Thermotolerance experiments and transplantation procedures of four gorgonian species from the south coast of Portugal, Algarve

Pereira, Sara Maria da Costa

http://hdl.handle.net/10400.1/13520

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Dissertação Mestrado Sara Pereira.pdf		1.81 MB	Adobe PDF	Download

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Authors

Pereira, Sara Maria da Costa

Advisor(s)

Serrão, Ester

Engelen, Aschwin

Abstract(s)

Gorgónias são organismos coloniais da classe Anthozoa, subclasse Octocorallia e ordem Alcyonacea, caracterizados pelo seu lento crescimento, pela sua longevidade e por possuírem um esqueleto interno como suporte. Os seus pólipos são geralmente pequenos, uniformes e simples, e conhecidos por possuírem oito tentáculos monomórficos que é um aspeto característico destes organismos. Estes encontram-se unidos por um tecido designado de cenênquima, que consiste numa camada de mesogeleia constituída por cálices e espículas. A sua distribuição pode ser aleatória, uniforme ou bilateral que varia consoante a espécie. As gorgónias são um grupo de organismos cnidários bênticos, mundialmente conhecidos pela sua importância para os fundos marinhos e para as comunidades bênticas. A sua estrutura tridimensional possui a capacidade de alterar o habitat físico que as rodeia, interferindo com a velocidade das correntes e processos de sedimentação. Deste modo, são frequentemente abundantes em locais de baixo relevo e de substrato compacto (duro) com fluxo de água relativamente abundante. Estas podem ser simbióticas, ou seja, apresentam simbiose com zooxanthellae (dinoflagelados do género Symbiodiunium) ou no caso contrário, assimbióticas, sendo que a maioria das espécies do Mediterrâneo é assimbiótica. Em Portugal continental, existem oito espécies conhecidas pertencentes a quatro géneros, nomeadamente (Eunicella (4 espécies), Ellisella (1 espécie), Leptogorgia (2 espécies), Paramuricea (1 espécie), encontradas a profundidades entre cinco e mais de cem metros. Comparando com as espécies do Mediterrâneo, as espécies de gorgónias da costa Sul de Portugal, ainda estão pouco estudadas. Atualmente, as comunidades de gorgónias encontram-se vulneráveis a impactos naturais e de índole humana e encontram-se pouco protegidas. O aquecimento global, a acidificação dos oceanos e o aumento da temperatura dos oceanos são dos principais impactos naturais que afetam as comunidades de gorgónias a nível mundial. Por outro lado, relativamente aos impactos antropogénicos, estes podem ter origem na poluição, pesca excessiva ou pesca de arrasto e mergulho recreativo, por exemplo. Como consequência, verifica-se um declínio de comunidades de corais a nível mundial, culminando com perda de biodiversidade, perda de estrutura dos recifes, função e crescimento. Durante as últimas duas décadas, têm-se verificado danos nas populações costeiras de gorgónias ao largo da costa de Portugal continental. Consequentemente este estudo aborda experiências de termotolerância face aos impactos naturais acima referidos bem como medidas de restauração das comunidades de gorgónias da costa Sul de Portugal continental, nomeadamente através da transplantação de gorgónias para efeitos de repopulação. Deste modo, foi efetuado um estudo de longa exposição com quatro espécies de gorgónias (Eunicella verrucosa, Eunicella labiata, Leptogorgia sarmentosa and Paramuricea clavata) capturadas a baixas profundidades (12-16 m) no Porto da Baleeira em Sagres, Sul de Portugal, com o objetivo de compreender a resposta fisiológica das gorgónias ao aumento da temperatura dos oceanos. Foram realizadas experiências de termotolerância em aquários, onde as amostras foram sujeitas a quatro regimes de temperatura, nomeadamente, 18ºC (controlo), 22ºC, 24ºC e temperatura ambiente da Ria Formosa ao longo de 134 dias. Foram quantificadas três variáveis: atividade dos pólipos, necrose dos tecidos e crescimento dos fragmentos. Com base em estudos anteriores e semelhantes com espécies de gorgónias temperadas, estabelecemos as seguintes hipóteses: (1) Como a temperatura e o metabolismo estão relacionados, previmos que elevadas temperaturas terão um impacto negativo, resultando no decréscimo da atividade dos pólipos e um aumento de necrose dos tecidos a elevadas temperaturas; (2) As taxas de crescimento serão mais elevadas nos tratamentos de mais baixas temperaturas (18ºC) e menos elevadas nos tratamentos de temperaturas mais elevadas, e (3) as respostas à temperatura diferem entre espécies. Tentámos ainda responder a outras questões relacionadas com a resposta fisiológica dos fragmentos em estudo ao aumento da temperatura. Os resultados demonstraram que a atividade dos pólipos era dependente da temperatura e diferia consoante a espécie, demonstrando maior atividade ao tratamento de temperatura ambiente da Ria Formosa para a espécie Paramuricea clavata. Também se verificaram diferenças interespecíficas com o aumento da temperatura. Relativamente ao grau de necrose, a espécie mais afetada foi a Leptogorgia sarmentosa com cerca de 21% de necrose. Considerando o crescimento dos fragmentos, este não foi afetado pela temperatura e não diferiu entre espécies. Como consequência, verificou-se que amostras provenientes de baixas profundidades apresentam maior termotolerância a elevadas temperaturas e menor grau de stress. Este trabalho teve ainda como objetivo testar métodos de restauração de gorgónias, pois devido à sua relativamente recente aplicação, as práticas de restauração ainda necessitam de ser melhoradas de modo a obter resultados eficientes e positivos. Apesar das ameaças conhecidas, praticamente ainda não tinham sido aplicadas medidas de restauração às populações de gorgónias em Portugal. Deste modo, foram testados procedimentos de transplantação de gorgónias no Parque Marinho Professor Luiz Saldanha, no Parque Natural da Arrábida, Setúbal. Os fragmentos utilizados foram os mesmos utilizados nas experiências de termotolerância, acima referidos. O objetivo global da transplantação consiste na repopulação de zonas degradadas do Parque Marinho Professor Luiz Saldanha mas neste trabalho apenas se pretendeu testar a técnica de transplantação denominada “Raw technique”, que consiste em colar o fragmento diretamente ao substrato. Deste modo, sessenta e sete fragmentos saudáveis de gorgónias foram transplantados (14 Paramuricea clavata, 13 Leptogorgia sarmentosa, 21 Eunicella verrucosa and 19 Eunicella labiata) numa nova localização no Parque Marinho Professor Luis Saldanha. Com base em estudos anteriores e semelhantes formulámos a seguinte hipótese: com a técnica de transplante escolhida, espera-se observar sobrevivência e crescimento dos fragmentos nas novas condições do local de transplante. Os resultados demonstraram o sucesso do método de transplante, pois as colónias que permaneceram agarradas ao substrato sobreviveram saudáveis por 4 meses. Houve o desaparecimento de algumas colónias devido a eventos naturais, que não refletem falha de sobrevivência ou de condição fisiológica mas apenas descolamento do substrato. Não foi possível quantificar crescimento dos fragmentos devido a este ser lento para registar nos primeiros meses e devido a eventos naturais que resultaram no desaparecimento total dos fragmentos no ano seguinte por competição com macroalgas que recrutaram massivamente na zona de estudo.

