Effects of in situ Incubation Environment on Hatchling Morphology and Fitness in the Northern Gulf of Mexico on Loggerhead Sea Turtles (Caretta caretta)

Lopes, Ana Laura Ferreira

http://hdl.handle.net/10400.1/26976

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79252 MSc Thesis_ANA LAURA LOPES.pdf		2.62 MB	Adobe PDF	Download

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Authors

Lopes, Ana Laura Ferreira

Advisor(s)

Fuentes, Mariana

Castilho, Rita

Abstract(s)

A tartaruga-comum (Caretta caretta), pertencente à família Cheloniidae, é uma espécie de tartaruga marinha com uma distribuição global ampla, predominando em regiões subtropicais e temperadas dos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico. O seu ciclo de vida é composto por quatro fases: recém-nascido, juvenil, subadulto e adulto, com diferenças visíveis na coloração e tamanho, atingindo a maturidade sexual entre 22 e 50 anos, reproduzindo-se a cada dois a três anos. A tartaruga-comum alimenta-se de uma variedade de espécies, incluindo decápodes, bivalves, gastrópodes, alforrecas, esponjas e, ocasionalmente, algas. Habitando ambientes distintos ao longo da vida, as tartarugas-comum iniciam sua vida em praias arenosas, migram para o oceano aberto e, eventualmente, retornam a habitats costeiros para a reprodução. Apesar de serem essenciais para os ecossistemas, as tartarugas-comum enfrentam várias ameaças naturais e antropogénicas. Na fase de desova, ovos e recém-nascidos são alvo de predadores como guaxinins, raposas e aves marinhas, enquanto no ambiente marinho, juvenis e adultos enfrentam predadores como tubarões. Doenças como a fibropapilomatose também ameaçam a sua sobrevivência. As alterações climáticas aumentam a temperatura da areia, podendo desequilibrar a proporção de sexos dos recém-nascidos e piorar as condições das praias de desova. A ação humana intensifica essas ameaças, com o desenvolvimento costeiro, poluição luminosa e resíduos plásticos, prejudicando o ciclo de vida das tartarugas. A captura acidental em redes de pesca e as colisões com embarcações representam graves riscos, levando à morte ou ferimentos severos de muitos indivíduos. Devido a essas ameaças, a tartaruga-comum, inicialmente classificada como ameaçada, está atualmente listada como vulnerável na Lista Vermelha da IUCN. As condições ideais para a nidificação envolvem uma combinação de características de praia e fatores ambientais adequados. Dois fatores que afetam vários aspetos do desenvolvimento embrionário, incluindo o crescimento dos embriões, sexo e sucesso de eclosão, são a temperatura e a humidade do ninho. Temperaturas baixas (26–28 °C) produzem principalmente machos e abrandam o metabolismo, resultando em recém-nascidos maiores; a temperaturas intermédias (28–30 °C), ambos os sexos são produzidos em proporções aproximadamente iguais; e a temperaturas altas (30–34 °C) predominam as fêmeas e aceleram o metabolismo, levando a recém-nascidos menores, desenvolvimento mais rápido e maior risco de anomalias. Com as alterações climáticas, o aumento da temperatura pode criar um desequilíbrio da proporção de sexos, eclodindo mais fêmeas. O nível de humidade atua sobre a regulação dastroca gasosas e do equilíbrio hídrico. O aumento da humidade, está associado a incubações mais longas, mais machos e a humidade excessiva pode mesmo levar à hipóxia e a desenvolvimentos anómalos. A temperatura e humidade também afetam características morfológicas e a aptidão física, podendo influenciar a coordenação muscular, flutuabilidade, agilidade e resistência física dos recém-nascidos, prejudicando sua capacidade de navegar com sucesso em direção ao oceano. O tamanho, o peso e as reservas de energia, regulados por diversos fatores ambientais e genéticos, influenciam a capacidade dos indivíduos se endireitarem (quando estão de costas, com a carapaça na areia, e precisam de se virar para seguir em direção ao mar) e de locomoção (tanto em ambiente terrestre como aquático) dos recém-nascidos. A literatura existente revela lacunas na compreensão específica de como os fatores ambientais afetam os recém-nascidos de tartarugas marinhas. Grande parte da investigação concentra-se em variáveis isoladas, sem estudar os efeitos combinados de múltiplos fatores, como temperatura, humidade, tipo de areia e níveis de oxigênio, que podem influenciar simultaneamente a aptidão física e a morfologia dos recém-nascidos. Além disso, a maioria dos estudos existentes foca-se principalmente em duas espécies, como a tartaruga-comum e a tartaruga-verde, descurando o estudo das restantes. Como cada espécie pode responder de maneira diferente às variáveis ambientais, é essencial realizar estudos mais inclusivos para entender essas respostas específicas e melhorar os esforços de conservação. Outro ponto importante é a cobertura geográfica, já que a maioria dos estudos são realizados em regiões específicas, como Queensland, na Austrália, e Flórida, nos EUA, que são zonas de nidificação muito importantes. Para compreender a influência dos fatores ambientais em diferentes contextos geográficos, é fundamental expandir a pesquisa para incluir uma maior diversidade de locais. Além disso, muitos estudos têm sido de curto prazo, limitando-se a uma única época de desova, o que dificulta a compreensão do impacto da variabilidade sazonal e das mudanças ambientais a longo prazo no desenvolvimento dos recém-nascidos. Vários estudos investigaram os efeitos da temperatura e da humidade na aptidão física e morfologia dos recém-nascidos, predominantemente em condições laboratoriais ou por meio de perturbações dos ninhos/ovos. No entanto, compreender estes impactos em incubação natural é essencial. O presente trabalho visa preencher essa lacuna, avaliando os efeitos combinados de temperatura, humidade e morfologia na aptidão dos recém-nascidos da tartaruga-comum no seu ambiente natural. Os principais objetivos são: (1) aprofundar a compreensão de como as condições de incubação in situ influenciam a aptidão física e morfologia das tartarugas-comum (Caretta caretta) e (2) investigar o impacto das características morfológicas na sua aptidão física. Para alcançar estes objetivos, foram recolhidos dados na Ilha de St. George, Florida, Estados Unidos da América, durante a temporada de 2022. A Ilha de St. George alberga a maior agregação de tartarugas-comuns na Unidade de Recuperação do Norte do Golfo do México. Os dados recolhidos incluíram variáveis ambientais como a temperatura — temperatura média durante a incubação, e as temperaturas médias para cada terço do período de incubação — e parâmetros de inundação — intensidade da inundação, frequência de inundação e duração total da inundação — bem como aptidão física e medições morfológicas detalhadas dos recém-nascidos. As variáveis morfológicas medidas foram o peso, o comprimento e a largura da carapaça, o comprimento do plastrão, a largura da cabeça, o comprimento e a largura da cicatriz umbilical e o comprimento da barbatana. Estas variáveis foram usadas para entender como as condições ambientais e a morfologia afetam a aptidão física dos recém-nascidos de tartaruga-comum — tempo de endireitamento e velocidade de locomoção terrestre. As hipóteses a testar foram que temperaturas mais altas de incubação e inundação periódica reduziriam a aptidão física dos recém-nascidos, enquanto características morfológicas como o peso, o comprimento da carapaça e das barbatanas teriam uma influência significativa na aptidão física. Os resultados mostraram que o peso dos recém-nascidos é proporcional ao tempo de endireitamento, com recém-nascidos mais pesados a demorarem mais tempo a endireitar-se. O comprimento da carapaça influenciou significativamente a velocidade de locomoção terrestre, sendo que carapaças mais longas resultaram em deslocações mais rápidas. Contudo, a inundação e o comprimento das barbatanas não tiveram impacto significativo na aptidão física. Apesar de a temperatura não ser estatisticamente significativa relativamente ao endireitamento, temperaturas médias mais altas foram associadas a um tempo de endireitamento mais demorado. Em termos morfológicos, temperaturas mais elevadas de incubação resultaram em recém-nascidos menores e mais leves, em alinhamento com os resultados de estudos anteriores. A inundação não afetou a morfologia nem a aptidão física, o que poderá ser explicado pelas limitações deste estudo, como o tamanho reduzido da amostra. O presente trabalho tem reconhecidas limitações, entre as quais se destacam o tamanho da amostra — somente 80 indivíduos em quatro ninhos —, a restrita cobertura geográfica e temporal — estudo numa única temporada e localização —, e a ausência de consideração de outros fatores ambientais e genéticos. Este estudo contribui para o conhecimento existente sobre os impactos regionais da temperatura e inundação nas características morfológicas e na aptidão física, corroborando investigações anteriores quanto à influência da temperatura, mas sem encontrar efeitos significativos da inundação. Estudos futuros deverão considerar estas limitações e realizar investigações mais abrangentes, incluindo outros fatores, para aprofundar a compreensão do desenvolvimento e aptidão física dos recém-nascidos. É fundamental para o desenvolvimento de estratégias de conservação eficazes e para garantir a sobrevivência a longo prazo das populações de tartarugas marinhas que se continue a desenrolar este tipo de investigação.

