Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Axit hóa đại dương gây ra những phản ứng năng lượng khác nhau ở quần thể copepod Pseudocalanus acuspes vùng Bắc Cực và vùng ôn đới
Tóm tắt
Các khí thải nhân tạo gây ra sự gia tăng áp suất phần CO2 toàn cầu (pCO2), và các mô hình khí quyển dự đoán pCO2 sẽ đạt khoảng 1,000 µatm vào năm 2100. Khoảng một phần ba CO2 được phát thải sẽ bị hấp thụ bởi đại dương, dẫn đến sự giảm pH của nước biển. Các thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng khác nhau của hiện tượng axit hóa đại dương (OA) lên các động vật biển, và nó đã chứng minh rất khó để thiết lập các quy tắc chung về ảnh hưởng của OA giữa các loài. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện ra các ảnh hưởng năng lượng OA khác nhau ở các quần thể từ Svalbard và Skagerrak của cùng một loài copepod calanoid, Pseudocalanus acuspes. Ở quần thể Svalbard, tỷ lệ ăn vào cho thấy phản ứng hình chữ U đảo ngược tương tự như hormesis với tỷ lệ cao hơn ở pH 7.80 so với pH 7.95 và pH 7.61 tại các nồng độ con mồi trung bình và cao. Mặt khác, tỷ lệ ăn vào thấp hơn ở pH 7.70 và pH 7.47 so với pH 7.95 chỉ ở nồng độ con mồi cao trong quần thể Skagerrak. Thứ hai, chúng tôi phát hiện những tương tác quan trọng giữa ảnh hưởng của pH và nồng độ con mồi đối với cả tỷ lệ tiêu hóa và tỷ lệ hô hấp trong quần thể Skagerrak, cho thấy rằng OA có thể ảnh hưởng tới cách thức liên quan giữa tiêu hóa và hô hấp với nồng độ con mồi. Kết luận, các kết quả cho thấy rằng ảnh hưởng của OA có thể không hoàn toàn tỷ lệ thuận với pH ở copepod, hơn nữa, các ảnh hưởng cũng có thể thay đổi trong cùng một loài giữa các quần thể từ các khu vực khác nhau.
Từ khóa
#axit hóa đại dương #Pseudocalanus acuspes #phản ứng năng lượng #động vật biển #tỷ lệ tiêu hóaTài liệu tham khảo
Aarbakke ONS, Bucklin A, Halsband C, Norrbin F (2011) Discovery of Pseudocalanus moultoni (Frost, 1989) in Northeast Atlantic waters based on mitochondrial COI sequence variation. J Plank Res 33:1487–1495
Båmstedt U (1986) Chemical composition and energy content. In: Corner EDS, O’Hara SCM (eds) The biological chemistry of marine copepods. Clarendon Press, Oxford
Beaugrand G, Brander KM, Lindley JA, Souissi S, Reid PC (2003) Plankton effect on cod recruitment in the North Sea. Nature 426:661–664
Bell G, Collins S (2008) Adaptation, extinction and global change. Evol Appl 1:3–16
Brown JH, Gillooly JF, Allen AP, Savage VM, West GB (2004) Toward a metabolic theory of ecology. Ecology 85:1771–1789
Caldeira K, Wickett ME (2005) Ocean model predictions of chemistry changes from carbon dioxide emissions to the atmosphere and ocean. J Geophys Res Oceans 110:C09S04
Calliari D, Andersen CM, Thor P, Gorokhova E, Tiselius P (2006) Salinity modulates the energy balance and reproductive success of co-occurring copepods Acartia tonsa and A. clausi in different ways. Mar Ecol Prog Ser 312:177–188
Calosi P, Rastrick SPS, Lombardi C, de Guzman HJ, Davidson L, Jahnke M, Giangrande A, Hardege JD, Schulze A, Spicer JI, Gambi MC (2013) Adaptation and acclimatization to ocean acidification in marine ectotherms: an in situ transplant experiment with polychaetes at a shallow CO2 vent system. Philos Trans R Soc B Biol Sci 368:20120444
Cao L, Caldeira K, Jain AK (2007) Effects of carbon dioxide and climate change on ocean acidification and carbonate mineral saturation. Geophys Res Lett 34:L05607
Castonguay M, Plourde S, Robert D, Runge JA, Fortier L (2008) Copepod production drives recruitment in a marine fish. Can J Fish Aquat Sci 65:1528–1531
Clarke KR (1993) Non-parametric multivariate analysis of changes in community structure. Aust J Ecol 18:117–143
Cripps G, Lindeque P, Flynn KJ (2014) Have we been underestimating the effects of ocean acidification in zooplankton? Glob Change Biol 20:3377–3385
Dam HG, Lopes RM (2003) Omnivory in the calanoid copepod Temora longicornis: feeding, egg production and egg hatching rates. J Exp Mar Biol Ecol 292:119–137
