UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA MARINA TESIS “EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL METABOLISMO RESPIRATORIO EN LA FASE PÓLIPO DE LA MEDUSA BOLA DE CAÑÓN STOMOLOPHUS MELEAGRIS L. AGASSIZ, 1890 (SCYPHOZOA, RHIZOSTOMIDA)” TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE: BIÓLOGO MARINO PRESENTA: BRENDA BERENICE CASTELO BAUTISTA DIRECTOR DE TESIS: DRA. LUCÍA OCAMPO VICTORIA LA PAZ, BAJA CALIFORNIA SUR, MÉXICO, JUNIO DEL 2012 DEDICATORIA: A mi familia: Castelo Bautista y a Andrea; Gracias por todo su amor, esfuerzo y apoyo brindado en este trayecto. There are places I remember all my life though some have changed some forever not for better some have gone and some remain all these places have their moments with lovers and friends I still can recall some are dead and some are living in my life I´ve loved them all but of all these friends and lovers there is no one compares with you... I AGRADECIMIENTOS Al Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste. S.C. (CIBNOR) y a todos mis compañeros y amigos, gracias por todos los buenos momentos. A mi directora de tesis Dra. Lucía Ocampo por brindarme su apoyo y orientación para llevar a cabo el presente trabajo. A mi comité revisor: Dra. Teresa Sicard y B.M. Marco Medina. Al equipo de trabajo del laboratorio de “Aclimatación y Mantenimiento de Organismos Acuáticos” de las instalaciones del CIBNOR por su ayuda durante el desarrollo del experimento: M.C. Pablo Monsalvo y a la técnico Teresa Medina y al M.C. Gilberto González por su ayuda con el equipo Strathkelvin. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por haber otorgado la beca de estudios a través del proyecto CB-2007/82682 para que se llevara a cabo este trabajo. A todos aquellos que directa o indirectamente hicieron posible la conclusión de este trabajo. Sinceramente, muchas gracias. II RESUMEN La medusa bola de cañón (Stomolophus meleagris), es un recurso pesquero reciente en México. Sin embargo se desconoce la ubicación de la fase bentónica conocida como pólipo y cómo afectan diversos factores ambientales en el desarrollo y la supervivencia del pólipo. Con base en esto, el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de la temperatura utilizando la tasa respiratoria como indicador del estado interno del pólipo. Los pólipos fueron producidos en cautiverio y acondicionados a seis temperaturas que incluyen condiciones templadas a tropicales (19°, 21°, 23°, 25°, 27° y 29°C). En cada temperatura de manera individual fueron colocados pólipos en inanición dentro en un respirómetro cerrado de 3 ml donde se midió el consumo de oxígeno con un electrodo polarográfico tipo Clark (Strathkelvin) para poder establecer la tasa respiratoria. Los resultados demuestran que los pólipos de S. meleagris tienen la capacidad para tolerar la temperatura sin cambios significativos en la tasa metabólica en el intervalo 19-27°C. A 29°C la tasa metabólica se incrementa significativamente alcanzando un valor máximo de 1.28 mg L-1, punto donde se pierde la compensación en la temperatura como lo indica el coeficiente térmico Q10. De manera general, los resultados obtenidos sugieren que los pólipos pueden habitar en zonas con fluctuaciones en la temperatura que no sobrepasen los 29°C. Palabras clave: Stomolophus meleagris, pólipos, tasa metabólica, temperatura, Q10. III ÍNDICE página DEDICATORIA………………………………………………………………………………..I AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………………… II RESUMEN………………………………………………………………………………….. III ÍNDICE……………………………………………………………………………………….IV LISTA DE TABLAS…………………………………………………………………………VI LISTA DE FIGURAS……………………………………………………………………… VII 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………. 1 1.1 Generalidades………………………………………………………………….. 1 1.2 Taxonomía……………………………………………………………………… 3 1.3 Morfología………………………………………………………………………. 4 1. 4 Anatomía y fisiología……………………………………………………………6 1.5 Ecología………………………………………………………………………… 6 1.6 Reproducción y ciclo de vida…………………………………………………. 7 1.7 Distribución…………………………………………………………………… 10 1.8 Tasa metabólica……………………………………………………………… 10 1.9 Factores que alteran la tasa metabólica: temperatura………………….. 12 2. ANTECEDENTES…………………………………………………………………….. 15 3. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………..… 19 4. HIPÓTESIS……………………………………………………………………………... 20 5. OBJETIVO GENERAL………………………………………………………………… 21 5.1 Objetivos específicos ……………………………………………………….. 21 6. MATERIAL Y MÉTODO……………………………………………………………….. 22 6.1 Organismos experimentales………………………………………………… 22 6.2 Alimentación de pólipos…………………………………………………….. 24 IV 6.3 Temperatura experimental………………………………………………….. 24 6.4 Mediciones del metabolismo respiratorio………………………………….. 25 6.5 Análisis estadístico de los datos……………………………………………. 27 7. RESULTADOS………………………………………………………………………… 29 7.1 Efecto de la temperatura sobre el consumo de oxígeno………………… 29 7.2 Cálculo de Q10……………………………………………………………….. 31 8. DISCUSIÓN……………………………………………………………………………. 33 8.1 Evaluación del efecto de la temperatura………………………………….. 33 8.2 Evaluación de Q10…………………………………………………………… 39 9. CONCLUSIONES……………………………………………………………………… 40 10. RECOMENDACIONES………………………………………………………………. 41 11. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………42 V LISTA DE TABLAS Página Tabla 1. Tasa respiratoria promedio obtenida a diferentes temperaturas experimentales en pólipos de Stomolophus meleagris ……………………………… 31 Tabla 2. Valores calculados del coeficiente térmico, Q10, en pólipos de Stomolophus meleagris …………………………………………………………………………………. 32 VI LISTA DE FIGURAS Página Figura 1. Morfología general de la medusa bola de cañón S. meleagris …………… 5 Figura 2. Variedades de la medusa Stomolophus meleagris encontradas en el Golfo de California ………………………………………………………………………………… 5 Figura 3. Ciclo de vida de la medusa bola de cañón Stomolophus meleagris (tomado de Ocampo et al., 2008)………………………………………………………... 8 Figura 4. Morfología general del pólipo de S. meleagris completamente desarrollado…………………………………………………………………………………. 9 Figura 5. Mapa de la Bahía de La Paz que muestra la localización de la zona de colecta de los organismos maduros S. meleagris (tomado y modificado de LunaVázquez, 2011)……………………………………………………………………………. 23 Figura 6. Organismos adultos de S. meleagris durante el desove en el laboratorio…………………………………………………………………………………. 23 Figura 7. Vasos plásticos montados en gradilla de acrilico que fueron utilizados para la aclimatación de los pólipos a la temperatura experimental…………………………25 Figura 8. Sistema de respirometría: A) electrodo polarográfico B) oxímetro C) baño termorregulador D) Respirómetro de vidrio con electrodo …………………………… 26 Figura 9. Ejemplo del consumo de oxígeno disuelto (mg/L) durante tres horas en pólipos de la medusa S. meleagris, a seis temperaturas experimentales .………… 29 Figura 10. Evaluación de seis temperaturas (19°, 21°, 23°, 25°, 27° y 29 °C) en la tasa respiratoria de los pólipos de medusa S. meleagris…………………………….. 