The effects of temperature and oxygen availability on intracapsular development of Acanthina monodon (Gastropoda: Muricidae) El efecto de la temperatura y la disponibilidad de oxígeno sobre el desarrollo intracapsular de Acanthina monodon (Gastropoda: Muricidae)

• Main Authors: MIRIAM FERNÁNDEZ, PAULA PAPPALARDO, KATHERINE JENO
• Format: Article
• Language: English
• Published: BMC 2006-06-01
• Series: Revista Chilena de Historia Natural
• Subjects: cuidado parental; desarrollo intracapsular; gastrópodos; oxígeno; temperatura; brooding; intracapsular development; gastropods; oxygen; temperature
• Online Access: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716-078X2006000200002

Freshwater and marine organisms show similar models of parental care and are faced with similar constraints to brood, which suggest that comparable environmental limits drive the evolution of parental care in aquatic systems. In fact, the low diffusion coefficient and solubility of oxygen in aquatic environments affect oxygen acquisition and therefore the capacity to aggregate embryos. The effect of other critical environmental variables, such as temperature, is less clear. We assessed the effects of temperature and oxygen availability on (1) the number of developed and undeveloped encapsulated embryos, (2) the proportion of embryos reaching advanced stages during intracapsular development (counting not only developed and undeveloped embryos but also abnormal embryos), (3) asynchrony in development (estimated only in capsules in which development occurred), and (4) final embryo size, as the first step toward identifying the main factors constraining parental care in the ocean. We used the gastropod Acanthina monodon as a model because it has an extended latitudinal range of distribution and exhibits feeding larvae during intracapsular development. The latter factor is relevant because previous studies have suggested that sibling cannibalism could be triggered by intracapsular competition for oxygen. Freshly laid egg capsules were collected and incubated until embryos hatched under different experimental temperatures (7, 11, 15 and 19 °C) and oxygen conditions (hypoxia: 50-60 % air saturation; normoxia; and hyperoxia: 150-160 %). More embryos remained in early stages at the end of the experimental period under hypoxia and at the highest experimental temperature. The mean number of developed embryos was significantly lower under hypoxia conditions than under normoxia and hyperoxia, but was not influenced by temperature. However, temperature negatively affected embryo size of developed embryos and the level of asynchrony (number of different developmental stages per capsule). This suggests that even when a comparable number of embryos develops at high temperature, subsequent survival may be affected, since developed embryos attained smaller sizes. The negative effect of high temperature on embryo aggregation has also been reported for Brachyuran crabs, affecting female patterns of oxygen provision and brooding costs. This evidence suggests that aggregating embryos in the ocean, even under optimum oxygen conditions, may be negatively affected at high temperatures. Spatial patterns of distribution of brooding species in the ocean tend to agree with this prediction. Our analysis is particularly relevant given the current increase in temperature and the proportion of anoxic areas in the world's oceans<br>Los organismos marinos y dulceacuícolas muestran modelos similares de cuidado parental y están confrontados con similares restricciones para incubar, lo que sugiere que existen límites ambientales comparables guiando la evolución del cuidado parental en sistemas acuáticos. El bajo coeficiente de difusión y la baja solubilidad del oxígeno en ambientes acuáticos afecta la adquisición de oxígeno y por lo tanto la capacidad para agregar los embriones. El efecto de otras variables ambientales críticas, como la temperatura, es menos claro. Se evaluaron los efectos de la temperatura y la disponibilidad de oxígeno sobre (1) el número de embriones desarrollados y sin desarrollar, (2) la proporción de embriones que alcanza estados avanzados de desarrollo (contabilizando no solo embriones desarrollados y sin desarrollar sino también anormales), (3) la asincronía en el desarrollo (estimada solo cuando ocurrió desarrollo embrionario), y (4) el tamaño final, con el objetivo final de identificar las limitaciones que estos factores imponen sobre el cuidado parental en el mar. La especie modelo fue el gastrópodo Acanthina monodon. Cápsulas recientemente depositadas fueron colectadas e incubadas bajo diferentes condiciones experimentales de temperatura (7, 11, 15 y 19 °C) y oxígeno (hipoxia: 50-60 % saturación de aire; normoxia; e hiperoxia: 150-160 %). Más embriones permanecieron en fases tempranas del desarrollo al final del experimento en hipoxia y a 19 °C. El número promedio de embriones desarrollados fue significativamente más bajo en hipoxia que bajo normoxia e hiperoxia, pero no fue influenciado por la temperatura. Sin embargo, la temperatura de incubación afectó otras variables de respuesta. Menores tamaños de los embriones y mayores niveles de asincronía al final del desarrollo fueron observados en las más altas temperaturas experimentales, lo que podría tener consecuencias negativas sobre la sobrevivencia posasentamiento. Las altas temperaturas también afectan el comportamiento y los costos asociados a la provisión de oxígeno a los embriones en braquiuros. Estas evidencias sugieren que agregar embriones en el océano, aun en condiciones óptimas de oxígeno, podría ser desfavorable a altas temperaturas. Los patrones espaciales de distribución de especies incubadoras tienden a apoyar esta predicción. Nuestro análisis también cobra relevancia en el escenario actual de aumento de la temperatura media de los océanos y de la proporción de zonas anóxicas