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Publication
Thermoregulation strategies of the ocean's widest ranging ectothermic shark, Prionace glauca (Linnaeus, 1758)
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 1.95 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Queiroz, Nuno
Abecasis, David Maria Aguiar
Abstract(s)
Large pelagic predators have distinct physiologies (Block, 2005), extensive movements, and broad distributions, and they exert top-down control in open ocean ecosystems (Heithaus et al., 2008; Block et al., 2011), shaping the ecological structure and habitat use of communities and providing an indication of ocean state (Sims and Quayle, 1998; Sims, 2003; Campana, 2016; Boerder et al., 2019). Climate changes are expected to alter existing environments and generate new ones, potentially leading to local loss of organisms and their related ecosystem function (Corrales et al., 2018; Pinsky et al., 2019; Yeruham et al., 2020). Marine ecosystems are characterized by vertical gradients, defined by physical (e.g., temperature, light level, oxygen concentration) (Brill and Lutcavage, 2001) and biological properties (e.g., primary production). Temperature is one of the most significant abiotic factors influencing animals' distribution, behavior, and physiological performance, especially for ectotherms that cannot regulate their body temperature internally (Angilletta et al., 2002). Large marine ectotherms are generally adapted to live within a narrow temperature range, resulting in a thermal optimum that optimizes their physiological performance (Neill, 1979; Costa, 2018). We used archival tags to record the diving behavior, and muscle temperature of six blue sharks, Prionace glauca (Linnaeus, 1758). Consistent dive patterns were observed for all sharks, with a wide variation of depth (1.60 - 711.10 m). The thermal gradient of the water column was proportional to the depth. All individuals had a similar ambient temperature on average (between 17.06 ± 4.53 ºC and 20.06 ± 2.19 ºC). Although the muscle temperature showed slower and smoother fluctuations, was directly influenced by the ambient temperature). Their high thermal inertia allows blue sharks to make short foraging trips to deep cold waters without significantly reducing their body temperature, as they warm up again at shallow depths (Watanabe et al., 2019). In general, muscles presented a higher and stricter range of temperature. Blue sharks shift vertical swimming directions (descending or ascending) before their body temperature reaches the ambient water temperature, presenting a greater whole-body heat transfer coefficients during the warming (ascendent) phase. Thus, this thermoregulatory behavior linked to the search for food explains blue sharks' vertically and geographically broad thermal niches. Understanding how species' physiology, behavior, and ecology interact with environmental temperature is critical for predicting changes in their movement, distribution, and ecological function in response to climate change and improving conservation measures.
Os grandes predadores pelágicos têm fisiologias distintas (Block, 2005), movimentos extensos, amplas distribuições e exercem um controlo de topo nos ecossistemas de oceano aberto (Heithaus et al., 2008; Block et al., 2011), moldando a estrutura ecológica e a utilização do habitat das comunidades e fornecendo uma indicação do estado do oceano (Sims e Quayle, 1998; Sims, 2003; Campana, 2016; Boerder et al., 2019). Prevê-se que as alterações climáticas alterem os ambientes existentes e gerem novos, conduzindo potencialmente à perda local de organismos bem como, da sua função ecossistémica (Corrales et al., 2018; Pinsky et al., 2019; Yeruham et al., 2020). Os ecossistemas marinhos são caracterizados por gradientes verticais, definidos por propriedades físicas (por exemplo, temperatura, nível de luz, concentração de oxigénio) (Brill e Lutcavage, 2001) e biológicas (por exemplo, produção primária). A temperatura é um dos fatores abióticos mais significativos influenciando a distribuição, o comportamento e o desempenho fisiológico dos animais, sobretudo no caso dos organismos ectotérmicos, que não conseguem regular internamente a sua temperatura corporal (Angilletta et al., 2002). Os grandes ectotérmicos marinhos são geralmente adaptados para viver dentro de uma faixa estreita de temperatura, resultando num ótimo térmico que potencia seu desempenho fisiológico (Neill, 1979). Utilizámos etiquetas de arquivo para registar o comportamento de mergulho e a temperatura muscular de seis tubarões-azuis, Prionace glauca (Linnaeus, 1758). Foram observados padrões de mergulho consistentes para todos os tubarões, com uma grande variação de profundidade (1,60 - 711,10 m). O gradiente térmico da coluna de água foi proporcional à profundidade. Contudo, todos os indivíduos apresentaram uma temperatura ambiente média semelhante (entre 17,06 ± 4,53 ºC e 20,06 ± 2,19 ºC). Embora a temperatura muscular tenha apresentado flutuações mais lentas e suaves, foi diretamente influenciada pela temperatura ambiente. A sua elevada inércia térmica permite que os tubarões azuis façam migrações curtas de forrageamento para águas frias mais profundas sem a necessidade de reduzir significativamente a sua temperatura corporal, uma vez que reaquecem novamente à superfície (Watanabe et al., 2019). Em geral, os músculos apresentam uma gama de temperaturas mais elevada e restrita. Os tubarões-azuis mudam as direções verticais de natação (descendente ou ascendente) antes da sua temperatura corporal atingir a temperatura da água ambiente, apresentando maiores coeficientes de transferência de calor de corpo inteiro durante a fase de aquecimento (ascendente). Assim, este comportamento termorregulador conjuntamente com a procura de alimento explica os nichos térmicos verticais e geograficamente alargados dos tubarões azuis. Compreender a forma como a fisiologia, o comportamento e a ecologia das espécies interagem com a temperatura ambiental é fundamental para prever alterações no seu movimento, distribuição e função ecológica em resposta às alterações climáticas e melhorar as medidas de conservação.
