la acidificación del ococéanoéano en de baja california del oceano en las... · eugenio...
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¿Có d á l i t i l¿Có d á l i t i l¿Cómo responderán los ecosistemas marinos al ¿Cómo responderán los ecosistemas marinos al cambio oceánico?: La acidificación del cambio oceánico?: La acidificación del ococéanoéano
en las costas de Baja Californiaen las costas de Baja California
Eugenio CarpizoEugenio Carpizo ItuarteItuarteInstituto de Investigaciones Instituto de Investigaciones OceanológicasOceanológicasUniversidad Autónoma de Baja CaliforniaUniversidad Autónoma de Baja CaliforniaUniversidad Autónoma de Baja CaliforniaUniversidad Autónoma de Baja California
V Simposio Internacional de Sanidad e Inocuidad AcuícolaV Simposio Internacional de Sanidad e Inocuidad AcuícolaV Simposio Internacional de Sanidad e Inocuidad AcuícolaV Simposio Internacional de Sanidad e Inocuidad Acuícola
Ensenada, B.C., 19Ensenada, B.C., 19 de de SeptiembreSeptiembre de 2013de 2013
Playitas, la mejor marina de EnsenadaFoto de 2013Foto de 2013
Resulta menos evidente distinguir los cambios en el océanog
??
Las consecuencias de la acidificación del océano(desde la biología)(desde la biología)
Bi id d C b (CO )Bioxido de Carbono(CO2)
ó d b
Formación de ácido carbónico
Disminución de pH Dism. Dispon. Ion carbonato
Menos material para construirEstructurads de carbonatode calcio y otrasestructuras “duras”estructuras duras
Cortesia y adaptado de G. Hofmann
Preguntas Académicas (mmmm!!!....)
Q é d i l ibilid d d l i‐ ¿Qué determina la sensibilidad de las especies a estresoresambientales?
‐ ¿Cómo se relaciona esta sensibilidad a su historia evolutiva?
‐ ¿Qué estrategias de vida serán seleccionadas en el océano del futuro?¿Qué estrategias de vida serán seleccionadas en el océano del futuro?
‐ ¿Cómo evaluar el potencial adaptativo de las especies?
‐ ¿Qué papel juega la plasticidad fenotípica en la resiliencia de las especies?
‐ ¿Cuáles serán las reglas evolutivas en el océano del futuro?
‐ ¿Cuál será el papel de las interacciones ecológicas en los océanos del futuro?
Preguntas Prácticas (La cruda realidad…)Preguntas Prácticas (La cruda realidad…)
¿C l l d l t lid d d l‐¿Cuales son las causas de la mortalidad de la semilla de ostión?
‐ ¿Cómo se va a comportar la captación de semillade mejillón durante este año?
‐ ¿Qué podemos hacer para prevenir ele fecto de l bi l é l í d llos cambios en el océano en la pesquería del abulón? (anoxias, acidificación, mareas rojas)
Los Escenarios deLos Escenarios de Baja Californiaj
PacífcoN tNorte
Golfo deCalifornia
PacífcoNorteNorte
• Ecosistemas
BosquesBosques de de MacroalgasMacroalgas ArrecifesArrecifes coralinoscoralinos Fotografía: A Cupul
LagunasLagunas costerascosteras IntermarealIntermareal rocosorocoso
Cocolitofóridos
Parte de Carbonato
Placas
Corales Esqueleto
Erizos Esqueleto & testa
Pteropodos & ConchaMoluscos
Algas Coralinas Componentes de Frondas
Cortesia y adaptado de G. Hofmann
Desarrollo erizoDesarrolloDesarrollo(larvario)(larvario)
Desarrollo erizo
Larva EquinopluteusFertilizaciónFertilización
A lo largo de su Ciclo de vidaReproducciónReproducción
Larva Competente
Ciclo de vida
M t f i
ReproducciónReproducción
Larva CompetenteMetamorfosis
Postarva
AsentamientoAsentamientoDesarrolloDesarrollo
Trabajo de Integración…
Desde la escala larval hasta la planetaria…
Del nivel molecular al nivel social…
““TraducirTraducir en en PolíticaPolítica PúblicaPública” ”
“Hacia adentro‐Hacia afuera“Hacia adentro Hacia afuera
OrganismoCelularMolecular Población Comunidad
EnfermededesTaza metabólcaEnergéticaFis. Ácido/baseCrecimiento
pHe/phiCalcificaciónBioquímicaEnzimas
CalcificaciónArrecifal
Reclutamiento
ProteómicaExpresiónGenéticaNano tec Crecimiento
ReproducciónCalcificaciónDesarrollo
EnzimasPotosíntesisEstrésOxidativo
Reclutamiento
InteraccionesInterespecíficas(tróficas)
AdaptaciónLocal
Nano tec..
FotosíntesisRespiraciónBiomateriales‘Hard parts’
( )Local
Demografía
Hard parts
SimbiosisCortesia y adaptado de G. Hofmann
Interacción temperatura / pH…
Heliocidaris erythrogamma
Byrne (2011)
Combinación de estresores)…
Byrne et al 2013 JEMBE. 448: 250-257
Componente genético (Norma de Reacción)…
T1 = 22 oC
T2 = 25 oC
Lymbery & Evans, 2013 J. Evol Biol.
