Physiological and behavioral responses of temperate seahorses (Hippocampus guttulatus) to environmental warming
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| Data de Publicação: | 2012 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/7445 |
Resumo: | Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012 |
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Physiological and behavioral responses of temperate seahorses (Hippocampus guttulatus) to environmental warmingIctiologiaCavalo-marinhoAlterações climáticasAlimentaçãoTeses de mestrado - 2012Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012O presente estudo teve como objectivo investigar, pela primeira vez, os efeitos do aumento da temperatura nas taxas metabólicas e de alimentação e nos padrões comportamentais do cavalo-marinho Hippocampus guttulatus. Esta investigação irá contribuir para um melhor entendimento do impacto das alterações climáticas, não só em cavalos-marinhos, mas também noutros organismos marinhos. O clima está a mudar, e num futuro próximo os ecossistemas acompanharão essa mudança. Desde a época pré-industrial até aos nossos dias, as pressões antropogénicas têm contribuído para o aumento dos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera e as previsões apontam para que continue a aumentar. Este acumular das emissões pósindustriais na atmosfera está a afectar o balanço térmico do planeta e os níveis de carbonatos nos oceanos. Actualmente o aumento das temperaturas é um assunto recorrente em qualquer debate acerca de impactos dos sistemas marinhos. A temperatura da água do mar está a aumentar a um ritmo sem precedentes. A cada dez anos, desde 1979, tem sido registado um aumento da temperatura média da superfície do mar de 0.13 ºC, bem como um aumento da temperatura média do oceano superior a 0.1 ºC desde 1961. Apesar de o clima ser considerado um sistema imprevisível, as previsões actuais apontam para um aumento global da temperatura de 2 ºC até 2100. Estima-se que as ondas de calor, que actualmente têm uma duração de uma a duas semanas serão, até 2100, mais intensas, mais frequentes e mais duradouras. A temperatura do oceano tem uma forte influência na ecologia dos organismos marinhos, podendo provocar impactos significantes ao nível das populações, comunidades e ecossistemas. Um aumento da temperatura em 1 ºC pode causar efeitos consideráveis na mortalidade e distribuição geográfica de alguns organismos, perturbando todo o ecossistema marinho. A maioria dos peixes são animais ectotérmicos, isto é, a sua temperatura interna varia consoante a temperatura ambiente, o que resulta num aumento das taxas metabólicas numa situação de aumento da temperatura média da água. Um dos principais papéis nas reacções bioquímicas envolvidas nos processos metabólicos é desempenhado pela temperatura, de facto, um aumento de 10 ºC pode duplicar ou triplicar as taxas de reacção – o que se reflecte em valores de sensibilidade térmica (Q10) de 2-3. Um aumento nas taxas metabólicas dos peixes promove o desenvolvimento de embriões, reduz o período de gestação e aumenta as taxas de crescimentos. O aumento das taxas metabólicas com o aumento da temperatura afecta também as taxas de alimentação, a digestão dá-se mais rapidamente, as secreções gástricas aumentam, bem como a absorção directa de nutrientes, o que leva a um esgotamento mais rápido das reservas em caso de indisponibilidade de alimento. Acima de uma determinada temperatura, a temperatura pejus (Tp), a necessidade de oxigénio atinge um pico, não sendo suficiente para cobrir as necessidades metabólicas do organismo. Apesar de a sobrevivência não ser directamente afectada além da Tp, a capacidade de desempenhar outros mecanismos fisiológicos torna-se mais reduzida, o que, a longo-prazo, será prejudicial para a sobrevivência das espécies. Animais como os cavalos-marinhos são particularmente sensíveis a perturbações no seu habitat, dada a sua reduzida mobilidade, o que os torna num interessante modelo para investigações no âmbito das alterações climáticas. Para além disso, os cavalos-marinhos vivem em águas costeiras pouco profundas, sendo que estas áreas fechadas serão provavelmente mais afectadas pelo aquecimento global do que o mar aberto. As espécies de cavalos-marinhos estão ameaçadas um pouco por todo o mundo, deste modo, o impacto da súbita subida das temperaturas só irá aumentar o seu já elevado valor conservacionista. Todas as espécies de cavalos-marinhos encontram-se já listadas na Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas do IUCN, bem como no Apêndice II do CITES. Há, actualmente, um interesse crescente em estudos que focam o impacto das alterações climáticas nos organismos marinhos, no entanto, não existem registos de investigações sobre este assunto em cavalos-marinhos, exceptuando na área do desenvolvimento de técnicas de aquacultura. Destes, todos apontam para um impacto da temperatura ao nível da sobrevivência, crescimento, alimentação, comportamento, reprodução, e até coloração dos animais. No presente estudo, comparámos as taxas metabólicas e a sensibilidade térmica, de adultos e juvenis a quatro temperaturas. Para os adultos, comparámos ainda