Dupont S, Pörtner HO (2013) Get ready for ocean acidification. Nature 498:429
Fitzer SC, Caldwell GS, Close AJ, Clare AS, Upstill-Goddard RC, Bentley MG (2012) Ocean acidification induces multi-generational decline in copepod naupliar production with possible conflict for reproductive resource allocation. J Exp Mar Biol Ecol 418–419:30–36
Freese D, Kreibich T, Niehoff B (2012) Characteristics of digestive enzymes of calanoid copepod species from different latitudes in relation to temperature, pH and food. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol 162:66–72
Frost BW (1972) Effect of size and concentration of food particles on the feeding behaviour of the marine planktonic copepod Calanus finmarchicus. Limnol Oceanogr 17:805–815
Grabbert S, Renz J, Hirche H-J, Bucklin A (2010) Species-specific PCR discrimination of species of the calanoid copepod Pseudocalanus, P. acuspes and P. elongatus, in the Baltic and North Seas. Hydrobiologia 652:289–297
Gudmundsdottir R (2008) Pseudocalanusin Svalbard waters: identification and distribution of two sibling species. Department of Aquatic Biosciences, University of Tromsø, Norwegian College of Fisheries Science, pp 1–153
Hansen B, Tande KS, Berggreen U (1990) On the trophic fate of Phaeocystis pouchetii (Hariot). III. Functional responses in grazing demonstrated in juvenile stages of Calanus finmarchicus (Copepoda) fed diatoms and Phaeocystis. J Plank Res 12:1173–1187
IPCC (2013) IPCC fifth assessment report: climate change 2013. The Physical Science Basis, Cambridge
Jobling M (1983) Towards an explantation of specific dynamic action. J Fish Biol 23:549–556
Kiørboe T, Møhlenberg F, Hamburger K (1985) Bioenergetics of the planktonic copepod Acartia tonsa: relation between feeding, egg production and respiration, and composition of specific dynamic action. Mar Ecol Prog Ser 26:85–97
Klein Breteler WCM, Fransz HG, Gonzalez SR (1982) Growth and development of four calanoid copepod species under experimental and natural conditions. Neth J Sea Res 16:195–207
Koehn RK, Bayne BL (1989) Towards a physiological and genetical understanding of the energetics of the stress response. Biol J Linn Soc 37:157–171
Koski M, Klein Breteler WCM (2003) Influence of diet on copepod survival in the laboratory. Mar Ecol Prog Ser 264:73–82
Kroeker KJ, Kordas RL, Crim RN, Singh GG (2010) Meta-analysis reveals negative yet variable effects of ocean acidification on marine organisms. Ecol Lett 13:1419–1434
Kurihara H (2008) Effects of CO2-driven ocean acidification on the early developmental stages of invertebrates. Mar Ecol Prog Ser 373:275–284
Kurihara H, Ishimatsu A (2008) Effects of high CO2 seawater on the copepod (Acartia tsuensis) through all life stages and subsequent generations. Mar Pollut Bull 56:1086–1090
Last JM (1980) The food of twenty species of fish larvae in the west-central North Sea. Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, Lowestoft
Lewis E, Wallace DWR (1998) Program developed for CO2 system calculations. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, US Department of Energy, Oak Ridge
Lewis CN, Brown KA, Edwards LA, Cooper G, Findlay HS (2013) Sensitivity to ocean acidification parallels natural pCO2 gradients experienced by Arctic copepods under winter sea ice. Proc Natl Acad Sci 110:E4960–E4967
Li W, Gao K (2012) A marine secondary producer respires and feeds more in a high CO2 ocean. Mar Pollut Bull 64:699–703
Lischka S, Hagen W (2005) Life histories of the copepods Pseudocalanus minutus, P. acuspes (Calanoida) and Oithona similis (Cyclopoida) in the Arctic Kongsfjorden (Svalbard). Pol Biol 28:910–921
Mauchline J (1998) The biology of calanoid copepods. Academic Press, San Diego
Mayor DJ, Everett NR, Cook KB (2012) End of century ocean warming and acidification effects on reproductive success in a temperate marine copepod. J Plank Res 34:258–262
Mayzaud P, Tirelli V, Bernard JM, Roche-Mayzaud O (1998) The influence of food quality on the nutritional acclimation of the copepod Acartia clausi. J Mar Syst 15:483–493