Respuesta latitudinal…
Byrne et al 2013 Phil. Trans R. Soc. 368
A nivel de comunidad…
Norte
Sur
Kroeker et al., 2011 PNAS
Respuesta especie‐específica…
Ferrari et al., 2011 GCB, 17: 2980‐2986
La perspectiva desde el laboratorio de ECODEL IIOECODEL ‐ IIO
Dendraster excentricus
Foto L. Aguilar Lytechinus pictusStrongylocentrotus purpuratusS. franciscanus
Pocillopora spp. Mytilus californianus y otros moluscos
Gpo ArrecifesRed MexLTER
Foto Amilcar Cupul Acuacultores &Productores
RespuestaRespuesta de de La La GalletaGalleta de Marde MarLa La GalletaGalleta de Marde Mar
((DendrasterDendraster excentricusexcentricus))((DendrasterDendraster excentricusexcentricus))
Olivares Bañuelos et al. 2012Ciencias Marinas
Olivares Bañuelos et al. 2012 Ciencias Marinas
Heat Shock Protein Heat Shock Protein 70 (HSP70)70 (HSP70)
(estadios larvales)(estadios larvales)8 brazos
Olivares Bañuelos et al. en prep.
4 brazos Postlarva
Metamorphic LarvaeEfecto del Estrés Térmico
8 ARMS LARVAE OF Dendraster excentricusLarvas de 8 brazos
100
150
val
50
100*** *
% o
f Sur
viv
4°C 13°C 20°C 26°C 29°C0
%
n=9t=6 Hrs
Temperature
Olivares Bañuelos et al. en prep.
Efecto del Estrés Térmico
10 hsp70 8 Brazos
4 brazos 8 brazos Postlarva
8
pActina Competentes
Postlarvas
6
Q
4
RQ
2
20°C 4°C 29°C 20°C 4°C 29°C 20°C 4°C 29°C0
TemperaturaOlivares Bañuelos et al. en prep.
Diseño experimental
15 oC
pH 7.6 pH 7.8 pH 8.0
33 réplicasréplicas//TratamientoTratamiento3 3 réplicasréplicas//TratamientoTratamiento
Garcia Echauri 2012 Garcia Echauri et al. en prep.
4 Brazos
60 *****
***40
(µm
)
20BW
T
8 0 7 7 7 5
0
8.0 7.7 7.5
pH
Aragonita: 2 4 1 1 0 7Aragonita: 2.4 1.1 0 .7(vals. Cuant.)
Garcia Echauri 2012, Garcia Echauri et al. en prep
larvas 4 brazos
Aragonita: 2.4 1.1 0 .7(vals. Cuant.)
Garcia Echauri 2012, Garcia Echauri et al. en prep
4B control a cero0
o
4 brazos
-2o
de p
eso
-4
e ca
mbi
o
0 7 5
-6*%
de
8.0 7.7 7.5
pH
Aragonita: 2.4 1.1 0 .7(vals. Cuant.)
Garcia Echauri 2012, Garcia Echauri et al. en prep
4 brazos
10
AC
6
8at
iva
de A
4
esió
n re
la
0 7 5
0
2
Expr
e
8.0 7.7 7.5
pH
Aragonita: 2.4 1.1 0 .7(vals. Cuant.)
Garcia Echauri 2012, Garcia Echauri et al. en prep
Limitaciones de EscalaEscala Ecologica Pequeña Grande
Objetos Experimentales Genotipos/individuos Comunidades/E i tEcosistemas
Relevancia Ambiental Limitada Amplia
Poder Estadístico Potencialmente alto A veces bajoj
No. Parámetros Pocos Muchos
No. de Réplicas Muchas Pocas
Mediciones/réplica Pocas Muchas
Tipo de análisis Univariado Multivariado
20102010
Registros actuales de pH: Comparación de 3 Ecosistemas
Santa Barbara Channel McMurdo Sound, Antarctica Moorea, French Polynesia
Yu, Martz, Hofmann (2011) JEMBE 400: 288‐295
Matson, Martz, Hofmann (2011) Antarctic Science 23(6): 607‐613
Hofmann et al.(2013) Oceanography 26(3): 140‐148
El contexto para experimentos de laboratorio… Cortesia y adaptado de G. Hofmann
Conocer la envoltura química(Envoltura de pH)
…A escalas biologicamenterelevantes espacial y temporalmente
Foto: Cortesia No autorizada de M. Hdez.
Diseño experimental de microarreglosExperimental ‐ 1020Control – 385
Extracción de RNA
Sintesis de cDNA y marcado
Hibridacióni i
Análisis de imágenescompetitiva
Cambios en relación con ControlCortesia G. Hofmann
Cambios de expresión significativos:Cambios de expresión significativos: 83 genes at 540 ppm CO2178 genes at 970 ppm CO2
En global, depresión metabólicaModerada
Todgham y Hofmann (2009) J. