Simple Science

Scienza all'avanguardia spiegata semplicemente

# La biologia# Biologia cellulare

Larve di Corallo: Resilienza in un Oceano che si Riscalda

La ricerca mostra come le larve di corallo sopravvivono allo stress da temperatura mantenendo lo scambio di nutrienti.

― 5 leggere min


Sopravvivere allo stressSopravvivere allo stressda calore dei corallioceaniche.contro l'aumento delle temperatureLe larve di corallo mostrano resilienza
Indice

I Coralli sono ecosistemi vitali che si trovano negli oceani di tutto il mondo. Offrono rifugio a una vasta gamma di vita marina, sostengono le industrie della pesca e proteggono le coste dall'erosione. I coralli costruttori di reef, che sono cruciali per questi ecosistemi, hanno una relazione speciale con delle Alghe microscopiche chiamate dinoflagellati. Queste alghe vivono dentro il corallo e svolgono la fotosintesi, producendo cibo che il corallo usa per ottenere energia.

La relazione tra coralli e alghe

Coralli e alghe hanno una relazione vantaggiosa per entrambi. Il corallo fornisce riparo e nutrienti alle alghe, mentre le alghe producono cibo attraverso la fotosintesi. Questo cibo viene poi condiviso con il corallo, permettendo a quest'ultimo di prosperare. Tuttavia, questo equilibrio può essere disturbato da condizioni ambientali mutevoli, come l'aumento delle temperature dell'acqua.

La minaccia dello Sbiancamento dei coralli

Lo sbiancamento dei coralli si verifica quando fattori di stress, come l'aumento delle temperature, portano il corallo a espellere le alghe che vivono dentro di lui. Questo provoca una perdita di cibo per il corallo, rendendolo vulnerabile e spesso portando a mortalità di massa. Con l'intensificarsi dei cambiamenti climatici e le ondate di calore marino sempre più frequenti, gli eventi di sbiancamento dei coralli stanno aumentando, minacciando la sopravvivenza di questi ecosistemi vitali.

I meccanismi dietro lo sbiancamento dei coralli

Capire perché i coralli si sbiancano è complicato. La ricerca mostra che lo stress ossidativo e gli squilibri tra carbonio e Azoto possono portare a questo fenomeno. Quando i coralli sono stressati, specialmente per l'aumento delle temperature, lo scambio di nutrienti tra il corallo e le alghe diventa disturbato.

Il ruolo di carbonio e azoto

Lo scambio di carbonio e azoto è essenziale per mantenere la stabilità della relazione corallo-alga. L'apporto di azoto del corallo è fondamentale per il funzionamento delle alghe, e a sua volta, la produzione di carbonio delle alghe supporta le esigenze energetiche del corallo. Quando le temperature aumentano, la capacità del corallo di condividere azoto può essere compromessa, portando a squilibri che incidono sulla loro sopravvivenza.

L'importanza delle fasi di vita iniziali

Lo stadio larvale dei coralli è particolarmente vulnerabile agli eventi di sbiancamento. L'insediamento e la crescita di larve di corallo di successo sono essenziali per la continuazione dei reef di corallo. Le larve si affidano all'energia proveniente dai grassi immagazzinati e dai nutrienti delle loro alghe simbiotiche per sopravvivere durante questa fase critica. Se si verificano cambiamenti ambientali in questo momento, può influenzare la loro capacità di stabilirsi e crescere.

L'impatto della temperatura sulle larve di corallo

In questo studio, i ricercatori hanno esplorato come un aumento temporaneo della temperatura influisce sulle larve di corallo. Hanno esaminato specificamente la specie di corallo dominante alle Hawaii, Montipora capitata. Le larve sono state esposte a temperature leggermente elevate per vedere come questo avrebbe influenzato lo scambio nutrizionale con le alghe e i processi metabolici complessivi.

Configurazione sperimentale

Le larve sono state allevate in condizioni controllate, con alcune esposte a temperature normali mentre altre hanno subito un aumento di 2.5°C. I ricercatori hanno misurato varie risposte, inclusi effetti della temperatura sullo scambio di nutrienti e sul Metabolismo delle larve.

Misurazione dello scambio di nutrienti e del metabolismo

Per seguire come i nutrienti venivano condivisi tra le alghe e le larve di corallo, i ricercatori hanno usato un metodo chiamato tracciamento del carbonio. Aggiungendo un'etichetta di carbonio speciale all'ambiente delle larve, potevano osservare come questo carbonio etichettato si muoveva attraverso le vie metaboliche nel corallo.

Risultati dell'esposizione alla temperatura

Dopo aver osservato le larve, i ricercatori hanno scoperto che sebbene le temperature aumentate non influenzassero significativamente i tassi di sopravvivenza o di insediamento, i tassi metabolici erano ridotti. Questa riduzione potrebbe indicare che le larve di corallo stavano conservando energia per affrontare lo stress, permettendo loro di mantenere funzioni di base.

