Suscetibilidade ao branqueamento

Recife de corais vibrante em Palau, Micronésia. Foto © Ian Shive

Esta seção fornece informações sobre características biológicas e físicas que afetam o branqueamento ou não de um coral durante um evento de água morna. Corais individuais variam em suas respostas à luz e ao estresse térmico. Tais diferenças na sensibilidade em corais e zooxantelas são afetadas por características como:

  • diferenças de espécies
  • diferenças genéticas
  • outros fatores que afetam a suscetibilidade ao branqueamento (por exemplo, proteínas de tecidos fluorescentes, proteínas de choque térmico, integração de colônias, mudanças no comportamento alimentar em resposta ao estresse térmico, espessura do tecido e história de exposição)

Nem todas as espécies de coral são igualmente suscetíveis ao branqueamento. Em resposta à elevação da temperatura do mar, alguns corais podem descorar, enquanto outras espécies de corais no mesmo local podem não. Alguns corais são capazes de aclimatar a temperatura local aumenta com o tempo. Em geral, as espécies de corais que são mais resistentes ao branqueamento podem ser caracterizadas por formas de crescimento massivas, tecidos espessos ou menos integrados e taxas de crescimento lentas. Exemplos de gêneros de coral reconhecidos como mais resistentes ao estresse térmico incluem:

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

Padrões de Suscetibilidade

Durante o evento de branqueamento 2010, a hierarquia normal de suscetibilidade de espécies foi revertida em alguns lugares. Os corais em Sumatra, na Indonésia, seguiram o padrão usual, com 90% de colônias de espécies de crescimento rápido morrendo. Mas o padrão foi revertido em locais de estudo em Cingapura e na Malásia, com estresse térmico semelhante em todos os locais. Isto sugere que a história térmica dos locais pode desempenhar um papel importante na determinação da severidade do branqueamento. ref

espécies de coral mais resistentes

Espécies de corais que são mais tolerantes ao estresse térmico têm formas de crescimento massivas, tecidos espessos e taxas de crescimento lento. Fotos © S. Kilarski / TNC

espécies de coral menos resistentes

As espécies de corais mais suscetíveis ao estresse térmico são caracterizadas por formas de crescimento ramificadas ou tabulares, como Seriatopora e Acropora. Fotos da esquerda para a direita: © J. McManus; NOAA

No nível das colônias de coral, as espécies de crescimento rápido que se caracterizam por formas de crescimento finamente estruturadas, ramificadas ou tabulares tendem a ser mais suscetíveis ao branqueamento. Estes gêneros de coral mais suscetíveis incluem:

  • Acropora
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Stylophora

É importante notar que nenhuma espécie é completamente imune à mortalidade induzida pelo branqueamento e quase todos os gêneros sofreram alta mortalidade durante eventos severos de branqueamento em um local ou outro. ref Uma hierarquia geral de resistência ao branqueamento fornece uma indicação razoável de susceptibilidade ao estresse térmico. Essa mesa ref ajuda os gerentes a entender o que procurar ao monitorar os recifes - ou seja, os gerentes podem avaliar os gêneros de corais em sua área para determinar quais são os que provavelmente serão os mais / menos resistentes ao branqueamento.

Coral Fitness Trade-offs do Clade D Symbiodinium

Hospedagem mais tolerante ao calor Symbiodinium será acompanhado por compensações na fisiologia do coral. As zooxantelas mais resistentes ao calor podem apresentar custos ecológicos, como redução do crescimento e redução da capacidade reprodutiva e, portanto, menor recuperação após danos. Um estudo realizado nas ilhas da região de Keppel, na Grande Barreira de Recifes, investigou o crescimento esquelético. Sob condições controladas, Acropora millepora os corais com simbiontes de clade D crescem 29% mais devagar que aqueles com simbiontes clade C2. No campo, as colônias do clado D cresceram 38% mais lentamente que as colônias do clade C2. Estes resultados demonstram a magnitude dos trade-offs que podem ser experimentados por esta espécie à medida que se aclimatam a condições mais quentes, mudando para zooxanthellae do subtipo D mais termicamente tolerante. ref

Zooxanthellae Genetics

O termo “zooxanthellae” refere-se a uma ampla variedade de algas do gênero Symbiodinium. Symbiodinium é um grupo geneticamente diverso de dinoflagelados, incluindo nove filogenética tipos, distinguidos como clades AI. Estes clados geneticamente distintos têm diferentes características ambientais, ecológicas e geográficas que influenciam a resistência e a resiliência dos corais ao estresse térmico. Estudos revelaram que os diferentes clados de zooxanthellae têm diferentes suscetibilidades ao estresse térmico e leve.