30 VII 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades El Filo Cnidaria es un grupo sumamente diverso en el que están incluidas hidras, medusas, anémonas de mar, corales, entre otras especies (Hickman et al., 2002; Brusca & Brusca, 2004). Los cnidarios toman su nombre de las células especializadas llamadas cnidocistos o cnidoblastos, que contienen orgánulos urticopunzantes capaces de invaginarse, conocidos como cnidos, que son descargados por estímulos físicos o químicos, de los más conocidos están los nematocistos (Ruppert & Barnes, 1996; Arai, 1997; Brusca & Brusca, 2004). A pesar que la organización de los cnidarios tiene una simplicidad estructural y funcional que no se encuentra en otros metazoos, pueden formar parte significativa de la biomasa en algunos lugares (Hickman et al., 2002). La mayoría de estos organismos están ampliamente distribuidos en el hábitat marino y pocos se encuentran en agua dulce. Aunque la mayoría son sésiles o con movimientos lentos, son eficaces depredadores de organismos más veloces y complejos que ellos. Los cnidarios marinos se encuentran con mayor abundancia a poca profundidad, en regiones tropicales con temperaturas cálidas (Kramp, 1961; Tom & Chan, 1972; Collin & Kremer, 2002; Hickman et al., 2002). La gran diversidad que se observa en los cnidarios se debe, en gran parte a dos aspectos fundamentales de su ciclo de vida: una por que pueden formar colonias y otra es que tienen un ciclo de vida metagénico con una fase polipoide, (o simplemente pólipo generalmente sésil), y la fase medusoide o medusa que es móvil. Dependiendo de la especie cualquiera de estas fases puede estar reducida o ausente (Ruppert & Barnes, 1996; Arai, 1997, Colin & Kremer, 2002; Brusca & Brusca, 2004). 1 Dentro del Filo Cnidaria se encuentra el Subfilo Medusozoa, el cual se divide en las Clases Cubozoa, Staurozoa y Scyphozoa (ITIS, 2011). En esta última clase se encuentran las que se conocen como medusas verdaderas, son organismos cosmopolitas que se distribuyen en todos los mares del mundo y se caracterizan por tener una fase pólipo muy reducida o incluso inexistente y una fase medusa que predomina y acostumbra a ser más grande que las hidromedusas (Larson, 1991; Omori & Nakano, 2001). Se les encuentra con frecuencia lejos de la costa a diversas profundidades y también en lagos (Kramp, 1961; Ruppert & Barnes, 1996; Hickman et al., 2002). Recientemente el estudio de las medusas ha despertando un gran interés de parte de la comunidad científica debido al excesivo y constante crecimiento de las poblaciones de medusas (Purcell, 2005). Las medusas pueden llegar a ser consideradas una verdadera plaga ya que forman grandes acumulaciones masivas súbitas denominadas “blooms” teniendo un gran impacto ambiental y económico (Mills, 2001; Richardson et al., 2009; Prieto et al., 2010) debido a sus altas tasas de depredación de zooplancton, la competencia por el alimento con especies de peces planctívoros y la reducción en las capturas de peces de importancia comercial por la depredación de huevos y estadios juveniles (Omori & Nakano, 2001; Mills, 2001; Purcell & Arai, 2001; Liu et al., 2009; Richardson et al., 2009). Por otra parte, los grandes tamaños de algunas medusas, obstruyen o rompen las redes de pesca impactando en la calidad y cantidad de las capturas (Graham et al., 2003; LópezMartínez & Álvarez-Tello, 2008; Prieto et al., 2010). Los nematocistos de las medusas pueden ser peligrosos para los bañistas en las playas por lo que se han tenido que cerrar playas (Ruppert & Barnes, 1996; Brusca & Brusca, 2004; Prieto et al., 2010). 2 Sin embargo algunas medusas pertenecientes al orden Rhizostomeae son explotadas y aprovechadas como alimento en algunos países asiáticos como China, Tailandia, Indonesia, Corea, Filipinas, Vietnam, Singapur y Myanmar (Omori & Nakano, 2001), como la medusa bola de cañón Stomolophus meleagris (Agassiz, 1862), la cual es apreciada por su contenido nutritivo y atributos medicinales (Hsieh et al., 2001; Omori & Nakano, 2001). En México en años recientes esta especie ha adquirido importancia comercial como pesca de fomento en estados como: Sonora, Sinaloa, Tamaulipas, Tabasco, Oaxaca y Chiapas, con resultados favorables en cuanto al desarrollo de tecnología de proceso y la preferencia del mercado internacional. La apertura de la pesca de esta especie y la posibilidad de exportación al mercado asiático, ha generado importantes divisas que pronostican una pesquería de gran importancia (Álvarez-Tello, 2007; López-Martínez & Álvarez-Tello, 2008). A pesar de que se ha tenido un importante avance en el conocimiento del recurso y su aprovechamiento, existe un desconocimiento sobre la alta variabilidad espacio-temporal, permanencia y abundancia de Stomolophus meleagris (LópezMartínez & Álvarez-Tello, 2008), por lo que es importante el estudio de aspectos biológicos fundamentales de la especie (López-Martínez & Álvarez-Tello, 2008). 1.2 Taxonomía Establecida por L. Agassiz en 1862, y de acuerdo con ITIS (2011), Stomolophus meleagris se clasifica de la siguiente manera: Reino: Animalia Phylum: Cnidaria Subphylum: Medusozoa Clase: Schyphozoa 3 Subclase: Discomedusae Orden: Rhizostomeae Familia: Rhizostomatidae Genero: Stomolophus Especie: S. meleagris 1.3 Morfología La medusa S. meleagris se caracteriza por su forma de semiesfera u “hongo” y no posee una boca central (Larson, 1991). Los bordes de los cuatro lóbulos bucales son festoneados y están fusionados unos a otros tapando la boca (piñón), por lo que está sustituida por gran cantidad de pequeñas “bocas” (ostiolos) que comunican el exterior con un complicado sistema de canales que hay en el interior de ocho apéndices en forma de brazos (Larson, 1991; Hsieh et al., 2001). En el borde umbrelar no hay tentáculos (Larson, 1991; Brusca & Brusca, 2004). La medusa S. meleagris mide cerca de 127 mm de alto y 180 mm de ancho en estado adulto, tiene forma hemisférica y consistencia dura y es conocida con el nombre común de “bola de cañón” (Fig. 1) (Phillips et al., 1969; Larson, 1991). Sus colores pueden variar; en las costas mexicanas del Pacífico se pueden encontrar café, azul o blanco, observándose con frecuencia estas dos últimas variedades en el Golfo de California (Fig. 2) (Álvarez-Tello, 2007; López-Martínez & Álvarez-Tello, 2008). 4 Figura 1. Morfología general de la medusa bola de cañón Stomolophus meleagris. Figura 2. Variedades de la medusa Stomolophus meleagris encontradas en el Golfo de California. 5 1.4 Anatomía y fisiología La medusa S. meleagris está compuesta por una capa externa o epidermis que cubre la superficie exterior del cuerpo y una capa interna o gastrodermis que cubre la superficie interior del organismo y las gónadas se forman a partir de ésta (Brusca & Brusca, 2004). Entre la epidermis y la gastrodermis existe una capa de material amorfo llamada mesoglea (Ruppert & Barnes, 1996; Álvarez-Tello, 2007). No tienen un sistema circulatorio, el celénteron asume esta función haciendo circular, de un modo limitado, los nutrientes digeridos por el interior de su cuerpo, recogiendo los residuos metabólicos de la gastrodermis y por último eliminando los deshechos de todo tipo a través de la boca (Gardier, 1978; Ruppert & Barnes, 1996; Brusca & Brusca, 2004; Arai, 1997; Hickman et al., 2002). En estos casos, la eficacia de la cavidad gastrovascular como medio de transporte es aumentada por la presencia del sistema de canales radiales. Las medusas también carecen de órganos especializados para el intercambio gaseoso y para la excreción (Gardier, 1978; Brusca & Brusca, 2004). Las medusas, aunque muchas de ellas son relativamente gruesas debido al desarrollo de la mesoglea o del mesénquima, tienen unas distancias de difusión mínimas, de manera que el intercambio gaseoso se produce a través de las superficies interna y externa del cuerpo. Los residuos nitrogenados se eliminan a través del cuerpo hacia el exterior o hacia el celénteron (Gardier, 1978; Ruppert & Barnes, 1996; Brusca & Brusca, 2004). 