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Apr 28, 2023

Aclimatação de um coral

Volume de Biologia da Comunicação

Biologia da Comunicação volume 6, Número do artigo: 66 (2023) Cite este artigo

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A acidificação oceânica causada por mudanças na química do carbonato oceânico resultante do aumento das concentrações atmosféricas de CO2 está ameaçando muitos organismos calcificadores, incluindo corais. Aqui avaliamos as mudanças de autotrofia versus heterotrofia no coral escleractíneo zooxantelado mediterrâneo Balanophyllia europaea aclimatado a condições de baixo pH/alto pCO2 em uma saída de CO2 na Ilha de Panarea (Itália). As densidades de endossimbiontes de dinoflagelados foram maiores em locais de pH mais baixo, onde foram observadas mudanças na distribuição de haplótipos distintos de uma espécie simbionte específica do hospedeiro, Philozoon balanophyllum. Um aumento nas proporções de C/N simbionte foi observado em pH baixo, provavelmente como resultado do aumento da fixação de C por densidades de células simbiontes mais altas. Os valores de δ13C dos simbiontes e do tecido hospedeiro atingiram valores semelhantes no local de pH mais baixo, sugerindo um aumento da influência da autotrofia com o aumento da acidificação. Os valores de δ15N do tecido hospedeiro de 0‰ sugerem fortemente que a fixação diazotrófica N2 está ocorrendo dentro do tecido/muco do coral nos locais de baixo pH, provavelmente explicando a diminuição nas proporções C/N do tecido hospedeiro com a acidificação. No geral, nossas descobertas mostram uma aclimatação desse mutualismo coral-dinoflagelado por meio de ajuste trófico e diferenças de haplótipos simbiontes com o aumento da acidificação, destacando que alguns corais são capazes de se aclimatar à acidificação do oceano prevista em cenários do final do século.

A característica definidora da era do Antropoceno1 é o surgimento de atividades humanas como uma força motriz da mudança global2, que está ocorrendo em um ritmo que levanta preocupações sobre se a adaptação do organismo pode acompanhar as condições ambientais em rápida mudança3. Estressores associados ao aquecimento e acidificação dos oceanos estão entre as mudanças antropogênicas mais diretas e difundidas para a biota marinha, incluindo os corais4. A diminuição do pH de ca. 8.2 antes da revolução industrial para ca. 8.1 com a duplicação do CO2 está levando a um declínio gradual no estado de saturação do carbonato de cálcio na água do mar5. Este fenômeno foi projetado para impactar negativamente a capacidade dos corais de calcificar6,7. No entanto, evidências empíricas, em termos de, por exemplo, seleção natural de bactérias tolerantes e/ou simbiontes dinoflagelados, regulação diferencial de genes de resposta ao estresse ambiental8,9, sugerem uma capacidade subestimada dos corais de se aclimatar e se adaptar geneticamente às mudanças ambientais10. De fato, esses organismos antigos sobreviveram, evoluíram e se adaptaram ao longo de centenas de milhões de anos de mudanças climáticas globais11,12,13,14.

A simbiose entre os corais escleractínios e suas microalgas dinoflageladas (família Symbiodiniaceae), comumente referidas como zooxantelas, tem sido extensivamente estudada15,16,17. Zooxanthellae contribui significativamente para o balanço de energia do hospedeiro, fornecendo carbono fixado fotossinteticamente16 enquanto recicla a respiração do hospedeiro e subprodutos de excreção18. Nessa simbiose, tanto o carbono quanto o nitrogênio podem ser obtidos via heterotrofia e autotrofia e são reciclados entre o hospedeiro e os simbiontes dinoflagelados19,20. Geralmente, a simbiose fornece a maior parte do carbono necessário para a respiração21, enquanto a predação do zooplâncton e da matéria orgânica particulada ainda é necessária para atender aos requisitos de nitrogênio e fósforo16. No entanto, a contribuição relativa da heterotrofia versus autotrofia na nutrição do hospedeiro varia entre as espécies, populações, ambientes e/ou com a ontogênese22.

Uma limitação crítica para muitos estudos experimentais tem sido replicar a taxa (décadas) e escalas biológicas (ecossistemas) nas quais a acidificação dos oceanos opera. As saídas naturais de CO2 acidificam a água do mar ao redor, criando condições químicas de carbonato que imitam as previsões futuras de acidificação do oceano23,24,25, mesmo que com ampla variabilidade de curto prazo26,27,28. Ao investigar populações naturais que vivem ao longo de transectos que irradiam das fontes de CO2, esses sistemas permitem substituir o tempo pelo espaço, fornecendo informações valiosas sobre aclimatação e adaptação à acidificação oceânica29. Este estudo foi realizado em populações naturais do coral escleractínio zooxantelado Balanophyllia europaea vivendo em uma chaminé vulcânica de CO2 perto da Ilha Panarea (Itália). Esta cratera subaquática a 10 m de profundidade libera emissões gasosas persistentes (98–99% de CO2 sem compostos tóxicos detectáveis ​​instrumentalmente), resultando em um gradiente de pH estável à temperatura ambiente30 com condições de acidificação do oceano projetadas para 2100 sob cenários conservadores e de pior caso do IPCC31,32 . Com a diminuição do pH, B. europaea mostra um declínio na densidade populacional33 e nas taxas líquidas de calcificação, esta última como resultado do aumento da porosidade esquelética, enquanto a taxa de extensão linear é preservada24, permitindo que o coral atinja o tamanho na maturidade sexual28. Além disso, B. europaea mantém inalterado o polimorfo de carbonato de cálcio esquelético, o teor de matriz orgânica, a espessura da fibra de aragonita e a dureza do esqueleto, o pH do fluido calcificante e a calcificação bruta com a diminuição do pH34.