Clade D Symbiodinium

Clade D Symbiodinium são termicamente tolerantes e aumentam a resistência dos corais que os abrigam a níveis elevados SSTs. ref Clade D Symbiodinium são encontrados em diversas espécies de corais. Clade D Symbiodinium estão presentes em maiores abundâncias em alguns recifes do que em outros, e estes são frequentemente recifes expostos a níveis relativamente altos de estresse térmico ou estressores locais (por exemplo, sedimentação em recifes) com uma história de branqueamento de corais. Por exemplo, clade D Symbiodinium são mais abundantes em corais acroporídeos de lagoas de fundo de recife na Samoa Americana, onde a SSTs atingir temperaturas máximas mais altas que os ambientes pré-recife, onde Acropora hospeda principalmente o clade C. ref Porque eles são freqüentemente encontrados em abundância aumentada em recifes que são expostos a estressores ambientais, a presença do clado D simbiontes pode ser um indicador biológico de mudanças negativas na saúde dos corais. No entanto, isso nem sempre é o caso; Às vezes, os simbiontes do clade D indicam aclimatação positiva a condições estressantes. Informações sobre a abundância de zooxanthellae do clado D podem ajudar os gerentes a entender a suscetibilidade de corais específicos ao estresse térmico e também a identificar mudanças na saúde dos recifes de corais.

Aclimatação versus Adaptação

Os termos aclimatação e adaptação são freqüentemente usados ​​como sinônimos, mas não são a mesma coisa. A aclimatação refere-se a mudanças fisiológicas, enquanto a adaptação refere-se a mudanças genéticas.

Aclimatação

  • Mudanças que ocorrem durante a vida de um organismo individual
  • Mudanças que resultam da exposição crônica a uma mudança ambiental e ajudam um indivíduo a sobreviver em um determinado ambiente. Tais mudanças não podem ser transmitidas aos filhos.

Adaptação

  • Mudanças que ocorrem ao longo de gerações dentro de uma espécie
  • Alterações que fornecem uma capacidade aprimorada de sobreviver e se reproduzir em um ambiente específico

Mecanismos Zooxanthellae

A capacidade de se associar com múltiplos clados zooxanthellae é comum em corais. ref A troca seletiva de zooxantelas é um mecanismo potencial pelo qual os corais podem sobreviver a estressores climáticos, como o aumento da temperatura do mar. Mudanças nos tipos de zooxanthellae dominantes de uma colônia de coral podem ocorrer através de dois processos:

  1. “Shuffling” - mudanças na abundância relativa de clados zooxanthellae que já estão presentes no tecido coral
  2. “Troca” - absorção de novos clados zooxanthellae do ambiente

A curto prazo, corais com simbioses flexíveis podem embaralhar ou trocar zooxantelas; e um aumento na abundância de cepas de zooxantelas termicamente tolerantes (como as do clado D) é esperado com uma freqüência crescente de condições de branqueamento. O potencial para se adaptar ao aumento da temperatura da superfície do mar depende da extensão da variação genética para a tolerância ao calor, o tempo de geração do hospedeiro de coral e zooxantelas, e a força de seleção.

O conhecimento das características biológicas dos corais individuais aumenta a capacidade de prever respostas de estresse a um evento de branqueamento.

Várias características biológicas e físicas dos corais podem contribuir para sua capacidade de resistir ao branqueamento, incluindo:

coral fluorescente

coral fluorescentecoral fluorescenteOs diferentes pigmentos fluorescentes coloridos em corais fornecem um sistema para regular o ambiente de luz. As concentrações dos pigmentos variam entre as espécies. Foto de cima © Evelyn The; fotos do meio e do fundo © S. Kilarski / TNC