Stabilità delle relazioni simbiotiche

Nonostante le temperature elevate, la simbiosi tra le larve e le loro alghe è rimasta stabile. Le alghe hanno continuato a svolgere la fotosintesi e a condividere nutrienti con le larve. I ricercatori non hanno osservato segni di sbiancamento, indicando che le larve potrebbero avere meccanismi per affrontare lo stress a breve termine.

Maggiore assimilazione di azoto

Con l'aumento delle temperature, le larve hanno dimostrato un'abilità aumentata ad assimilare azoto. Questo è critico perché la disponibilità di azoto influisce sulla crescita del simbionte. Gestendo l'apporto di azoto, le larve di corallo potrebbero aiutare a stabilizzare la loro relazione con le alghe, assicurandosi di continuare a ricevere nutrienti necessari.

Bilanciamento tra carbonio e azoto

L'interazione tra carbonio e azoto è un tema chiave nella salute dei coralli. Le larve sono state in grado di aumentare l'assimilazione di azoto senza elevare il loro metabolismo centrale del carbonio. Questo indica una risposta strategica per mantenere la loro relazione simbiotica con le alghe.

Diagrammi delle risposte metaboliche

Rappresentazioni visive delle risposte metaboliche indicano come le larve gestiscono l'energia sotto stress. Sono state in grado di conservare energia mentre assicuravano un efficace scambio di nutrienti con le loro alghe.

Implicazioni per la conservazione dei coralli

Capire come le larve di corallo affrontano i cambiamenti di temperatura è cruciale per gli sforzi di conservazione. Con il clima che continua a cambiare, conoscere i meccanismi che permettono ai coralli di sopravvivere può informare le strategie per proteggere questi ecosistemi.

Direzioni future per la ricerca

Le ricerche future dovrebbero approfondire i processi metabolici delle larve di corallo e i ruoli di diversi fattori ambientali. Comprendere come funzionano questi meccanismi in diverse specie di corallo può aiutare a sviluppare strategie di conservazione mirate.

Riepilogo dei risultati

In sintesi, questa ricerca getta luce sulla relazione tra le larve di corallo e le loro alghe simbiotiche, in particolare sotto stress da temperature in aumento. La capacità delle larve di mantenere lo scambio di nutrienti mentre gestiscono energia e livelli di azoto mette in evidenza la resilienza dei coralli e sottolinea l'importanza di proteggere questi delicati ecosistemi mentre il cambiamento climatico avanza.

Fonte originale

Titolo: Coral larvae employ nitrogen sequestration mechanisms to stabilize carbon provisioning from algal symbionts under increased temperature

Estratto: Rising sea surface temperatures are increasingly causing breakdown in the nutritional relationship between corals and algal endosymbionts (Symbiodiniaceae), threatening the basis of coral reef ecosystems and highlighting the critical role of coral reproduction in reef maintenance. The effects of thermal stress on metabolic exchange (i.e., transfer of fixed carbon photosynthates from symbiont to host) during sensitive early life stages, however, remains understudied. We exposed symbiotic Montipora capitata coral larvae in Hawaii to high temperature (+2.5{degrees}C for 3 days), assessed rates of photosynthesis and respiration, and used stable isotope tracing (4mM 13C sodium bicarbonate; 4.5 h) to quantify metabolite exchange. While larvae did not show any signs of bleaching and did not experience declines in survival and settlement, metabolic depression was significant under high temperature, indicated by a 19% reduction in respiration rates, but with no change in photosynthesis. Larvae exposed to high temperature showed evidence for maintained translocation of a major photosynthate, glucose, from the symbiont, but there was reduced metabolism of glucose through central carbon metabolism (i.e., glycolysis). The larval host invested in nitrogen cycling by increasing ammonium assimilation, urea metabolism, and sequestration of nitrogen into dipeptides, a mechanism that may support the maintenance of glucose translocation under thermal stress. Host nitrogen assimilation via dipeptide synthesis appears to be used for nitrogen limitation to the Symbiodiniaceae, with the outcome of reduced symbiont population growth and retention of fixed carbon, effectively simulating photosynthate translocation to the host. Collectively, our findings indicate that although these larvae are susceptible to metabolic stress under high temperature, they can combat bleaching by diverting energy to nitrogen assimilation to maintain symbiont population density, photosynthesis, and carbon translocation.

Autori: Ariana Snow Huffmyer, J. Ashey, E. Strand, E. Chiles, X. Su, H. M. Putnam

Ultimo aggiornamento: 2024-06-08 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.07.598017

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.07.598017.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

Altro dagli autori

Articoli simili