Effects of ocean acidification on the photosynthetic performance, carbonic anhydrase activity and growth of the giant kelp Macrocystis pyrifera

Under ocean acidification (OA), the 200 % increase in CO2(aq) and the reduction of pH by 0.3-0.4 units are predicted to affect the carbon physiology and growth of macroalgae. Here we examined how the physiology of the giant kelp Macrocystis pyrifera is affected by elevated pCO2/low pH. Growth and photosynthetic rates, external and internal carbonic anhydrase (CA) activity, HCO3 (-) versus CO2 use were determined over a 7-day incubation at ambient pCO2 400 µatm/pH 8.00 and a future OA treatment of pCO2 1200 µatm/pH 7.59. Neither the photosynthetic nor growth rates were changed by elevated CO2 supply in the OA treatment. These results were explained by the greater use of HCO3 (-) compared to CO2 as an inorganic carbon (Ci) source to support photosynthesis. Macrocystis is a mixed HCO3 (-) and CO2 user that exhibits two effective mechanisms for HCO3 (-) utilization; as predicted for species that possess carbon-concentrating mechanisms (CCMs), photosynthesis was not substantially affected by elevated pCO2. The internal CA activity was also unaffected by OA, and it remained high and active throughout the experiment; this suggests that HCO3 (-) uptake via an anion exchange protein was not affected by OA. Our results suggest that photosynthetic Ci uptake and growth of Macrocystis will not be affected by elevated pCO2/low pH predicted for the future, but the combined effects with other environmental factors like temperature and nutrient availability could change the physiological response of Macrocystis to OA. Therefore, further studies will be important to elucidate how this species might respond to the global environmental change predicted for the ocean.

Bicarbonate uptake via an anion exchange protein is the main mechanism of inorganic carbon acquisition by the giant kelp Macrocystis pyrifera (Laminariales, Phaeophyceae) under variable pH

Macrocystis pyrifera is a widely distributed, highly productive, seaweed. It is known to use bicarbonate (HCO3-) from seawater in photosynthesis and the main mechanism of utilization is attributed to the external catalyzed dehydration of HCO3- by the surface-bound enzyme carbonic anhydrase (CAext). Here, we examined other putative HCO3- uptake mechanisms in M. pyrifera under pHT 9.00 (HCO3-: CO2 = 940:1) and pHT 7.65 (HCO3-: CO2 = 51:1). Rates of photosynthesis, and internal CA (CAint) and CAext activity were measured following the application of AZ which inhibits CAext, and DIDS which inhibits a different HCO3- uptake system, via an anion exchange (AE) protein. We found that the main mechanism of HCO3- uptake by M. pyrifera is via an AE protein, regardless of the HCO3-: CO2 ratio, with CAext making little contribution. Inhibiting the AE protein led to a 55%-65% decrease in photosynthetic rates. Inhibiting both the AE protein and CAext at pHT 9.00 led to 80%-100% inhibition of photosynthesis, whereas at pHT 7.65, passive CO2 diffusion supported 33% of photosynthesis. CAint was active at pHT 7.65 and 9.00, and activity was always higher than CAext, because of its role in dehydrating HCO3- to supply CO2 to RuBisCO. Interestingly, the main mechanism of HCO3- uptake in M. pyrifera was different than that in other Laminariales studied (CAext-catalyzed reaction) and we suggest that species-specific knowledge of carbon uptake mechanisms is required in order to elucidate how seaweeds might respond to future changes in HCO3-:CO2 due to ocean acidification.

Avances y Desafíos para la producción industrial de Macrocystis y su transformación en biocombustibles

En esta conferencia se presenta los avances sobre las técnicas de producción a gran escala del alga parda Macrocystis pyrifera. Se aborda el manejo de la especie en laboratorio para la obtención de algas mediante reproducción sexual y su traslado al medio costero en el Sur de Chile para la obtención de biomasa. Se presenta los procedimientos de obtención de bioetanol a partir de la fermentación azúcares solubles como de los polisacáridos de pared mediante la acción de bacterias transformadas que faciltan el proceso. Por otro lado se presentan datos sobre la ecofisología y fisologái del carbono d esta especie y el uso de compustos bio-activos de interés en la industria alimentaria .

Avaliação da potencialidade de cultivo de Macrocystis sp. no oceanário de Lisboa

Dissertação de mest. em Aquacultura, Unidade de Ciências e Tecnologias dos Recursos Aquáticos, Univ. do Algarve, 1998

La recolonización de las comunidades de Mitílidos en la costa central del Perú de El Niño 1982-83

Se estudia la recuperación de los bancos de los mitílidos Aulacomya ater y Semimytilus algosus después de agosto de 1983 en la Bahía de Ancón y después de agosto de 1986 en Bahía Independencia. En la Bahía de Ancón la recolonización de Semimytilus algosus se inició en octubre de 1983, sostenida por una intensiva proliferación de larvas en el plancton. En febrero de 1984 alcanz.aban una máxima longitud de 31mm y los otros constituyentes de la comunidad estaban completando su recuperación. Sin embargo, hasta marzo de 1987 no habían evidencias de una recuperación de A. ater. En Bahía Independencia hubo una recuperación de S. algosus en el nivel intermareal. En agosto de 1986 recién encontramos una recolonización simultánea de ambos mitílidos en los rizoides de las algas pardas (Macrocystis pyrifera y Lessonia spp.). En los meses posteriores las algas pardas extendieron su distribución vertical de los 6 m hasta más de 12 m de profundidad y junto con ellos también A. ater. Se discute los mecanismos y procesos que estarían implicados en la diferente recolonización de las comunidades de mitílidos en las orillas y fondos rocosos de las dos áreas de estudio.

Estudio Línea Base – ELBA Callao, primavera 2011

Estudio Línea Base – ELBA Callao, primavera 2011. Inf Inst Mar Perú. 39(3-4): 149-198.- El ELBA se efectuó en el área delimitada por las islas San Lorenzo y El Frontón y la Península de La Punta, del 21 al 30 de noviembre 2011, para a) caracterizar biológica y oceanográficamente el área de estudio y b) obtener bases técnicas para el ordenamiento pesquero y acuícola. En el área predominaron sedimentos arenosos y grava de origen terrígeno. Presentó características térmicas frías al interior y cálidas al sur, con influencia de aguas costeras. La comunidad fitoplanctónica presentó abundancia de diatomeas. Se identificó zonas con alta biomasa de bentos y con altos valores de stress. Los sólidos suspendidos totales, cadmio y coliformes totales y termotolerantes sobrepasaron los límites de los estándares de calidad acuática en el Perú. Las comunidades de invertebrados más importantes fueron: concha de abanico Argopecten purpuratus, cangrejos Cancer setosus (ahora Romaleon polyodon) y C. porteri, almeja Semele spp., pulpo Octopus mimus y macroalga Macrocystis sp.; el calamar Loligo gahi usa el área para desovar.