Os grandes predadores pelágicos têm fisiologias distintas (Block, 2005), movimentos extensos, amplas distribuições e exercem um controlo de topo nos ecossistemas de oceano aberto (Heithaus et al., 2008; Block et al., 2011), moldando a estrutura ecológica e a utilização do habitat das comunidades e fornecendo uma indicação do estado do oceano (Sims e Quayle, 1998; Sims, 2003; Campana, 2016; Boerder et al., 2019). Prevê-se que as alterações climáticas alterem os ambientes existentes e gerem novos, conduzindo potencialmente à perda local de organismos bem como, da sua função ecossistémica (Corrales et al., 2018; Pinsky et al., 2019; Yeruham et al., 2020). Os ecossistemas marinhos são caracterizados por gradientes verticais, definidos por propriedades físicas (por exemplo, temperatura, nível de luz, concentração de oxigénio) (Brill e Lutcavage, 2001) e biológicas (por exemplo, produção primária). A temperatura é um dos fatores abióticos mais significativos influenciando a distribuição, o comportamento e o desempenho fisiológico dos animais, sobretudo no caso dos organismos ectotérmicos, que não conseguem regular internamente a sua temperatura corporal (Angilletta et al., 2002). Os grandes ectotérmicos marinhos são geralmente adaptados para viver dentro de uma faixa estreita de temperatura, resultando num ótimo térmico que potencia seu desempenho fisiológico (Neill, 1979). Utilizámos etiquetas de arquivo para registar o comportamento de mergulho e a temperatura muscular de seis tubarões-azuis, Prionace glauca (Linnaeus, 1758). Foram observados padrões de mergulho consistentes para todos os tubarões, com uma grande variação de profundidade (1,60 - 711,10 m). O gradiente térmico da coluna de água foi proporcional à profundidade. Contudo, todos os indivíduos apresentaram uma temperatura ambiente média semelhante (entre 17,06 ± 4,53 ºC e 20,06 ± 2,19 ºC). Embora a temperatura muscular tenha apresentado flutuações mais lentas e suaves, foi diretamente influenciada pela temperatura ambiente. A sua elevada inércia térmica permite que os tubarões azuis façam migrações curtas de forrageamento para águas frias mais profundas sem a necessidade de reduzir significativamente a sua temperatura corporal, uma vez que reaquecem novamente à superfície (Watanabe et al., 2019). Em geral, os músculos apresentam uma gama de temperaturas mais elevada e restrita. Os tubarões-azuis mudam as direções verticais de natação (descendente ou ascendente) antes da sua temperatura corporal atingir a temperatura da água ambiente, apresentando maiores coeficientes de transferência de calor de corpo inteiro durante a fase de aquecimento (ascendente). Assim, este comportamento termorregulador conjuntamente com a procura de alimento explica os nichos térmicos verticais e geograficamente alargados dos tubarões azuis. Compreender a forma como a fisiologia, o comportamento e a ecologia das espécies interagem com a temperatura ambiental é fundamental para prever alterações no seu movimento, distribuição e função ecológica em resposta às alterações climáticas e melhorar as medidas de conservação.
Description
Keywords
Alterações climáticas Ectotérmico Termorregulação Temperatura muscular Troca de calor