Susceptibilidad al blanqueo

Vibrante arrecife de coral en Palau, Micronesia. Foto © Ian Shive

Esta sección proporciona información sobre las características físicas y biológicas que afectan si un coral se decolora durante un evento de agua caliente. Los corales individuales varían en sus respuestas al estrés por luz y calor. Dichas diferencias en la sensibilidad de los corales y las zooxantelas se ven afectadas por características tales como:

  • diferencias de especies
  • diferencias genéticas
  • otros factores que afectan la susceptibilidad al blanqueo (p. ej., proteínas de tejidos fluorescentes, proteínas de choque térmico, integración de colonias, cambios en el comportamiento de alimentación en respuesta al estrés térmico, grosor del tejido e historial de exposición)

No todas las especies de coral son igualmente susceptibles al blanqueo. En respuesta a las elevadas temperaturas del mar, algunos corales pueden decolorarse, mientras que otras especies de coral en el mismo lugar pueden no hacerlo. Algunos corales son capaces de aclimatarse La temperatura local aumenta con el tiempo. En general, las especies de coral que son más resistentes al blanqueo pueden caracterizarse por formas de crecimiento masivo, tejidos gruesos o menos integrados y tasas de crecimiento lentas. Ejemplos de géneros de coral reconocidos como más resistentes al estrés térmico incluyen:

  • Acanthastrea
  • Cyphastrea
  • Diploastrea
  • Favia
  • Galaxea
  • Goniastrea
  • Hydnophora
  • Leptoria
  • Merulina
  • Montastrea
  • Platygyra
  • Porites
  • Turbina

Patrones de susceptibilidad

Durante el evento de blanqueo 2010, la jerarquía normal de susceptibilidad de las especies se invirtió en algunos lugares. Los corales en Sumatra, Indonesia, siguieron el patrón habitual, con un 90% de colonias de especies de rápido crecimiento muriendo. Pero el patrón se invirtió en los sitios de estudio en Singapur y Malasia, con un estrés térmico similar en todos los sitios. Esto sugiere que la historia térmica de los sitios puede jugar un papel importante en la determinación de la severidad del blanqueo. ref.

especies de coral más resistentes

Las especies de coral que son más tolerantes al estrés térmico tienen formas de crecimiento masivo, tejidos gruesos y tasas de crecimiento lentas. Fotos © S. Kilarski / TNC

especies de coral menos resistentes

Las especies de coral que son más susceptibles al estrés por calor se caracterizan por la ramificación o formas de crecimiento tabular, tales como Seriatopora y Acropora. Fotos de izquierda a derecha: © J. McManus; NOAA

A nivel de la colonia de coral, las especies de crecimiento rápido que se caracterizan por formas de crecimiento tabular o de estructura fina tienden a ser más susceptibles al blanqueo. Estos géneros de coral más susceptibles incluyen:

  • Acropora
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Estilofora

Es importante tener en cuenta que ninguna especie es completamente inmune a la mortalidad inducida por la decoloración y que casi todos los géneros han sufrido una alta mortalidad durante los eventos severos de decoloración en un lugar u otro. ref. Una jerarquía general de resistencia al blanqueo proporciona una indicación razonable de susceptibilidad al estrés por calor. Esta mesa ref. ayuda a los gerentes a entender qué buscar cuando se monitorean los arrecifes, es decir, los gerentes pueden evaluar los géneros de coral en su área para determinar cuáles son los que probablemente sean los más / menos resistentes al blanqueo.

Coral Fitness Trade-offs de Clade D Symbiodinium

Hospedaje de una mayor tolerancia al calor. Symbiodinium Estarán acompañados de concesiones en la fisiología del coral. Las zooxantelas más resistentes al calor pueden tener costos ecológicos, como un menor crecimiento y una menor capacidad reproductiva, y por lo tanto una menor recuperación después del daño. Un estudio realizado en las islas de la región de Keppel de la Gran Barrera de Coral investigó el crecimiento del esqueleto. Bajo condiciones controladas, Acropora millepora los corales con simbiontes de clado D crecen un 29% más lentos que aquellos con simbiontes de claxon C2. En el campo, las colonias de clado D se hicieron 38% más lentas que las colonias de claxon C2. Estos resultados demuestran la magnitud de las compensaciones que probablemente experimentará esta especie al aclimatarse a condiciones más cálidas al cambiar a zooxantelas del clado D térmicamente más tolerantes. ref.

Genética Zooxanthellae

El término "zooxantelas" se refiere a una amplia variedad de algas del género Symbiodinium. Symbiodinium es un grupo de dinoflagelados genéticamente diverso, que incluye nueve filogenética Tipos, distinguidos como clados de la IA. Estos clados genéticamente distintos tienen diferentes características ambientales, ecológicas y geográficas que influyen en la resistencia y resistencia de los corales al estrés térmico. Los estudios han revelado que los diferentes clados de las zooxantelas tienen diferentes susceptibilidades al estrés térmico y ligero.