Incubation conditions significantly influence various traits in reptilian neonates, a critical consideration for species like sea turtles. This study aims to understand how these conditions, particularly nest temperature and inundation, affect the morphology and fitness of loggerhead sea turtle (Caretta caretta) hatchlings. Temperature has been extensively studied among these conditions, revealing its profound effects on hatchling traits such as sex determination and growth rates. However, the role of nest inundation, which can also alter developmental outcomes, remains underexplored, despite its impact on hatchling size, sex, incubation duration, and hatching success. Previous studies often used relocated or laboratory-reared nests, which do not accurately reflect natural temperature fluctuations. To address this gap, we monitored in situ incubation conditions on St. George Island, Florida, during the 2022 nesting season by deploying temperature and water data loggers in seven loggerhead nests, although only data from four nests were usable for analysis. Upon hatchling emergence, eight morphological traits were measured, and fitness was assessed through self-righting time and crawl speed tests. Statistical analysis revealed that hatchling mass was a significant predictor of self-righting time, with heavier hatchlings taking longer to right themselves. Additionally, faster crawl speeds were associated with longer carapaces. Although temperature was not statistically significant, higher average temperatures were associated with slower self-righting time. Incubation at higher temperatures resulted in smaller and lighter hatchlings, consistent with previous studies, while inundation did not affect the morphology or fitness of hatchlings. These findings contribute to the existing knowledge of hatchling incubation effects, offering new insights into how regional environmental conditions influence hatchling development and fitness. However, the small sample size and focus on a single nesting season limit the generalizability of these results, suggesting a need for further research.