemáticos fornecem importantes serviços ecossistêmicos que beneficiam milhões de pessoas, mas vêm sofrendo os efeitos sinérgicos de impactos locais e globais. No Brasil, persistem lacunas significativas de conhecimento, dificultando tomadas de decisão eficazes. Esta proposta tem como objetivo geral avaliar o impacto combinado do aquecimento global e da poluição por plásticos sobre uma espécie de coral representativa dos recifes brasileiros, quantificando e qualificando os efeitos da tripla crise planetária sobre os recifes do país por meio de uma abordagem transdisciplinar e multiescalar. Especificamente, pretendemos testar as hipóteses de que: (i) o estresse térmico aumenta a ingestão de microplásticos via comportamento heterotrófico no coral Mussismilia hispida; e (ii) essa ingestão causa estresse fisiológico por meio de dano oxidativo. Além disso, visamos: (iii) mapear o risco ao fornecimento de serviços ecossistêmicos em um recife brasileiro; e (iv) produzir documentos-síntese com recomendações para tomadores de decisão (policy briefs) e materiais educativos sobre a temática. Para isso, propomos: um experimento laboratorial com sistema de aquários; modelagem ecossistêmica utilizando o modelo de risco ao habitat do pacote InVEST; e a elaboração e disseminação de produtos de comunicação científica com base em articulações já estabelecidas entre os membros da equipe.

O Coral Vivo Regenera visa essencialmente a conservação dos recifesbrasileiros, através de diversas iniciativas. Incluem-se ações para regeneração das populações de corais,mitigação dos impactos do turismo em áreas marinhas, apoio a alternativas de sustento paracomunidades tradicionais, e conscientização da sociedade sobre o uso sustentável do ambiente costeiroe marinho. O público-alvo abrange comunidades costeiras e tradicionais, profissionais do turismo,gestores ambientais, além de estudantes e educadores.As estratégias envolvem avaliação e monitoramento contínuos da saúde dos corais,estabelecimento das Estações Coral Vivo de Regeneração Ambiental para desenvolver e testarprotocolos para otimização do recrutamento de corais, formação de condutores em unidades deconservação, promoção de práticas sustentáveis, e difusão da cultura oceânica por meio deconscientização ambiental. O projeto almeja estabelecer protocolos eficazes para a regeneração dosrecifes de coral no Brasil, influenciar comportamentos positivos, e promover transformaçõessocioambientais significativas.

O Projeto Coral Vivo foi fundado em 2003 e atua na conservação e a sustentabilidade socioambiental de recifes de corais por meio dos seguintes eixos temáticos principais: pesquisa, educação, formulação e acompanhamento de políticas públicas, comunicação e sensibilização da sociedade, incluindo ações do Plano de Ação Nacional para a Conservação dos Ambientes Coralíneos (PAN Corais).

O coral holobionte - hospedeiro animal, fotossimbiontes (zooxantelas), bactérias e vírus - é uma unidade evolutiva cujas partes respondem sinérgica e integradamente às pressões ambientais. Os recifes de coral são pivotais na manutenção da biodiversidade marinha, contudo 50 daqueles brasileiros estão ameaçados. Por isso, objetiva-se que esta proposta surta impactos científicos, ambientais, sociais e de políticas públicas de curto a longo prazos por meio da resolução de três grandes problemas: se a diversificação de espécies de bactérias e zooxantelas associa-se aos eventos de especiação dos corais; se a aquisição da simbiose afetou a evolução da fisiologia coralínea, a adaptação a ambientes extremos e a tolerância às mudanças climáticas; e se é possível acelerar a evolução das zooxantelas para transferir potencial tolerância ao coral hospedeiro. Dezenas de espécies de corais simbióticos ou assimbióticos serão coligidas do mar profundo, recifes mesofóticos e rasos, e do entre-marés da costa do Brasil. A diversidade de zooxantelas e/ou bactérias será caracterizada genomicamente para reconstruções filogenéticas à luz da sistemática coralínea. Biomarcadores ecofisiológicos associados à respiração e fotossíntese, metabolismos energético e oxidativo, calcificação e ecologia trófica serão avaliados nos corais e zooxantelas separadamente. Os fotossimbiontes, por fim, terão a evolução acelerada em laboratório para promover tolerância à temperatura a fim de, conseguintemente, criarem-se hospedeiros mais resilientes. O passado evolutivo será recaptulado, portanto, para que se busquem os compromissos filogenéticos que promovam tolerância ou susceptibilidade ao câmbio climático, enquanto antecipa-se o futuro com evolução assisitida para se discutir novas ferramentas que possam subsidiar estratégias de co-criação com tomadores de decisão