1.5 Ecología En el ecosistema marino la especie de medusa S. meleagris es un depredador voraz que se alimenta de zooplancton (larvas, juveniles y adultos de diversas especies); también han sido reportadas asociaciones de comensalismo con 6 el cangrejo araña (Gutsell, 1928), de depredación por tortugas laúd (Leary, 1957) y simbiosis con juveniles de jurelillo negro (López & Rodríguez, 2008). 1.6 Reproducción y ciclo de vida S. meleagris tiene un ciclo metagénico con alternancia entre la fase sésil denominada pólipo o escifistoma y la fase planctónica conocida como medusa (Fig. 3) (Calder, 1982; Ruppert & Barnes, 1996; Carrara et al., 2004; Carvalho-Saucedo et al., 2009; Prieto et al., 2010). La fase medusa es dioica con reproducción externa. Del producto de la fecundación de gametos expulsados por organismos maduros de S. meleagris se tiene una mórula y después de 20 - 22 horas se obtiene una larva plánula en forma alongada y periforme. Después de 5 - 7 días nadan libremente en el agua cerca del fondo hasta que se asientan en un sustrato apropiado y se transforman en un pólipo sésil, escifistoma o escifopólipo (Calder, 1982; Carrara et al., 2004; Ocampo et al., 2008; Prieto et al., 2010). El escifistoma tiene generalmente el cuerpo cilíndrico y se une al sustrato mediante el disco pedal, sus células glandulares secretan una sustancia adhesiva que permite al animal fijarse; la boca central se orienta generalmente hacia arriba y está rodeada de tentáculos (Fig. 4) (Calder, 1982; Ocampo et al., 2008). Los pólipos pueden reproducirse asexualmente de diferentes maneras, incluyendo la formación de podocistos o quistes, fisión longitudinal y transversal, laceración pedal y gemaciones. En la reproducción asexual la formación y sincronización de producción podocistos en escifozoos está correlacionada positivamente con la disponibilidad de alimento y la temperatura (Arai, 1997; Lucas, 2001; Arai, 2009). Su producción también puede variar de una especie a otra o bien entre diferentes poblaciones de la misma especie, así mismo se ha observado que 7 es un mecanismo de protección contra depredadores y competidores (Brewer & Feingold, 1991). Un aspecto importante de los podocistos es que pueden contribuir de manera importante en los recientes incrementos de abundancia de medusas que se ha observado en todos los mares en dos posibles formas: primeramente, permitiendo que las poblaciones resistan condiciones adversas (bajas concentraciones de oxígeno, eutrofización, aumento de la temperatura ambiental); e incrementando en número la población de pólipos y medusas reclutadas (Arai, 2009; Dawson & Hamner, 2009). Figura 3. Ciclo de vida de la medusa bola de cañón Stomolophus meleagris (tomado de Ocampo et al., 2008). 8 El escifistoma se reproduce por el proceso denominado estrobilación, y al escifopólipo en esta etapa se le llama estróbilo (Calder, 1982; Carrara et al., 2004). Durante la estrobilación, el estróbilo se alarga y se segmenta longitudinalmente. Una vez maduro, cada segmento se separa y da origen a la éfira, el primer estadio libre de la fase medusa que posteriormente crecerá y se desarrollará en medusa cerrando así el ciclo de vida (Fig. 3) (Calder, 1982; Carrara et al., 2004; Ocampo et al., 2008). Posterior a la estrobilación, el pequeño escifistoma rápidamente regresa a su tamaño normal y es capaz de volver a repetir la estrobilación. La estrobilación es controlada por factores endógenos, como la alimentación, y factores exógenos, tales como luz, temperatura, salinidad (Calder, 1982; Arai, 1997; Prieto et al., 2010). Figura 4. Morfología general del pólipo de S. meleagris completamente desarrollado. 9 1.7 Distribución La medusa bola de cañón habita en aguas tropicales a bajas latitudes, en el Atlántico se le ha observado en Nueva Inglaterra, Norte de Carolina, Florida y hasta el Noroeste del Golfo de México. La especie también ha sido reportada en Brasil en el Océano Atlántico Occidental (Kramp, 1961; Hsieh et al., 2001; Omori & Nakano, 2001). En el Pacífico se le ha encontrado desde el sureste de California hasta el Ecuador y en el Mar de Japón hasta el Sur del Mar de China en el Pacífico Occidental (Kramp, 1961; Hsieh et al., 2001). En el Pacífico tropical mexicano esta especie se ha registrado en bahías y lagunas costeras desde Sonora a Oaxaca (Ocaña- Luna & Gómez- Aguirre, 1999). Su distribución es en “parches” con patrones definidos con una tendencia a formar franjas sinuosas cuando el afloramiento se ubica muy cerca de la costa, siguiendo una isobata muy somera y formaciones irregulares en zonas más profundas (Álvarez- Tello, 2007). 1.8 Tasa metabólica La tasa metabólica en la cual el proceso catabólico representa uno de los principales canales de flujo de energía, considera el total de las transformaciones energéticas que tienen lugar en el organismo, por lo que es frecuentemente utilizada como un indicador del estado interno del organismo (Hill, 1980; Schmidt-Nielsen, 1990). Para medir la tasa metabólica se reconocen varios niveles metabólicos o estados normales diferentes, que pueden influir en la medición. La tasa basal es la tasa estable del metabolismo energético medida en condiciones de mínimo estrés ambiental y fisiológico (es decir en reposo y sin estrés de temperatura); la tasa 10 metabólica estándar se define como el metabolismo de un animal en reposo o actividad motora mínima y en inanición a una temperatura corporal dada; y la tasa metabólica activa que se da cuando un animal se encuentra en su estado natural y es la tasa promedio de la utilización de energía al realizar el animal sus actividades normales, que pueden abarcar desde la inactividad completa durante el reposo hasta el máximo ejercicio (Hill, 1980; Schmidt-Nielsen, 1990; Rivera, 1992; Arai, 1997). Estas tasas son medidas útiles para comparar líneas de base de las tasas metabólicas entre especies diferentes o en una misma especie (Schmidt-Nielsen, 1990; Eckert, 1994). La energía que proviene de los alimentos ingeridos puede ser medida por medio de calorimetría directa o calorimetría indirecta. La calorimetría directa utiliza métodos de combustión que miden directamente el contenido energético, mientras que la calorimetría indirecta se basa en la medición del consumo de oxígeno usando constantes metabólicas que están establecidas para cada sustrato metabólico y puedan ser transformados a valores energéticos (Gordon, 1979; Hill, 1980; SchmidtNielsen, 1990; Eckert, 1994). Estos métodos de calorimetría indirecta son más convenientes, confiables y prácticos que los métodos directos para el estudio en organismos acuáticos. Actualmente en la práctica, el consumo de oxígeno, por sí solo, es usado normalmente por los fisiólogos comparativos como una medida del estado interno del animal (Gordon, 1979; Schmidt-Nielsen, 1990; Arai, 1997). La respirometría es una técnica basada en la medición del consumo de oxígeno por parte de un organismo. Un respirómetro funciona como una cámara o contenedor en el que se podrá adquirir datos sobre el consumo de oxígeno en respuesta al cambio en la tasa metabólica del organismo ya sea en un sistema abierto o cerrado. En el sistema abierto el agua fluye de manera continua a través 11 del respirómetro y se mide la diferencia en la concentración del oxígeno disuelto, entre la entrada y la salida de la cámara (Gordon, 1979; Arai, 1997). Mientras que en el sistema cerrado el volumen del medio respiratorio es utilizado de manera continua sin reposición (Gordon, 1979; Arai, 2007). 