Tese de mestrado, Biologia da Conservação, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019Atmospheric CO 2 levels are rising since the beginning of the Industrial Era, and concomitantly, the uptake of CO 2 by the oceans is increasing and changing the seawater chemistry, a phenomenon known as ocean acidification (OA). These changes can compromise key biological traits of many marine organisms, with potential cascading effects to population and ecosystem levels. Besides the significant neurological/physiological impairments, there is increasing evidence of detrimental OA effects on the behavioural ecology of certain marine taxa, including in cephalopods. Yet, the previous behavioural studies performed in these highly developed invertebrates were only focused on squids and the potential impacts in cuttlefish behaviour are still unknown. Within this context, the main objectives of this dissertation were to investigate OA effects in the development and behaviour of the common cuttlefish ( Sepia officinalis ) early-life stages – from early embryogenesis until 20 days after hatching, namely by exposing them to either present day ( ~ 400 μatm) and to the near-future levels of p CO 2 ( ~ 1000 μatm; ΔpH = 0.4). A comprehensive assessment of OA effects on cuttlefish development was performed by gauging embryogenesis duration, hatching success, early survival rate and body size measures (e.g. weight and length). Furthermore, different aspects of the cuttlefish behavioural ecology, including shelter-seeking, hunting behaviour and response to a visual alarm cue, were analysed to achieve a holistic overview of the OA impacts in cuttlefish early development. The present work did not find any evidence that OA future conditions compromise the cuttlefish embryonic development. The development time, hatching success, survival rate, and the length and weight of newly-hatched cuttlefish were similar between normocapnia and hypercapnia treatments. The Fulton’s Index was the only parameter that showed significant differences, with higher values to the hypercapnia treatment, which may be related with a denser cuttlebone. Concerning to the behaviours analysed, and in contrast with previous cephalopod studies, the results suggest a certain behavioural resilience of the cuttlefish hatchlings towards near-future acidification conditions. The behaviours of hunting, shelter-seeking and response to a visual alarm cue did not show significant differences between treatments. Their nekton-benthic (and active) lifestyle, their adaptability to the abiotic-fluctuating coastal environment and to the adverse conditions inside their eggs may favour the odds of the common cuttlefish recruits to endure the future acidified ocean. Nonetheless, this species is not only exposed to acidification in their natural environment, they may be also particularly susceptible to other anthropogenic pressure and other climate change-related variables. The cumulative effects of multiple stressors should be further addressed to accurately predict what the future reserves to this ecologically and economically important species.As alterações climáticas abrangem um conjunto de diferentes fatores, resultantes predominantemente da combustão de combustíveis fósseis, sendo o aumento global da temperatura um dos indicadores mais conhecidos. Para além deste, fazem também parte a subida do nível do mar, a perda de massa de gelo na Antártida, no Ártico e nas montanhas glaciares de todo o planeta, a ocorrência de eventos climáticos extremos e a acidificação dos oceanos. Dada a dependência humana da energia obtida através dos combustíveis fósseis, a carga atmosférica dos gases de efeito estufa tem vindo a aumentar, desde o início da Era Industrial (1750), sendo o dióxido de carbono (CO 2) o GHG que regista o maior aumento. Os valores de CO 2 atmosférico observados hoje em dia são mais elevados do que aqueles que a Terra experienciou nos último 800.000 anos, no entanto, é esperado que continuem a aumentar. O oceano global é um dos grandes reservatórios de CO 2 atmosférico e, nos últimos séculos, tem vindo a absorver cerca de 30% do CO 2 gerado pelo Homem, o que desencadeou um aumento de 26% na concentração de iões de hidrogénio. Esta absorção de CO 2 atmosférico é considerada a causa principal da acidificação dos oceanos (nome dado ao processo de redução de pH gerado pelo aumento excessivo da pressão parcial de CO 2 ( p CO 2 ) na superfície dos mesmos), tendo já instigado uma redução de 0,1 unidades de pH e, no final do século, espera-se uma descida de 0,2 a 0,4 unidades de pH. Quando o CO 2 reage com a água do mar desencadeia um conjunto de reações que levam à formação de ácido carbónico (H 2 CO 3 ), ao aumento dos iões de bicarbonato (HCO 3 - ), à redução dos iões de carbonato (CO 3 2- ) e, consequentemente, à diminuição dos níveis de carbonato de cálcio (CaCO 3 ), o principal constituinte dos organismos com exosqueleto calcário ou concha. Este processo afeta a formação das estruturas calcárias, que necessitam dos iões de carbonato, e ainda outros processos biológicos e químicos fundamentais, devido à alteração no equilíbrio químico da água do mar. A diminuição de pH e o aumento de CO 2 no meio aquático apresentam sérias consequências para a saúde dos ecossistemas, interferindo com a biogénese de estruturas calcárias e induzindo alterações fisiológicas, neurológicas e comportamentais nos organismos marinhos. Apesar destas implicações, os organismos marinhos que possuam sistemas excretor e regulador de pH eficazes (e.g. peixes adultos, crustáceos e cefalópodes) podem apresentar alguma tolerância quando expostos a concentrações elevadas de CO 2 durante períodos prolongados. Contudo, diferentes espécies de cefalópodes apresentam sensibilidades distintas a concentrações elevadas de pCO 2 , sendo que estas diferenças poderão estar relacionadas com o tipo de estratégia de vida – as espécies pelágicas (i.e. mais ativas), tais como as lulas, demonstraram maior sensibilidade quando comparadas