Comparação da performance de espécies de ostra Crassostrea em Portugal e no Brasil no contexto de alterações climáticas

Oysters are a diverse group of marine bivalves that present major ecological and socio-economic importance in coastal ecosystems worldwide. However, oyster species are becoming increasingly threatened by climate change related stressors (e.g. seawater acidification, salinity shifts and temperature rise) as well as anthropogenic pollution (e.g. arsenic). Therefore, it is important to increase the baseline knowledge on the stress response capacity of different oyster species towards environmental stress, in order to help predict and manage the fate of these important biological resources in the context of global change. Hence, the aim of the present thesis was to investigate the comparative performance of different oyster species under several climate change related scenarios, and to project on the future of these species performance in light of global change. To achieve this goal, a series of laboratory based experiments were performed to simulate scenarios of seawater acidification, salinity shifts and temperature rise, as well as the combined exposure to arsenic (As), on different oyster species and life stages (embryo-larvae, juveniles and adults), followed by the assessment of embryo-larvae development, biochemical performance, and proteomic analysis. Because different regions of the globe will face different climate change insult, this study focused on the comparison of the performance of oysters species from populations currently present in temperate (C. angulata, Portugal) and sub-tropical (C. brasiliana, Brazil) ecoregions, with that of a worldwide distributed species (C. gigas), to understand how climate driven stressors may define species competitive advantages in a changing environment. Comparative performance of C. angulata and C. gigas, revealed that each stressor (seawater acidification, salinity and As exposures) induced similar stress response mechanisms in each species, although with differentiated capacities. Differences between species were more evident at the embryo-larvae stage, for which C. angulata was clearly more sensitive to changes in ambient salinity, temperature and As than C. gigas. At the juvenile life stage, differences in each species stress response signatures were revealed considering both oxidative stress response capacity and alterations at the proteome level. At this life stage, proteomic data suggested higher phenotypic plasticity of C. angulata in response to the investigated scenarios, thus likely attributing higher response capacity to seawater acidification in this species. In contrast to juveniles, adult C. angulata and C. gigas were less responsive to seawater acidification and As exposure, despite that data indicated that biomineralization capacity was impaired. As a corollary, data on juvenile and adults suggested that both C. gigas and C. angulata presented capacity to tolerate seawater acidification scenarios, despite that the stress response mechanisms involved present associated energetic and biomineralization costs that may have repercutions at the population levels. On the other hand, salinity showed to markedly influence oysters oxidative, metabolic and energetic status, with C. angulata likely presenting higher capacity to sustain osmotic stress. Hence, early development stages might represent the bottleneck that may define species competitive advantages towards one another. Comparative performance of C. brasiliana and C. gigas (Brazil), revealed that each stressor (seawater acidification and temperature) induced different stress response strategies in each species. Differences between species were more evident at the juvenile stage, for which C. gigas presented higher capacity to sustain acidification than C. brasiliana. On the contrary, C. brasiliana presented better physiological fitness and oxidative status under thermal stress than C. gigas. Adult oysters were less susceptible to tested scenarios in both species, despite presenting overall similar response patterns than juveniles. The present data suggest that C. brasiliana is more tolerant to thermal stress than C. gigas, but in turn may be more sensitive to seawater acidification. Generally, both species presented stress response mechanisms that enabled for survival towards the tested stressors, however data obtained suggests that the time of duration and the intensity of climate change related phenomena such as seawater acidification and thermal stress, will have a crucial influence on both species performance.Ostras do Género Crassostrea são representadas por um grupo diverso de espécies com elevada importância ecológica e socioeconómica