1.9 Factores que alteran la tasa metabólica: temperatura Existen dos clases de factores que modifican la tasa metabólica: los relacionados con un medio ambiente cambiante llamados abióticos y aquellos relacionados con la constitución fisiológica o genética de los animales llamados endógenos. Los abióticos incluyen las variaciones oscilatorias diurnas y estacionales de la temperatura, luz, oxígeno disuelto y salinidad entre otros (Hoar, 1978; Eckert, 1994). La temperatura es una variable que afecta los mecanismos adaptativos que condicionan la distribución espacio-temporal de todos los organismos en sus diferentes hábitats (Hoar, 1978; Rivera, 1992; Alpuche et al., 2005). La temperatura y el metabolismo están relacionados de manera directa ya que la velocidad de las reacciones bioquímicas dependen de la temperatura y que es necesario mantener el medio interno a cierta temperatura para que un organismo pueda llevar a cabo sus funciones biológicas de manera eficiente (Hill, 1980; Schmidt-Nielsen, 1990; Alpuche et al., 2005). Una manera de medir el efecto de la temperatura es por medio del coeficiente térmico Q10, definido como el incremento de la tasa respiratoria asociada con un incremento en la temperatura de 10°C, que es comúnmente utilizado como un indicador a la sensibilidad térmica ya que relaciona el metabolismo con la temperatura. Las tasas metabólicas de la mayoría de los animales poiquilotermos 12 aumentan 2 a 3 veces por cada 10 °C de incremento de la temperatura ambiental, o sea que presentan valores de Q10 entre 2 y 3. Sin embargo, las tasas metabólicas de algunos invertebrados muestran una notable independencia de la temperatura, presentando otro tipo de adaptaciones (Hoar, 1978; Rivera, 1992; Alpuche et al., 2005). Existen varios trabajos donde se documentan los efectos relacionados con la temperatura en organismos poiquilotermos como son las medusas y pólipos. Dentro de estos trabajos se puede observar que cuando se incrementa la temperatura se incrementa la tasa de alimentación en especies como A. aurita y C. quinquecirrha, y se asocia un incremento en la tasa de nado (Purcell, 1992; Arai, 1997) y en la tasa de digestión (Purcell, 1992). Recientemente se ha observado un aumento generalizado en las poblaciones de medusas y se especula sobre el posible efecto asociado al incremento en la temperatura del mar por efecto del cambio climático global (Mills, 2001; Purcell et al., 2007). Otros estudios sugieren que la temperatura afecta la fase pólipo y tiene un efecto decisivo en el aumento de las poblaciones de medusas por la formación de podocistos y el incremento en la estrobilación (Brewer & Feingold, 1991; Arai, 1997; Lucas, 2001; Liu et al., 2009). Una pequeña cantidad de evidencia sugiere que algunos florecimientos de medusas pueden ser indicadores de variaciones climáticas regionales en respuesta a cambios antropogénicos (Mills, 2001). Tomando en cuenta las proyecciones a futuro, donde se predice un calentamiento global así como una fuerte influencia del hombre en los océanos (Purcell et al., 2007), la capacidad fisiológica para tolerar el aumento de la temperatura de las especies clave del bentos será determinante en la dinámica poblacional de los ecosistemas marinos (Mills, 2001; Purcell et al., 2007). 13 Por tal motivo es importante realizar estudios que evalúen la supervivencia de los pólipos bajo distintos regimenes de temperatura y su efecto en el metabolismo respiratorio y de esta manera poder entender cómo puede afectar la temperatura en esta etapa que es clave en el ciclo de las medusas. 14 2. ANTECEDENTES Aunque las medusas representan un elemento conspicuo del zooplancton pocas especies de escifomedusas han sido descritas (Kramp, 1961), algunos aspectos ecológicos y su ciclo de vida de la mayoría de las especies son desconocidos (Carrara et al., 2004). Los rhizostomos en particular son pobremente estudiados y el ciclo de vida de solo nueve especies ha sido detallado previamente debido en parte a que la historia de vida de escifizoos es compleja (Ocaña-Luna & Gómez-Aguirre, 1999; Pitt, 2000). Por tal motivo se han venido desarrollando investigaciones que permiten evaluar la capacidad de estos organismos para sobrevivir a variaciones de factores tal como la temperatura, ya que en la mayoría de los organismos marinos, las variables ambientales son determinantes de los cambios fisiológicos. La interacción entre variables ambientales y la capacidad fisiológica de los organismos para mantener la homeostasis son elementos que deben ser considerados al evaluar los cambios en organismos marinos (Hoar, 1978; Eckert, 1994; Alpuche et al., 2005). Con respecto a trabajos sobre la importancia de la temperatura como un factor ambiental limitante en los cnidarios fue reconocida en tempranas décadas del siglo XX por Mayer (1912, 1914), mencionando su influencia en aspectos como la tasa de pulsación de la campana de Aurelia aurita (Linnaeus), así como la aparición estacional de la medusa en el zooplancton. Asimismo el grado de aclimatación puede variar, esto se explica en parte a que los ajustes bioquímicos o fisiológicos que ocurran en cualquier adaptación, dependerán de reacciones metabólicas que involucren enzimas totalmente dependientes de este factor para su desarrollo (Mayer, 1912, 1914). 15 Blanquet (1972), realizó un estudio sobre la temperatura de aclimatación de la medusa Chrysaora quinquecirrha, encontrando que los pólipos aclimatados a temperaturas frías y cálidas poseen diferente actividad de la enzima G6PDH (glucosa – 6 - fosfogluconato deshidrogenasa), obteniendo una actividad mayor a 10 °C que a 15 °C. Ese mismo año Mangum et al. (1972), realizaron un estudio sobre la respuesta de la temperatura en medusas y pólipos escifozoos utilizando la tasa metabólica como indicador fisiológico. Estos autores estudiaron el efecto de la temperatura en el consumo de oxígeno y en las pulsaciones de la campana en pólipos y medusas de 3 especies en la Bahía de Chesapeake, USA y encontraron que los pólipos de C. quinquecirrha y A. aurita y la medusa Cyanea capillata fulva tienen la habilidad de compensar los cambios en la temperatura cuando fueron aclimatados por 3 días a diferentes temperaturas. La sensibilidad térmica en los pólipos de C. quinquecirrha varió cuando éstos fueron aclimatados a condiciones fías o cálidas pero el pólipo no puede sobrevivir a temperaturas inferiores a los 12 °C independientemente del régimen de aclimatación. Gatz et al. (1973) estudiaron el efecto de la temperatura en la actividad y mortalidad de la sifomedusa C. quinquecirrha, encontrando que la tasa de pulsación está relacionada de manera inversa y lineal al diámetro de la campana, en el intervalo de temperatura de 15 a 32 °C. La tasa de pulsación generalmente se incrementa con altas temperaturas, encontrando que la temperatura de 38 °C puede ser letal en pocos minutos. Más tarde Shick (1975) realizó un estudio acerca de la obtención y utilización de glicina disuelta por pólipos de Aurelia aurita y el efecto de la temperatura en combinación con el efecto de inanición en el proceso de obtención, así como el rol nutricional de aminoácidos disueltos, encontrando que hay diferencias en la tasa de obtención de glicina. 