Avaliação da plasticidade fisiológica de crustáceos decápodes frente aos desafios das mudanças climáticas

Orientadora: Profa. Dra. Carolina Arruda de O. Freire

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Zoologia. Defesa : Curitiba, 28/01/2022

Inclui referências

Resumo: As mudanças climáticas afetam os ecossistemas estuarinos de forma prejudicial. As concentrações de CO2 aumentam a temperatura média e causam acidificação dos oceanos. Estima-se que eventos climáticos extremos, como ondas de calor, tempestades e inundações aumentem em frequência e intensidade. Isso afetaria a dinâmica dos ecossistemas costeiros, aumentando as chances de ocorrerem fenômenos facilitados pelas mudanças climáticas, como invasões biológicas. Zonas costeiras como o Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP), são caracterizadas pela variação diária de temperatura, pH e salinidade. Essas regiões tendem a intensificar os desafios ambientais aos quais os organismos ali são submetidos, devido às mudanças climáticas em curso e que ainda estão por vir. Conhecer as respostas fisiológicas dos animais a essas mudanças é necessário para determinar como tais fenômenos podem potencialmente afetar a ocorrência, distribuição, abundância, bem-estar e risco de extinção local dessas espécies. Nessa tese foram investigadas as performances fisiológicas de crustáceos decápodes encontrados no CEP diante de desafios compatíveis com os cenários observados e previstos de alterações climáticas. Esses animais já se encontram próximos aos seus limites fisiológicos e podem ser mais suscetíveis a ondas de calor e acidificação do oceano. Nos dois primeiros capítulos avaliou-se a plasticidade fisiológica e eurihalinidade das espécies Callinectes danae e Callinectes ornatus sob aumento de temperatura (capítulo I) ou acidificação (capítulo II), simultaneamente com redução de salinidade. O terceiro capítulo teve ênfase na comparação entre Charybdis hellerii (invasor) e Menippe nodifrons (nativo), permitindo discutir a questão invasão versus mudanças climáticas. Os espécimes foram coletados, transportados para a UFPR e mantidos em aquários até a realização dos experimentos de aumento de temperatura ou acidificação em conjunto com hiposalinidade. Ao final dos experimentos, os animais foram crioanestesiados, eutanasiados e foi coletado material para as análises de osmolalidade, cloreto, magnésio, lactato e oxihemocianina (hemolinfa) e teor hídrico (músculo). Também foi analisado consumo de oxigênio, excreção de amônia e valores de pH na água. Ambas as espécies de Callinectes toleraram bem a exposição a hiposalinidade, porém em exposição conjunta com aumento de temperatura ou com acidificação, houve aumento na hidratação tecidual, consumo de oxigênio e excreção de amônia para C. ornatus (em ambos os capítulos). Isso corrobora a maior eurihalinidade de C. danae em relação a C. ornatus. No capítulo III, C. hellerii e M. nodifrons foram afetados pela exposição a hiposalinidade e também houve efeito sinérgico com aumento de temperatura, afetando C. hellerii em maior intensidade, representado pelo aumento na hidratação muscular, consumo de oxigênio e excreção de amônia. Nossos resultados sugerem que mesmo espécies relativamente eurialinas/euritérmicas (C. ornatus) e invasoras (C. hellerii) apresentam dificuldades em manter boas performances osmorregulatórias/metabólicas diante de aumento de temperatura e acidificação, sendo assim igualmente suscetíveis as mudanças climáticas.

Abstract: Climate change has been shown to adversely affect marine and estuarine ecosystems. Concentrations of CO2 increase the average temperature and cause ocean acidification. Extreme events related to climate change, such as heat waves, are estimated to increase in frequency and intensity. This would greatly affect the dynamics of coastal ecosystems, increasing the chances to occur other phenomena facilitated by climate change, such as biological invasions. Coastal zones such as the Paranaguá Estuarine Complex (PEC), are characterized by daily variation in temperature, pH and salinity. These regions tend to intensify the environmental challenges to which the organisms are submitted there, due to ongoing climate changes that are yet to come. And knowing the physiological responses of animals to these changes is necessary to determine how such phenomena affect the occurrence, distribution, abundance, well-being and risk of local extinction of these species. In this thesis, the physiological performances of decapod crustaceans found in the PEC were investigated in the face of climate change scenarios. The fact that these are close to their physiological limits makes them more susceptible to climate change. In the first two chapters, the physiological plasticity and eurihalinity of Callinectes danae and Callinectes ornatus were evaluated under increased temperature (chapter I) or acidification (chapter II), simultaneously with reduced salinity. The third chapter focused on the comparison between Charybdis hellerii (invasive) and Menippe nodifrons (native), allowing us to discuss the issue of invasion x climate change. The specimens were collected, transported to UFPR and kept in aquariums until the experiments occurred. At the end of the experiments, the individuals were cryoanesthetized, euthanized and material collected for the analysis of osmolality, chloride, magnesium, lactate and oxyhemocyanin (hemolymph) and water content (muscle). Oxygen consumption, ammonia excretion and pH values in water were also analyzed. Both Callinectes species tolerated exposure to hyposalinity well, but in combination with increased temperature or acidification, there was an increase in tissue hydration, oxygen consumption and ammonia excretion for C. ornatus (in both chapters). This corroborates the greater eurihalinity of C. danae in relation to C. ornatus, the latter being more sensitive to the combination of hyposalinity with heating or acidification. In chapter III, C. hellerii and M. nodifrons were affected by exposure to hyposalinity and there was a synergistic effect with increase in temperature, affecting C. hellerii in greater intensity, represented by the increase in muscle hydration, oxygen consumption and ammonia excretion. Our results allow us to state that even relatively eurihaline/eurythermic (C. ornatus) and invasive (C. hellerii) species presented difficulties in maintaining good osmoregulatory/metabolic performance in the face of temperature increase and acidification, thus being equally susceptible to climate change.