as taxas de ventilação, as taxas de alimentação e os padrões comportamentais às mesmas quatro temperaturas. As temperaturas foram escolhidas de modo a reflector: a temperatura média durante a Primavera (18 ºC), a temperatura média no Verão (26 ºC), a temperatura máxima registada em períodos de ondas de calor (28 ºC) e a temperatura prevista num cenário de aquecimento global (28 ºC + 2 ºC, 30 ºC) no estuário do Sado, em Portugal. O cavalo-marinho H. guttulatus encontra-se no nosso país maioritariamente em sistemas estuarinos ou lagunares. Estes, sendo peixes estuarinos, adaptam-se facilmente a variações de temperatura ao longo do dia e do ano, mas terão a mesma capacidade de adaptação num cenário de alterações climáticas? Como esperado, os nossos resultados revelaram um aumento das taxas metabólicas e de ventilação com o aumento da temperatura, sem, no entanto, se demonstrarem stress térmico, com valores de sensibilidade térmica normais, mesmo para o intervalo de temperaturas mais elevadas (28 ºC – 30 ºC). Este elevado grau de adaptabilidade a variações de temperatura é uma mais-valia para um animal com fracas capacidades natatórias e reduzida mobilidade. No entanto, a longo prazo, a exposição a temperaturas extremas poderá ter um impacto mais severo na ecologia da espécie. Surpreendentemente, o aumento da temperatura não provocou o resultado expectável nas taxas de alimentação nem no comportamento dos cavalos-marinhos adultos. Seria esperado que as taxas de alimentação acompanhassem o aumento da temperatura, e que o comportamento sofresse perturbações. Tal poderá ser explicado, mais uma vez, pela capacidade de aclimatação a grandes variações de temperatura, e pelo comportamento passivo desta espécie. Por outro lado, os juvenis H. guttulatus revelaram-se mais sensíveis ao aumento da temperatura, com um aumento significativamente superior das taxas metabólicas quando comparado com os adultos. De facto, o declínio abrupto para valores de Q10 inferiores a 1.5, indica supressão metabólica quando expostos a temperaturas superiores a 28 ºC, o que sugere que estas temperaturas se encontram fora do intervalo de tolerância térmica dos juvenis. Quando um organismo é sujeito a temperaturas fora do seu intervalo de tolerância fica mais vulnerável a factores externos, dando prioridade a processos osmoregulatórios, e delegando para segundo plano outros processos fisiológicos menos cruciais para a sua sobrevivência. No entanto, este estado de dormência do organismo pode ser prejudicial ao normal desenvolvimento dos juvenis e aumentar a sua vulnerabilidade à predação, indisponibilidade de alimento, ou doenças. Os resultados obtidos neste estudo indicam que, apesar de os cavalos-marinhos adultos revelarem uma alta resiliência face ao stress térmico, os juvenis mostram uma elevada sensibilidade ao aumento das temperaturas. As características dos cavalos-marinhos, como a reduzida mobilidade, tornam-nos mais vulneráveis às perturbações subjacentes às alterações climáticas no seu habitat, uma vez que não têm capacidade para migrações de longas distâncias, permanecendo confinados a áreas restritas. Esta maior vulnerabilidade dos juvenis ao aumento da temperatura sugere que esta fase do ciclo de vida poderá causar um efeito gargalo nas populações num cenário de aquecimento global.The aim of the present study was to evaluate, for the first time, the effect of environmental warming on the metabolic and behavioral ecology of a temperate seahorse, Hippocampus guttulatus. More specifically, we compared routine metabolic rates, thermal sensitivity, ventilation rates, food intake, and behavioral patterns at average spring temperature (18 ºC), average summer temperature (26 ºC), temperatures that they endure during summer heat wave events (28 ºC) and in a near-future warming scenario (+2 ºC, 30 ºC) in Sado estuary, Portugal. Both newborn juveniles and adults showed significant increases in metabolic rates with rising temperatures. However, newborns were more impacted by future warming via metabolic suppression. In adult stages, ventilation rates also increased significantly with environmental warming, but unexpectedly food intake remained unchanged. Moreover, the frequency of swimming, foraging, swinging and inactivity did not significantly change between the different thermal scenarios. Thus, we provide evidence that, while adult seahorses show great resilience to heat stress and are not expected to go through any physiological impairment and behavioral change with the projected near-future warming, the early stages display greater thermal sensitivity and will face greater metabolic challenges with potential cascading consequences for their growth and survival.Rosa, Rui Afonso Bairrão da, 1976-Narciso, Luís, 1959-Repositório da Universidade de LisboaAurélio, Maria Luísa, 1988-2012-12-19T16:01:21Z20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/7445enginfo: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:RCAAP2023-11-08T15:50:38Zoai:repositorio.ul.pt:10451/7445Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:15.515755Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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