Techniques efficaces pour l’alimentation et la culture ex situ d’un corail scléractinien couver, Pocillopora acuta

Summary

Le changement climatique a un impact sur les écosystèmes des récifs coralliens à l’échelle mondiale. Les coraux provenant de systèmes d’aquaculture ex situ peuvent aider à soutenir les efforts de restauration et de recherche. Ici, les techniques d’alimentation et de culture des coraux qui peuvent être utilisées pour favoriser le maintien à long terme des coraux scléractiniaires couveurs ex situ sont décrites.

Abstract

Le changement climatique affecte la survie, la croissance et le recrutement des coraux à l’échelle mondiale, avec des changements à grande échelle dans l’abondance et la composition des communautés attendus dans les écosystèmes récifaux au cours des prochaines décennies. La reconnaissance de cette dégradation des récifs a suscité une série de nouvelles interventions actives basées sur la recherche et la restauration. L’aquaculture ex situ peut jouer un rôle de soutien grâce à la mise en place de protocoles robustes de culture corallienne (par exemple, pour améliorer la santé et la reproduction dans le cadre d’expériences à long terme) et par la fourniture d’un approvisionnement constant en géniteurs (par exemple, pour une utilisation dans des projets de restauration). Ici, des techniques simples pour l’alimentation et la culture ex situ de coraux scléractiniaires couveurs sont décrites en utilisant le corail commun et bien étudié, Pocillopora acuta, comme exemple. Pour démontrer cette approche, les colonies de coraux ont été exposées à différentes températures (24 °C contre 28 °C) et à différents traitements d’alimentation (nourris ou non nourris) et le rendement et le moment de la reproduction, ainsi que la faisabilité de nourrir les coraux avec des nauplius d’Artemia aux deux températures, ont été comparés. Le taux de reproduction a montré de fortes variations entre les colonies, avec des tendances différentes observées entre les traitements à la température ; à 24 °C, les colonies nourries ont produit plus de larves que les colonies non nourries, mais l’inverse a été observé dans les colonies cultivées à 28 °C. Toutes les colonies se sont reproduites avant la pleine lune, et les différences dans le moment de la reproduction n’ont été observées qu’entre les colonies non nourries dans le traitement à 28 °C et les colonies nourries dans le traitement à 24 °C (jour lunaire moyen de reproduction ± écart-type : 6,5 ± 2,5 et 11,1 ± 2,6, respectivement). Les colonies de coraux se nourrissaient efficacement de nauplius d’Artemia aux deux températures de traitement. Les techniques d’alimentation et d’élevage proposées sont axées sur la réduction du stress corallien et la promotion de la longévité de la reproduction d’une manière rentable et personnalisable, avec une applicabilité polyvalente dans les systèmes d’aquaculture à flux continu et à recirculation.

Introduction

De nombreux écosystèmes de récifs coralliens dans le monde sont en train de disparaître et de se dégrader en raison du stress dû aux températures élevées entraîné par le changement climatique ^1,2. Le blanchissement des coraux (c’est-à-dire la rupture de la symbiose corail-algue³) était considéré comme relativement rare au cours des^{4 dernières années}, mais il se produit maintenant plus fréquemment⁵, et on s’attend à ce qu’un blanchissement annuel se produise dans de nombreuses régions d’ici le milieu ou la fin du siècle ^6,7. Ce raccourcissement de la période intermédiaire entre les épisodes de blanchissement peut limiter la capacité de résilience des récifs⁸. Les impacts directs du stress à haute température sur les colonies coralliennes (par exemple, lésions tissulaires⁹ ; épuisement de l’énergie¹⁰) sont intrinsèquement liés aux impacts indirects à l’échelle du récif, dont une réduction de la capacité de reproduction et de recrutement est particulièrement préoccupante¹¹. Cela a stimulé une série de recherches appliquées explorant, par exemple, l’amélioration active in situ du recrutement (par exemple, l’ensemencement des récifs¹²), les nouvelles technologies pour la mise à l’échelle de la restauration des coraux¹³ et la simulation des signaux de reproduction pour induire la reproduction dans les systèmes ex situ ¹⁴. En complément de ces interventions actives, la reconnaissance récente des avantages de l’alimentation hétérotrophe chez les coraux soumis à un stress à haute température¹⁵ et l’exploration du rôle que l’apport alimentaire peut jouer dans la reproduction¹⁶.