O aquecimento acelerado dos oceanos é uma grande ameaça para os ecossistemas recifais em todo o mundo. O calor e a irradiação solar elevados podem levar ao branqueamento em massa e à morte dos corais. Locais e habitats que são menos suscetíveis ao estresse térmico devido a características intrínsecas (e.g., maiores profundidades e alta turbidez) são amplamente reconhecidos como refúgios climáticos para corais. Corais que vivem fora de refúgios climáticos podem enfrentar pressão seletiva mais forte e ter maior potencial de adaptação/aclimatação do que aqueles encontrados em refúgios, incluindo maior tolerância ao calor e limites de branqueamento. Assim, os refúgios climáticos podem impor trade-offs para os corais que podem comprometer sua sobrevivência em longo prazo. Nosso objetivo aqui é avaliar os trade-offs ecofisiológicas sofridos por corais que vivem em refúgios climáticos no Atlântico Sudoeste (i.e., habitats/locais turvos e sujeitos a menor variabilidade/estresse térmico). Faremos isso investigando como corais de locais/habitats de refúgio e não-refúgio respondem ao estresse de calor e luz em três escalas espaciais: entre regiões ao longo do gradiente latitudinal dentro da Província Brasileira, entre sítios dispostos em um gradiente cross-shelf ao longo da plataforma continental e entre habitats (topos versus paredes) dentro de cada sítio. Nossas descobertas ajudarão a esclarecer as vantagens e trade-offs sofridos por corais que vivem dentro e fora de refúgios climáticos, em várias escalas espaciais, e fornecerão informações sobre estratégias eficazes de conservação para ecossistemas de recifes diante das mudanças climáticas

Apesar de cobrir menos de 0,1% do substrato marinho, os recifes de corais de águas rasas são reconhecidos
por sustentar mais de um quarto da biodiversidade marinha e por prover inúmeros serviços ecossistêmicos à
humanidade. No entanto, devido a diversos desafios de origem antrópica, cerca de 75% dos recifes de corais estão
ameaçados, com inúmeros já severamente degradados ou em mudança de fase para habitats dominados por algas.
Embora alguma esperança tenha sido apresentada - o risco de extinção da maioria das espécies de corais é menor
do que se pensava e, como linhagem, os corais escleractíneos persistiram por pelo menos quatro dos cinco grandes
eventos de extinção em massa, é de senso comum que os recifes de corais não serão os mesmos para as futuras
gerações. No Atlântico Sudoeste (SWA) o panorama não é diferente, sendo a cobertura de corais afetada por
anomalias térmicas cada vez mais fortes e frequentes. No entanto, embora possuam baixa diversidade (mas alta
endemicidade), os corais desta região foram considerados mais resistentes e potencialmente mais resilientes aos
efeitos do aquecimento do oceano. Acredita-se que tal ?proteção? é o resultado das águas turvas e mais ricas em
nutrientes às quais nossos corais estão adaptados. No entanto, entendemos virtualmente nada sobre a estrutura e a
diversidade genética das populações de corais do SWA. Diversidade genética é reconhecida como fonte essencial
para a biodiversidade, fornecendo a matéria-prima para a evolução. Quando interconectadas, as populações tendem
a preservar uma maior diversidade genética em comparação com as populações mais isoladas, que por sua vez são
mais suscetíveis aos efeitos da deriva gênica. Assim, buscando preencher tais lacunas e, consequentemente,
aprimorar nosso entendimento de como as mudanças climáticas vêm moldando a evolução dos corais do SWA
como linhagem e como sistema, a presente proposta consiste em consolidar uma linha de pesquisa interdisciplinar
centrada no sequenciamento profundo de RNA / DNA junto ao Departamento de Ciências do Mar da Universidade
Federal de São Paulo (DCMar-UNIFESP). Avanços tecnológicos em sequenciamento de última geração e de
genotipagem (SNPs) expandiram nossa capacidade em identificar assinaturas de seleção positiva. Essas assinaturas
nos ajudarão a delimitar regiões do genoma que são, ou foram, funcionalmente importantes, potencialmente
indicando qual/quais variação(ões) genética(s) que contribuiram para a diversidade fenotípica e seleção de
genótipos observada atualmente. Examinar essa diversidade à luz da evolução (filogenia / filogeografia /
holobionte) abrirá horizontes para explorar onde, quando e como características - de qualquer natureza - mudaram
em diferentes escalas de tempo. Padrões biológicos recuperados em níveis populacionais e específicos também
permitirão a proposição de processos evolutivos e subsequentes transformações sofridas pelos corais em função de
variáveis ambientais. Portanto, no início da Década do Oceano que se apresenta, e entendendo que tal conhecimento
é essencial para definir estratégias eficientes de manejo e conservação, além de engajar diferentes setores da
sociedade, a presente proposta adicionará ao conhecimento sobre os principais arquitetos dos recifes de coral de
águas rasas em tempos não apenas de grande interesse científico e midiático, mas também de intensa preocupação
pública devido ao destino incerto desses ecossistemas em face dos crescentes desafios de origem antrópica.

