Effects of ocean acidification and warming on the behaviour of marine shelled molluscs’ early life stages

Abstract

Over the last few decades the Earth’s climate change has been changing in an unprecedent way. The planet’s surface temperature has increased (Global Warming) due to the increasing emission of greenhouse gases from anthropogenic activities, especially carbon dioxide (CO2). Global changes have also affected the oceans causing an increase in its temperature – Ocean warming (W) – and a decrease in the seawater pH as a consequence of the increased concentration of CO2. Shelled gastropods and bivalves are potentially sensitive to OA-W since are calcifiers and have complex life cycles. These life cycles generally comprise a planktonic larval phase followed by a profound metamorphosis leading to a benthic way of life. In this way, early development stages may eventually be more susceptible to seawater acidification and warming. In order to assess the impact of OA-W on the behaviour and survival of the early stages of shelled molluscs, the larval phases of the gastropod Tritia reticulata (Linnaeus, 1758) – a necrophage essential in european coastal ecosystems – and of the bivalve Venerupis corrugata (Gmelin, 1791) – a filter-feeder and important fishery resource – were exposed to OA-W scenarios predicted by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for the end of this century. T. reticulata swimming and larval survival were negatively affected by the exposure to OA-W experimental conditions for 14 days. In addition to the synergistic effect of pH and temperature on the activity, velocity and distance traveled by T. reticulata veligers, there was evidence of morpho-histological damage of the foot epithelium with potential functional implications on both the larval and benthic phases. In turn, after 14 days of exposure to AO-W scenarios, the pullet carpet shell Venerupis corrugata showed greater larval survival and development, and no behavioural changes were observed. Despite the antagonistic effect of temperature and pH, their simultaneous occurrence may reduce the impacts of OA on natural populations’ development and seed production in hatchery, although exposure to OA scenarios for 60 days has been shown to affect the ability of juvenile clams to bury in the sediment and to produce byssus, possibly becoming more vulnerable to predation. In short, the results presented in this thesis demonstrate that T. reticulata survival seems to be threatened by late-century OA-W conditions projected by the IPCC, contrarily to V. corrugata, whose early life stages appear somewhat resilient to the environmental conditions studied, suggesting a beneficial effect of warming that may offset the negative effects of acidification if the tested scenarios become effective.

Ao longo das últimas décadas o clima da Terra tem vindo a alterar-se de um modo sem precedentes. A temperatura da superfície do planeta tem aumentado (Aquecimento Global) devido à crescente emissão de gases com efeito de estufa provenientes de atividades antropogénicas, especialmente o dióxido de carbono (CO2). As alterações globais têm afetado também os oceanos, provocando um aumento da sua temperatura – Aquecimento do Oceano (W) – e uma diminuição do pH da água do mar em consequência do aumento da concentração de CO2 – Acidificação do Oceano (OA). Os gastrópodes e os bivalves com concha são potencialmente sensíveis a cenários de OA-W pelo facto de serem calcificadores e por terem ciclos de vida complexos. Estes ciclos de vida compreendem, geralmente, uma fase larvar planctónica seguida de uma profunda metamorfose conducente a um modo de vida bentónico. Desta forma, os estados iniciais de desenvolvimento podem ser eventualmente mais suscetíveis ao aquecimento e acidificação da água do mar. Com o objetivo de avaliar o impacto da OA-W sobre o comportamento e a sobrevivência dos estádios iniciais da vida dos moluscos com concha, as fases larvares do gastrópode Tritia reticulata (Linnaeus, 1758) – uma espécie necrófaga essencial nos ecossistemas costeiros europeus – e do bivalve Venerupis corrugata (Gmelin, 1791) – filtrador e importante recurso pesqueiro no sudeste europeu – foram expostas a cenários de OA-W projetados pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) para o final deste século. A natação e a sobrevivência larvar de T. reticulata foram negativamente afetadas pela exposição a condições experimentais de OA-W durante 14 dias. Para além do efeito sinérgico do pH e da temperatura na atividade, velocidade e distância percorrida pelas velígeras de T. reticulata, foi verificada a existência de dano morfo-histológico do epitélio do pé, com potenciais implicações funcionais na fase larvar e bentónica. Por sua vez, após 14 dias de exposição a cenários de OA-W, a amêijoa-macha (V. corrugata) apresentou uma maior sobrevivência e desenvolvimento larvares, e não se observaram alterações comportamentais. Apesar do efeito antagónico da temperatura e do pH, a sua ocorrência em simultâneo poderá diminuir os impactos da OA no desenvolvimento das populações naturais e na produção de semente em maternidade, muito embora a exposição a cenários de OA, durante 60 dias, tenha demonstrado afetar a capacidade da amêijoa juvenil se enterrar no sedimento e de produzir bisso, ficando possivelmente mais vulnerável à predação. Em suma, os resultados apresentados nesta tese demonstram que a sobrevivência de T. reticulata parece estar ameaçada pelas condições de OA-W projetadas pelo IPCC para o final do século, contrariamente a V. corrugata, cujos estágios iniciais de vida aparentam uma certa resiliência às condições ambientais em estudo, sugerindo um efeito benéfico do aquecimento que pode vir a compensar os efeitos negativos da acidificação caso os cenários testados se tornem efetivos.