L’alimentation hétérotrophe est connue pour influencer les performances des coraux¹⁷ et a été spécifiquement liée à l’augmentation de la croissance des coraux^18,19, ainsi qu’à la résistance thermique et à la résilience^20,21. Pourtant, les avantages de l’hétérotrophie ne sont pas omniprésents chez les espèces de coraux²² et peuvent différer en fonction du type d’aliment consommé 23, ainsi que du niveau d’exposition à la lumière²⁴. Dans le contexte de la reproduction des coraux, l’alimentation hétérotrophe a montré des résultats variables, avec des observations d’une capacité de reproduction supérieure à²⁵ et inférieure^{à 26} après une alimentation hétérotrophe. L’influence de l’alimentation hétérotrophe sur la reproduction des coraux à travers un spectre de températures est rarement évaluée, mais chez le corail tempéré Cladocora caespitosa, l’hétérotrophie s’est avérée plus importante pour la reproduction dans des conditions de température plus basses²⁷. Une meilleure compréhension du rôle de la température et de l’alimentation sur le rendement reproducteur est probablement nécessaire pour déterminer si des récifs spécifiques (par exemple, les récifs associés à une grande disponibilité de nourriture²⁸) possèdent une plus grande capacité de recrutement dans le cadre du changement climatique.

À l’instar de la production reproductive, l’effet de la température et de l’alimentation sur le moment de la reproduction chez les coraux reste relativement peu étudié, bien que la synchronisation de la reproduction avec les conditions abiotiques/biotiques soit un facteur important pour le succès du recrutement dans un océan qui se réchauffe²⁹. Il a été démontré que des températures plus chaudes entraînent une reproduction plus précoce dans les études de conditionnement thermique des coraux menées en laboratoire³⁰, et cela a également été observé dans les coraux collectés sur les récifs naturels au cours des saisons³¹. Pourtant, il est intéressant de noter que la tendance inverse a récemment été observée chez les coraux nourris cultivés au cours d’une année dans un système d’écoulement ex situ (c’est-à-dire que la reproduction s’est produite plus tôt dans le cycle lunaire à des températures hivernales plus fraîches et plus tard dans le cycle lunaire à des températures estivales plus chaudes)³². Ce résultat contrasté suggère que le moment de la reproduction peut s’écarter des schémas typiques dans des conditions associées à des ressources énergétiques abondantes.

Des expériences contrôlées à long terme sous différents scénarios de température pourraient contribuer à une meilleure compréhension de l’influence de l’hétérotrophie sur la reproduction chez les coraux scléractiniaires. Cependant, le maintien de colonies de coraux reproducteurs dans des conditions ex situ pendant plusieurs cycles de reproduction peut être difficile (mais voir les recherches précédentes^32,33). Des techniques simples et efficaces pour l’alimentation active (source de nourriture : Artemia nauplii) et la culture à long terme d’un corail couvant (Pocillopora acuta) dans un système d’aquaculture à écoulement continu sont décrites ; Cependant, il convient de noter que toutes les techniques décrites peuvent également être utilisées dans les systèmes d’aquaculture en recirculation. Pour démontrer ces techniques, une comparaison préliminaire du taux de reproduction et du moment de la reproduction des colonies de coraux maintenues à 24 °C et 28 °C sous traitement « nourri » et « non nourri » a été effectuée. Ces températures ont été choisies pour se rapprocher des températures de l’eau de mer en hiver et en été, respectivement, dans le sud de Taïwan^30,34 ; Une température plus élevée n’a pas été choisie parce que la promotion de la culture ex situ à long terme, plutôt que de tester la réponse des coraux au stress thermique, était l’un des principaux objectifs de cette expérience. De plus, la densité des nauplius d’Artemia avant et après les séances d’alimentation a été quantifiée pour comparer la faisabilité d’une alimentation hétérotrophe aux deux traitements à température.

