Da fisiologia ao nicho: presente e futuro dos bancos de rodolitos brasileiros

Abstract

As mudanças climáticas já exercem efeito sobre as espécies bentônicas marinhas. Associativamente, impactos locais, como a poluição, interagem e intensificam os efeitos das mudanças climáticas. Observam-se efeitos de mortalidade de espécies-chave e estruturadoras sistêmicas, como as algas calcáreas de vida livre (rodolitos). Frente às ameaças atuais e os cenários futuros para a mudança das condições abióticas, os impactos sobre a fisiologia e a distribuição destes organismos podem acarretar em danos sistêmicos. Portanto, compreender e descrever os principais impactos em escalas global e local aos bancos de rodolitos brasileiros, e investigar quais os efeitos destes para a fisiologia e a adequabilidade de habitat no presente e futuro, é de extrema importância para fomentar decisões de manejo e mitigação destas mudanças. Este estudo é focado em uma importante espécie formadora de rodolitos com ampla distribuição nas províncias biogeográficas brasileiras, o Lithothamnion crispatum (Hauck, 1878), com ampla distribuição nas províncias biogeográficas. A presente dissertação está estruturada em dois capítulos. No primeiro, realizou-se um levantamento dos principais estudos experimentais realizados com espécies de rodolitos, no mundo e no Brasil, verificando-se as forçantes ambientais mais investigadas. Observou-se ausência de experimentos que considerem a interatividade entre estressores e os efeitos de ondas de calor marinhas para as espécies brasileiras, bem como baixa frequência de trabalhos que analisam os efeitos de eutrofização e acidificação oceânica. Assim, realizou-se um experimento para análise da combinação destas três forçantes: aumento repentino de temperaturas (onda de calor marinha), aumento na concentração de nutrientes (eutrofização) e aumento de pCO2 (acidificação oceânica). Foi verificada a resposta no rendimento e na produção fotossintética de L. crispatum após 5 dias de exposição interativa a essas forçantes, e a sua possível recuperação após a remoção desses fatores e restabelecimento das condições iniciais ótimas. Associativamente, um modelo de nicho ecológico foi desenvolvido para determinar que variáveis ambientais explicam a atual distribuição de L. crispatum na costa brasileira, e também para estimar a futura adequabilidade de habitat dessa espécie. L. crispatum sofreu uma grande queda em desempenho fotossintético após 5 dias de exposição às forçantes globais e locais, mas apresentou uma resposta de recuperação após retorno a condições iniciais. Esta inferência experimental está de acordo com os resultados obtidos para o modelo de nicho, que demonstrou que a distribuição da espécie na costa brasileira não é explicada pelos fatores ondas de calor marinha ou pH. Além disso, indicou que, no futuro, pode haver a expansão da adequabilidade de habitat da espécie, ao invés de sua contração, o que seria esperado em um cenário de interações entre estressores. Portanto, L. crispatum aparenta ter uma certa resistência às condições ambientais futuras, porém uma consideração cuidadosa desses resultados precisa ser feita. Isto porque há limitações próprias do estudo e o isolamento destas variáveis. Com a associação futura destas forçantes às mudanças em outros fatores bióticos, como interação com outras espécies, respostas diferenciadas podem ser obtidas, devendo ser avaliadas através de novas modelagens baseadas em dados fisiológicos da espécie nestes cenários interativos.

Abstract: Climate change has already affected benthic marine species. Local impacts, such as pollution, interact and intensify the effects of climate change. Mortality of key structuring species is already being observed, such as on species of free-living coralline red algae (rhodoliths). In face of the current threats and future scenarios of environmental change, the impacts on the physiology and distribution of these organisms can result in systemic damages. Therefore, comprehending and describing the main anthropogenic impacts, in local and global scales, to Brazilian rhodolith beds is of extreme importance to inform managing and mitigation actions of these environmental changes. This study is focused in one highly important rhodolithforming species, Lithothamnion crispatum (Hauck, 1878), with a wide distribution across biogeographical provinces. The present thesis is structured in two chapters. In the first, a literature survey was done looking for the main experimental studies developed with rhodolithforming species in Brazil, examining the main environmental drivers investigated. An absence of experiments considering the interaction between these stressors and the effects of marine heatwaves was observed, as well as a low presence of studies analyzing the interaction between eutrophication and ocean acidification. For this reason, in the second chapter, an experiment was run to understand the effects of the combination of three drivers: a sudden increase of temperatures (marine heatwave), increased nutrient concentrations (eutrophication) and increased pCO2 levels (ocean acidification). The physiological response of L. crispatum was evaluated by measurements of photosynthetic production and yield after five days of exposition to the combined drivers, and the possible recovery of individuals after the removal of drivers and return to optimal initial conditions was also measured. Simultaneously, an ecological niche model was developed to determine which environmental variables explain the current distribution of L. crispatum in the Brazilian coast, and the future habitat suitability of this species was also estimated. L. crispatum experienced a great decrease in photosynthetic yield after 5 days of exposition to global and local drivers, but presented a recovery response after returning to the initial conditions. Experiment results are in accordance with model results, which demonstrated that the species? distribution in the Brazilian coast is not determined by heatwaves and pH. Moreover, the ecological niche model showed that in the future, L. crispatum may expand its habitat suitability, instead of losing suitable areas, which was first expected in a scenario of combination of multiple stressors. Therefore, L. crispatum appears to hold a certain resistance to future environmental conditions, although a careful consideration of these results needs to be done, as there as limitations in the study and in the isolation of these variables. With the association of these variables and biotic factors, such as interactions with other species, different responses may be obtained, and must be evaluated through new modeling techniques based in both physiological and biotic data for the species.