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Responses of two species of Caribbean shallow-water branching corals to changes in ultraviolet radiation
Torres Pérez, Juan L.
Torres Pérez, Juan L.
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Abstract
Clear coral reefs waters are highly transparent to ultraviolet radiation (UVR) and
therefore, reef organisms should be adapted to tolerate present levels of UVR. However,
UVR can severely damage coral tissues and overall physiology. The effects of changes in
UVR on the growth, fecundity, and photosynthetic and photoprotective pigments
production of the Caribbean shallow-water branching corals Acropora cervicornis
(Lamarck 1816) and Porites furcata (Lamarck 1816) were studied by either reducing or
enhancing normal UVR doses in two separate experiments. First, UVR was artificially
depleted with Hyzod® acrylic panels and Saran® meshes. Second, different colonies were
exposed to enhanced UVR by either transplanting colonies of A. cervicornis from deep to
shallow areas, or exposing colonies of P. furcata to 10% increased UVR in aquariums
located under UV fluorescent bulbs. Growth rates were measured using the Alizarin Red
staining method. Fecundity was estimated after histological analysis. Pigments were
quantified through High Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis. A
positive correlation was found between growth and photosynthetic pigments
concentration, and reduced UVR, while the concentration of UV-absorbing compounds
(mycosporine-like amino acids or MAA’s) was negatively correlated with reduced UVR.
Severe bleaching experienced by A. cervicornis colonies transplanted from deep to
shallow areas resulted in significantly decreased growth rates and photosynthetic
pigments concentration compared to controls, although no significant changes were
observed in zooxanthellae densities. This suggests that a specific targeted effect of UVR
on the photosynthetic capacity of the zooxanthellae caused the bleaching. Bleached colonies survived by significantly increasing the UVR protection with increased MAA’s
concentrations and a possible relocation of resources. Similarly, colonies of P. furcata
exposed to artificially enhanced UVR significantly reduced their growth rates and
photosynthetic pigments concentrations compared to controls exposed to normal UVR. A
significant increase in MAA’s was also found in colonies of P. furcata under enhanced
UVR, while no differences were observed in fecundity compared to controls. While
several physical factors may influence reef corals physiology, these results suggest that
shallow-water corals could be significantly affected by increases in UVR resulting from
the thinning of the Earth’s ozone layer.
Las aguas arrecifales claras son altamente transparentes a la radiación ultravioleta (UVR) por lo que los organismos arrecifales deben estar adaptados a tolerar niveles actuales de UVR. Sin embargo, UVR puede dañar severamente los tejidos y la fisiologÃa de los corales escleractÃnidos. Los efectos de cambios en UVR en el crecimiento, fecundidad, y producción de pigmentos de los corales ramificados caribeños Acropora cervicornis (Lamarck 1816) y Porites furcata (Lamarck 1816) fueron estudiados en dos experimentos separados. Primero, UVR fue reducida artificialmente con paneles de acrÃlico Hyzod® y mallas de Saran®. Segundo, diferentes colonias fueron expuestas a aumentos en UVR ya sea transplantando colonias de A. cervicornis desde áreas profundas hacia áreas llanas, ó exponiendo colonias de P. furcata a un aumento de 10% en UVR en acuarios localizados debajo de lámparas fluorescentes de luz ultravioleta. Las tasas de crecimiento fueron medidas usando Alizarina Roja. La fecundidad fue estimada con análisis histológico. Los pigmentos fueron cuantificados utilizando análisis de CromatografÃa LÃquida de Alta Precisión (HPLC). El crecimiento y la concentración de pigmentos fotosintéticos correlacionaron positivamente con UVR reducida, mientras que la concentración de pigmentos absorbentes de UVR (MAA’s) correlacionó negativamente con UVR reducida. Un blanqueamiento severo en las colonias de A. cervicornis transplantadas de aguas profundas a aguas llanas resultó en una disminución significativa en el crecimiento y en la concentración de pigmentos fotosintéticos, sin ocurrir cambios significativos en la densidad de zooxantelas, comparadas con los controles, sugiriendo un efecto especÃfico de UVR en la capacidad fotosintética de las zooxantelas. Las colonias blanqueadas sobrevivieron aumentando significativamente los niveles de MAA’s y una posible relocalización de recursos. Igualmente, colonias de P. furcata expuestas artificialmente a aumentos en UVR redujeron significativamente su crecimiento y concentraciones de pigmentos fotosintéticos, y aumentaron significativamente las concentraciones de MAA’s en comparación con controles expuestos a niveles normales de UVR, pero no se observaron diferencias significativas en la fecundidad. Mientras que otros factores fÃsicos pueden influenciar la fisiologÃa de los corales escleractÃnidos, estos resultados sugieren que corales de aguas llanas pueden ser afectados significativamente por aumentos en UVR a consecuencia del adelgazamiento de la capa de ozono terrestre.
Las aguas arrecifales claras son altamente transparentes a la radiación ultravioleta (UVR) por lo que los organismos arrecifales deben estar adaptados a tolerar niveles actuales de UVR. Sin embargo, UVR puede dañar severamente los tejidos y la fisiologÃa de los corales escleractÃnidos. Los efectos de cambios en UVR en el crecimiento, fecundidad, y producción de pigmentos de los corales ramificados caribeños Acropora cervicornis (Lamarck 1816) y Porites furcata (Lamarck 1816) fueron estudiados en dos experimentos separados. Primero, UVR fue reducida artificialmente con paneles de acrÃlico Hyzod® y mallas de Saran®. Segundo, diferentes colonias fueron expuestas a aumentos en UVR ya sea transplantando colonias de A. cervicornis desde áreas profundas hacia áreas llanas, ó exponiendo colonias de P. furcata a un aumento de 10% en UVR en acuarios localizados debajo de lámparas fluorescentes de luz ultravioleta. Las tasas de crecimiento fueron medidas usando Alizarina Roja. La fecundidad fue estimada con análisis histológico. Los pigmentos fueron cuantificados utilizando análisis de CromatografÃa LÃquida de Alta Precisión (HPLC). El crecimiento y la concentración de pigmentos fotosintéticos correlacionaron positivamente con UVR reducida, mientras que la concentración de pigmentos absorbentes de UVR (MAA’s) correlacionó negativamente con UVR reducida. Un blanqueamiento severo en las colonias de A. cervicornis transplantadas de aguas profundas a aguas llanas resultó en una disminución significativa en el crecimiento y en la concentración de pigmentos fotosintéticos, sin ocurrir cambios significativos en la densidad de zooxantelas, comparadas con los controles, sugiriendo un efecto especÃfico de UVR en la capacidad fotosintética de las zooxantelas. Las colonias blanqueadas sobrevivieron aumentando significativamente los niveles de MAA’s y una posible relocalización de recursos. Igualmente, colonias de P. furcata expuestas artificialmente a aumentos en UVR redujeron significativamente su crecimiento y concentraciones de pigmentos fotosintéticos, y aumentaron significativamente las concentraciones de MAA’s en comparación con controles expuestos a niveles normales de UVR, pero no se observaron diferencias significativas en la fecundidad. Mientras que otros factores fÃsicos pueden influenciar la fisiologÃa de los corales escleractÃnidos, estos resultados sugieren que corales de aguas llanas pueden ser afectados significativamente por aumentos en UVR a consecuencia del adelgazamiento de la capa de ozono terrestre.
Description
Date
2005
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Keywords
Acropora cervicornis (Lamarck 1816) – Photosynthesis - Effect of ultraviolet radiation on - Caribbean, Porites furcata (Lamarck 1816) – Growth - Effect of ultraviolet radiation on - Caribbean, Coral reefs – Fecundity - Effect of ultraviolet radiation on - Caribbean, Coral reefs – Physiology - Caribbean