Clade d Symbiodinium

Clade d Symbiodinium Son térmicamente tolerantes y aumentan la resistencia de los corales que los albergan a elevados. TSM. ref. Clade d Symbiodinium Se encuentran en una amplia gama de especies de coral. Clade d Symbiodinium están presentes en mayor abundancia en algunos arrecifes que en otros, y estos a menudo son arrecifes expuestos a niveles relativamente altos de estrés térmico o estresores locales (por ejemplo, sedimentación en arrecifes) con un historial de decoloración de corales. Por ejemplo, el clado D Symbiodinium son más abundantes en los corales acropóridos de las lagunas de arrecifes de Samoa Americana, donde TSM alcanzar temperaturas máximas más altas que los ambientes de arrecife anterior, donde Acropora principalmente alberga clade C. ref. Debido a que a menudo se encuentran en mayor abundancia en los arrecifes que están expuestos a factores estresantes ambientales, la presencia de simbiontes del clado D puede ser un indicador biológico de cambios negativos en la salud de los corales. Sin embargo, este no es siempre el caso; a veces, los simbiontes del clado D indican aclimatación positiva a condiciones estresantes. La información sobre la abundancia de zooxantelas del clado D puede ayudar a los administradores a comprender la susceptibilidad de corales específicos al estrés térmico y también a identificar cambios en la salud de los arrecifes de coral.

Aclimatación versus adaptación

Los términos aclimatación y adaptación a menudo se usan como sinónimos pero no son lo mismo. La aclimatación se refiere a cambios fisiológicos, mientras que la adaptación se refiere a cambios genéticos.

Aclimatación

  • Cambios que ocurren dentro de la vida de un organismo individual
  • Los cambios que resultan de la exposición crónica a un cambio ambiental y ayudan a un individuo a sobrevivir en un ambiente determinado. Tales cambios no pueden ser transmitidos a la descendencia.

adaptación

  • Cambios que ocurren a lo largo de generaciones dentro de una especie.
  • Cambios que proporcionan una capacidad mejorada para sobrevivir y reproducirse en un entorno particular

Mecanismos de zooxantelas

La capacidad de asociarse con múltiples clados de zooxantelas es común en los corales. ref. El intercambio selectivo de zooxantelas es un mecanismo potencial por el cual los corales pueden sobrevivir a factores estresantes del clima, como el aumento de la temperatura del mar. Los cambios en los tipos de zooxantelas dominantes de una colonia de coral pueden ocurrir a través de dos procesos:

  1. “Barajando” - cambios en la abundancia relativa de clados zooxantelas que ya están presentes en el tejido coralino
  2. “Cambio”: adopción de nuevos clados de zooxantelas del medio ambiente

A corto plazo, los corales con simbiosis flexibles pueden barajar o cambiar las zooxantelas; y se espera un aumento en la abundancia de cepas de zooxantelas térmicamente tolerantes (como las del clado D) con una frecuencia creciente de condiciones de blanqueo. El potencial para adaptarse al aumento de las temperaturas de la superficie del mar depende de la magnitud de la variación genética para la tolerancia al calor, el tiempo de generación del huésped de coral y las zooxantelas y la fuerza de selección.

El conocimiento de las características biológicas de los corales individuales mejora la capacidad de predecir las respuestas de estrés a un evento de blanqueamiento.

Varias características biológicas y físicas de los corales pueden contribuir a su capacidad para resistir el blanqueo, que incluyen:

coral fluorescente

coral fluorescentecoral fluorescenteLos pigmentos fluorescentes de diferentes colores en los corales proporcionan un sistema para regular el ambiente de luz. Las concentraciones de los pigmentos varían entre especies. Foto superior © Evelyn The; Fotos medias y bajas © S. Kilarski / TNC

