Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2017 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/30823 |
Resumo: | Tese de mestrado em Ecologia Marinha, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017 |
| id |
RCAP_fd845611038b7095d2d580f84ed283c7 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ul.pt:10451/30823 |
| network_acronym_str |
RCAP |
| network_name_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| repository_id_str |
7160 |
| spelling |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolismAcidificaçãoTransgeracionalEvoluçãoComportamentoReproduçãoTeses de mestrado - 2017Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de mestrado em Ecologia Marinha, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017O ambiente marinho encontra-se sob ameaça das alterações climáticas. A acidificação dos oceanos, assim como o aumento da temperatura média das águas, constitui um risco global à biodiversidade marinha. O aumento significativo da concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, resultante das atividades humanas e experienciado desde o início da Revolução Industrial, tem vindo a provocar grandes alterações na química dos oceanos, num processo que pode ser designado por hipercapnia, i.e., o aumento das concentrações de CO2 nas águas, com o potencial para alterar significativamente muitos dos processos biológicos necessários à manutenção da saúde e equilíbrio dos ecossistemas. Ainda que inicialmente identificada como uma ameaça para organismos considerados mais suscetíveis (e.g. invertebrados calcificadores), a acidificação dos oceanos e, consequentemente, a hipercapnia, tem vindo a ser reconhecida como um potencial risco à sobrevivência e à manutenção dos mecanismos fisiológicos e comportamentais que são fulcrais à otimização do fitness dos organismos marinhos, e para o equilíbrio das populações naturais de inúmeros organismos marinhos. Tais efeitos irão levar, inevitavelmente, a repercussões tanto ao nível das comunidades, como à alteração da dinâmica que controla a estrutura e o equilíbrio dos ecossistemas naturais. Quando o CO2 entra no corpo dos indivíduos, por difusão, tende a equilibrar-se rapidamente em todos os compartimentos corporais, tendo um efeito predominantemente acidificante capaz de perturbar significativamente o equilíbrio ácido-base interno de um indivíduo. Desta forma, o CO2 poderá levar a mudanças que irão afectar as taxas metabólicas e a alocação natural de energia entre os vários processos corporais do organismo. Embora os seres vivos marinhos possuam, no geral, mecanismos que permitem ajustar o organismo à hipercapnia, estes poderão não ser suficientes para exposições de longo prazo a determinados níveis de stress prolongado, e ter como consequência o comprometimento da sobrevivência, do metabolismo e do crescimento dos indivíduos, mas também da sua reprodução e do comportamento. Estima-se que as espécies iono- ou osmorreguladoras serão, em princípio, mais tolerantes aos níveis futuros de acidificação dos oceanos, uma vez que possuem os mecanismos compensatórios adequados que lhes permitem responder a perturbações externas ao equilíbrio ácido-base. Tipicamente, estas espécies habitam ambientes costeiros pouco profundos e sob influência de fontes de água doce, onde estão expostas a variações naturais e por vezes abruptas dos parâmetros abióticos – como o pH, salinidade, temperatura, etc. Os crustáceos são considerados um grupo bastante resiliente e capaz de se adaptar às condições do oceano de amanhã. Durante a última década, tem-se verificado um aumento no interesse do estudo dos efeitos da acidificação nos crustáceos intertidais. Estes organismos desempenham um papel crucial nas cadeias tróficas, sendo não só consumidores primários e secundários de grande relevância, bem como servindo de alimento para níveis tróficos superiores – e.g. peixes, aves marinhas e limícolas, etc. São também caracterizados por uma elevada variedade de respostas a mudanças ambientais, desde regulação ativa face a alterações abióticas externas, a conformação às novas condições, etc. A maioria dos crustáceos são também espécies em contato direto com o meio envolvente, através de estruturas especializadas (como brânquias ou outras estruturas equivalentes), que são responsáveis por trocas de gás e de iões. Apesar de mais tolerantes à hipercapnia, o ajuste do equilíbrio ácido-base dos crustáceos deverá ter elevados custos metabólicos, pelo que a exposição prolongada a um ambiente ácido, dentro dos intervalos de projeção para o final do século, poderá afectar negativamente estas espécies. Para a maioria dos organismos marinhos, e particularmente no grupo dos crustáceos, os efeitos de uma exposição prolongada e por várias gerações a