Efectos de la larga exposición a condiciones de bajo pH en las estructuras calcáreas del erizo de mar Arbacia lixula (Linnaeus, 1758)

Abstract

The CO2 emissions due to human activities have caused the oceans to absorb a larger amounts of carbon dioxide. This situation has generated chemical reactions, leading to a decrease in pH and in the concentration of carbonate ions (CO3 2-) in seawater. This process is known as Ocean Acidification (OA) and has major repercussions on the physiological, ecological and behavioural functions of marine animals, especially in calcifying species, and it is considered a major threat to marine life. This study aims to determine the effects of OA on the sea urchin Arbacia lixula using a long-term natural experiment, the CO2 seeps system off Fuencaliente coast in La Palma Island (Canary Islands). In this area, there are spots were the pH drops to 7.56 units during low tide and a clear pH gradient can be found on the surrounding of those emission points. We have studied the external morphometry of the skeleton and Aristotle's lantern, as well as the fracture force, the sea urchin growth, and the mineralogy across the pH gradient. Regarding the growth of A. lixula, we have explored different growth rings reading techniques applied on the genital plates. The most useful techniques have been Moore, 1935 and Schuhbauer, 2010; with three other combinations of techniques, that also worked fine for reading rings. It was observed that in low pH zone, sea urchins decreased in body size and spine length but showed stronger test (more resistant to fracture). There was also a slight increase in the percentage of Mg in the calcite of the test and the lantern. These unexpected results have shown how these natural experiments are essential to understand the real consequences of OA on calcareous organisms.

Las emisiones de CO2 debidas a las actividades humanas han provocado que los océanos absorban una mayor cantidad de dióxido de carbono. Esta situación ha generado reacciones químicas que han provocado una disminución del pH y de la concentración de iones carbonato (CO3 2-) en el agua de mar. Este proceso se conoce como Acidificación Oceánica (AO) y tiene importantes repercusiones en las funciones fisiológicas, ecológicas y de comportamiento de los animales marinos, especialmente en las especies calcificadoras, y se considera una gran amenaza para la vida marina. Este estudio pretende determinar los efectos de la AO sobre el erizo de mar Arbacia lixula utilizando un experimento natural a largo plazo, el sistema de filtraciones de CO2 frente a la costa de Fuencaliente en la isla de La Palma (Islas Canarias). En esta zona, existen puntos en los que el pH desciende hasta 7,56 unidades durante la marea baja y se puede encontrar un claro gradiente de pH en los alrededores de estos puntos de emisión. Hemos estudiado la morfometría externa del esqueleto y la linterna de Aristóteles, así como la fuerza de fractura, la mineralogía y el crecimiento del erizo de mar a través del gradiente de pH. En cuanto al crecimiento de A. lixula, hemos explorado diferentes técnicas de lectura de anillos de crecimiento aplicadas en las placas genitales. Las técnicas más útiles han sido Moore, 1935 y Schuhbauer, 2010; con otras tres combinaciones de técnicas e ideas, que también funcionaron bien para la lectura de anillos. Se observó que, en la zona de pH bajo, los erizos de mar disminuyeron el tamaño del cuerpo y la longitud de sus espinas pero mostraron una esqueleto más fuerte (más resistente a la fractura). También hubo un ligero aumento del porcentaje de Mg en la calcita del esqueleto y la linterna. Estos resultados inesperados han mostrado cómo estos experimentos naturales son esenciales para entender los impactos reales de la AO en los organismos calcáreos.