Currently, coral communities are exposed to both environmental and human pressures and are poorly protected. The major natural events responsible for negatively impact the coral assemblages are global climate change, ocean acidification and rising sea surface temperatures. Gorgonians are colonial organisms which have slow growth, long life span, and the structural support of a skeleton. This group of benthic cnidarians is recognized worldwide by its ecological role for marine rocky bottoms and benthic assemblages. During the last two decades, there has been an increased awareness of damages induced on coastal gorgonian populations along the Portuguese continental coastline. To understand the physiological response to increasing seawater temperature, a long-time exposure study was conducted with four gorgonian species (Eunicella verrucosa, Eunicella labiata, Leptogorgia sarmentosa and Paramuricea clavata) collected from shallow depths (12-16 m) at Sagres on the South Coast of Portugal. Thermotolerance experiments were carried out in aquaria where samples were subjected to four temperature regimes for a duration of 134 days. The results showed that polyp activity was temperature dependent and differed among species, with higher activity at ambient seawater temperatures for P. clavata. Interspecific differences in polyp activity increased with increasing temperature. L. sarmentosa was the species with higher percentage (21%) of necrosis. Fragment growth was not affected by temperature and did not differ among species. The response variable results indicate that samples from shallow depths had greater thermotolerance of elevated seawater temperatures and less stress. After the thermotolerance experiments, transplantation procedures were carried out in Marine Park Luiz Saldanha (MPLS) with the aim to repopulate the area and to test the “Raw technique” of transplantation from Linares et al., (2008). Sixty-seven healthy fragments of gorgonians were transplanted on a new location site in MPLS. The results showed high success of transplantation in the initial four months, although some colonies got dislodged. However, after one year no colonies were left on the site due to a novel recruitment of a canopy of seaweeds that outcompeted the slow growing gorgonians.