Unravelling the thresholds of climate change for marine species

Abstract

Climate change has made extreme events occur more frequently, and with greater severity. One of these events are heatwaves, which have been increasingly observed around the world, leading to different species having to adapt or disappear, including macroalgae. Although the effects of aerial heatwaves have already been studied in several species, their temporal variability and recovery time have not yet been largely studied. This was done in this experiment, seeking to know if there is any kind of adaptation or recovery of the species during, or after, a heatwave, and if the species react better to a continuous heatwave or to a period that passes quickly from a heatwave to normal temperature, continuously. This was done in this study, using the species Fucus vesiculosus and Fucus serratus, which are two important species of macroalgae. The algae were collected at Praia Norte, in Viana do Castelo, and later brought to CIIMAR. After their acclimatization, they were placed in the experimental tanks, half of the tanks with water at a temperature of 17ºC, in order to simulate a cold temperature, and the other half at 23ºC, simulating a warmer temperature. All tanks were subjected to a heatwave of 34ºC and to different temporal variability (high and low) and recovery times (long and short) for 19 days. Great differences were observed between the algae that were in baths of different temperatures, verifying that the algae at 17ºC decayed rapidly, while those at 23ºC showed great recovery capacity. As expected, algae submitted to treatments with longer recovery had a better recovery than those from treatments with short recovery. For temporal variability treatments, as observed in other previous studies, results were not very conclusive. Some of the variables analyzed pointed to a better reaction of the algae in treatments with low temporal variability, mainly production, but the rest of the variables did not show significant effects. This experiment found that the most significant factor, i.e. that most influences algae when subjected to a heatwave, is the temperature of the water where they are located. This could be due to the fact that the algae found in warmer waters (23ºC treatments) are closer to the heatwave temperature, so it is easier for them to adapt than when they have a larger temperature difference. These results help to create methods to protect and maintain these marine habitats, so that organisms so important to our ecosystem are not lost.

As alterações climáticas têm feito com que eventos extremos ocorram mais frequentemente, e com uma maior gravidade. Um deste eventos são as ondas de calor, que se têm vindo a observar cada vez mais em todo o mundo, levando a que diversas espécies tenham que se adaptar, ou desaparecer, das quais fazem parte as macroalgas. Apesar dos efeito das ondas de calor aéreas já terem sido estudados em diversas espécies, a variabilidade temporal e o tempo de recuperação das mesmas, ainda não foi largamente estudado. Assim o iremos fazer neste estudo, procurando saber se existe algum tipo de adaptação ou recuperação das espécies durante ou após uma onda de calor, e se as espécies reagem melhor a uma onda de calor contínua ou a um período que passa rapidamente de onda de calor para temperatura normal, continuamente. Para fazer este estudo iremos usar as espécies Fucus vesiculosus e Fucus serratus, que são duas espécies importantes de macroalgas. As algas foram colhidas na Praia Norte, em Viana do Castelo, e posteriormente trazidas até ao CIIMAR. Após a sua aclimatização, foram colocadas nos tanques experimentais, estando metade dos tanques com a água a uma temperatura de 17ºC, de modo a simular uma temperatura fria, e a outra metade a 23ºC, simulando uma temperatura mais quente. Todos os tanques foram submetidos a uma onda de calor de 34ºC e a diferentes variabilidades temporais (alta e baixa) e tempos de recuperação (longo e curto) durante 19 dias. Foram observadas grandes diferenças entre as algas que se encontravam a banhos de temperaturas diferentes, verificando-se que as algas a 17ºC decaíam rapidamente, enquanto que as que estavam a 23ºC mostraram grande capacidade de recuperação. Como esperado, as algas submetidas a tratamentos com recuperação mais longa tiveram uma melhor recuperação do que as de tratamentos com curta recuperação. Quanto aos tratamentos de variabilidade temporal, como observado noutros estudos anteriores, não se obteve resultados muito conclusivos. Algumas das variáveis analisadas apontaram para uma melhor reação das algas em tratamentos de baixa variabilidade temporal, principalmente a produção, mas o resto das variáveis não mostraram efeitos significativos. Podemos então concluir que o fator mais significante, i.e. que mais influencia as algas quando submetidas a uma onda de calor, é a temperatura da água onde se situam. Isto poderá dever-se ao facto de as algas que se encontram em águas mais quentes (tratamentos de 23ºC) estarem mais perto da temperatura da onda de calor, pelo que é mais fácil adaptarem-se, do que quando têm uma diferença de temperaturas muito maior. Estes resultados ajudam à criação de métodos de proteção e manutenção destes habitats marinhos, de modo a que não se perca organismos tão importantes para o nosso ecossistema.