The breakdown of the symbiosis between reef-building corals and their symbionts (Symbiodinaceae) is referred to as ´coral bleaching¨. Mass-bleaching events can result in wide-spread coral mortality, while during more moderate bleaching events coral colonies show capacity to recover, which is a key component for coral reefs resilience. It is well accepted that oxidative stress - a physiological condition where antioxidant defenses are overwhelmed by reactive oxygen species (ROS) generation - plays a key role in the phenomenon of coral bleaching. Different sorts of stressors (e.g. thermal stress, pollutants) enhance the intracellular formation of ROS leading corals to oxidative stress and consequent cellular toxicity process (e.g. oxidative damage to biomolecules) affecting cell functionality. Based on the understanding of such cellular-level process it?s possible to infer that differential bleaching susceptibility among reef-building coral species is related to mechanisms that combat the excessive generation of ROS. Such mechanisms are composed by enzymatic and non- enzymatic antioxidant systems that operate in both host and endosymbionts, simultaneously, to modulate stress induced ROS and, thus, maintain cell homeostasis. From an ocean science perspective, oxidative stress is usually investigated by the analysis of single antioxidant defenses (specially adapted enzymes). However, considering the complexity of the whole antioxidant cellular system, such data do not provide a holistic picture in terms of health condition and susceptibility to oxidative stress. Total Antioxidant Capacity (TAC) assays accounting for the integrated capacity of protection against ROS have shown to be suitable for quantification of the biological resistance to oxyradical toxicity in a large range of organisms, including symbiotic cnidarians. Recent studies also show that adaptations linked to coral antioxidant capacity may drive differences in coral species tolerance to stressors, and a possible causal link between antioxidant basal levels and bleaching susceptibility. Importantly, protective effects of antioxidants have received substantial attention within biological, medical, and nutritional fields and resulted in the requirement of reliable antioxidant capacity determination methods encompassing different techniques applicable to both lipophilic and hydrophilic antioxidants. Thus, a more reliable determination of TAC basal levels of representative coral species may be of great ecological relevance to better understand the effects of stressors on their redox balance and predict their susceptibility to bleaching. There are many studies and monitoring on coral bleaching in the Caribbean Sea, however, improvement and sophistication in modeling local ecosystems responses to future climate change scenarios should include both the different species susceptibility to bleaching/disease and resilience capacity. In this context, further work is still needed to disentangle how genetics, physiology and environmental conditions influence in the persistence of coral colonies.

