Appolloni, L.

Donnarumma, Luigia

Ferrigno, F.

Kolzenburg,

Putra, A.

Ragazzola, F.

Rendina, F.

Russo, G. F.

Sandulli, R.

F. Rendina

G. F. Russo

R. Sandulli

L. Appolloni

F. Ferrigno

Donnarumma

A . Putra

Kolzenburg

F. Ragazzola

Archivio della ricerca - Università degli studi di Napoli &quot;Parthenope&quot;

Biol. Mar. Mediterr. (2018), 25 (1): 160-161F. rendina, G.F. ruSSo, r. Sandulli, l. aPPolloni, F. FerriGno, l. donnaruMMa, a. Putra*, r. KolzenBurG*, F. raGazzola*Dipartimento di Scienze e Tecnologie, Università di Napoli “Parthenope”, Centro Direzionale, Isola C4 - 80143 Napoli, Italia. francesco.rendina@uniparthenope.it*Institute of Marine Sciences, University of Portsmouth, Ferry Road, PO4 9LY Portsmouth, UK. RISPOSTA FISIOLOGICA DELL’ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) ALLO STRESS TERMICO PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF THE ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) TO THERMAL STRESS Abstract - The adaptation capability to climate change stressors of a South East UK population of Corallina officinalis is analysed. The work is aimed at understanding how this intertidal species, adapted to survive to daily thermal excursions, would respond both to gradual ocean warming and to marine heatwaves increased in intensity and frequency under climate change. The effects of increased temperature on the metabolic processes (respiration and photosynthesis) of this population are studied. Respiration and photosynthesis rates increased after exposure to elevated temperatures, but decreased overtime at higher temperatures.Key-words: Corallina officinalis, physiology, climate change, temperature, thermal stress.Introduzione - In questo studio si analizza sperimentalmente la risposta allo stress termico dovuto al cambiamento climatico di una popolazione di Corallina officinalis (Linnaeus, 1758) del sud-est dell’Inghilterra. Si considera l’effetto combinato sia di un aumento di temperatura graduale, che l’International Panel on Climate Change prevede sia di circa +3 °C entro il 2100, sia di ondate di calore marino, in aumento per intensità e frequenza (Hobday et al., 2016). La specie studiata è di particolare interesse per la sua ampia diffusione e poiché svolge diversi servizi ecosistemici. Inoltre, trattandosi di una specie intertidale tipica delle pozze di marea, vive già in un ambiente caratterizzato da significative variazioni di temperatura (Williamson et al., 2017). Lo scopo di tale lavoro è analizzare la risposta di queste alghe allo stress termico in termini di respirazione e fotosintesi. Materiali e metodi - Campioni di C. officinalis sono stati raccolti in pozze di marea presso la baia di St. Margaret (Dover, UK) a settembre 2017. Presso l’Istituto di Scienze Marine dell’Università di Portsmouth (UK), le alghe sono state fissate su piccole rocce per simulare le condizioni in natura. In seguito, sono state fatte acclimatare per 2 settimane alle condizioni di luce e temperatura presenti in estate nel sito di campionamento, con una variazione della temperatura durante le 24 ore compresa tra i valori Tmax=~20 °C e Tmin=~16,5 °C, secondo i dati registrati sul campo durante le maree. Successivamente le alghe sono state sottoposte a 4 trattamenti di temperatura: un controllo (Control) ad una temperatura fluttuante in accordo con le variazioni registrate nei cicli di marea; un trattamento (+3) in cui si è simulato l’aumento di temperatura previsto entro la fine del secolo (+3 °C rispetto a Control); un trattamento (HW) nel quale è stata simulata un’ondata di calore di una settimana (+1 °C rispetto a Control); infine un trattamento (HW+3) che simula un aumento di +4 °C, in cui si sommano gli effetti dei due riscaldamenti precedenti. Ogni trattamento è stato replicato in 4 differenti acquari da 11 l, ciascuno contenente 3 rocce su cui erano fissate le alghe. La temperatura è stata variata di ~0,5 °C al giorno fino al raggiungimento del valore desiderato. L’esperimento ha avuto durata di circa 2 mesi. La fotosintesi e la respirazione sono state calcolate misurando la concentrazione di Risposta fisiologica dell ’alga C. officinalis allo stress termico 161ossigeno disciolto (O2, μmol l-1) prima e dopo l’incubazione delle alghe (1 g/Fresh Weight o FW) in presenza di luce (300 μmol m-2s-1) per la fotosintesi e in assenza per la respirazione. Tali misure sono state