Plus précisément, 24 colonies de P. acuta (extension linéaire totale moyenne ±écart-type : 21,3 cm ± 2,8 cm) ont été obtenues à partir de bassins à écoulement continu dans les installations de recherche du Musée national de biologie marine et d’aquarium, dans le sud de Taïwan. Pocillopora acuta est une espèce de corail commune qui possède à la fois une stratégie de reproduction à la volée et une stratégie de reproduction généralement couveuse^35,36. Les colonies parentes de ces coraux ont été collectées à l’origine dans le récif Outlet (21,931°E, 120,745°N) environ 2 ans plus tôt pour une autre expérience³². Par conséquent, les colonies de coraux utilisées dans la présente expérience ont été élevées toute leur vie dans des conditions de culture ex situ ; Plus précisément, les colonies ont été exposées à la température ambiante et à un cycle lumière/obscurité de 12 h : 12 h à 250 μmol quanta m⁻²·s⁻¹ et ont été nourries avec des nauplius d’Artemia deux fois par semaine. Nous reconnaissons que cette culture ex situ à long terme pourrait avoir affecté la façon dont les colonies ont réagi aux conditions de traitement dans cette expérience. Nous voudrions donc souligner que l’objectif principal ici est d’illustrer comment les techniques décrites peuvent être utilisées efficacement pour la culture de coraux ex situ en démontrant un exemple appliqué dans lequel les effets de la température et de l’alimentation sur la reproduction des coraux ont été évalués.

Les colonies de coraux ont été réparties uniformément dans six réservoirs de culture à écoulement continu (longueur intérieure du réservoir x largeur x hauteur : 175 cm x 62 cm x 72 cm ; régime d’éclairage du réservoir : 12 h : cycle lumière :obscurité à 250 μmol quanta m−²·s⁻¹) (Figure 1A). La température dans trois des réservoirs a été réglée à 28 °C et la température dans les trois autres réservoirs a été réglée à 24 °C ; chaque réservoir avait un enregistreur qui enregistrait la température toutes les 10 minutes (voir le tableau des matériaux). La température était contrôlée indépendamment dans chaque réservoir à l’aide de refroidisseurs et de réchauffeurs, et la circulation de l’eau était maintenue à l’aide de moteurs à débit (voir le tableau des matériaux). La moitié des colonies de chaque réservoir (n = 2 colonies/bassin) ont été nourries avec des nauplius d’Artemia deux fois par semaine, tandis que les autres colonies n’ont pas été nourries. Chaque séance d’alimentation a duré 4 h et s’est déroulée dans deux réservoirs d’alimentation indépendants à température spécifique. Pendant l’alimentation, toutes les colonies ont été déplacées dans les bassins d’alimentation, y compris les colonies non nourries, afin de normaliser l’effet de stress potentiel du déplacement des colonies entre les bassins. Les colonies dans les traitements d’alimentation et de non-alimentation ont été placées dans leur propre compartiment à l’aide d’un cadre grillagé à l’intérieur des réservoirs d’alimentation à température spécifique afin que seules les colonies à l’état d’alimentation reçoivent de la nourriture. Le rendement et le moment de la reproduction des coraux ont été évalués quotidiennement à 09h00 pour chaque colonie en comptant le nombre de larves qui avaient été relâchées dans les conteneurs de collecte des larves pendant la nuit.

Protocol

1. Colonies coralliennes suspenduesdans des bassins d’aquaculture ex situ Positionner une barre crantée (longueur x largeur x hauteur : 75 cm x 1 cm x 3 cm), ci-après appelée « barre suspendue », en travers du bac d’élevage en vue de l’accrochage des colonies coralliennes.REMARQUE : La barre de suspension utilisée dans cette expérience a été fabriquée sur mesure, mais un simple tuyau en PVC avec des vis saillantes (c’est-à-dire pour faire office d’encoches) s…

Representative Results

Les protocoles décrits ont permis (1) de comparer le rendement reproducteur et le moment de la reproduction de colonies de coraux individuelles entre des traitements d’alimentation et de température distincts et (2) d’évaluer la faisabilité de l’alimentation des nauplius d’Artemia à différentes températures. Nous donnons ici un bref aperçu des résultats, mais il convient de faire preuve de prudence en ce qui concerne l’interprétation large des effets rapportés de la température et de l’al…

Discussion

Cette évaluation préliminaire de l’effet de la température et de l’alimentation sur la reproduction des coraux a révélé des différences dans le rendement et le moment de la reproduction entre les colonies cultivées dans des conditions de traitement distinctes. De plus, il a été constaté que l’alimentation des colonies de coraux avec des nauplius d’Artemia semblait être efficace à des températures relativement fraîches (24 °C) et chaudes (28 °C). Ces résultats combinés mettent en évide…

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