16 Purcell et al. (1999) indican que para especies como C. quinquecirrha los factores ambientales como luz, temperatura y alimento son importantes, además de observar un incremento de la población en primavera cuando la salinidad decrece. Purcell (2005) observó que las abundancias de varias especies de medusas y ctenóforos pueden incrementar con las condiciones cálidas y sugiere que el calentamiento global puede contribuir a la expansión de la distribución temporal y espacial de grandes poblaciones de medusas y ctenóforos. Liu et al. (2009) demuestran que la interacción en factores como la temperatura y la luz tienen un efecto significativo en la reproducción asexual del pólipo en Aurelia aurita, donde bajas temperaturas en combinación con oscuridad afectan la estrobilación del pólipo mientras que altas temperaturas combinadas con luz intensa favorecen la producción diaria de estróbilos. En estudios más recientes sobre la temperatura y su efecto en la tasa respiratoria se encuentra el de Purcell et al. (2010), donde establecen para 3 grandes órdenes de medusas (Semeaostomeae, Rhizostomeae y Coronatae) un modelo de predicción que permite estimar la tasa respiratoria de cualquier escifomedusa en base a su contenido de carbono. Hernández-Tlapale (2010) estudia el efecto de la temperatura en la reproducción asexual de la fase pólipo en Stomolophus meleagris en condiciones de laboratorio y encuentra que en el intervalo de 23 – 27 °C se favorece la producción de una mayor cantidad de éfiras, tanto por reclutamiento directo como por propagación de nuevos pólipos. Por último, en el estudio de Luna- Vázquez (2011) se determinó la resistencia de los pólipos de Stomolophus meleagris a situaciones de hipoxia, presencia de amonio y cadmio, indicando que los pólipos de S. meleagris tienen una resistencia 17 de dos a diez veces mayor a la observada con otros invertebrados del bentos. El punto crítico de oxígeno (Pc) a 23 °C se ubicó alrededor de 1.28 mg L-1, mientras que la dosis letal media LC50 de amonio y de cadmio fueron de 48.8 ± 3.5 mg L-1 y 3.13 ± 0.3 mg L-1 respectivamente. Los resultados obtenidos sugieren un amplio potencial por parte de los pólipos para habitar zonas en condiciones de eutrofización y/o contaminación, como podrían ser estuarios, puertos y algunas playas bajo contaminación. A pesar de que se ha tenido un avance importante en el conocimiento de diversos aspectos de la medusa bola de cañón, siguen siendo pocos los estudios en aspectos taxonómicos y biológicos (Ocaña-Luna & Gómez-Aguirre, 1999). Esto en parte se debe a que las medusas poseen un complejo ciclo de vida que hace difícil determinar cómo es afectada cada fase del ciclo de vida por la variación de condiciones ambientales (Colin & Kremer, 2002; Prieto et al., 2010). El estudio de factores como la temperatura es clave para poder entender la distribución y abundancia de la fase medusa donde el reclutamiento es controlado por la fase pólipo para el correcto manejo de la especie como recurso pesquero (Colin & Kremer, 2002; López-Martínez et al., 2007). 18 3. JUSTIFICACIÓN En México la medusa bola de cañón, Stomolophus meleagris, es un recurso pesquero que se encuentra en fase de desarrollo por lo que se requieren estudios biológicos-pesqueros para la conservación y el manejo sustentable de la pesquería. Por otro lado, también representa un valioso recurso ecológico, ya que destaca su contribución ecológica al favorecer la abundancia de fitoplancton mediante el control del zooplancton y el aporte de compuestos nitrogenados de desecho (Larson, 1991; Pitt et al., 2005; Liu et al., 2009). A pesar de la importancia pesquera y ecológica, la medusa ha sido pobremente estudiada en sus aspectos taxonómicos y biológicos y existe un hueco importante en el conocimiento sobre todo de la fase pólipo debido en parte al pequeño tamaño del pólipo que imposibilita detectar las colonias en campo (OcañaLuna & Gómez-Aguirre, 1999; Bayha & Graham, 2009; Pitt, 2000). Es importante realizar estudios acerca de esta fase, abordando aspectos como crecimiento y supervivencia de las colonias de pólipos, así como su relación con variables ambientales como la temperatura (Hsieh et al., 2001; Mills, 2001; Colin & Kremer, 2002; Purcell, 2005). El metabolismo respiratorio puede ser utilizado para evaluar el efecto de la temperatura en la capacidad fisiológica del organismo, y el coeficiente térmico, Q10, puede establecer la capacidad de compensación por cambios de este factor (Schmidt-Nielsen, 1990; Hecker, 1994; Hsieh et al., 2001; Prieto et al., 2010), por lo que estos indicadores fisiológicos pueden ser útiles para establecer los intervalos de temperatura que pueden ser favorables para el pólipo. 19 4. HIPÓTESIS En invertebrados marinos, el metabolismo y la velocidad de las reacciones bioquímicas están controlados por la temperatura, por lo que el metabolismo rutinario de los pólipos de la medusa bola de cañón, Stomolophus meleagris, se incrementará con incrementos en la temperatura. De tal manera la tasa respiratoria y el coeficiente térmico, Q10, podrán ser usados como indicadores del estado interno del pólipo y de la sensibilidad térmica lo que permitirá establecer el intervalo de temperatura en el que el pólipo puede llevar a cabo las funciones fisiológicas de manera eficiente. 20 5. OBJETIVO GENERAL Evaluar el efecto de la temperatura en metabolismo respiratorio de la fase pólipo de la medusa bola de cañón, Stomolophus meleagris, en condiciones controladas. 5.1 Objetivos específicos: 1.- Evaluar el efecto de seis temperaturas experimentales en el metabolismo respiratorio de rutina en pólipos de Stomolophus meleagris. 2.- Determinar la sensibilidad al cambio temperatura, en pólipos de Stomolophus meleagris, por medio del coeficiente térmico Q10. 21 6. MATERIAL Y MÉTODO 6.1 Organismos experimentales Se utilizaron pólipos de medusa bola de cañón (S. meleagris), producto del desove de adultos maduros que fueron obtenidos en la zona llamada Rancho Rodríguez en la Bahía de La Paz, B.C.S, México (11027´21.0” N y 2411.01´11” W) (Fig. 5). La pesca de medusa se realizó a bordo de embarcaciones de fibra de vidrio o pangas con ayuda de una red tipo cuchara. A las medusas colectadas se les determinó el sexo macroscópicamente por medio de la coloración que presentan las gónadas, se separaron en grupos de hembras y machos, en total se colectaron 15 adultos y se transportaron al laboratorio de aclimatación y mantenimiento de organismos acuáticos del Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), donde por medio de una punción a las gónadas se tomó una muestra, la cual se observó al microscopio óptico para corroborar el sexo de las mismas. Las medusas fueron colocadas en un contenedor de fibra de vidrio de 1,500 L de capacidad con agua marina filtrada a 1μ, clorada y neutralizada con tiosulfato de sodio, a 35 ups, con una temperatura de 23 ºC 1 ºC, donde las medusas desovaron de manera espontánea. La embriogénesis duró menos de 24 h y posteriormente se obtuvieron larvas plánulas que fueron colocadas en contenedores con sustratos para la fijación y transformación en pólipo. Para este estudio se utilizaron pólipos completamente desarrollados (16 tentáculos) que no estuvieran estrobilando y de aproximadamente el mismo tamaño. 