Summary

Técnicas Eficazes para a Alimentação e Cultura Ex Situ de um Corais Escleractíneos Reprodutores, Pocillopora acuta

Published: June 23, 2023
doi:

Summary

As mudanças climáticas estão impactando os ecossistemas de recifes de coral globalmente. Corais provenientes de sistemas de aquicultura ex situ podem ajudar a apoiar os esforços de restauração e pesquisa. Neste trabalho, são descritas técnicas de alimentação e cultura de corais que podem ser usadas para promover a manutenção a longo prazo de corais escleractíneos reprodutores ex situ .

Abstract

As mudanças climáticas estão afetando a sobrevivência, o crescimento e o recrutamento de corais globalmente, com mudanças em grande escala na abundância e composição da comunidade esperadas nos ecossistemas recifais nas próximas décadas. O reconhecimento dessa degradação dos recifes levou a uma série de novas intervenções ativas baseadas em pesquisa e restauração. A aquicultura ex situ pode desempenhar um papel de apoio através do estabelecimento de protocolos robustos de cultura de corais (por exemplo, para melhorar a saúde e a reprodução em experimentos de longo prazo) e através do fornecimento de um suprimento consistente de matrizes (por exemplo, para uso em projetos de restauração). Aqui, técnicas simples para a alimentação e cultivo ex situ de corais escleractíneos reprodutores são delineadas usando o coral comum e bem estudado, Pocillopora acuta, como exemplo. Para demonstrar essa abordagem, colônias de corais foram expostas a diferentes temperaturas (24 °C vs. 28 °C) e tratamentos alimentares (alimentados vs. não alimentados) e a produção e época reprodutivas, bem como a viabilidade de alimentar náuplios de Artemia para corais em ambas as temperaturas, foram comparadas. A produção reprodutiva apresentou alta variação entre as colônias, com diferentes tendências observadas entre os tratamentos térmicos; a 24 °C, as colônias alimentadas produziram mais larvas do que as colônias não alimentadas, mas o oposto foi encontrado nas colônias cultivadas a 28 °C. Todas as colônias se reproduziram antes da lua cheia, e diferenças no tempo reprodutivo só foram encontradas entre colônias não alimentadas no tratamento a 28 °C e colônias alimentadas no tratamento a 24 °C (média do dia lunar de reprodução ± desvio padrão: 6,5 ± 2,5 e 11,1 ± 2,6, respectivamente). As colônias de corais alimentaram-se eficientemente de náuplios de Artemia em ambas as temperaturas de tratamento. Essas técnicas propostas de alimentação e cultivo têm como foco a redução do estresse dos corais e a promoção da longevidade reprodutiva de forma econômica e customizável, com aplicabilidade versátil tanto em sistemas de escoamento quanto em sistemas de recirculação aquícola.

Introduction

Muitos ecossistemas de recifes de coral em todo o mundo estão sendo perdidos e degradados como resultado do estresse de altas temperaturas impulsionado pelas mudanças climáticas 1,2. O branqueamento de corais (isto é, a quebra da simbiose coral-algal3) foi considerado relativamente raro no passado4 mas agora está ocorrendo com mais frequência5, com expectativa de que o branqueamento anual ocorra em muitas regiões em meados do século 6,7. Esse encurtamento do período intermediário entre os eventos de branqueamento pode limitar a capacidade de resiliência dos recifes8. Os impactos diretos do estresse de altas temperaturas nas colônias de corais (por exemplo, dano tecidual9; depleção de energia10) estão intrinsecamente ligados a impactos indiretos no nível da escala dos recifes, dos quais uma redução na capacidade reprodutiva/de recrutamento é particularmente preocupante11. Isso estimulou uma série de pesquisas aplicadas explorando, por exemplo, o aumento ativo in situ do recrutamento (por exemplo, semeadura de recifes12), novas tecnologias para a restauração de corais em escala 13 e a simulação de pistas reprodutivas para induzir a reprodução em sistemas ex situ 14. Complementam essas intervenções ativas o recente reconhecimento das vantagens da alimentação heterotrófica em corais sob estresse térmico15 e a exploração do papel que a provisão alimentar pode desempenhar na reprodução16.

