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Larval settlement among different substrates in the reef-building coral Acropora tenuis
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Coral bleaching and tropical storms are becoming more frequent due to climate change.
These events will negatively impact the composition and community structure of coral reefs.
It is important to understand how settlement protocols can be improved to maximize the
efficiency of restoration projects. The hypothesis tested were the following: 1) Does
inoculation with coralline algae (CCA) enhances larval settlement over ceramic and coral
skeleton substrate? 2) Are there differences in the settlement rate over ceramic and coral
skeleton substrate either with or without coralline inoculation and, 3) Are there differences
in settlement outcomes between the different zones on the ceramic tiles? For the first and
second hypothesis the settlement was higher when the substrate was inoculated with CCA
showing significantly differences, while the presence of coral skeleton was non-significant
in facilitating settlement. For the third hypothesis, the six different orientation zones on the
ceramic tiles were: (1) within the grooves, (2) top surface, (3) side of horizontal tiles and (4)
within the grooves, (5) top surface or (6) side of the vertical tile. With our results showing
no differences in settlement among zones, which can be related to mechanisms to reduce
post-settlement mortality mainly due to grazing, algal growth, and sedimentation. Hence, we
suggest that CCA should be adopted in standard settlement protocols, with no benefits shown
from the use of dead coral and specific zones of the ceramic tiles.
As alterações climáticas são uma das principais causas da degradação das populações de corais que se tem vindo a observar a nível mundial, com maior expressão nos últimos anos. O aumento da temperatura da água do mar é um dos principais fatores que contribui para esta degradação. Com incrementos registados desde os anos 80, é ainda expetável aumentos na ordem dos 3ºC até ao ano 2100. As “Ondas de Calor Marinhas” (em inglês “Marine Heatwaves”) apresentam uma maior periodicidade e duração, resultando assim num aumento do período de tempo em que os corais estão sob stress térmico, levando ao seu branqueamento. Este fenómeno, se mantido durante longos períodos de tempo, pode levar à morte dos corais e é uma das maiores causas da sua mortalidade, mesmo com pequenos incrementos de temperatura que rondam os 1-2ºC. Se as populações de corais não forem expostas a estas condições durante muito tempo, há a possibilidade de recuperação total do branqueamento sofrido. Outro aspeto inerente à mortalidade dos corais é a acidificação dos oceanos. A sua maior causa está relacionada com atividades humanas, que resultam num aumento do pH da água. Esse aumento leva à dissolução do esqueleto dos corais, impactando também a sua reprodução e as fases iniciais e desenvolvimento dos corais. Recuperar naturalmente as comunidades de corais é improvável e com cada vez menos tempo entre eventos climáticos extremos, fazê-lo implica encontrar métodos para melhorar a sua resiliência. Foi então acordado entre investigadores que a melhor forma de conservar as comunidades de corais seria através da proteção dos seus habitats, juntamente com a reabilitação das suas populações. Uma das fases do ciclo de vida dos corais que maior importância tem no processo de recuperação de populações é o recrutamento. Um recrutamento bem-sucedido provém de bons níveis de assentamento em conjunto com bons índices de sobrevivência pós-assentamento. O assentamento larvar ocorre quando as larvas desenvolvem a capacidade de selecionar o local ideal no substrato através de pistas que podem ter diferentes origens, entre as quais físicas, químicas ou microbianas. A alga coralina é uma alga que está presente no substrato bentónico dos recifes. Acredita-se que esta alga auxilie no assentamento dos corais devido às pistas químicas e microbianas que emite. Contudo, o assentamento só é otimizado caso a espécie de alga coralina tenha afinidade com essa espécie de coral, uma vez que diferentes espécies de corais têm diferentes afinidades para diferentes espécies de alga coralina. O assentamento dos corais pode ser afetado pelo tipo de substrato disponibilizado, assim como pelos diferentes ângulos em que as larvas escolhem assentar, pois estes tem diferenças de luz, presença de algas, sedimentação e predação. As maiores causas de mortalidade pós-assentamento são a competição com algas ou com outros corais, a sedimentação e a predação, principalmente acidental. Assim sendo, os estudos relacionados com o assentamento de corais sempre foram alvo de muita atenção, tendo em conta ser um processo fundamental para alargar o conhecimento e otimizar a recuperação das populações de corais. O presente estudo foi realizado nas instalações do Oceanário de Lisboa, entre outubro e dezembro de 2022, utilizando corais recolhidos da Grande Barreira de Corais na Austrália em setembro de 2022. Neste estudo testou-se a influência da alga coralina no melhoramento do assentamento dos corais, e as de assentamento entre peças de cerâmica e esqueleto de coral, tanto inoculados como não inoculados com alga coralina. Testou-se ainda a existência de diferenças nos resultados de assentamento entre diferentes zonas nas peças