concentrações elevadas de CO2 no meio marinho são ainda relativamente desconhecidos. Os organismos poderão ser capazes de manter a sua performance nas condições futuras dos oceanos, quer através de aclimatação, quer através de adaptação evolutiva. A aclimatação supõe a existência de plasticidade fenotípica no que diz respeito às respostas fisiológicas, morfológicas ou comportamentais, que auxiliam na manutenção do fitness dos indivíduos num novo ambiente. Por sua vez, a adaptação consiste na retenção nas populações por seleção natural dos genótipos favoráveis a um novo ambiente e que leva à alteração da estrutura natural das populações ao dirigir o equilíbrio fenotípico para um novo nível óptimo em relação às condições encontradas. A aclimatação transgeracional ocorre quando um novo ambiente experienciado por uma geração paternal, influencia positivamente a performance da sua descendência para esse mesmo ambiente. Por vezes, é necessária uma exposição de várias gerações a um determinado factor de stress até que surjam diferenças significativas nas características de uma espécie entre dois ambientes diferentes. Assim, de modo a estudar a forma como a acidificação dos oceanos poderá ou não afectar os organismos no oceano de amanhã, são necessários estudos trans- e multigeracionais, que abordem esta questão em espécies com ciclos de vida curtos e de fácil manutenção. O presente estudo visou aumentar o conhecimento existente acerca dos efeitos transgeracionais e da possível adaptação dos organismos marinhos à acidificação futura dos oceanos, no que diz respeito à fisiologia e aos processos reprodutivos de anfípodes gamarídeos. Neste sentido, foram estabelecidas duas populações laboratoriais de Gammarus locusta, que foram sujeitas por duas gerações consecutivas a um cenário de acidificação com valores estimados para o final do século (pH= 7.7 e pCO2 = 900 μatm) e a um cenário controlo com valores de pH e pressão parcial de CO2 actuais (pH = 8.1, pCO2 = 400 μatm). Em ambas as gerações, foram recolhidos dados relativos a características específicas da história de vida desta espécie: i) investimento reprodutor das fêmeas (número médio de ovos no interior do marsúpio das fêmeas); ii) duração da parelha reprodutora (mate-guarding), iii) fecundidade média; iv) tempo médio de desenvolvimento embrionário; v) e apenas para a segunda geração, testes comportamentais focados na atração de machos por pistas olfativas de fêmeas recetivas, e do consumo médio de oxigénio (taxa metabólica de rotina). Os resultados do presente estudo mostraram efeitos significativos da acidificação dos oceanos na maioria das características reprodutivas desta espécie. Apesar de uma descida no pH poder, numa primeira instância e para a primeira geração exposta, estimular positivamente o investimento reprodutor das fêmeas, uma exposição transgeracional leva a uma redução significativa do número de ovos e da fecundidade. A duração da parelha reprodutora também foi significativamente afectada, tendo diminuído para os casais expostos ao ambiente acidificado, contudo não foram encontrados efeitos ao nível da duração do desenvolvimento embrionário. A sobrevivência aos 30 dias de idade foi também significativamente afectada, tendo diminuído em cerca de 19% em relação à população controlo e sugerindo a existência de efeitos metabólicos nefastos. Na segunda geração, foi identificada a presença de depressão metabólica em organismos de ambos os sexos, assim como uma perda da acuidade na localização da origem de pistas reprodutoras de fêmeas, aliada ao aumento do tempo de resposta (o estimular de comportamentos locomotores de busca) em machos sujeitos a condições de acidificação. No geral, e para as características reprodutivas afectadas, assim como para a sobrevivência, foram encontrados efeitos transgeracionais (parentais) negativos na linhagem acidificada, que sugerem a possível diminuição do fitness das populações naturais de G. locusta num cenário de acidificação futura dos oceanos. Os efeitos da acidificação ao nível do metabolismo, aliados à depressão metabólica observada na segunda geração, ajudam a explicar a maioria dos resultados obtidos e sugerem a existência de efeitos nefastos da diminuição do pH (e aumento do pCO2) numa espécie tipicamente considerada como resiliente.Ocean acidification (OA) poses a global threat to marine biodiversity. The rise in atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration, resulting from anthropogenic activities, is responsible for the increase in the dissolved state of this gas in the oceans. The consequent changes in pH and seawater carbonate chemistry are responsible for the disruption of several biological processes (e.g. impairing survival and the maintenance of fitness-enhancing, physiological