Effects of ocean warming and acidification on the early stages of marine fishes

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

The potential susceptibility of fish species to climate-driven changes as been highlighted by an increasing number of studies, yet little is known about fish earlylife stages capacity to tolerate future ocean conditions. In this context, the main objectives of this dissertation were to investigate a comprehensive set of biological responses of early-life stages of commercially important fish species with different life strategies, seabream (Sparus aurata), meagre (Argyrosomus regius), Senegalese sole (Solea senegalensis) and dolphinfish (Coryphaena hippurus) to future ocean warming (+4°C) and acidification (ΔpH=0.5) expected for 2100. The current dissertation constitutes the first attempt to address the interacting effects of climate-related conditions in fish early ontogeny. The combination of ocean warming and acidification intensified the effects on many morphological, behavioural, biochemical and physiological features, namely hatching success, skeletal deformities, growth, metabolic and enzymatic profiles, heat shock and antioxidant responses. However, species tolerance to future conditions was shown to be species-specific. Changes on the different features here investigated had severe repercussions on larval survival rates of each fish species. Impacts revealed to be more deleterious for seabream and meagre, the most active species with an associated planktonic life strategy. The higher decrease in survival rates of these species, 51.92% and 50.00% respectively, suggests a lower tolerance than the benthic flatfish (28.44% decrease) to future climate change. Such impairments are expected to affect larval performance, recruitment success, and further influence the abundance of fish stocks and population structure of these species. The main outputs of this dissertation allow stakeholders and policy-makers to take proactive measures to protect endangered and commercially-important species. However, it is worth noting that these species may have the opportunity to adapt to future ocean conditions.

Numerosos estudos têm vindo a demonstrar a suscetibilidade de diversas espécies de peixes às alterações climáticas, porém pouco se conhece sobre a capacidade de tolerância dos seus estados ontogenéticos iniciais às condições futuras dos oceanos. Neste contexto, a presente dissertação teve como objetivo investigar um conjunto abrangente de respostas biológicas dos estados iniciais de desenvolvimento de várias espécies de peixes, nomeadamente a dourada (Sparus aurata), corvina (Argyrosomus regius), linguado (Solea senegalensis) e doirado (Coryphaena hippurus) às condições de aquecimento (+4°C) e acidificação (ΔpH=0,5) dos oceanos expectáveis para 2100. A presente dissertação constitui a primeira abordagem à investigação do impacto dos efeitos sinergísticos da temperatura e acidificação nestes estados de desenvolvimento. A exposição à combinação destes fatores demonstrou expor os embriões e larvas ao limite da sua capacidade de aclimatação. A interação entre fatores intensificou os efeitos deletérios em muitos dos processos morfológicos, comportamentais, bioquímicos e fisiológicos, nomeadamente na eclosão, desenvolvimento larvar, perfil metabólico e enzimático, resposta antioxidante e ao choque térmico. As alterações observadas tiveram graves repercussões na sobrevivência das larvas. No entanto, a capacidade de tolerância revelou ser específica de cada espécie. Os impactos mais prejudiciais observaram-se nas espécies mais ativas com uma estratégia de vida planctónica. O maior decréscimo ao nível da sobrevivência registado na dourada e na corvina (51,92% e 50,00%, respectivamente) sugere uma menor tolerância por parte destas espécies às alterações climáticas relativamente ao linguado com uma redução de apenas 28,44%. Espera-se que estas alterações induzam impactos profundos no desempenho larvar e sucesso de recrutamento, afetando consequentemente a distribuição e a abundância destas espécies. Esta dissertação constitui um contributo importante para a tomada de decisões proactivas com vista a proteção das espécies mais ameaçadas e/ou comercialmente importantes. Contudo, atendendo ao ritmo das alterações climáticas nos oceanos é crucial avaliar a capacidade de adaptação destas espécies.