em ecossistemas costeiros e estuarinos da biosfera. Contudo, o aumento da frequência de fenómenos resultantes de alterações climáticas e de poluição no meio marinho (acidificação, alterações de salinidade e aumento da temperatura, contaminação por arsénio), propicia o aumento do nível de stresse ambiental que poderá colocar em perigo a diversidade de espécies de ostra à escala global. Deste modo, o estudo dos mecanismos de tolerância a diversos stressores e capacidade de resposta de diferentes espécies de ostra, bem como o conhecimento das características ecofisiológicas de cada espécie, poderão revelar-se importantes para a gestão destes importantes recursos biológicos marinhos. Neste contexto, o objetivo desta tese visou comparar a performance de diferentes espécies de ostra quando expostas a diferentes cenários de alterações climáticas, no sentido de investigar se diferentes espécies apresentam diferentes capacidades de resposta a diferentes stressores, incluindo a presença de poluentes, e inferir no impacto que as alterações globais poderão vir a ter nessas espécies. Assim, um conjunto de ensaios laboratoriais foi efetuado para testar os efeitos da acidificação, alterações de salinidade e o aumento da temperatura, assim como o efeito combinado da exposição a arsénio, em diferentes espécies e estádios de vida de ostra (embriões, juvenis e adultos), através da análise da performance fisiológica, bioquímica e proteómica em resposta a estes stressores. O estudo focou-se na análise comparativa de espécies de ostra atualmente presentes em ecossistemas de zonas temperadas, C. angulata e C. gigas (Portugal); e subtropicais, C. brasiliana e C. gigas (Brasil). Através da análise comparativa das espécies C. angulata e C. gigas verificou-se que o desenvolvimento embrio-larvar da espécie C. angulata foi mais sensível a alterações de salinidade, temperatura e de arsénio (As) quando comparado com a espécie C. gigas. No estádio juvenil, foram também identificadas diferenças na performance de cada espécie aos efeitos da acidificação da água, tanto ao nível da resposta ao stresse oxidativo como ao nível de alterações no proteoma. Neste estádio de vida, os dados obtidos sugerem que a espécie C. angulata apresenta mecanismos que conferem maior plasticidade fenotípica em resposta a alterações do meio, que poderão conferir maior capacidade de resposta à acidificação do meio marinho. Contrariamente aos juvenis, os espécimes adultos de ambas as espécies apresentaram menor grau de resposta ao stresse oxidativo quando expostos aos mesmos stressores. Não obstante verificou-se que a capacidade de biomineralização foi potencialmente afetada nestes indivíduos quando expostos à acidificação. De um modo geral, os dados obtidos referentes aos juvenis e adultos sugerem que ambas as espécies apresentam capacidade para sobreviver à acidificação do meio aquático, embora através de mecanismos que acarretam custos energéticos assim como de capacidade de calcificação que poderão vir a ter impactos ao nível das populações. O estudo da resposta a alterações de salinidade revelou alterações relevantes ao nível metabólico, do stresse oxidativo e das reservas energéticas de espécimes adultos de C. angulata e C. gigas, sem diferenças a assinalar entre espécies. No compto geral, os dados obtidos para as espécies C. angulata e C. gigas sugerem que a fase de vida embrio-larval representa o estádio durante o qual as vantagens competitivas entre espécies são mais evidentes, sendo que durante este estádio de vida, populações da espécie C. angulata poderão vir a sofrer maiores impactos induzidos por alterações de salinidade, temperatura e contaminação por As, resultando na limitação do recrutamento de C. angulata a intervalos mais estreitos de condições abióticas. Através da análise comparativa das espécies C. brasiliana e C. gigas no Brasil, verificou-se que cada stressor (acidificação e aumento de temperatura) induziu diferentes estratégias de resposta por parte de cada espécie. As diferenças observadas foram mais evidentes nos juvenis, para os quais a espécie C. gigas apresentou melhor condição fisiológica em resposta à acidificação, enquanto a espécie C. brasiliana demonstrou melhor performance bioquímica em resposta ao aumento de temperatura. Espécimes adultos de ambos os taxa apresentaram menor susceptibilidade aos stressores testados, apesar de demonstrarem estratégias de resposta semelhantes à dos juvenis. No compto geral, verificou-se que ambas as espécies possuem mecanismos de resposta aos stressores investigados, embora os dados obtidos sugerem que a duração e intensidade dos fenómenos extremos de stresse abiótico terão uma influência fulcral na performance das espécies estudadas.Programa Doutoral em Biologi