Impact of warming and acidification on anxiety levels and camouflage abilities of cuttlefish early stages

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marques, Mélanie Alexandra Court
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/51290
Resumo: Tese de Mestrado, Ecologia Marinha, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Impact of warming and acidification on anxiety levels and camouflage abilities of cuttlefish early stagesCefalópodeEmbriogéneseAlterações climáticasCripsisExploraçãoTeses de mestrado - 2021Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de Mestrado, Ecologia Marinha, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasDevido à sua alta densidade e baixo calor específico, o oceano atua como um reservatório de calor, mitigando assim mudanças no clima. De fato, estima-se que o oceano tenha absorvido 93% da energia libertada pelo aquecimento global entre 1971 e 2010. Simultaneamente, pela elevada solubilidade do CO2 na água, o oceano representa o maior depósito de emissões antropogénicas de CO2. Isto levou a uma diminuição progressiva de pH da água do oceano, tendência que deverá persistir. Esta alteração no pH do oceano pode também causar bioerosão e menor disponibilidade em oxigénio para os organismos aquáticos. É esperado que muitas espécies atinjam o seu limite térmico a níveis relativamente baixos de aquecimento global, quando expostas aos níveis projetados de acidificação. O aquecimento e acidificação dos oceanos provocam efeitos biológicos adversos nos moluscos cefalópodes, especialmente em estados iniciais de vida. No entanto, os impactos desses fatores na capacidade de camuflagem e na ansiedade dos cefalópodes juvenis permanecem desconhecidos. Chocos (S. officinalis) recém-nascidos dependem quase exclusivamente da camuflagem para proteção contra os predadores. Por outro lado, apesar de a ansiedade ser usualmente vista como uma ferramenta para a sobrevivência em ambientes de alta predação, também pode ser uma resposta prejudicial a fatores relacionados com as alterações climáticas, dado que não representam uma ameaça imediata, como é o caso da presença de predadores. Este estado afetivo pode potencialmente limitar a procura de alimento e lesar estratégias defensivas como a camuflagem. Desta maneira, pretendeu-se com esta dissertação testar a tolerância comportamental de chocos recém-nascidos à exposição embrionária a níveis projetados para o final do século de aquecimento (Aq; + 3ºC) e acidificação (Ac; 980 μatm pCO2). Para este fim, foram avaliados os níveis de ansiedade e capacidade de camuflagem em dois substratos de complexidades diferentes (areia e gravilha preta e branca). Entre dois a cinco dias pós-eclosão, os animais foram sujeitos aos dois ensaios, começando pelo teste de ansiedade, e com pelo menos quatro horas de intervalo entre testes. Relativamente à ansiedade, os chocos foram colocados numa arena branca circular com um objeto desconhecido (tampa roxa) no centro, e filmados durante vinte minutos. Indicadores de comportamento ansiogénico (aceleração e imobilidade médias e tempo despendido na proximidade do objeto) foram extraídos dos vídeos através de um software de rastreamento do movimento dos animais (ToxTrac). Após este ensaio, e para avaliar a sua capacidade de camuflagem, os chocos foram colocados numa arena branca com fundo arenoso ou mistura de gravilha durante dez minutos. O processo foi repetido sem interrupção para o substrato seguinte. Fotografias foram tiradas remotamente, e, simultaneamente, foram registados tempo de aclimatação, latência para a camuflagem máxima e tentativas de enterro na areia. A partir das fotografias de camuflagem máxima foi possível aferir a intensidade de pixéis nos planos corporais do choco e compará-la com as intensidades da gravilha preta no substrato, através do software ImageJ. Para além disso, foi atribuída uma pontuação de camuflagem a cada choco. Foram também recolhidos dados de condição física, como o comprimento do manto, sucesso de eclosão e tempo de desenvolvimento desde que os ovos começaram a ser aclimatados. Para determinar a influência dos tratamentos nas variáveis-resposta associadas à qualidade de camuflagem e comportamentos de ansiedade, foram ajustados modelos lineares generalizados. O sucesso de eclosão foi inferior perante o tratamento de Ac (95%) relativamente ao controlo (98.8%), embora não tenham sido verificadas diferenças com o Aq (98.8%). Observou-se um efeito interativo demarcado sob a combinação dos tratamentos (72.7%). A duração do período embrionário foi prolongada pela Ac (50 dias) e reduzida pelo Aq (35 dias) relativamente a 45 dias no controlo. A combinação dos tratamentos resultou em períodos embrionários intermédios. Embora não tenha sido observada influência dos tratamentos na pontuação atribuída à camuflagem, esta foi superior na areia relativamente à gravilha, revelando uma melhor adaptação do choco a substratos arenosos. Por outro lado, também não houve efeito dos tratamentos na tentativa, por parte dos chocos, de se enterrarem na areia. O efeito combinado de Aq e Ac atrasou significativamente a resposta de camuflagem na gravilha relativamente ao Aq por si só, evidenciando a existência de um custo subjacente associado a estes fatores. Este efeito pode ter origem num desenvolvimento diminuído do lobo ótico, que desempenha um papel central na camuflagem, e que apenas se desenvolve no final da embriogénese. Por outro lado, este resultado poderá ser explicado pela ausência de predadores, e assim, os chocos evitarem incorrer os elevados custos de manutenção da camuflagem e os custos energéticos acrescidos sob o Aq. Para além disso, os chocos exibiram um padrão mais disruptivo sob Aq e Aq + Ac. Isto não se refletiu numa melhor correspondência com as intensidades do substrato, possivelmente