Sabe-se que a alimentação heterotrófica influencia o desempenho dos corais17 e tem sido especificamente associada ao aumento do crescimento dos corais18,19, bem como à resistência térmica e resiliência20,21. No entanto, os benefícios da heterotrofia não são onipresentes entre as espécies de corais22 e podem diferir de acordo com o tipo de alimento consumido 23, bem como o nível de exposição à luz24. No contexto da reprodução dos corais, a alimentação heterotrófica tem mostrado resultados variáveis, com observações de maior capacidade reprodutivade 25 e26 após alimentação heterotrófica. A influência da alimentação heterotrófica na reprodução de corais em um espectro de temperaturas é raramente avaliada, mas no coral temperado Cladocora caespitosa, a heterotrofia mostrou-se mais importante para a reprodução sob condições de temperatura mais baixa27. Uma melhor compreensão do papel da temperatura e da alimentação na produção reprodutiva é provavelmente necessária para determinar se recifes específicos (por exemplo, recifes associados à alta disponibilidade de alimento28) possuem uma maior capacidade de recrutamento sob as mudanças climáticas.

Semelhante à produção reprodutiva, o efeito da temperatura e da alimentação sobre o tempo reprodutivo em corais permanece relativamente pouco estudado, apesar da sincronização da reprodução com condições abióticas/bióticas ser uma consideração importante para o sucesso do recrutamento em um oceano em aquecimento29. Temperaturas mais quentes resultaram em reprodução mais precoce em estudos de condicionamento térmico de corais conduzidos em laboratório30, e isso também foi observado em corais coletados de recifes naturais ao longo das estações31. No entanto, curiosamente, a tendência oposta foi observada recentemente em corais alimentados cultivados ao longo de 1 ano em um sistema de fluxo ex situ (isto é, a reprodução ocorreu mais cedo no ciclo lunar em temperaturas mais frias de inverno e mais tarde no ciclo lunar em temperaturas mais quentes de verão)32. Esse resultado contrastante sugere que o tempo reprodutivo pode se afastar dos padrões típicos em condições associadas a recursos energéticos abundantes.

Experimentos controlados de longa duração sob diferentes cenários de temperatura podem contribuir para um melhor entendimento da influência da heterotrofia na reprodução em corais escleractíneos. Manter colônias de corais reprodutoras em condições ex situ para múltiplos ciclos reprodutivos, no entanto, pode ser um desafio (mas ver pesquisas anteriores32,33). Neste trabalho, são descritas técnicas simples e eficazes para a alimentação ativa (fonte alimentar: náuplios de Artemia) e o cultivo a longo prazo de um coral reprodutor (Pocillopora acuta) em um sistema de aquicultura de fluxo contínuo; No entanto, deve-se notar que todas as técnicas descritas também podem ser utilizadas em sistemas de aquicultura de recirculação. Para demonstrar essas técnicas, uma comparação preliminar da produção reprodutiva e da época de colônias de corais mantidas a 24 °C e 28 °C sob tratamentos “alimentado” e “não alimentado” foi conduzida. Essas temperaturas foram escolhidas para aproximar as temperaturas da água do mar no inverno e no verão, respectivamente, no sul de Taiwan30,34; Uma temperatura mais alta não foi escolhida porque a promoção de culturas ex situ de longo prazo, em vez de testar a resposta dos corais ao estresse térmico, foi um objetivo primário deste experimento. Além disso, a densidade de náuplios de Artemia antes e após as sessões de alimentação foi quantificada para comparar a viabilidade de alimentação heterotrófica em ambos os tratamentos de temperatura.

Especificamente, 24 colônias de P. acuta (extensão linear total média ± desvio padrão: 21,3 cm ± 2,8 cm) foram obtidas de tanques de fluxo nas instalações de pesquisa do Museu Nacional de Biologia Marinha e Aquário, sul de Taiwan. Pocillopora acuta é uma espécie de coral comum que possui tanto uma estratégia de desova de transmissão, mas tipicamente reprodutiva35,36. As colônias parentais desses corais foram originalmente coletadas no recife Outlet (21,931°E, 120,745°N) aproximadamente 2 anos antes para outro experimento32. Consequentemente, as colônias de corais utilizadas no presente experimento foram criadas por toda a vida em condições de cultura ex situ; especificamente, as colônias foram expostas à temperatura ambiente e a um ciclo claro: escuro de 12 h:12 h a 250 μmol quanta m−2·s−1 e foram alimentadas com náuplios de Artemia duas vezes por semana. Reconhecemos que essa cultura ex situ de longo prazo pode ter afetado a forma como as colônias responderam às condições de tratamento neste experimento. Gostaríamos, portanto, de enfatizar que o objetivo principal aqui é ilustrar como as técnicas descritas podem ser efetivamente utilizadas para o cultivo de corais ex situ, demonstrando um exemplo aplicado em que os efeitos da temperatura e da alimentação na reprodução dos corais foram avaliados.