22 Figura 5. Mapa de la Bahía de La Paz que muestra la localización de la zona de colecta de los organismos maduros S. meleagris (tomado y modificado de LunaVázquez, 2011). Figura 6. Organismos adultos de S. meleagris durante el desove en el laboratorio. 23 6.2 Alimentación de pólipos Los pólipos fueron alimentados a partir de cuatro tentáculos con rotíferos (Brachionus plicatilis) y microalgas (Nanochloropsis). A partir de los ocho tentáculos fueron alimentados con Artemia franciscana ad libitum dos veces / semana. 6.3 Temperatura experimental Para este trabajo se seleccionaron seis temperaturas experimentales tomando como base la temperatura media del agua registrada en la zona de colecta (23 °C), ya que se desconoce la ubicación de los pólipos en campo (Álvarez-Tello, 2007; López-Martínez & Álvárez-Tello, 2008) y considerando temperaturas por debajo y por arriba de los 23 °C que incluyeran condiciones templadas y tropicales. Las temperaturas a probar fueron 19, 21, 23, 25, 27 y 29 °C. Se prepararon contenedores de 4 L de capacidad con 2 L de agua a 35 ups, filtrada, clorada y neutralizada con tiosulfato de sodio (Na2S2O3), con piedra de aeración. En los tratamientos con temperaturas 25, 27 y 29 °C los contenedores con pólipos fueron colocados dentro de un baño María VWR. Para la aclimatación se fue aumentando un grado por día a partir de 23° C que es la temperatura de mantenimiento de pólipos. En los tratamientos de 19, 21 y 23 °C se utilizó un sistema de baño María usando un enfriador digital de titanio (chiller) de ¼ de caballo 3080 BTU que mantiene una temperatura 19 ± 0.2 °C dentro de un baño María en el cual fue colocado un calentador sumergible de 50 watts previamente calibrado a 21 y 23 °C. Cada semana se realizó un recambio total de agua de los acuarios de 3 L para conservar su calidad. La salinidad se revisó diariamente con un refractómetro y 24 se ajustó con agua destilada para mantenerse a 35 ups. La temperatura fue registrada diariamente con ayuda de un oxímetro digital YSI modelo 52. Los pólipos fueron alimentados con nauplios de A. franciscana dos veces por semana, el alimento sin digerir fue retirado después de cada revisión. Figura 7. Vasos plásticos montados en gradilla de acrílico que fueron utilizados para la aclimatación de los pólipos a la temperatura experimental. 6.4 Mediciones del metabolismo respiratorio Para cada temperatura experimental se utilizaron 12 pólipos que fueron colocados de manera individual en vasos de plástico de 25 mL y a su vez montados en una gradilla de acrílico que mantiene fijos los vasos para minimizar el estrés asociado al manejo del pólipo. Cada vaso tenía una tapa perforada que permitió la circulación de agua y control de alimentación (Fig.7). Para todos los tratamientos se mantuvieron los pólipos ya aclimatados a la temperatura por lo menos cuatro días antes del inicio del experimento. Se utilizó un microrespirómetro de vidrio de 3 mL de capacidad (Strathkelvin modelo RC350) para poder evaluar el metabolismo respiratorio a cada temperatura experimental a través de la medición del consumo de oxígeno del pólipo. El respirómetro se montó en un soporte de acero inoxidable y éste se colocó en un 25 baño termorregulado (LAUDA, ECOLINE modelo RE104) previamente ajustado a la temperatura experimental. El respirómetro se llenó con 1 mL de agua de mar (35 ups) filtrada, clorada y neutralizada previamente aireada; se colocó al pólipo en el respirómetro y se ajustó la altura del soporte del electrodo polarográfico (previamente calibrado) para que el sistema de respiración quedara cerrado y pudieran realizarse mediciones continuas de la disminución del oxígeno disuelto con ayuda de un oxímetro (Strathkelvin Instruments modelo 751) conectado por una interfase a una computadora (Fig.8 A, B, C, D). A D B C Figura 8. Sistema de respirometría. A) Electrodo polarográfico B) Oxímetro C) Baño termorregulador D) Respirómetro de vidrio con electrodo. 26 Para las mediciones se utilizaron pólipos completamente desarrollados (16 tentáculos), sin estrobilar y con un día de inanición ya que cualquiera de estos factores puede tener efecto sobre el metabolismo del pólipo (Arai, 1997) y antes de correr el software se dio un tiempo de estabilización de 15 minutos con el fin de minimizar los efectos debido a la manipulación del pólipo. Para cada temperatura experimental se corrieron blancos sin pólipos para poder cuantificar el consumo de oxígeno del electrodo. Para cada temperatura experimental se realizó una medición del metabolismo respiratorio del pólipo por día a la misma hora hasta completar 12 evaluaciones y 2 blancos. 6.5 Análisis estadístico de los datos Primeramente se realizó la comprobación de los supuestos. La normalidad se verificó sobre los residuales usando la prueba de Shapiro-Wilk y KolmogorovSmirnov con un nivel de significancia de P ≤ 0.001. Para comprobar la homocedasticidad se aplicó la prueba de Levene con un nivel de significancia de P ≤ 0.001. El consumo de oxígeno se transformó a tasa metabólica masa específica utilizando el peso húmedo promedio de 25 pólipos completamente desarrollados (16 tentáculos) de longitud similar que fueron pesados en una microbalanza Cahn con precisión de 0.001 mg, ajustando el volumen de agua empleado en el respirómetro y el consumo medio de los blancos para cada tratamiento. Se utilizó un Análisis de Varianza (ANDEVA) unifactorial para establecer diferencias significativas (P ≤ 0.05) en la tasa metabólica entre los tratamientos y se empleó la prueba a posteriori de Tukey para detectar las diferencias significativas empleando el paquete estadístico Stat Soft Statistica versión 7 (2004) y el programa Microsoft Office Excel 2007. 27 El coeficiente térmico, Q10, se definió de acuerdo a la siguiente relación (Lampert, 1984). Q10= (R2/R1) (10/T2-T1) Donde: Q10= coeficiente térmico R1= tasa metabólica a la temperatura inferior R2= tasa metabólica a la temperatura superior. T1= temperatura inferior T2= temperatura superior 28 7. RESULTADOS 7.1 Efecto de la temperatura sobre el consumo de oxígeno. La velocidad en el consumo de oxígeno disuelto a las diferentes temperaturas experimentales se muestra en la figura 9. En todas las temperaturas se observó oxígeno-independencia durante las 3 horas que duró la medición del consumo de oxígeno. Las pendientes indican la velocidad en el consumo de oxígeno y fueron ajustadas de acuerdo al peso promedio de 25 pólipos previamente pesados, del volumen del respirómetro empleado y del consumo medio del blanco para establecer la tasa respiratoria masa-específica. 8 7 6 Oxígeno disuelto (mg/l) 19° C 21 ° C 5 23° C 4 25° C 27° C 3 29° C 2 1 0 0 50 100 150 200 Tiem po (m in) Figura 9. Ejemplo del consumo de oxígeno disuelto (mg/L) durante tres horas en pólipos de la medusa S. meleagris, a seis temperaturas experimentales. Las pendientes indican la velocidad en el consumo de oxígeno. 29 El análisis de varianza (ANDEVA) indicó un efecto significativo de la temperatura en la tasa respiratoria de los pólipos F(5,55)=24.51, P<0.05. La prueba a posteriori de Tukey indicó que no hubo diferencia significativa entre los tratamientos 19°, 21°, 23°, 25° y 27 °C con un valor promedio de 0.025 mg/g/h. La tasa respiratoria del pólipo a la temperatura de 29 °C fue significativamente mayor con un valor de 0.303 mg/g/h aproximadamente un incremento de un orden de magnitud (Fig. 10). 