Thermal tolerance and acclimation capacity in tropical and temperate coastal organisms

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Leal, Inês Agra Vasconcelos, 1991-
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/15576
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha)Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014
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spelling Thermal tolerance and acclimation capacity in tropical and temperate coastal organismsTemperaturaAquecimento globalAlterações climáticasEcossistemas aquáticosTeses de mestrado - 2014Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha)Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014A temperatura é, sem dúvida, um dos principais fatores abióticos responsáveis por definir padrões na Natureza, em especial no que toca à distribuição e abundância das espécies. No último século, a temperatura média global subiu 0.6oC, estando previsto, até ao final deste século, um aumento de 2 a 4oC. Isto significa que muitos ecossistemas serão sujeitos a uma taxa de aquecimento muito superior àquela a que estiveram sujeitos nos últimos milhares de anos. Na verdade, já são visíveis alterações nos ecossistemas resultantes do recente aquecimento global. Diversos estudos demonstram que o aquecimento nas últimas décadas tem afetado a fenologia dos organismos, a distribuição das espécies e a composição e dinâmica das comunidades, desde as regiões polares às tropicais. Como tal, o aquecimento previsto para as próximas décadas poderá ter graves consequências para os ecossistemas e a biodiversidade, a nível global. Prever os impactos do aquecimento global é, assim, uma tarefa imperativa. As espécies, populações e comunidades não responderão a médias térmicas globais, mas sim a alterações a nível regional. Neste contexto, o Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas previu, em 2007, uma assimetria na taxa de aquecimento global, com um aquecimento mais rápido nas latitudes mais elevadas do que nas mais baixas. Esta previsão levantou preocupações sobre quais os organismos em maior risco, originando um debate científico acerca da vulnerabilidade das espécies tropicais versus temperadas. Os trópicos e as zonas temperadas albergam a maior parte das espécies do nosso planeta. Alguns estudos preveem que o aquecimento global terá um baixo impacto nos trópicos, já que a taxa de aquecimento nestas regiões será inferior comparativamente às latitudes mais altas. No entanto, o facto das espécies tropicais viverem em ambientes estáveis, sem grandes flutuações térmicas sazonais, poderá fazer com que estas espécies sofram desproporcionalmente com pequenas elevações de temperatura. Uma forma de contribuir para este debate passa por estimar a tolerância térmica e a capacidade de aclimação das espécies. Conhecer os limites térmicos de uma espécie, e a plasticidade desses limites, permite-nos discutir o que poderá acontecer à distribuição e abundância dos organismos no decorrer das alterações climáticas. Atualmente, esta informação está limitada a um número reduzido de espécies. Um dos ecossistemas ideais para estudo dos impactos das alterações climáticas é o intertidal rochoso. As poças de maré encontradas nesta zona, durante a baixa-mar, são ambientes exigentes para as comunidades que nelas habitam. Estes habitats estão sujeitos às variações térmicas do clima terrestre e marinho, havendo já estudos que indicam que os organismos intertidais estão a viver perto dos seus limites fisiológicos. Isto significa que a elevação de temperatura prevista, assim como o aumento da frequência e intensidade de ondas de calor, poderão ter um enorme impacto nas comunidades da zona intertidal. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estimar a tolerância térmica e a capacidade de aclimação de espécies costeiras, tropicais e temperadas, de forma a discutir e comparar a sua potencial vulnerabilidade face ao aquecimento global. Os locais de estudo foram a costa sudeste Brasileira, tropical, e a costa oeste Portuguesa, temperada. Crustáceos e peixes de diferentes espécies foram recolhidos em poças de maré, com camaroeiros, e testados em laboratório, no Verão de 2014. Para estimar a tolerância térmica, foram determinados os limites térmicos superiores de 12 espécies tropicais e 23 espécies temperadas. O método usado foi o Critical Thermal Maximum (CTMax), no qual os organismos são sujeitos a um incremento de temperatura na ordem do 1oC/h até atingirem o seu máximo térmico crítico, isto é, até perderem o equilíbrio. Baseado na temperatura a que os primeiros sinais de stress térmico ocorrem, o CTMax é uma medida conservativa de tolerância térmica, sendo muito utilizado em estudos de stress térmico. Este método permitiu determinar que espécies vivem mais perto do seu limite térmico, logo, quais as espécies mais vulneráveis a um aumento de temperatura. As espécies tropicais apresentaram valores de CTMax mais elevados. No entanto, verificou-se que as espécies tropicais vivem mais perto dos seus limites térmicos, sendo mesmo expostas a temperaturas superiores a estes limites durante ondas de calor. Além disso, a variabilidade intraespecífica no CTMax foi mais elevada nas espécies temperadas que nas tropicais, indiciando um potencial evolutivo inferior das espécies tropicais para lidar com um aumento de temperatura. Os resultados obtidos apontam para um maior risco associado às espécies tropicais face a um aumento de temperatura. Para estimar a capacidade de aclimação, i.e. a capacidade de ajustar os limites térmicos, os organismos foram expostos a temperaturas acima da sua temperatura atual em duas experiências, uma a longo-prazo e outra a curto-prazo. Na experiência a longo-prazo os organismos foram expostos a 3oC acima da temperatura média atual, durante 30 dias, simulando o aumento médio de temperatura previsto até o final deste século. Na experiência a curto-prazo os organismos foram expostos a 6oC acima da temperatura média presente, durante 10 dias, simulando uma onda de calor futura. Os limites térmicos superiores antes e após cada experiência foram determinados, de forma a poder avaliar a capacidade de aclimação dos organismos. Foram testados 4 