  • Proteínas de choque térmico: Muitas proteínas diferentes de choque térmico são encontradas em tecidos de corais e sua atividade influencia a resposta de branqueamento. As proteínas de choque térmico ajudam a manter a estrutura da proteína e a função celular, após o estresse. ref Por exemplo, em um estudo, tecidos aclimatados em luz alta do coral Goniastrea aspera tinham concentrações mais elevadas de proteínas de choque térmico e estes tecidos não branqueiam, ao contrário das áreas da mesma colônia que não se aclimataram à luz alta. ref
  • Proteínas de tecidos fluorescentes: Os corais são conhecidos por suas cores brilhantes, principalmente devido às proteínas fluorescentes em seus tecidos. As proteínas fluorescentes fornecem um sistema para regular a luz; eles protegem o coral da radiação solar de amplo espectro filtrando os raios UVA. A capacidade de proteção dessas proteínas fornece um mecanismo interno de defesa que pode ter importantes implicações para a sobrevivência a longo prazo dos corais expostos ao estresse térmico. Descobriu-se que os corais contendo proteínas fluorescentes descoram significativamente menos do que as colônias não fluorescentes da mesma espécie. Além disso, um estudo recente ref identificaram um papel adicional de proteínas fluorescentes como antioxidantes, o que pode ajudar a prevenir o estresse no coral. As concentrações de proteínas fluorescentes variam entre as espécies (por exemplo, pocilloporids e acroporids têm densidades relativamente baixas, enquanto poritids, faviids e outros corais maciços de crescimento lento têm densidades altas).
  • Mudança no comportamento alimentar em resposta ao estresse térmico: Alguns corais dependem fortemente de partículas de alimentos capturadas da coluna de água para complementar suas necessidades energéticas. Esses corais podem ser menos dependentes da energia fornecida por suas zooxantelas e, portanto, menos propensos à inanição durante um evento de branqueamento quando as zooxantelas são expelidas do coral. Além disso, alguns corais são capazes de mudar seu comportamento alimentar em resposta ao clareamento. Evidências sugerem que as espécies de corais que podem mudar seu comportamento alimentar podem sobreviver melhor ao branqueamento do que as espécies que não podem. ref
  • Espessura do tecido: A espessura dos tecidos de coral pode contribuir para o nível de susceptibilidade ao branqueamento. Tecido fino é encontrado em espécies de corais que são mais suscetíveis ao branqueamento. O tecido mais grosso pode ajudar a proteger as zooxantelas da luz intensa, reduzindo o estresse térmico e, assim, diminuindo a chance de clareamento.
  • Sombreamento A presença de sombreamento provavelmente aumentará a resistência ao branqueamento. Quando a sombra está presente, seja devido a condições climáticas (cobertura de nuvens persistente) ou localização física de um coral (por exemplo, sob uma sombra alta ou vegetação saliente), o branqueamento pode ser menos provável devido à radiação solar reduzida.
  • História de exposição: Os corais geralmente requerem faixas estreitas de certas condições para sobreviver (por exemplo, temperatura, salinidade, luz), mas alguns corais se aclimataram a condições altamente estressantes nos limites externos de suas faixas. Uma história de exposição a altas temperaturas pode influenciar a tolerância térmica dos corais e aumentar sua resiliência. Por exemplo, os corais submetidos a temperaturas mais quentes do que a média antes de um evento de branqueamento podem ser mais tolerantes termicamente em comparação com os corais que não foram pré-tensionados (Middlebrook et al. 2008). Corais saudáveis ​​em áreas onde a variabilidade térmica é alta (por exemplo, em lagoas de fundo de recife) também podem ser mais resistentes ao estresse térmico (McClanahan et al. 2007; Oliver e Palumbi 2011). Além disso, partes de recifes que experimentam regularmente condições de estresse de calor, como planícies de recifes e cristas, podem ser povoadas por corais que são mais tolerantes e resistentes a estresses.

Orientação para gerentes

Diretrizes para identificar corais tolerantes ao estresse incluem as seguintes recomendações: ref

Orientação de Gestão

  • Compilar dados existentes ou conhecimento local da composição das comunidades de corais nos locais. Identifique os grupos de corais dominantes e classifique sua tolerância ao branqueamento com base na morfologia (maciço> incrustante> ramificação / tabular).
  • Realizar levantamentos da composição da comunidade de corais nos locais e avaliar a dominância de tipos de coral conhecidos por serem mais resistentes ou tolerantes ao branqueamento.
  • Se houver dados disponíveis, use estudos fisiológicos de corais dominantes para avaliar a provável resistência e tolerância com base no tipo de zooxanthellae, pigmentos foto-protetores ou condição tecidual (níveis lipídicos) e / ou capacidade heterotrófica.
  • Uma vez que os gerentes tenham avaliado a tolerância ao estresse dos corais nos locais com base nas ações listadas nos marcadores anteriores, eles podem usar essas informações para informar o projeto e o gerenciamento do MPA. Por exemplo, áreas que são dominadas por corais tolerantes ao estresse podem ser consideradas prioritárias para proteção em MPAs. Os locais que contêm corais exibindo propriedades de resistência servem como refúgios e fontes de sementes, e podem ser vitais para conectividade e outras dinâmicas ecológicas em escalas maiores. Áreas dominadas por espécies altamente suscetíveis serão críticas para monitorar os eventos de estresse térmico para avaliar as respostas ecológicas dos corais ao branqueamento.