0.35 Tasa respiratoria (mg/g/h) 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 19 21 23 25 27 Temperatura (°C) 29 Figura 10. Efecto de seis temperaturas (19°, 21°, 23°, 25°, 27° y 29 °C) en la tasa respiratoria de los pólipos de medusa S. meleagris. El ANDEVA indicó diferencias significativas (P < 0.05) siendo la tasa respiratoria mayor a 29 °C. 30 7.2 Cálculo de Q10 En la tabla 1 se presenta la media de las tasas respiratorias masa-específica obtenidas para cada temperatura, su desviación y el coeficiente de variación (CV) que fueron utilizadas para el cálculo del Q10. Tabla 1. Tasa respiratoria promedio obtenida a diferentes temperaturas experimentales en pólipos de Stomolophus meleagris. Se indica la desviación estándar, el número de réplicas y el coeficiente de variación. Temperatura Tasa respiratoria Desviación Número de CV (°C) (mg/g/h) (mg/g/h) réplicas (%) 19 0.0296 0.016 9 55 21 0.0268 0.010 12 37 23 0.0318 0.010 11 31 25 0.0200 0.013 9 66 27 0.0262 0.032 12 37 29 0.3028 0.181 8 60 En la tabla 2 se presentan los valores calculados del coeficiente térmico, Q10, a los diferentes intervalos de temperatura. El Q10 varió de 0.1 a 2.3 en el intervalo 1927 °C. El alto valor calculado en el intervalo 27-29 °C indica que los pólipos no tienen la capacidad de compensar el cambio en la temperatura. 31 Tabla 2. Valores calculados del coeficiente térmico, Q10, en pólipos de Stomolophus meleagris. Intervalo de temperatura Q10 (°C) 19-21 0.6 21-23 2.3 23-25 0.1 25-27 0.5 27-29 1687860 32 8. DISCUSIÓN 8.1 Evaluación del efecto de la temperatura En el presente trabajo se observó que el aumento en el consumo de oxígeno de los pólipos de S. meleagris no coincidió con el aumento de la temperatura del agua, tendencia observada en trabajos realizados con especies tales como, A. aurita; A. labiata; C. xamachana; C. quinquecirrha; Cyanea capillata (Arai, 1997; Mangum et al., 1972; Shick, 1975; Condon et al., 2001; Purcell, 2009). Sin embargo se encontró que a 29 °C la tasa respiratoria se incrementó de manera significativa por lo que el consumo de oxígeno con relación a los otros tratamientos es aproximadamente un orden de magnitud más alto. En estudios realizados por Hernández-Tlapale (2010) en S. meleagris, se indica que la alta temperatura (27 °C) está asociada con un elevado gasto de energía del pólipo, lo que se vio reflejado en un decremento del tamaño de las éfiras producidas. Por otro lado Cargo & Schultz (1967) mencionan que a temperaturas elevadas (34 - 36 °C) representan intervalos letales para pólipos de C. quinquecirrha; así mismo Liu et al. (2009) determinaron que alta temperatura de (30 °C) en pólipos de A. aurita por tiempos prolongados pueden provocar mortalidad. Esto indica que la capacidad de tolerar altas temperaturas en pólipos es especie-específica y afecta a diferentes actividades del pólipo. En algunas especies de cnidarios se ha observado una alta aclimatación a cambios estacionales, lo cual puede estar asociado al intervalo tan amplio (19, 21, 23, 25, 27 °C) en el que no se encontraron diferencias significativas en los pólipos de S. meleagris. En A. aurita se ha demostrado que el pólipo es altamente adaptable a un amplio rango de condiciones ambientales: baja selectividad de alimento, alta supervivencia a periodos largos de inanición, y variabilidad en el crecimiento, la 33 maduración y fecundidad dependiendo de la estación lo que hace que esta especie sea considerada altamente flexible (Lucas, 2001). Littleford (1939) cultivó algunos pólipos C. quinquecirrha a 20 – 24 °C por 4 años y encontró que éstos estrobilaban cada verano (Arai, 2009). Black et al., (1976) encontraron que la supervivencia de una porción de podocistos A. aurita, A. labiata, C. capillata y C. quinquecirrha por lo menos 25 meses, de 536 podocistos a 25 °C, 21 se desintegraron y 284 se enquistaron durante un periodo de 25 meses, con una tasa respiratoria baja. Purcell et al. (1999), observaron que en C. quinquecirra por cada 5 °C que disminuye la temperatura, se retrasa una semana el pico de producción de éfiras y señalan que a bajas temperaturas (15 °C) no estrobilaron los pólipos. En cultivo a temperatura constante de 20 °C, el número máximo de pólipos producidos por año para Rhizostoma octopus fue 37, y unos pocos fueron formados a temperaturas bajas. Similarmente podocistos de Rhopilema esculenta no se desarrollaron a temperatura inferior a 10 °C pero la tasa de reproducción aumentó cuando la temperatura fue entre 15 a 30 °C. En otro estudio muestra que hay enquistamiento cuando aumenta la temperatura de 15 a 30 °C. Con esto se muestra que algunos sifozoorios llevan a cabo sus funciones normales dentro de un amplio rango de temperatura (Purcell, 2009). Algunos estudios han demostrado que la alteración de la sensibilidad a la temperatura, así como la aclimatación de las tasas metabólicas se produce en varias especies de antozoos, permitiendo adaptarse a una temperatura experimental (Mangum et al., 1972). Por ejemplo en poblaciones de anémonas se ha observado que algunos individuos han mostrado una aclimatación a cambios estacionales de temperatura que ocurren en su medio ambiente natural, descendiendo la 34 dependencia de la respiración a la temperatura (Chomsky et al., 2004). Se ha observado que la curva de la respiración de las especies de verano se desplaza a la derecha, en comparación con las de invierno, esto sugiere que existe una aclimatación del sistema de enzimas especifícas de la respiración (Chomsky et al., 2004), lo mismo se sugiere en caso de pólipos de sifozooarios, donde se ha demostrado una clara compensación térmica del metabolismo (Blanquet, 1972; Mangum et al., 1972); como se observa en estudios más recientes por parte de Luna-Vázquez (2011) muestran que las tasas de consumo de oxígeno de pólipos de S. meleagris a temperaturas de 23° y 27 °C, tienen una alta continuidad hasta llegar al punto crítico de oxígeno lo cual refleja un comportamiento oxígeno-regulador y no de oxígeno-conformador; tal comportamiento sugiere la existencia de un sistema de control para la utilización y abastecimiento del oxígeno (Thuesen et al., 2005). Esto a su vez se ve reflejado en una actividad metabólica más baja y que al tener los pólipos en temperaturas de 19 a 27 °C puedan producir un mayor número de eventos reproductivos y un mayor número de productos sexuales como éfiras y podocistos, esto debido a que el pólipo posee la energía necesaria para formar nuevas estructuras (Arai, 1997; Hernández-Tlapale, 2010). Contrariamente a lo que se pensaba, que condiciones desfavorables del medio ambiente como descenso de temperatura del agua, alta o baja salinidad y perturbaciones físicas, podrían afectar negativamente la propagación asexual (Purcell et al., 1999). Por lo tanto tal aclimatación térmica sugiere una mejor adaptación por parte de los pólipos de S. meleagris a climas desde templados a subtropicales (Mangum et al., 1972; LunaVázquez, 2011). Otro aspecto importante es que algunos cnidarios son resistentes en sistemas eutróficos con aguas anóxicas; los pólipos de especies como A. aurita pueden 35 sobrevivir en estas condiciones (Brewer & Feingold, 1991; Lucas, 2001; Purcell et al., 2001). Otras especies pueden tener