  • Proteínas de choque térmico: Muchas proteínas de choque térmico diferentes se encuentran en los tejidos de coral y su actividad influye en la respuesta de blanqueo. Las proteínas de choque térmico ayudan a mantener la estructura de las proteínas y la función celular, después del estrés. ref. Por ejemplo, en un estudio, los tejidos del coral aclimatados a alta luz. Goniastrea aspera tenían concentraciones más altas de proteínas de choque térmico y estos tejidos no se decoloraban, a diferencia de las áreas de la misma colonia que no se habían aclimatado a la luz alta. ref.
  • Proteínas de tejido fluorescente: Los corales son conocidos por sus colores brillantes, debido principalmente a las proteínas fluorescentes en sus tejidos. Las proteínas fluorescentes proporcionan un sistema para regular la luz; protegen el coral de la radiación solar de amplio espectro al filtrar los dañinos rayos UVA. La capacidad protectora de estas proteínas proporciona un mecanismo de defensa interno que puede tener implicaciones importantes para la supervivencia a largo plazo de los corales expuestos al estrés térmico. Se ha encontrado que los corales que contienen proteínas fluorescentes se blanquean significativamente menos que las colonias no fluorescentes de la misma especie. Además, un estudio reciente ref. identificó un papel adicional de las proteínas fluorescentes como antioxidantes, que pueden ayudar a prevenir el estrés en el coral. Las concentraciones de proteínas fluorescentes varían entre las especies (p. Ej., Los pocilloporids y los acroporids tienen densidades relativamente bajas, mientras que los poritids, faviids y otros corales masivos de crecimiento lento tienen densidades altas).
  • Cambio en el comportamiento de alimentación en respuesta al estrés térmico: Algunos corales dependen en gran medida de las partículas de alimentos capturados de la columna de agua para complementar sus requerimientos de energía. Estos corales pueden ser menos dependientes de la energía proporcionada por sus zooxantelas y, por lo tanto, menos propensos a la inanición durante un evento de decoloración cuando las zooxantelas son expulsadas del coral. Además, algunos corales pueden cambiar su comportamiento de alimentación en respuesta a la decoloración. La evidencia sugiere que las especies de coral que pueden cambiar su comportamiento de alimentación pueden sobrevivir a la decoloración mejor que las especies que no pueden. ref.
  • Grosor del tejido: El grosor de los tejidos de coral puede contribuir al nivel de susceptibilidad al blanqueo. El tejido delgado se encuentra en las especies de coral que son más susceptibles a la decoloración. El tejido más grueso puede ayudar a proteger las zooxantelas de la luz intensa, reduciendo el estrés térmico y, por lo tanto, disminuyendo la posibilidad de decoloración.
  • Sombreado: Es probable que la presencia de sombreado aumente la resistencia al blanqueo. Cuando hay sombra, ya sea debido a las condiciones climáticas (cubierta de nubes persistentes) o la ubicación física de un coral (por ejemplo, bajo la sombra de una isla alta o la vegetación que sobresale), el blanqueamiento puede ser menos probable debido a la radiación solar reducida.
  • Historia de la exposición: Los corales generalmente requieren rangos estrechos de ciertas condiciones para sobrevivir (por ejemplo, temperatura, salinidad, luz), pero algunos corales se han aclimatado a condiciones altamente estresantes en los límites externos de sus rangos. Un historial de exposición a altas temperaturas puede influir en la tolerancia térmica de los corales y mejorar su capacidad de recuperación. Por ejemplo, los corales sometidos a temperaturas más cálidas que el promedio antes de un evento de blanqueo pueden ser más tolerantes térmicamente en comparación con los corales que no han sido pretensados ​​(Middlebrook et al. 2008). Los corales sanos en áreas donde la variabilidad térmica es alta (p. Ej., En lagunas de arrecifes) también pueden ser más resistentes al estrés térmico (McClanahan et al. 2007; Oliver y Palumbi 2011). Además, las partes de los arrecifes que regularmente experimentan condiciones de estrés por calor, como las planicies de arrecifes y las crestas, pueden ser pobladas por corales que son más tolerantes y resistentes a los estreses.

Orientación para Administradores

Las pautas para identificar corales tolerantes al estrés incluyen las siguientes recomendaciones: ref.

Orientación de Gestión

  • Compilar los datos existentes o el conocimiento local de la composición de las comunidades de coral en los sitios. Identifique los grupos de coral dominantes y clasifique su tolerancia a la decoloración según la morfología (masiva> incrustación> ramificación / tabular).
  • Realice estudios de la composición de la comunidad coralina en los sitios y evalúe el predominio de los tipos de coral que se sabe son más resistentes o tolerantes al blanqueo.
  • Si se dispone de datos, utilice estudios fisiológicos de corales dominantes para evaluar la resistencia y tolerancia probables según el tipo de zooxantelas, los pigmentos fotoprotectores o la condición del tejido (niveles de lípidos) y / o la capacidad heterotrófica.
  • Una vez que los administradores han evaluado la tolerancia al estrés de los corales en los sitios según las acciones enumeradas en las viñetas anteriores, pueden usar esta información para informar el diseño y la gestión de AMP. Por ejemplo, las áreas que están dominadas por corales tolerantes al estrés pueden considerarse prioridades para la protección en las AMPs. Los sitios que contienen corales que exhiben propiedades de resistencia sirven como refugios y fuentes de semillas, y pueden ser vitales para conectividad y otras dinámicas ecológicas a escalas mayores. Las áreas dominadas por especies altamente susceptibles serán críticas para monitorear los eventos de estrés térmico para evaluar las respuestas ecológicas de los corales al blanqueo.