L’escalfament aquàtic afecta especialment la Mar Mediterrània, tant pel que fa a la temperatura mitjana com a la freqüència i intensitat d’onades de calor. El Laboratòri d’Oceanografia de Vilafranca (LOV) realitza de fa anys experiments sobre el comportament de coralls sota diferents règims de temperatura. Chloe Carbonne és l’autora primera i corresponsal d’un article aparegut aquesta setmana a la revista Royal Society Open Science en el que es mostra la resposta de dos coralls escleractinis temperats a l’escalfament oceànic i a les onades de calor marines. Les espècies analitzades són Cladocora caespitosa (que viu en simbiosi amb zooxantel·les) i Astroides calycularis (que no disposa de zooxantel·les). Durant cinc mesos aquests coralls eren mantinguts en el laboratori sota quatre condicions tèrmiques. La primera reproduïa un escalfament de 3,2 K respecte de la mitjana local del 2012-2020. La segona consistia en la temperatura del 2018 amb dues onades de calor. La tercera reflectia la temperatura ambient local. La quarta consistia en temperatures inferiors a la mitjana local. El primer tractament d’escalfament condueix a l’emblanquiment d’algunes colònies de C. caespitosa i a la necrosi de colònies d’A. calycularis. Una temperatura alta afecta negativament la densitat d’algues endosimbiòsiques de C. caepistosa. Després d’una onada de calor, els coralls es recuperen: A. calycularis ho fa un recreixement de pòlips i C. caespitosa recupera la pigmentació per la revifalla de les zooxantel·les. Els dos coralls mostren resiliència davant de l’estrès tèrmic.
Carbonne et al. han estudiat durant cinc mesos en el laboratori l’efecte de la temperatura de l’aigua sobre els coralls ‘Cladocora caespitosa’ i ‘Astroides calycularis’.
El corall mediterrani i el canvi climàtic
Aquest estudi fou concebut per Chloe Carbonne (CNRS, LOV, Sorbonne Université), Steeve Comeau (CNRS, LOV, Sorbonne Université), Jean-Pierre Gattuso (CNRS, LOV, Sorbonne Université, IDDRI) i Núria Teixidó (CNRS, LOV, Sorbonne Université, Stazione Zoologica Anton Dohrn). Les dades foren obtingudes per Carbonne. L’anàlisi formal fou a càrrec de Carbonne. La investigació fou realitzada per Carbonne, Comeau, Keyla Plichon (CNRS, LOV, Sorbonne Université, Université Côte d’Azur) i Sebastien Schaub (CNRS, Laboratòri de Biologia de Desvolopament de Vilafranca, Sorbonne Université). La metodologia fou dissenyada per Carbonne, Comeau, Plichon i Schaub. El programari fou desenvolupat per Schaub. La recerca fou finançada, a través de Teixidó, pel govern francès i el Centre Nacional italià de Futur de la Biodiversitat.
Els autors agraeixen Samir Alliouane l’ajut en el laboratori, a Klara Asselin, Maxime Marinier i Ioannis Kalaitzakis l’assistència en el processament de les fotografies, i a Pietro Sorvino i Alice Mirasole per l’ajut en el treball de camp. També agraeixen a Laura Tamburello l’orientació en l’anàlisi estatística, i a Robert Schlegel per l’anàlisi de l’augment de les temperatures marines superficials.
Són les capes superiors de l’oceà les que emmagatzemen el 90% de l’excés de calor causat per l’escalfament global. Així doncs, en les darreres quatre dècades la temperatura marina superficial ha pujat 0,6 K. També s’ha registrat un augment de la freqüència i intensitat d’onades de calor marines, és a dir d’episodis en els que la temperatura supera el percentil 90 del registre climatològic durant cinc o més dies consecutius. Les onades de calor fomenten l’emblanquiment del corall.
A la Mar Mediterrània hom espera que l’escalfament sigui un 20% superior al de la mitjana oceànica. En l’escenari RCP8.5, l’augment de la temperatura global oceànica seria de 3,2 K a final de segle. Entre el 1993 i el 2017, el ritme d’escalfament a la Mediterrània era de 0,53 K per dècada. Entre el 2015 i el 2019 la Mediterrània ha viscut calorades que s’han manifestat en mortalitats massives d’espècies marines. L’estiu del 2022 fou especialment calorós a la Mediterrània Occidental (només superat pel 2003), arribant a 30,8°C en el litoral provençal en el mes d’agost. Les onades de calor de llavors afectaren especialment coralls i gorgonis.
L’emblanquiment del corall consisteix en el trencament de la simbiosi entre el corall i les algues endosimbiòtiques. Per als coralls zooxantel·lats aquesta simbiosi és essencial, ja que la major part dels requeriments de carboni són suplerts per les algues. L’emblanquiment condueix a una reducció dels recursos metabòlics, una pèrdua de reserves, un menor creixement, canvis en el microbioma i una major susceptibilitat a malalties.
Entre els coralls mediterranis formadors d’hàbitats trobem de zooxantel·lats (com Cladocora caespitosa) i d’azooxantel·lats (com Astroides calycularis). Són aquestes les dues espècies seleccionades per Carbonne et al.