fatte in diversi tempi dell’esperimento: t1=4 settimane, ovvero dopo 2 settimane di acclimatazione alla temperatura del controllo, più 1 settimana di riscaldamento fino alla temperatura di +3 °C e 1 settimana di stabilizzazione alla temperatura di +3 °C (il riscaldamento di +3 °C è avvenuto solo in +3 e HW+3); t2=5 settimane, ovvero 1 settimana di ondata di calore con aumento di +1 °C dopo t1 (l’ondata di calore è stata fatta solo in HW e HW+3); t3=7 settimane, ovvero dopo 2 settimane di recupero dalla fine di t2, quando le temperature nei vari trattamenti sono tornate a quelle presenti al tempo t1. Per determinare se ci fosse un effetto significativo della temperatura e del tempo di esposizione sulla respirazione e la fotosintesi, sono state effettuate ANOVA a una via, seguite da test post-hoc di Tukey.Risultati - Respirazione. La temperatura e il tempo di esposizione hanno entrambi avuto un effetto significativo sulla respirazione. Al tempo t2, i tassi più bassi di respirazione sono stati misurati in HW (p<0,001 rispetto a +3), mentre quelli più alti in +3 (p=0,001 rispetto a HW); un andamento simile si è visto al tempo t3. La respirazione è aumentata in +3 da t1 a t2 (p=0,013) ed è diminuita da t2 a t3 (p=0,015); non ci sono state invece variazioni significative della respirazione nel tempo in entrambi i trattamenti in cui è stata simulata l’ondata di calore. Fotosintesi lorda. La temperatura e il tempo di esposizione hanno entrambi avuto un effetto significativo sulla fotosintesi. Al tempo t2, i tassi più bassi di fotosintesi sono stati misurati nel trattamento HW, mentre quelli più alti nel trattamento +3 (p=0,046 tra HW e +3). Si è visto un decremento generale della fotosintesi in tutti i trattamenti durante il tempo di esposizione. La fotosintesi è infatti diminuita dal tempo t1 al tempo t3 nel trattamento +3 (p=0,033) e da t2 a t3 nel trattamento HW+3 (p=0,013).Conclusioni - In una popolazione inglese di Corallina officinalis già soggetta a stress termico indotto dalle maree, è stata analizzata la risposta in termini di respirazione e fotosintesi all’effetto combinato dell’aumento di temperatura previsto per la fine del secolo e di un’ondata di calore marino. È stato osservato che i tassi metabolici di fotosintesi e respirazione aumentavano dopo l’esposizione a una temperatura di +3 °C (fino ad una Tmax di 23 °C) rispetto alla temperatura ambientale misurata sul campo. Questo tipo di risposta è stata già osservata in altre specie di alghe coralline (Martin et al., 2013). Tuttavia un’esposizione prolungata alle alte temperature (i.e., 7 settimane a una Tmax di 23 °C) ha spesso causato una riduzione dei tassi metabolici. Questo studio potrebbe rappresentare un utile contributo alle ricerche attuali che mirano a comprendere come il cambiamento climatico influenzerà gli ecosistemi marini.BibliografiaHOBDAY A.J., ALEXANDER L.V., PERKINS S.E., SMALE D.A., STRAUB S.C., OLIVER E.C.J., BENTHUYSEN J.A., BURROWS M.T., DONAT M.G., FENG M., HOLBROOK N.J., MOORE P.J., SCANNELL H.A., SEN GUPTA A., WERNBERG T. (2016) - A hierarchical approach to defining marine heatwaves. Progr. Oceanogr., 141: 227-238.MARTIN S., COHU S., VIGNOT C., ZIMMERMAN G., GATTUSO J.-P. (2013) - One-year experiment on the physiological response of the Mediterranean crustose coralline alga, Lithophyllum cabiochae, to elevated pCO2 and temperature. Ecol. Evol., 3 (3): 676-693.WILLIAMSON C.J., PERKINS R., VOLLER M., YALLOP M.L., BRODIE J. (2017) - The regulation of coralline algal physiology, an in situ study of Corallina officinalis (Corallinales, Rhodophyta). Biogeosciences, 14: 4485-4498.

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RISPOSTA FISIOLOGICA DELL’ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) ALLO STRESS TERMICO
PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF THE ALGA CORALLINA OFFICINALIS
(CORALLINALES, RHODOPHYTA) TO THERMAL STRESS

RISPOSTA FISIOLOGICA DELL’ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) ALLO STRESS TERMICO

PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF THE ALGA CORALLINA OFFICINALIS

(CORALLINALES, RHODOPHYTA) TO THERMAL STRESS

RISPOSTA FISIOLOGICA DELL’ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) ALLO STRESS TERMICO PHYSIOLOGICAL RESPONSE OF THE ALGA CORALLINA OFFICINALIS (CORALLINALES, RHODOPHYTA) TO THERMAL STRESS

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