pelos chocos por vezes recorrerem a padrões uniformes escuros, ao invés de disruptivos. Este resultado foi verificado noutros trabalhos da mesma forma com outras fontes de stress, como a exposição a predadores ou stress materno. Por conseguinte, o aprimoramento da camuflagem disruptiva constitui presumivelmente uma adaptação comportamental a níveis superiores de stress, embora o custo energético e metabólico desta não seja atualmente conhecido. Os comportamentos associados a elevados níveis de ansiedade, isto é, atividade elevada, tempo imóvel reduzido, e ausência de exploração (distanciamento do objeto desconhecido) não foram afetados pelos tratamentos. Este resultado é consistente com os de trabalhos anteriores, pois outras fontes de stress embrionárias (ex., acidificação, sinais de presença de predadores) também não afetaram o comportamento de chocos juvenis. Logo, as diferenças verificadas entre chocos podem ser atribuídas a diferenças de temperamento. Estes resultados demonstram que os chocos são fisiologicamente e comportamentalmente resistentes à acidificação do oceano projetada para o final do século per se, tendo os chocos sofrido apenas um prolongamento da embriogénese. Apesar do aquecimento ter efeitos marcados na fisiologia dos chocos, a combinação destas duas alterações físico-químicas aparenta ter efeitos negativos diretos exacerbados, como a sucesso de eclosão, embora a Ac possa mitigar certos efeitos adversos do Aq. Os efeitos sub-letais (latência de camuflagem, contraste do padrão disruptivo e ansiedade) destes fatores no comportamento são reduzidos. De fato, se a camuflagem ótima for atrasada, apenas pode aumentar moderadamente a probabilidade de deteção por predadores. Sendo assim, é expectável que estes animais se adaptem às futuras condições do oceano, visto apresentarem uma grande plasticidade fenotípica e habitarem zonas costeiras, de grande variabilidade ambiental inerente. Todavia, existem lacunas importantes no conhecimento do comportamento dos cefalópodes no que diz respeito a outras fontes de stress observadas e previstas para o final do século. Especial atenção deve ser concedida à desoxigenação, que, juntamente com o aquecimento e a acidificação, forma o “trio letal”, responsável por grande parte das extinções em massa do passado. Outros fenómenos pontuais podem ter efeitos irreversíveis na fauna marinha, por exemplo, a hipóxia ou as ondas de calor marinhas. Por outro lado, outros estados de vida vulneráveis, como os gâmetas, zigotos, e embriogénese inicial, podem não estar equipados para lidar com estas ameaças. O choco ocupa um lugar importante nas teias tróficas, atuando como predador e como presa, pelo que impactos no fitness deste animal terão consequências a nível do ecossistema. Estes resultados têm implicações diretas na gestão de mananciais do choco, assistindo na tomada de decisões baseadas nos efeitos – pontuais ou a longo termo – das alterações climáticas nesta espécie. Simultaneamente, contribuirão para esforços prospetivos de conservação, com vista nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ONU) 13, de tomar ação urgente para combater as alterações climáticas e os seus impactos; e 14, de conservar e usar de modo sustentável o oceano, mares e recursos marinhos.Ocean warming and acidification have been shown to elicit deleterious biological effects on cephalopod molluscs, especially during early ontogeny. Yet, little is known about the impacts of these climate change-related stressors on the camouflage abilities and anxiety-related behaviours of cephalopod early life stages. The aim of this dissertation was to evaluate, for the first time, the effect of end-of-the-century projected levels of ocean warming (W; + 3ºC) and acidification (A; 980 μatm pCO2) on Sepia officinalis hatchlings’ anxiety levels and ability to camouflage in different substrate complexities (sand and black and white gravel). Latency to maximum camouflage was registered remotely, and pixel intensity along body planes was gauged and compared with background intensities in gravel to evaluate disruptiveness through photographs. Furthermore, camouflage scores were attributed to each cuttlefish. To infer anxiety levels, novel object tests were performed. Average acceleration, immobility and time spent near the object were extracted from video recordings. Hatching success was lowered under A (95%) compared to control conditions (98.8%), and this effect was exacerbated under A and W combined (AW; 72.7%). Embryonic period was prolonged by A (50 days) and was reduced by W (35 days) compared to 45 days under control conditions. Camouflage scores were higher in sand compared to gravel, denoting a better adaptation to sandy substrates. AW significantly delayed camouflage response in the gravel substrate compared to W alone. Moreover, cuttlefish exhibited a higher contrast and consequently a stronger disruptive pattern under W (but to a lesser extent under AW), with no changes in background matching. Anxiety behaviours were not affected by the different treatments. These findings suggest that, although climate change may elicit relevant physiological challenges to cuttlefish (associated with decreasing fitness and survival), these invertebrate molluscs do not show significant behavioural changes under the predicted conditions for the ocean of tomorrow.Lopes, VanessaRosa, Rui Afonso Bairrão daRepositório da Universidade de LisboaMarques, Mélanie Alexandra Court202120212024-12-31T00:00:00Z2021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/51290TID:202994775enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:55:53Zoai:repositorio.ul.pt:10451/51290Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:02:36.244204Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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