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Apr 03, 2023

O pulsante coral mole Xenia umbellata mostra alta resistência ao aquecimento quando as concentrações de nitrato são baixas

Relatórios Científicos volume 12,

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 16788 (2022) Citar este artigo

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A resistência dos corais duros ao aquecimento pode ser afetada negativamente pela eutrofização do nitrato, mas o conhecimento relacionado aos corais moles é escasso. Assim, investigamos a resposta ecofisiológica do coral mole pulsante Xenia umbellata a diferentes níveis de eutrofização de nitrato (controle = 0,6, médio = 6, alto = 37 μM de nitrato) em um experimento de laboratório, com aquecimento adicional (27,7 a 32,8 °C) de dias 17 a 37. A alta eutrofização por nitrato aumentou o teor de clorofila a celular de Symbiodiniaceae em 168%, enquanto reduziu a fotossíntese bruta em 56%. Após aquecimento adicional, a taxa de pulsação do pólipo foi reduzida em 100% em ambos os tratamentos de eutrofização com nitrato, e perda adicional de pólipos de 7% d−1 e mortalidade total de fragmentos de 26% foi observada no tratamento de eutrofização com alto nitrato. O aquecimento sozinho não afetou nenhum dos parâmetros de resposta investigados. Esses resultados sugerem que X. umbellata exibe resistência ao aquecimento, o que pode facilitar o domínio ecológico sobre alguns corais duros à medida que as temperaturas do oceano aumentam, embora ocorra uma clara resposta fisiológica negativa quando combinada com a eutrofização por nitrato. Este estudo, portanto, confirma a importância de investigar combinações de fatores globais e locais para entender e gerenciar os recifes de corais em mudança.

O acúmulo antropogênico de dióxido de carbono (CO2) resulta em excesso de calor na atmosfera, que é absorvido pelo oceano e, por fim, causa o aquecimento dos oceanos1. Devido a isso, prevê-se o aumento da frequência de eventos de branqueamento de corais no próximo século, deixando menos tempo para a recuperação2. A perda e danos aos ecossistemas de recifes de corais têm sérias consequências econômicas sobre os meios de subsistência daqueles que dependem da pesca e do turismo2.

O branqueamento de corais é uma resposta ao estresse que é comumente descrita por uma perda de pigmentação de simbiontes de algas, perda do número de células simbiontes de algas ou uma combinação de ambos, que por sua vez muda a cor do coral e constitui a quebra da simbiose3,4. Essa resposta ao estresse pode ser desencadeada pelo aquecimento da água do mar5, que tem sido conectado ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) por algas simbiontes3 e mudanças no ciclo de nutrientes entre o hospedeiro de coral e a alga simbionte6. A aptidão dos corais de águas rasas depende de uma troca nutricional estável com suas algas simbiontes6 da família Symbiodiniaceae7. Quando esta simbiose é interrompida, uma redução no balanço de energia do organismo pode afetar a saúde do hospedeiro coralino e, consequentemente, causar um aumento na mortalidade8.

O número de células das populações de algas endossimbióticas nos tecidos de coral é controlado por limitação de nitrogênio (N) pelo hospedeiro de coral8 e a descarga concentrada de águas residuais costeiras pode resultar em excesso de nutrientes inorgânicos dissolvidos, como nitrato9, uma das principais formas de N inorgânico em locais afetados por águas residuais10. Agora está claro que tal eutrofização antropogênica causa disponibilidade desproporcional de nutrientes que pode afetar a estabilidade da simbiose coral-alga (conforme revisado por Morris et al.11). O excesso de N pode aumentar a proliferação de células simbiontes de algas12, mas também pode aumentar a demanda celular por outros nutrientes que podem potencialmente levar à falta relativa de fósforo (P)13. A assimilação de nitrato, em particular, está associada a custos energéticos mais elevados do que o amônio nas plantas14 e causou fotossíntese reduzida em um coral duro, enquanto o amônio aumentou a fotossíntese15.

Cenários previstos de aquecimento dos oceanos e aumento da eutrofização inorgânica afetarão simultaneamente a maioria dos recifes de corais costeiros em todo o mundo16. Além disso, o declínio documentado na cobertura de coral varia entre as regiões, indicando que fatores locais, como a qualidade da água, podem desempenhar um papel na determinação das respostas ao aquecimento do oceano para alguns táxons de coral17,18. Devido a essas crescentes pressões sinérgicas enfrentadas pelos recifes de corais, estudos que investigam a interação da eutrofização e aquecimento dos oceanos estão se tornando uma prioridade9,19. Estudos anteriores mostram que a resposta de branqueamento induzida termicamente pode ser exacerbada quando combinada com eutrofização local20,21. Efeitos sinérgicos de aquecimento e eutrofização em corais podem resultar, por exemplo, da falta de P9,15, aumento da atividade parasitária de algas simbiontes22 ou aumento do estresse oxidativo23. Uma revisão recente de Morris et al.11 resume os efeitos do estresse por nutrientes nos corais e suas implicações para a tolerância térmica. A maioria dos estudos que investigam os efeitos da temperatura e da eutrofização nos corais se concentram nos corais escleractinianos20, com menos estudos investigando esses efeitos combinados nos corais moles24. Mudanças na comunidade de corais duros para dominância de corais moles foram observadas sob uma variedade de regimes de perturbação25,26. Assim, os corais moles podem se tornar mais abundantes em alguns recifes no futuro, o que tem implicações para ecossistemas inteiros, uma vez que os corais moles não possuem as características de engenharia de ecossistema dos corais duros no suporte a conjuntos de peixes de recife através da complexidade estrutural27,28. No entanto, Epstein & Kingsford29 encontraram uma diversidade crescente de peixes com o aumento do coral mole, mas não da cobertura de coral duro, para um recife na Grande Barreira de Corais (GBR) e destacou que os corais moles podem ter maior importância ecológica do que se supunha anteriormente. O conhecimento sobre os processos que beneficiam os corais moles sob certas condições ambientais é necessário para melhor entender e prever as futuras composições da comunidade de recifes de corais.