Corais recifais vivem em simbiose com zooxantelas (microalgas dinoflageladas) que são
responsáveis por boa parte da nutrição do coral. Diferentes zooxantelas respondem de maneira
distinta a estresses ambientais, afetando a resistência do coral a distúrbios. Esse projeto visa cultivar
zooxantelas simbiontes de corais no Brasil, caracterizar sua foto-fisiologia e capacidade de lidar
com estresses, contribuindo para a melhor compreensão da relação simbiótica em face a mudanças
climáticas.

O Projeto Coral Vivo foi fundado em 2003 e atua na conservação e a sustentabilidade socioambiental de recifes de corais por meio dos seguintes eixos temáticos principais: pesquisa, educação, formulação e acompanhamento de políticas públicas, comunicação e sensibilização da sociedade, incluindo ações do Plano de Ação Nacional para a Conservação dos Ambientes Coralíneos (PAN Corais).

O Projeto Coral Vivo foi fundado em 2003 e atua na conservação e a sustentabilidade socioambiental de recifes de corais por meio dos seguintes eixos temáticos principais: pesquisa, educação, formulação e acompanhamento de políticas públicas, comunicação e sensibilização da sociedade, incluindo ações do Plano de Ação Nacional para a Conservação dos Ambientes Coralíneos (PAN Corais).

A acidificação dos oceanos vem causando problemas sem procedentes para a biota marinha e a tendência é que haja maiores reduções no pH da água do mar em algumas décadas. O Projeto ACIDBENTHOS consiste no estudo experimental do efeito da acidificação em alguns processos bênticos, em especial a remineralização da matéria orgânica e as relações tróficas entre os diversos organismos marinhos. Os experimentos foram feitos tanto in situ quanto em laboratório na área costeira de Ubatuba (10-20 m de profundidade) na costa norte do Estado de São Paulo.

A aquicultura é uma atividade que vem crescendo para se tornar uma grande fornecedora de proteína de origem animal para a alimentação humana. A disponibilidade de técnicas e espaços para criação faz da aquicultura uma atividade estratégica para a produção global de alimento. O aumento da produção vem, no caso da criação de peixes e crustáceos, necessariamente acompanhado pelo aumento da demanda por ração, essencial para o desenvolvimento e crescimento dos animais criados. A questão da produção e do uso de alimentos (rações) para a aquicultura é importante tanto em termos técnicos e econômicos quanto em relação à sustentabilidade ambiental de suas práticas. Com o declínio da pesca extrativa, a oferta de ingredientes de ração convencionais como farinha e óleo de peixe vem diminuindo, o que impõe o uso de ingredientes alternativos de qualidade adequada. Além disso, a qualidade destas matérias primas para fabricação de rações tende a apresentar significativa variabilidade, dependendo de sua origem e/ou tipo de processamento, o que deve ser rigorosamente controlado em nível industrial. Ambientalmente, a ração é um fator que contribui potencialmente para a eutrofização do ambiente tanto pela lixiviação dos nutrientes da ração não ingerida, como pela alta excreção e egestão causada por ingredientes com baixa disponibilidade. Nesse contexto, os métodos in vitro para a previsão da digestibilidade de nutrientes no animal vivo podem ser ferramentas práticas para a avaliação da qualidade dos ingredientes, podendo ser rápidos, precisos e de custo relativamente baixo. Os objetivos do presente projeto são desenvolver e padronizar o método in vitro pH-stat para determinação de digestibilidade de proteína alimentar com enzimas obtidas da espécies-alvo (DH) em espécies de peixes com hábitos alimentares diferentes e com relevância para a aquicultura: a truta arco-íris (Onchorhynchus mykiss), a tilápia nilótica (Oreochromis niloticus) e o beijupirá (Rachycentron canadum). O estabelecimento destes protocolos metodológicos, o que inclui seleção de organismos, amostragem de órgão digestivos, obtenção e padronização de extratos enzimáticos, representa a base indispensável para a posterior verificação da capacidade do método in vitro em prever o desempenho in vivo. Em se provando consistentes, o uso deste indicador objetivos deve auxiliar no processo produtivo e desenvolvimento de rações custo-efetivas e ambientalmente sustentáveis para a criação de peixes..