As colônias de corais foram distribuídas uniformemente em seis tanques de cultura do sistema flow-through (comprimento interior do tanque x largura x altura: 175 cm x 62 cm x 72 cm; regime de luz do tanque: 12 h:12h ciclo claro:escuro a 250 μmol quanta m−2·s−1) (Figura 1A). A temperatura em três dos tanques foi fixada em 28 °C, e a temperatura nos outros três tanques foi fixada em 24 °C; cada tanque tinha um registrador que registrava a temperatura a cada 10 min (veja a Tabela de Materiais). A temperatura foi controlada independentemente em cada tanque usando chillers e aquecedores, e a circulação da água foi mantida usando motores de fluxo (veja a Tabela de Materiais). Metade das colônias em cada tanque (n = 2 colônias/tanque) foi alimentada com náuplios de Artemia duas vezes por semana, enquanto as outras colônias não foram alimentadas. Cada sessão de alimentação teve duração de 4 h e foi conduzida em dois tanques de alimentação independentes com temperatura específica. Durante a alimentação, todas as colônias foram movidas para os tanques de alimentação, incluindo as colônias não alimentadas, para padronizar o efeito de estresse potencial de mover as colônias entre os tanques. As colônias nos tratamentos alimentado e não alimentado foram posicionadas em seu próprio compartimento usando uma estrutura de malha dentro dos tanques de alimentação com temperatura específica para que apenas as colônias na condição de alimentado recebessem alimento. A produção e o tempo reprodutivo dos corais foram avaliados para cada colônia diariamente às 09:00 da manhã, contando-se o número de larvas que foram liberadas nos recipientes de coleta de larvas durante a noite.

Protocol

1. Colónias de coral suspensasem tanques de aquicultura ex situ Posicione uma barra entalada (comprimento x largura x altura: 75 cm x 1 cm x 3 cm), doravante denominada “barra suspensa”, em todo o tanque de cultura em preparação para pendurar as colônias de corais.NOTA: A barra suspensa usada neste experimento foi feita sob medida, mas um tubo de PVC simples com parafusos salientes (ou seja, para atuar como entalhes) seria suficiente, desde que pudesse ser posicionado de maneir…

Representative Results

Os protocolos descritos permitiram (1) a comparação da produção reprodutiva e época de colônias individuais de corais entre diferentes tratamentos de alimentação e temperatura e (2) uma avaliação da viabilidade da alimentação de náuplios de Artemia em diferentes temperaturas. Aqui, uma breve visão geral dos resultados é dada, mas deve-se ter cautela com relação à interpretação ampla dos efeitos relatados da temperatura e da alimentação sobre a reprodução dos corais devido à natureza de c…

Discussion

Esta avaliação preliminar do efeito da temperatura e da alimentação sobre a reprodução dos corais revelou diferenças na produção reprodutiva e na época entre colônias cultivadas sob diferentes condições de tratamento. Além disso, verificou-se que a alimentação de náuplios de Artemia para colônias de corais pareceu ser eficaz em temperaturas relativamente frias (24°C), bem como quentes (28°C). Esses resultados combinados destacam a aplicabilidade dessas técnicas simples para a alimentação e…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Esta pesquisa foi financiada pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (Taiwan), números de processo MOST 111-2611-M-291-005 e MOST 111-2811-M-291-001.

Materials

Artemia cysts  Supreme plus NA Food source 
Chiller Resun CL650 To cool down water temperature if needed
Conductivity portable meter WTW Cond 3110 To measure salinity
Enrichment diets Omega NA Used in Artemia cultivation
Fishing line Super Nylon monofilament To hang the coral colonies
Flow motors Maxspect GP03 To create water flow
Heater 350 W ISTA NA Heaters used in tanks
HOBO pendant temperature logger Onset Computer UA-002-08 To record water temperature
LED lights Mean Well FTS: HLG-185H-36B NA
Light portable meter LI-COR LI-250A Device used with light sensor to measure light intensity in PAR
Light sensor LI-COR LI-193SA NA
Plankton net 100 µm mesh size Omega NA To collect larvae and artemia 
Primary pump 6000 L/H Mr. Aqua BP6000 To draw water from tanks into chiller
Propeller-type current meter KENEK GR20 Device used with propeller-type detector to measure flow rate
Propeller-type detector KENEK GR3T-2-20N NA
Stereo microscope Zeiss Stemi 2000-C  To count the number of artemia 
Temperature controller 1000 W Rep Park O-RP-SDP-1 To set and maintain water temperature

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Lam, K., McRae, C. J., Liu, Z., Zhang, X., Fan, T. Effective Techniques for the Feeding and Ex Situ Culture of a Brooding Scleractinian Coral, Pocillopora acuta. J. Vis. Exp. (196), e65395, doi:10.3791/65395 (2023).

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