com animais bentónicos, tais como polvos e chocos. O choco-comum, Sepia officinalis , é uma espécie necto-bentónica que realiza migrações sazonais para zonas de baixa profundidade, como os estuários, durante a época de reprodução. Trata-se de uma espécie com maior atividade durante a noite, passando o dia camuflada na areia. Tem uns olhos bastante desenvolvidos e depende das suas características visuais para aumentar a capacidade de sobrevivência, quer pela evasão de predadores, quer pela procura de alimento. Durante o desenvolvimento embrionário, os embriões estão protegidos do ambiente externo por camadas gelatinosas e por camadas de tinta existentes no ovo. Contudo, em condições naturais, o ambiente interno do ovo está sujeito a condições de hipercapnia (elevados níveis de pCO 2 ), que podem funcionar como uma pré-adaptação a uma futura exposição a condições de acidificação. Os estudos existentes sobre o efeito da acidificação dos oceanos nestes organismos focam-se sobretudo no impacto relativamente à concha interna, desenvolvimento embrionário e desenvolvimento de indivíduos recém-eclodidos/juvenis, sendo o efeito sobre as questões comportamentais praticamente desconhecido. Como tal, o presente estudo teve como objetivo descobrir e esclarecer as consequências da acidificação dos oceanos, prevista para o final do século (ΔpH = 0,4), sobre as fases iniciais de vida do choco-comum, Sepia officinalis . Neste sentido, ovos e indivíduos recém-eclodidos de choco-comum foram sujeitos a um cenário de acidificação, com valores estimados para o final do século (pH = 7,7; p CO 2 ~ 1000 μatm) e a um cenário de controlo, com valores atuais (pH = 8,1; pCO 2 ~ 400 μatm). Durante o tempo de exposição, que englobou o desenvolvimento embrionário e 20 dias pós eclosão, foi avaliado um conjunto de respostas biológicas, nomeadamente: 1) tempo médio de desenvolvimento embrionário, 2) sucesso de eclosão e 3) taxa de sobrevivência aos 20 dias pós eclosão. Aos 15 dias pós eclosão foi realizada uma bateria de testes comportamentais essenciais à sobrevivência nos primeiros estágios de vida, nomeadamente: a) escolha de abrigo, b) predatório e c) reação a um estímulo visual conspecífico (tinta). No final dos testes comportamentais foram recolhidos dados relativos à condição física dos indivíduos: i) peso, ii) comprimento total e iii) comprimento do manto, úteis para o cálculo do índice de condição (índice de Fulton). O presente trabalho não encontrou evidências de que a acidificação dos oceanos, esperada num futuro próximo, possa provocar alterações no desenvolvimento embrionário, dada a inexistência de resultados estatisticamente significativos relativamente ao tempo de desenvolvimento, ao sucesso de eclosão e à taxa de sobrevivência, e ainda ao comprimento e peso dos animais recém-eclodidos entre os tratamentos aos quais foram expostos. Relativamente aos parâmetros comportamentais analisados, e em contraste com os resultados obtidos noutros estudos com cefalópodes, também não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas nos comportamentos de procura de abrigo, de predação e reação a um estímulo visual conspecífico, demonstrando que a acidificação dos oceanos esperada para 2100 possivelmente não provocará alterações comportamentais (nos comportamentos aqui abordados) nos indivíduos recém-eclodidos. Contudo, foram observados resultados estatisticamente significativos relativamente ao fator de condição, apresentando um valor mais elevado nos indivíduos expostos às condições de hipercapnia. Tal facto, poderá estar relacionado com resultados obtidos por estudos anteriores que indicam que em condições de acidificação estes animais são capazes de hipercalcificar a sua concha interna, levando a que esta se torne mais densa. Todavia, permanecem desconhecidas as consequências desta hipercalcificação. Sendo a concha interna responsável pela flutuação neutra destes animais, alterações na sua estrutura poderão alterar comportamentos essenciais, como a natação e a predação. Permanece também por descobrir quais os efeitos desta exposição no desenvolvimento futuro dos indivíduos e o efeito quando expostos a concentrações mais elevadas de pCO2. Em suma, esta dissertação permitiu verificar que os estados iniciais de desenvolvimento de Sepia officinalis parecem ser resilientes a elevadas concentrações de pCO2 (~ 1000 μatm), dado que não foram observadas diferenças significativas no desenvolvimento nem no comportamento destes indivíduos. Estes resultados estão de acordo com estudos realizados anteriormente que apontam para uma baixa sensibilidade desta espécie quando exposta a elevadas concentrações de pCO2 que provocam respostas negativas na grande maioria dos invertebrados (e.g. corais e bivalves). Tal poderá estar relacionado com: i) o seu estilo de vida necto-bentónico, frequentemente exposto a um meio (costeiro e estuarino) já por si propenso a flutuações ambientais e ii) as condições naturais de hipercapnia experienciadas durante todo o desenvolvimento embrionário (i.e. no ambiente interno dos ovos). Contudo, o índice de Fulton foi a única variável resposta que demonstrou diferenças significativas entre os tratamentos, sublinhando a necessidade de compreender melhor quais as possíveis consequências de uma concha interna potencialmente hipercalcificada. Adicionalmente, estudos futuros deverão ter em conta os efeitos da acidificação dos oceanos ao nível neurológico, de modo a corroborar a ausência de efeitos comportamentais. Nesta dissertação apenas foi incluída a acidificação dos oceanos como fator das alterações climáticas. Porém, este não atua como um fator isolado, estando muitas vezes associado a outros, como por exemplo, aumento da temperatura, hipóxia ou poluição antropogénica. Como tal, é necessária uma pesquisa mais alargada (holística e multidisciplinar) e com base no efeito cumulativo de múltiplos fatores de stress para prever as consequências futuras das alterações climáticas nesta espécie ecologicamente e economicamente tão importante