and behavioural, mechanisms) in certain marine groups. Disruption at the individual level, can originate negative cascading effects at higher levels of biological organization (i.e. populations and communities), which in turn can alter the underlying dynamics that control an ecosystem’s structure and overall function. Current theories suggest that marine organisms might be able to maintain their performance in future OA conditions, either through acclimation or through evolutionary adaptation. Surprisingly, the effects of prolonged high-CO2 exposure in crustaceans are still poorly known. The present dissertation investigates, for the first time, the transgenerational effects (i.e. over two generations) of ocean acidification in the physiology, behaviour (e.g. male mate-attraction) and reproductive traits (e.g. female investment, fecundity, mate-guarding and embryonic development) of the gammarid amphipod Gammarus locusta. Significant effects of ocean acidification were found for most reproductive traits. Although OA may initially stimulate female investment, transgenerational exposure led to an overall reduction in egg number and fecundity. The duration of mate-guarding behaviours was also diminished under high-CO2 exposure. Individuals from the second generation (F1) exhibited metabolic depression (i.e. reduced oxygen consumption rates), and males also displayed a reduced ability to accurately identify and track the origin of female scent cues, thus hinting at a possible disruption of chemosensory abilities. Overall, negative transgenerational (i.e. parental) effects were observed for all reproductive traits, as well as survival, in the acidified lineage. The present findings suggest that exposure to a future ocean acidification scenario will likely lead to a reduction in the fitness of the natural populations of G. locusta.Grilo, Tiago F.Rosa, Rui Afonso Bairrão da,1976-Repositório da Universidade de LisboaBorges, Francisco de Oliveira Martins da Câmara2018-01-22T17:51:57Z201720172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/30823TID:201869179enginfo: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:RCAAP2023-11-08T16:23:53Zoai:repositorio.ul.pt:10451/30823Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:46:27.051389Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
| dc.title.none.fl_str_mv |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| title |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| spellingShingle |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism Borges, Francisco de Oliveira Martins da Câmara Acidificação Transgeracional Evolução Comportamento Reprodução Teses de mestrado - 2017 Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas |
| title_short |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| title_full |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| title_fullStr |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| title_full_unstemmed |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| title_sort |
Transgenerational responses of a gammarid amphipod to ocean acidification: effects on reproductive traits, mate detection and metabolism |
| author |
Borges, Francisco de Oliveira Martins da Câmara |
| author_facet |
Borges, Francisco de Oliveira Martins da Câmara |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Grilo, Tiago F. Rosa, Rui Afonso Bairrão da,1976- Repositório da Universidade de Lisboa |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Borges, Francisco de Oliveira Martins da Câmara |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Acidificação Transgeracional Evolução Comportamento Reprodução Teses de mestrado - 2017 Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas |
| topic |
Acidificação Transgeracional Evolução Comportamento Reprodução Teses de mestrado - 2017 Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas |
| description |
Tese de mestrado em Ecologia Marinha, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017 |
| publishDate |
2017 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2017 2017 2017-01-01T00:00:00Z 2018-01-22T17:51:57Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10451/30823 TID:201869179 |
| url |
http://hdl.handle.net/10451/30823 |
| identifier_str_mv |
TID:201869179 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
eng |
| language |
eng |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação instacron:RCAAP |
| instname_str |
Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
| instacron_str |
RCAAP |
| institution |
RCAAP |
| reponame_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| collection |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
| repository.mail.fl_str_mv |
|
| _version_ |
1799134388455211008 |