al menos una etapa donde pueda sobrevivir a condiciones de hipoxia, o incluso anoxia temporal, pueden diferir en la tolerancia dependiendo de la etapa de desarrollo (Arai, 2001). Como lo demuestra Condon et al. (2001) en su estudio; 40% de los pólipos de C. quinquecirrha sobrevivieron a 0.5 mg L-1 de oxígeno disuelto por más de 20 días con una mortalidad baja. En el caso de los pólipos de S. meleagris se ha observado que presentan una alta tolerancia a la hipoxia. En temperaturas de 23 y 27 °C se obtuvo un punto crítico por debajo del 25% de saturación de oxígeno, un nivel inferior al considerado como nivel de hipoxia (30%). Los puntos críticos obtenidos fueron de 1.28 y 1.24 mg L-1 equivalentes a 18.4 y 18.9% de saturación, respectivamente (Luna-Vázquez, 2011). Con esto se puede pensar que los pólipos poseen una alta adaptabilidad a la variación de condiciones ambientales locales como elevación de temperatura y baja concentración de oxígeno (Arai, 1997; Arai, 2001; Condon et al., 2001; Brewer & Feingold, 1991). Con respecto a esto Childress & Seibel (1998) proponen 3 adaptaciones fisiológicas que estos animales pueden mostrar en zonas con mínimo de oxígeno para poder sobrevivir. (1) Desarrollo de mecanismos altamente efectivos para remover oxígeno del agua (2) reducción de su tasa metabólica (3) uso de metabolismo anaeróbico. Por ejemplo la tolerancia de pólipos de C. quinquecirrha a concentraciones letales de oxígeno disuelto, puede deberse a la habilidad de usar su metabolismo anaeróbico (Condon et al., 2001). Es posible que los pólipos sobrevivan cortos tiempos de hipoxia utilizando vías anaeróbicas, pero es dudoso que puedan mantener los niveles adecuados de energía a través de vías anaeróbicas (glucólisis) con el fin de sobrevivir hipoxia a largo plazo. Una explicación 36 más probable es que los pólipos se alternan entre el metabolismo aeróbico y anaeróbico durante la exposición prolongada a la hipoxia, al igual que varias especies de medusas (Thuesen & Childress, 1994; Childress & Seibel, 1998). También la capacidad de los pólipos para formar quistes latentes cuando las condiciones son desfavorables puede ser una estrategia más importante de supervivencia (Cargo & Schultz, 1967; Black, 1981). El enquistamiento probablemente es un proceso metabólicamente exigente y no es rápidamente reversible. Por lo tanto, el enquistamiento es más probable que se utilice para sobrevivir a largo plazo (es decir por temporadas) a los cambios que no son a corto plazo, como las fluctuaciones ambientales (es decir, la exposición periódica a hipoxia) (Cargo & Schultz, 1967, Condon et al., 2001). Otros estudios sugieren que el tejido gelatinoso o intragel podría desempeñar un papel muy importante en el abastecimiento de oxígeno bajo condiciones de hipoxia a tejidos con mayores requerimientos como es el caso del digestivo y las gónadas, así como ser un tejido de almacenamiento de energía, aunque pobre y proporcionar energía en periodos de inanición (Thuesen et al., 2005b). Como se señala los organismos utilizan diferentes estrategias como cambios bioquímicos y respuestas que involucran cambios fisiológicos de energía de la tasa metabólica para mantener la homeostasis, así que la capacidad de adaptación dependerá de su velocidad de respuesta ante cambios ambientales como la temperatura y concentración de oxígeno (Alpuche et al., 2005). Por lo tanto, los organismos que demuestran independencia del nivel de oxígeno presente en el medio podrían sobrevivir períodos más largos y desarrollarse a tasas delimitadas por su tolerancia térmica, su estado fisiológico y nutricional (Rivera, 1992; Alpuche et al., 2005). Pero aún se requieren experimentos complementarios 37 que permitan evaluar cuáles son los mecanismos exactos que les permita tolerar por largo tiempo dichas condiciones. 38 8.2 Evaluación de Q10 Aunque muchas de las funciones de las tasas fisiológicas de los cnidarios se ajustan a la regla de Q10 de Van´t Hoff, varios investigadores han demostrado que existen desviaciones a esta regla (Blanquet, 1972). Con los valores calculados de Q10 de los diferentes intervalos de temperatura se pudo observar que los pólipos de S. meleagris desarrollan sus funciones metabólicas de manera normal entre los 1927° C. Esto coincide con los estudios realizados en cuatro especies de pólipos (A. aurita, A. labiata, C. capillata y C. quinquecirrha) donde las tasas respiratorias medidas a temperaturas cercanas al ambiente no aumentan con la temperatura de acuerdo con las predicciones de Q10 al obtener valores menores o entre 2 y 3 (Purcell et al., 2010). Esto se debe a que las tasas metabólicas de algunos invertebrados muestran una notable independencia de la temperatura, presentando otro tipo de adaptaciones o compensaciones a los cambios en la temperatura (Hoar, 1978; Rivera, 1992; Chomsky et al., 2004; Alpuche et al., 2005). Sin embargo hay que considerar que la tasa metabólica puede ser afectada por una serie de factores abióticos y endógenos y que puede ser la interacción de alguno de estos factores lo que afecte la sensibilidad térmica de los pólipos de S. meleagris. 39 9. CONCLUSIONES La tasa metabólica de rutina en pólipos de S. meleagris no se ve afectada en el intervalo de temperaturas de 19 – 27 °C. Por arriba de 27 °C la tasa metabólica se incrementa de manera significativa en casi un orden de magnitud. El Q10 indica compensación a los cambios de temperatura en el intervalo 19 -27 °C. Los pólipos pueden ser considerados euritérmicos ya que muestran un amplio rango de tolerancia a la temperatura y habilidad para sobrevivir ante condiciones ambientales cambiantes de templadas a semi-tropicales. Esta capacidad fisiológica puede incidir en la temporalidad de aparición de la fase medusa y la eventual desaparición cuando la temperatura supera los 29 °C. 40 10. RECOMENDACIONES Aún se requieren estudios a cerca de pólipos que ayuden a comprender sus respuestas ante distintos cambios ambientales, dentro de éstos se sugieren: Ampliar el intervalo de temperaturas y determinar la tolerancia a largo plazo. Realizar análisis del metabolismo post-prandial y excreción de compuestos nitrogenados. Realizar estudios sobre tasas metabólicas y capacidades aeróbicas de los pólipos en condiciones de estrés. Realizar estudios combinados de temperatura y salinidad. Realizar estudios complementarios para estimar el requerimiento mínimo de alimento y digestión que ayudarán a su mantenimiento en cautiverio. 41 11. BIBLIOGRAFÍA Alpuche, J., A. Pereyra y C. Agundis., 2005. Respuestas Bioquímicas de Camarones Marinos a Factores Ambientales. Revista Electrónica de Veterinaria REDVET, ISSN1695-7504, Vol.VI, nº03. Veterinaria.org. ComunidadVirtual. veterinaria. org.Veterinaria Organización S.L. España. Álvarez-Tello, J., 2007. La pesquería de la medusa bala de cañón (Stomolophus meleagris) en la región de Bahía de Kino-El Choyudo, Sonora, durante 2006. Tesis de maestría Instituto Tecnológico de Guaymas, 74 p. Arai, M. N., 1997. A funcional Biology of Scyphozoa. Chapman & Hall. London. 316 pp. Arai, M.N., 2001. Pelagic coelenterates and eutrophication: a review Hydrobiologia 451: 69–87. Arai, M.N., 2009. The potencial importance of podocysts to the formation of scyphozoan blooms: a review. Hydrobiologia. 616:241-246 Bayha K. M. & W.M. Graham., 2009. 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