de cerâmica. As peças utilizadas têm formas diferentes, uma quadrada e outra em pirâmide. As zonas criadas em cada uma delas foram: dentro das ranhuras, na parte superior da cerâmica e na lateral da cerâmica. Para além disso, foram feitas observações para determinar a mortalidade dos pólipos primários durante o período de um mês. Para auxiliar na previsão da desova dos corais, seguiu-se o desenvolvimento das gametas dos corais, a cada duas semanas, através de observações das gonadas. Das dez colónias de Acropora tenuis, quatro desovaram, sendo os gametas recolhidos e colocados em recipientes de fertilização. Quatro dias após a fertilização, as larvas foram transferidas para os recipientes de assentamento. Foram utilizados dezasseis recipientes para assentamento, cada um com uma capacidade de oito litros. Em cada recipiente foram colocadas oitocentas e cinquenta larvas, utilizando aproximadamente uma larva por 𝑐𝑚2, sendo que o sugerido por investigadores é 0.5 a 1.5 larvas por 𝑐𝑚2. Como esperado, nas peças inoculadas com alga coralina observou-se uma maior taxa de assentamento, teoricamente devido às pistas químicas e microbianas emitidas pela alga coralina. Para o fator substrato não foram observadas diferenças significativas, querendo isto dizer que ambos os tipos de substrato terão o mesmo efeito no assentamento das larvas. As diferentes zonas das peças de cerâmica também não apresentaram diferenças significativas, o que quer dizer que o assentamento não é melhorado por nenhuma zona específica. A escolha do local de assentamento está também relacionada com a tentativa das larvas reduzirem a mortalidade pós-assentamento. Cada zona apresenta certas vantagens, a ranhura pode proteger da predação, mas é muito comum a acumulação de sedimentos neste local o que pode ter o efeito contrário ao desejado e impedir o assentamento. Durante as observações dos pólipos primários, houve uma diminuição do número de pólipos entre as duas semanas e um mês. Isto indica que a mortalidade neste período foi alta, podendo esta estar relacionada com a presença de algas, sedimentação ou predação dos gastrópodes e peixes presentes nos aquários. Conclui-se que a utilização da alga coralina é facilitadora no assentamento de larvas de coral e que deve ser utilizada sempre que possível em protocolos de assentamento. Como o tipo de material de substrato não mostrou qualquer tipo de influência nos níveis de assentamento, a escolha de substrato pode ser baseada noutros critérios como o preço, facilidade de preparação e manutenção do substrato. De seguida, é também sugerido que nenhuma das zonas das peças de cerâmica melhora o assentamento das larvas, recomendando assim que em futuros estudos estejam disponíveis várias zonas para assentamento. Por fim, as observações dos pólipos primários mostraram a diminuição do número de pólipos num mês comparando com as duas semanas. Apesar de neste estudo não terem sido estudadas diretamente as causas de mortalidade dos pólipos, é sugerido com base em estudos passados que esta mortalidade seja resultante da presença de alga, principalmente alga filamentosa e de predação acidental de peixes e gastrópodes presentes nos aquários com o intuito de controlar a quantidade de alga. Estes resultados, quando combinados com outros trabalhos já existentes, podem ajudar a melhorar os protocolos de assentamento e assim maximizar os resultados de projetos de reabilitação, possibilitando a diminuição dos valores de declínio de populações de corais.
As alterações climáticas são uma das principais causas da degradação das populações de corais que se tem vindo a observar a nível mundial, com maior expressão nos últimos anos. O aumento da temperatura da água do mar é um dos principais fatores que contribui para esta degradação. Com incrementos registados desde os anos 80, é ainda expetável aumentos na ordem dos 3ºC até ao ano 2100. As “Ondas de Calor Marinhas” (em inglês “Marine Heatwaves”) apresentam uma maior periodicidade e duração, resultando assim num aumento do período de tempo em que os corais estão sob stress térmico, levando ao seu branqueamento. Este fenómeno, se mantido durante longos períodos de tempo, pode levar à morte dos corais e é uma das maiores causas da sua mortalidade, mesmo com pequenos incrementos de temperatura que rondam os 1-2ºC. Se as populações de corais não forem expostas a estas condições durante muito tempo, há a possibilidade de recuperação total do branqueamento sofrido. Outro aspeto inerente à mortalidade dos corais é a acidificação dos oceanos. A sua maior causa está relacionada com atividades humanas, que resultam num aumento do pH da água. Esse aumento leva à dissolução do esqueleto dos corais, impactando também a sua reprodução e as fases iniciais e desenvolvimento dos corais. Recuperar naturalmente as comunidades de corais é improvável e com cada vez menos tempo entre eventos climáticos extremos, fazê-lo implica encontrar métodos para melhorar a sua resiliência. Foi então acordado entre investigadores que a melhor forma de conservar as comunidades de corais seria através da proteção dos seus habitats, juntamente com a reabilitação das suas populações. Uma das fases do ciclo de vida dos corais que maior importância tem no processo de recuperação de populações é o recrutamento. Um recrutamento bem-sucedido provém de bons níveis de assentamento em conjunto com bons índices de sobrevivência