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Moura RL, Amado-Filho GM, Moraes FC, Brasileiro PS, Salomon PS, Mahiques MM, Bastos AC, Almeida MG, Silva JM, Araujo BF, Brito FP, Rangel TP, Oliveira BCV, Bahia RG, Paranhos RP, Dias RJS, Siegle E, Figueiredo AG, Pereira RC, Leal CV, Hajdu E, Asp NE, Gregoracci GB, Neumann-Leitão S, Yager PL, Francini-Filho RB, Fróes A, Campeão M, Silva BS, Moreira APB, Oliveira L, Soares AC, Araujo L, Oliveira NL, Teixeira JB, Valle RAB, Thompson CC, Rezende CE, Thompson FL. An extensive reef system at the Amazon River mouth. Sci Adv 2016; 2:e1501252. [PMID: 27152336 PMCID: PMC4846441 DOI: 10.1126/sciadv.1501252] [Citation(s) in RCA: 60] [Impact Index Per Article: 7.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/10/2015] [Accepted: 03/25/2016] [Indexed: 05/15/2023]
Abstract
Large rivers create major gaps in reef distribution along tropical shelves. The Amazon River represents 20% of the global riverine discharge to the ocean, generating up to a 1.3 × 10(6)-km(2) plume, and extensive muddy bottoms in the equatorial margin of South America. As a result, a wide area of the tropical North Atlantic is heavily affected in terms of salinity, pH, light penetration, and sedimentation. Such unfavorable conditions were thought to imprint a major gap in Western Atlantic reefs. We present an extensive carbonate system off the Amazon mouth, underneath the river plume. Significant carbonate sedimentation occurred during lowstand sea level, and still occurs in the outer shelf, resulting in complex hard-bottom topography. A permanent near-bottom wedge of ocean water, together with the seasonal nature of the plume's eastward retroflection, conditions the existence of this extensive (~9500 km(2)) hard-bottom mosaic. The Amazon reefs transition from accretive to erosional structures and encompass extensive rhodolith beds. Carbonate structures function as a connectivity corridor for wide depth-ranging reef-associated species, being heavily colonized by large sponges and other structure-forming filter feeders that dwell under low light and high levels of particulates. The oxycline between the plume and subplume is associated with chemoautotrophic and anaerobic microbial metabolisms. The system described here provides several insights about the responses of tropical reefs to suboptimal and marginal reef-building conditions, which are accelerating worldwide due to global changes.
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Affiliation(s)
- Rodrigo L. Moura
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
- Laboratório de Sistemas Avançados de Gestão da Produção, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro RJ CEP 21941-972, Brazil
| | - Gilberto M. Amado-Filho
- Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ CEP 22460-030, Brazil
| | - Fernando C. Moraes
- Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ CEP 22460-030, Brazil
- Museu Nacional, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ 20940-040, Brazil
| | - Poliana S. Brasileiro
- Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ CEP 22460-030, Brazil
| | - Paulo S. Salomon
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
- Laboratório de Sistemas Avançados de Gestão da Produção, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro RJ CEP 21941-972, Brazil
| | - Michel M. Mahiques
- Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo, São Paulo SP CEP 05508-120, Brazil
| | - Alex C. Bastos
- Departamento de Oceanografia, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória ES CEP 29199-970, Brazil
| | - Marcelo G. Almeida
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Jomar M. Silva
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Beatriz F. Araujo
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Frederico P. Brito
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Thiago P. Rangel
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Braulio C. V. Oliveira
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
| | - Ricardo G. Bahia
- Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ CEP 22460-030, Brazil
| | - Rodolfo P. Paranhos
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Rodolfo J. S. Dias
- Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo, São Paulo SP CEP 05508-120, Brazil
| | - Eduardo Siegle
- Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo, São Paulo SP CEP 05508-120, Brazil
| | - Alberto G. Figueiredo
- Instituto de Geociências, Universidade Federal Fluminense, Niterói RJ CEP 24210-346, Brazil
| | - Renato C. Pereira
- Instituto de Biologia, Universidade Federal Fluminense, Niterói RJ CEP 24210-130, Brazil
| | - Camille V. Leal
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
- Museu Nacional, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ 20940-040, Brazil
| | - Eduardo Hajdu
- Museu Nacional, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro RJ 20940-040, Brazil
| | - Nils E. Asp
- Instituto de Estudos Costeiros, Universidade Federal do Pará, Bragança PA CEP 68600-000, Brazil
| | - Gustavo B. Gregoracci
- Departmento de Ciências do Mar, Universidade Federal de São Paulo, Santos SP CEP 11070-100, Brazil
| | - Sigrid Neumann-Leitão
- Departamento de Oceanografia, Universidade Federal de Pernambuco, Recife PE CEP 50670-901, Brazil
| | - Patricia L. Yager
- Department of Marine Sciences, University of Georgia, Athens, GA 30602–2626, USA
| | | | - Adriana Fróes
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Mariana Campeão
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Bruno S. Silva
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Ana P. B. Moreira
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Louisi Oliveira
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Ana C. Soares
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Lais Araujo
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Nara L. Oliveira
- Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus, BA CEP 45650-000, Brazil
| | - João B. Teixeira
- Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus, BA CEP 45650-000, Brazil
| | - Rogerio A. B. Valle
- Laboratório de Sistemas Avançados de Gestão da Produção, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro RJ CEP 21941-972, Brazil
| | - Cristiane C. Thompson
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
| | - Carlos E. Rezende
- Laboratório de Ciências Ambientais, Centro de Biociências e Biotecnologia, Universidade Estadual do Norte Fluminense, Campos dos Goytacazes RJ CEP 28013-602, Brazil
- Corresponding author: E-mail: (F.L.T.); (C.E.R.)
| | - Fabiano L. Thompson
- Instituto de Biologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro RJ CEP 21941-599, Brazil
- Laboratório de Sistemas Avançados de Gestão da Produção, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro RJ CEP 21941-972, Brazil
- Corresponding author: E-mail: (F.L.T.); (C.E.R.)
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