Heat tolerance and physiological responses to climate warming in shrimps from different tidal habitats and latitudinal regions

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lopes, Ana Rita José, 1989-
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/10451/7510
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012
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spelling Heat tolerance and physiological responses to climate warming in shrimps from different tidal habitats and latitudinal regionsAlterações climáticasAquecimento globalCrustáceosTeses de mestrado - 2012Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012Atualmente, a temática das alterações climáticas na biosfera marinha reveste-se de importância fulcral com especial ênfase nos possíveis efeitos nefastos que poderão provocar ao nível de ecossistemas, populações e espécies marinhas. Como principais efeitos, podemos salientar alterações na distribuição geográfica de espécies, extinções locais, migrações em grande escala, alterações fenológicas e a própria estrutura das cadeias tróficas. Um dos principais problemas associados às alterações globais, é o aquecimento médio dos oceanos (entre +3°C e +6°C segundo as previsões do IPCC 2007), o qual influenciará a bio-ecologia (mortalidade, reprodução, crescimento, comportamento) e ecofisiologia dos organismos marinhos. Esta tese teve como principais objetivos a determinação da tolerância térmica (LT50 e LT100), os padrões de expressão de proteínas de choque térmico (HSP’s) e mecanismos de defesa face ao stress oxidativo (i.e. à produção de ROS), de quatro espécies de camarões (Lysmata seticaudata, Lysmata amboinensis, Palaemon elegans e Palaemon serratus), oriundos de diferentes habitats com o objetivo de avaliar o impacto do aumento da temperatura na biologia destas espécies. Mais concretamente, e numa primeira abordagem, pretendeu-se inferir a suscetibilidade biológica de duas espécies congéneres (Palaemon elegans e Palaemon serratus), oriundas da mesma localização geográfica mas de diferentes habitats costeiros (intertidal e subtidal), face a um aumento de temperatura; e numa segunda abordagem, pretendeu-se compreender a resposta fisiológica de congéneres do género Lysmata de diferentes latitudes, nomeadamente de uma região tropical (Lysmata amboinensis) e de uma região temperada (Lysmata seticaudata). O estudo da tolerância térmica constituiu a primeira abordagem para compreender a vulnerabilidade/resiliência das espécies estudadas face a um aumento da temperatura. Deste modo, foi determinado o limite de tolerância térmica máxima (LT’s) para as quatro espécies estudadas, que consistiu em submeter os organismos a um aumento crescente de temperatura (1°C/30 minutos) até o seu limite térmico biológico ser atingido. Desta forma, concluiu-se que a espécie P. elegans possui um limite de tolerância mais elevado do que P. serratus. No que diz respeito às espécies congéneres oriundas de zonas temperada/subtropical e tropical, observou-se que a espécie mais vulnerável ao stress térmico foi L. amboinensis (espécie tropical), provavelmente devido a uma baixa amplitude térmica ao nível do seu habitat e ao facto do seu limite de tolerância máximo se encontrar próximo da temperatura máxima do seu habitat natural, tornando-a deste modo mais vulnerável que L. seticaudata. De igual modo constatou-se que num cenário de aquecimento extremo (+ 6°C acima da média do seu habitat) L. amboinensis exibiu um processo de supressão no seu metabolismo (Q10 < 1.5). Posteriormente estudou-se os mecanismos de defesa celular face a stress térmico (e ao aumento de produção de ROS). As proteínas de choque térmico, são um grupo de proteínas específico, que são induzidas quando ocorrem fatores de stress, de forma a protegerem as células dos impactos negativos dos mesmos. Outro mecanismo de defesa celular baseia-se na produção de enzimas antioxidantes que atuam sobre espécies reativas responsáveis pelos efeitos tóxicos do oxigénio (ROS). Assim sendo, determinaram-se os padrões de expressão das HSP de peso molecular 70 DKa (HSP70), através do método ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay), bem como a ocorrência de peroxidação lipídica (através da determinação do MDA, Malonaldeído), e as actividades da catalase (CAT), glutationa s-transferase (GST) e superóxido dismutase (SOD). Para ambas as espécies do género Palaemon houve um aumento da peroxidação lipídica (considerado o mecanismo mais frequente de lesão celular) e da atividade dos restantes mecanismos enzimáticos de defesa celular, com especial ênfase para a espécie P. serratus. No que respeita ao género Lysmata, verificou-se que tanto a expressão de HSP´s assim como dos restantes mecanismos de defesa celular foi superior para L. seticaudata. Em conclusão, os resultados deste estudo demostram que para as espécies estudadas, as que demonstraram maior vulnerabilidade face ao aquecimento global foram aquelas que habitam ambientes mais estáveis, nomeadamente subtidais (P. serratus) e tropicais (L. amboinensis), em oposição a espécies características de ambientes intertidais (P. elegans) e temperadas/subtropicais (L.seticaudata).This study was aimed to determine thermal tolerance limits (LT50, LT100), heat shock protein (HSP) expression, activity of antioxidative enzymes (CAT, GST and SOD) and lipid peroxidation (MDA buildup) in four species of shrimps (Lysmata seticaudata, Lysmata amboinensis, Palaemon elegans e Palaemon serratus), in order to understand how climate change will influence their vulnerability. The present work was designed and performed taking into consideration two different approaches. In the first instance, our study focused on congener’s shrimps of genus Palaemon, since these organisms can be found in different tidal habitats and thus determine which species would be more susceptible to an increasing temperature, if an intertidal species, such as Palaemon elegans, or an subtidal one, such as Palaemon serratus; a second approach was to compare species from different latitudinal habitats, namely Lysmata amboinensis, a cleaner shrimp of coral reefs inhabiting the tropical region and Lysmata seticaudata, also called the Monaco’s shrimp, which inhabits temperate/subtropical region. Through the method of maximum thermal tolerance limit’s (LT’s), species were ranked in terms of their vulnerability. Results showed that species inhabiting unstable tidal zones and temperate/subtropical environments, had a higher tolerance than their congener’s, inhabiting subtidal and tropical habitats. Additionally and under an extreme warming scenario (+ 6° C above habitat temperature), the tropical species suppressed its metabolism (Q10 < 1.5), which showed that in response to increased temperature, L. amboinensis does not prevent a decrease in their metabolic performance. Secondly, cellular defense mechanisms against stress were analyzed. Higher mass-specific metabolic rate of intertidal and temperate shrimps was compensated by physiological mechanisms in order to minimize negative effects of thermal stress on fitness, like HSP70 expression, lipid peroxidation, SOD, GST and CAT activities. In conclusion, the results derived from our study show which species may be more vulnerable to climate change and how molecular mechanisms may account for thermotolerance. Additionally, evidence that species have adapted their tolerance limits to coincide with microhabitat conditions is presented, which to some extent can corroborate assumptions that ocean warming is expected to drive more profound biological impacts on species that evolved in relatively stable and aseasonal environments (P. serratus and L. amboinenis) - thermal specialists - in comparison to species inhabiting seasonal and unstable habitats (P. elegans and L. seticaudata).Rosa, Rui Afonso Bairrão da, 1976-Diniz, MárioRepositório da Universidade de LisboaLopes, Ana Rita José, 1989-2013-01-15T18:55:33Z20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/7510enginfo: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:RCAAP2023-11-08T15:50:46Zoai:repositorio.ul.pt:10451/7510Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:18.347704Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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