Mayzaud P, Boutoute M, Gasparini SP, Mousseau L, Lefevre D (2005) Respiration in marine zooplankton-the other side of the coin: CO2 production. Limnol Oceanogr 50:291–298
McConville K, Halsband C, Fileman ES, Somerfield PJ, Findlay HS, Spicer JI (2013) Effects of elevated CO2 on the reproduction of two calanoid copepods. Mar Pollut Bull 73:428–434
Montagnes DJS, Berges JA, Harrison PJ, Taylor FJM (1994) Estimating carbon, nitrogen, protein, and chlorophyll a from volume in marine phytoplankton. Limnol Oceanogr 39:1044–1060
Ohman MD (1986) Predator-limited population-growth of the copepod Pseudocalanus sp. J Plank Res 8:673–713
Peijnenburg KTCA, Goetze E (2013) High evolutionary potential of marine zooplankton. Ecol Evol 3:2765–2781
Pörtner HO, Langenbuch M, Reipschläger A (2004) Biological impact of elevated ocean CO2 concentrations: lessons from animal physiology and earth history. J Oceanogr 60:705–718
Riebesell U, Fabry VJ, Hansson L, Gattuso JP (2010) Guide to best practice for research for ocean acidification and data reporting. Publications Office of the European Union, Luxembourg
Sabine CL, Feely RA, Gruber N, Key RM, Lee K, Bullister JL et al (2004) The ocean sink for CO2. Science 305:367–371
Sanford E, Kelly MW (2010) Local adaptation in marine invertebrates. Annu Rev Mar Sci 3:509–535
Stumpp M, Wren J, Melzner F, Thorndyke MC, Dupont ST (2011) CO2 induced seawater acidification impacts sea urchin larval development I: elevated metabolic rates decrease scope for growth and induce developmental delay. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 160:331–340
Stumpp M, Hu M, Casties I, Saborowski R, Bleich M, Melzner F, Dupont S (2013) Digestion in sea urchin larvae impaired under ocean acidification. Nat Clim Change 3:1044–1049
Thor P (2000) Relationship between specific dynamic action and protein deposition in calanoid copepods. J Exp Mar Biol Ecol 24:171–182
Thor P (2002) Specific dynamic action and carbon incorporation in Calanus finmarchicus copepodites and females. J Exp Mar Biol Ecol 272:159–169
Thor P, Wendt I (2010) Functional response of carbon absorption efficiency in the copepod Acartia tonsa Dana. Limnol Oceanogr 55:1779–1789
Thor P, Cervetto G, Besiktepe S, Ribera-Maycas E, Tang KW, Dam HG (2002) Influence of two different green algal diets on specific dynamic action and incorporation of carbon into biochemical fractions in the copepod Acartia tonsa. J Plank Res 24:293–300
Thor P, Nielsen TG, Tiselius P, Juul-Pedersen T, Michel C, Møller EF, Dahl K, Selander E, Gooding S (2005) Post spring bloom community structure of pelagic copepods in the Disko Bay, Western Greenland. J Plank Res 27:341–356
Thor P, Koski M, Tang KW, Jónasdóttir SH (2007) Supplemental effects of diet mixing on absorption of ingested organic carbon in the marine copepod Acartia tonsa. Mar Ecol Prog Ser 331:131–138
Thor P, Nielsen TG, Tiselius P (2008) Mortality rates of epipelagic copepods in the post-spring bloom period in the Disko Bay, western Greenland. Mar Ecol Prog Ser 359:151–160
Vargas CA, de la Hoz M, Aguilera V, Martin VS, Manriquez PH, Navarro JM, Torres R, Lardies MA, Lagos NA (2013) CO2-driven ocean acidification reduces larval feeding efficiency and changes food selectivity in the mollusk Concholepas concholepas. J Plank Res 35:1059–1068
Wood HL, Spicer JI, Widdicombe S (2008) Ocean acidification may increase calcification rates, but at a cost. Proc R Soc B Biol Sci 275:1767–1773
Zervoudaki S, Frangoulis C, Giannoudi E, Krasakopoulou E (2014) Effects of low pH and raised temperature on egg production, hatching and metabolic rates of a Mediterranean copepod species (Acartia clausi) under oligotrophic conditions. Mediterr Mar Sci 15:74–83
Zhang D, Li S, Wang G, Guo D, Xing K, Zhang S (2012) Biochemical responses of the copepod Centropages tenuiremis to CO2-driven acidified seawater. Water Sci Technol 65:30–37
