Impact of ocean acidification and warming on the early ontogeny of a tropical shark

Tese de mestrado. Biologia (Ecologia Marinha). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013Sharks occupy high trophic levels in marine habitats and play a key role in the structure, function and health of marine ecosystems. Sharks are also one of the most threatened groups of marine animals worldwide, mostly due to overfishing and habitat degradation or loss. Although sharks have evolved to fill many ecological niches across a wide range of habitats, they have limited capability to rapidly adapt to human-induced changes in their environments. Until now, ocean acidification was not considered as a direct climate-related threat to elasmobranchs. In the present study we show, for the first time, that a long-term acclimation process of a tropical shark (Chiloscyllium punctatum) to the projected scenarios of ocean acidification (ΔpH 0.5) and warming (+4 °C) for 2100, elicited significant deleterious effects on juvenile shark’s fitness and survival. During embryogenesis, none of the parameters measured (survival, development time, yolk consumption and specific growth rate) was significantly affected by hypercapnia, with the exception of routine metabolic rates at intermediate and pre-hatching stages. However, temperature warming exposure significantly affected the embryos. The effects caused by environmental conditions, experienced throughout embryogenesis, seem to have been transmitted to the next developmental stages (juvenile sharks). This carry-over effect may play a critical role in the reductions in the fitness of sharks under climate change. Thus, it is critical to directly assess the risk and vulnerability of sharks to ocean acidification and global warming so that managers and policy-makers can proactively target the most endangered shark species.Os tubarões ocupam altos níveis tróficos nos ecossistemas marinhos e têm um papel fundamental na estrutura, função e saúde desses mesmos ecossistemas. São um dos grupos de animais marinhos mais ameaçados a nível mundial, maioritariamente devido ao excesso de pesca e perda ou degradação do seu habitat. Apesar de os tubarões terem evoluído de forma a preencher vários nichos ecológicos numa ampla gama de habitats, têm uma capacidade limitada de se adaptar rapidamente às alterações ambientais que têm vindo a ser introduzidas pelo Homem. Essas alterações, resultantes das actividades humanas, incluem o aumento significativo da concentração de dióxido de carbono presente na atmosfera, o qual tem vindo a aumentar desde a época industrial. Consequentemente, o aumento deste gás provoca alterações químicas nos oceanos, um processo designado de hipercapnia, i.e. elevadas concentrações de dióxido de carbono nos oceanos, causando acidificação e aumento de temperatura dos mesmos. Ainda que, inicialmente, a hipercapnia tenha sido identificada como uma ameaça para corais e organismos calcificadores, foi recentemente reconhecida como prejudicial para os organismos marinhos em geral. Apesar da relevância dos tubarões como predadores de topo no meio marinho, as informações sobre a sua ecofisiologia relativamente às alterações climáticas é ainda escassa, e até ao momento a acidificação dos oceanos não era considerada uma ameaça directa para os elasmobrânquios. Sabe-se no entanto que, pelo facto de serem animais de evolução lenta e plasticidade fenotípica baixa, os tubarões correm um risco relativamente elevado perante estas alterações. Neste estudo, e pela primeira vez, mostrou-se que tubarões tropicais (Chiloscyllium punctatum) expostos a um processo de aclimatação a longo prazo, relativamente ao cenário previsto para 2100 de acidificação (ΔpH 0.5) e de aumento de temperatura dos oceanos (+4 °C), apresentaram efeitos deletérios significativos na “fitness” e na sobrevivência. Este estudo foi conduzido durante o início da ontogenia destes tubarões pois estados ontogénicos iniciais são previsivelmente os mais vulneráveis a tais mudanças climáticas. Verificou-se que durante a embriogénese nenhum dos parâmetros medidos (sobrevivência, tempo de desenvolvimento, consumo do vitelo e taxa de crescimento) foi significativamente afectado pelos efeitos da hipercapnia, com excepção do metabolismo basal nos estádios intermédios e finais. No entanto, a exposição a uma temperatura mais elevada afectou significativamente os embriões. Observou-se que os efeitos causados pelas condições ambientais, a que foram sujeitos durante a embriogénese, foram transmitidos ao estádio de desenvolvimento seguinte (tubarões juvenis). Estes efeitos “carry over” não tinham sido descritos para este grupo de animais. Contudo, deviam ser reconhecidos pelo papel importante que podem ter na “fitness” dos tubarões perante as alterações climáticas. Assim, é importante avaliar diretamente o risco e a vulnerabilidade dos tubarões relativamente à acidificação e aumento de temperatura dos oceanos, para que os gestores e políticos possam reconhecer as espécies de tubarões mais ameaçadas de extinção