pares de espécies tropicais-temperadas intertidais, pertencentes às famílias Palaemonidae, Grapsidae, Blenniidae e Gobiidae. Verificou-se que tanto espécies tropicais como temperadas têm a capacidade de aclimar como resposta a elevações de temperatura. No entanto, a capacidade de aclimação das espécies tropicais foi inferior comparativamente à das temperadas, indiciando que as espécies tropicais poderão estar vulneráveis até a pequenas elevações de temperatura ambiente. Como acima mencionado, as espécies tropicais são atualmente expostas a temperaturas superiores aos seus limites térmicos durante ondas de calor, e este stress térmico poderá já estar a exercer pressão sobre a tolerância térmica destes organismos. Estes resultados sugerem que a resposta das comunidades intertidais tropicais ao aquecimento global será visível antes que a das comunidades intertidais temperadas. Provavelmente, as espécies tropicais intertidais irão habitar as mesmas áreas, e refugiar-se em águas mais frias, subtidais, durante elevações de temperatura extremas. No entanto, as interações entre as espécies e os seus competidores, predadores e/ou presas, poderão restringir o uso destes refúgios por parte das espécies intertidais. Tal situação poderá ter graves consequências para as populações do intertidal, conduzindo, no extremo, à sua extinção local caso a adaptação genética destas espécies não seja capaz de acompanhar a taxa de aquecimento prevista. As conclusões aqui apresentadas corroboram não só estudos científicos que indicam que as comunidades intertidais são sentinelas dos impactos do aquecimento global, como também estudos com anfíbios, répteis e invertebrados que demonstram que espécies com maior tolerância térmica têm menor capacidade de aclimação. Uma das espécies tropicais testadas no presente estudo, o peixe intertidal Bathygobius soporator, teve a maior tolerância térmica, de quase 41oC. No entanto, não foi capaz de aclimar em nenhuma das experiências. Esta foi também a temperatura máxima registada em poças de maré durante ondas de calor, onde os organismos foram capturados. Dado o aumento da frequência, intensidade e duração das ondas de calor previsto, é expectável que a temperatura máxima encontrada em poças de maré suba. Assim, caso estes organismos fiquem retidos numa poça durante uma onda de calor futura, poderão morrer, como já foi observado noutras espécies de peixes tropicais nas Ilhas Marshall, no Oceano Pacífico. O conhecimento dos limites térmicos das espécies, e a plasticidade destes limites, permite-nos inferir quais as alterações na distribuição e abundância das espécies durante o aquecimento global. No entanto, para prever os impactos a nível de interações entre espécies, estrutura das comunidades e dinâmica dos ecossistemas, é necessário testar muitas mais espécies, e aprofundar estudos transgeracionais, já que a variabilidade genética poderá ser decisiva na persistência de populações ameaçadas pelo aquecimento global. Na verdade, a adaptação evolutiva poderá ser a única forma de espécies vulneráveis persistirem caso não sejam capazes de dispersar para locais mais favoráveis. Eventualmente, tal informação poderá ser incorporada na gestão costeira por forma a minimizar a perda de biodiversidade consequente das alterações climáticas. Em conclusão, os resultados do presente estudo sugerem fortemente que as espécies tropicais intertidais se encontram em maior risco de sofrerem efeitos negativos decorrentes do aquecimento previsto para esta região. Assim, esta tese contribui para o debate científico sobre que espécies são mais vulneráveis ao aquecimento global, tropicais ou temperadas.Temperature is one of the key abiotic factors responsible for setting ecological patterns in nature. Recent projections indicate that mean global temperature is predicted to increase 2 to 4oC by the end of this century, putting pressure on many ecosystems. Predicting the likely impacts of climate warming is thus imperative. The tropics and temperate zones encompass most of the species found in the planet, and a scientific debate on the vulnerability of tropical versus temperate species towards rising temperatures has emerged. One way to answer this debate involves estimating species’ thermal tolerance and acclimation capacity, which remains largely unknown. Rocky intertidal species are considered sentinels of climate change. Their physiological limits are close to environmental temperatures, which encourages the investigation of rocky shore species’ response to warmer conditions. This was the main goal of the present research. The thermal tolerance and acclimation capacity of tropical and temperate rocky shore species from different taxa were investigated. It was found that tropical species are the ones living closest to their thermal limits. In fact, tropical intertidal species already experience habitat temperatures above their thermal limits during heat waves. It was also found that tropical species have a lower acclimation capacity than their temperate counterparts. This means that tropical species may be vulnerable to even small increases in habitat temperature. Considering future warming trends, these findings suggest that tropical species may be in greater jeopardy than temperate ones. Probably, tropical intertidal species will take refuge in colder, subtidal waters, during extreme thermal events. However, if such refuges are unavailable and/or if genetic adaptation is not able to keep up with the warming rate, intertidal populations may be prone to local extinction. Thus, the assessment of the future impacts of climate warming upon communities’ structure and ecosystem dynamics shall include more species and transgenerational studies.Vinagre, Catarina Maria Batista, 1978-Narciso, Luís, 1959-Repositório da Universidade de LisboaLeal, Inês Agra Vasconcelos, 1991-2014-12-31T15:14:06Z20142014-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/15576TID:201387646enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:02:17Zoai:repositorio.ul.pt:10451/15576Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:36:59.227818Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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