Cinc mesos en el laboratori
El primer de juliol del 2020, en una exploració submarina a Ischia, es colliren quaranta colònies d’A. calycularis (amb uns 5 cm de diàmetre) i una fracció de 40 colònies de C. caespitosa (de 5 cm de diàmetre). Les primeres foren collides a Sant’Angelo i les segones a Chiane del Lume. Les colònies foren mantingudes en un tanc de 30 litres d’aigua salina en circulació durant 24 hores, abans d’ésser transportades a les instal·lacions d’aquari de Laboratòri d’Oceanografia de Vilafranca. Allà les colònies foren netejades, se’n recobrí la base amb una resina epoxi i se les mantingué a 23°C durant dues setmanes. En el cas de C. caespitosa es recolliren in situ vuit mostres addicionals, unes l’1 de juliol i unes altres el 18 de setembre del 2020, per conservar-les a −80°C. Aquestes mostres de corall es recolliren sota el permís n. 45, del 24 de gener del 2020, emès per als submarinistes científics del LOV, sota l’atribució del Prefet de la regió Provença-Aups-Còsta d’Azur. El permís era restringit a petites peces de grans colònies.
Carbonne et al. disposen de dades de temperatura de l’aigua marina d’Ischia de juny del 2012 a juny del 2021, a fondàries de 10 i 15 metres.
L’experiment pròpiament dit tingué una durada de 146 dies. Hi hagué quatre tractaments:
– el tractament ‘Ambient’ consistia en mantindre la temperatura mitjana diària del 2012-2020 d’Ischia a 10 metres de fondària.
– el tractament ‘Escalfament’ consistia en una temperatura 3,2 K superior a la del tractament anterior.
– el tractament ‘Onada de Calor’ reproduí les temperatures mitjanes del 2018, amb onades de calor.
– el tractament ‘Fresc’ consistia en mantindre la temperatura mitjana del 2012-2020 d’Ischia a 15 metres de fondària.
Cada tractament es va fer per quadruplicat per cada espècie. Així hi hagué 32 tancs experimentals de cinc litres. En cadascun hi havia una colònia. Als tancs s’hi bombava aigua marina de la Badia de Vilafranca, collida a una fondària de 5 metres, i que era escalfada a la temperatura oportuna. S’hi reproduïen les condicions de lluminositat d’Ischia a 10 metres de fondària.
El 20 de novembre del 2020 un problema tècnic en l’aquari provocà la mort de dues colònies de cada espècie.
Cada mes es feia una fotografia de cada colònia. La fotografia servia per fer-hi un recompte del nombre de pòlips per colònia. El creixement del corall es pot mesurar pel nombre de pòlips d’un mes respecte del mes anterior (considerant pòlips nou i la necrosi de pòlips).
La major densitat d’algues simbiòtiques es registra en el pic de temperatures, vers el 16 d’agost del 2020.
Amb la tècnica de pes flotant, s’avaluava la taxa de calcificació. Amb la tècnica de paper d’alumini es determinava la superfície de teixit viu.
En tres ocasions (29 de juliol, 16 d’agost i 30 de setembre del 2020) s’incubaren les colònies en cambres pèrspex per tal de mesurar-hi la respiració en fosc, així com la fotosíntesi neta de C. caespitosa. Les cambres pèrspex incorporen un sensor d’oxigen de fibra òptica.
L’emblanquiment de C. caespitosa era seguit en les fotografies mensuals.
Les vuit colònies de referència in situ i un pòlip extret al tercer mes de l’experiment servien per fer una mesura directa de la densitat simbiòtica. Els teixits eren homogeneïtzats i es feia una extracció del material algal, valorat després al microscopi de fluorescència.
L’efecte dels tractaments tèrmics sobre el nombre relatiu de pòlips, la taxa de respiració, la taxa de fotosíntesi i l’emblanquiment fou avaluat amb models mixtos lineals. Amb una anàlisi de la variança multivariada permutacional s’avaluaven els efectes en la taxa de calcificació i en la densitat d’algues endosimbiòtiques.
L’efecte dels règims experimentals de temperatura
En els vuit anys del període 2012-2020, a Ischia, a 10 metres de fondària, la mitjana mensual més alta és a l’agost, mentre que a 15 m ho és la de setembre. En tots dos casos la mínima és la del mes de març. La temperatura mitjana estival creix a raó de 0,032 K per any a 10 metres i a 0,051 K per any a 15 metres. Les pitjors onades de calor foren en el 2018.
Els tractaments d’Escalfament i d’Onada de Calor induïen en C. caespitosa un augment en el nombre de pòlips. Aquest efecte no s’observa a A. calycularis. En cap de les dues espècies s’observaven canvis en la taxa de calcificació.
La taxa de respiració de C. caespitosa és afectada positivament per la temperatura. L’efecte contrari s’observa en la taxa neta de fotosíntesi.
En el cas d’A. calycularis, el pic de la taxa de respiració coincideix amb el pic de temperatura.
Només el tractament ‘Fresc’ era capaç d’aturar l’emblanquiment de C. caespitosa. L’emblanquiment s’acompanya d’una reducció en la densitat dels simbionts.
Del laboratori a la mar
L’experiment de Carbonne et al. mostra com temperatures altes impacten en el nombre de pòlips i la taxa de respiració de totes dues espècies, així com en la simbiosi de C. caespitosa. No obstant, totes dues espècies mostren una capacitat de recuperar-se de la calor estival, amb una recreixement de pòlips a A. calycularis i una repigmentació a C. caespitosa al cap de tres mesos.
Una temperatura matina més elevada augmenta el metabolisme dels coralls. Això afavoreix el brot de nous pòlips. C. caespitosa, com a espècie zooxantel·lada, és més sensible a temperatures altes, cosa que es manifesta en un augment marcat de la taxa respiratòria. A temperatures altes l’eficiència fotosintètica dels endosimbionts cau.
Lligams:
– Response of two temperate scleractinian corals to projected ocean warming and marine heatwaves. Chloe Carbonne, Steeve Comeau, Keyla Plichon, Sébastien Schaub, Jean-Pierre Gattuso, Núria Teixidó. R. Soc. Open Sci. 11: 231683 (2024).
Des de la Mediterrània 