pós-assentamento. O assentamento larvar ocorre quando as larvas desenvolvem a capacidade de selecionar o local ideal no substrato através de pistas que podem ter diferentes origens, entre as quais físicas, químicas ou microbianas. A alga coralina é uma alga que está presente no substrato bentónico dos recifes. Acredita-se que esta alga auxilie no assentamento dos corais devido às pistas químicas e microbianas que emite. Contudo, o assentamento só é otimizado caso a espécie de alga coralina tenha afinidade com essa espécie de coral, uma vez que diferentes espécies de corais têm diferentes afinidades para diferentes espécies de alga coralina. O assentamento dos corais pode ser afetado pelo tipo de substrato disponibilizado, assim como pelos diferentes ângulos em que as larvas escolhem assentar, pois estes tem diferenças de luz, presença de algas, sedimentação e predação. As maiores causas de mortalidade pós-assentamento são a competição com algas ou com outros corais, a sedimentação e a predação, principalmente acidental. Assim sendo, os estudos relacionados com o assentamento de corais sempre foram alvo de muita atenção, tendo em conta ser um processo fundamental para alargar o conhecimento e otimizar a recuperação das populações de corais. O presente estudo foi realizado nas instalações do Oceanário de Lisboa, entre outubro e dezembro de 2022, utilizando corais recolhidos da Grande Barreira de Corais na Austrália em setembro de 2022. Neste estudo testou-se a influência da alga coralina no melhoramento do assentamento dos corais, e as de assentamento entre peças de cerâmica e esqueleto de coral, tanto inoculados como não inoculados com alga coralina. Testou-se ainda a existência de diferenças nos resultados de assentamento entre diferentes zonas nas peças de cerâmica. As peças utilizadas têm formas diferentes, uma quadrada e outra em pirâmide. As zonas criadas em cada uma delas foram: dentro das ranhuras, na parte superior da cerâmica e na lateral da cerâmica. Para além disso, foram feitas observações para determinar a mortalidade dos pólipos primários durante o período de um mês. Para auxiliar na previsão da desova dos corais, seguiu-se o desenvolvimento das gametas dos corais, a cada duas semanas, através de observações das gonadas. Das dez colónias de Acropora tenuis, quatro desovaram, sendo os gametas recolhidos e colocados em recipientes de fertilização. Quatro dias após a fertilização, as larvas foram transferidas para os recipientes de assentamento. Foram utilizados dezasseis recipientes para assentamento, cada um com uma capacidade de oito litros. Em cada recipiente foram colocadas oitocentas e cinquenta larvas, utilizando aproximadamente uma larva por 𝑐𝑚2, sendo que o sugerido por investigadores é 0.5 a 1.5 larvas por 𝑐𝑚2. Como esperado, nas peças inoculadas com alga coralina observou-se uma maior taxa de assentamento, teoricamente devido às pistas químicas e microbianas emitidas pela alga coralina. Para o fator substrato não foram observadas diferenças significativas, querendo isto dizer que ambos os tipos de substrato terão o mesmo efeito no assentamento das larvas. As diferentes zonas das peças de cerâmica também não apresentaram diferenças significativas, o que quer dizer que o assentamento não é melhorado por nenhuma zona específica. A escolha do local de assentamento está também relacionada com a tentativa das larvas reduzirem a mortalidade pós-assentamento. Cada zona apresenta certas vantagens, a ranhura pode proteger da predação, mas é muito comum a acumulação de sedimentos neste local o que pode ter o efeito contrário ao desejado e impedir o assentamento. Durante as observações dos pólipos primários, houve uma diminuição do número de pólipos entre as duas semanas e um mês. Isto indica que a mortalidade neste período foi alta, podendo esta estar relacionada com a presença de algas, sedimentação ou predação dos gastrópodes e peixes presentes nos aquários. Conclui-se que a utilização da alga coralina é facilitadora no assentamento de larvas de coral e que deve ser utilizada sempre que possível em protocolos de assentamento. Como o tipo de material de substrato não mostrou qualquer tipo de influência nos níveis de assentamento, a escolha de substrato pode ser baseada noutros critérios como o preço, facilidade de preparação e manutenção do substrato. De seguida, é também sugerido que nenhuma das zonas das peças de cerâmica melhora o assentamento das larvas, recomendando assim que em futuros estudos estejam disponíveis várias zonas para assentamento. Por fim, as observações dos pólipos primários mostraram a diminuição do número de pólipos num mês comparando com as duas semanas. Apesar de neste estudo não terem sido estudadas diretamente as causas de mortalidade dos pólipos, é sugerido com base em estudos passados que esta mortalidade seja resultante da presença de alga, principalmente alga filamentosa e de predação acidental de peixes e gastrópodes presentes nos aquários com o intuito de controlar a quantidade de alga. Estes resultados, quando combinados com outros trabalhos já existentes, podem ajudar a melhorar os protocolos de assentamento e assim maximizar os resultados de projetos de reabilitação, possibilitando a diminuição dos valores de declínio de populações de corais.
Description
Keywords
Crustose coralline algae Polyps Larval ecology Orientation Scleractinian corals Settlement substrate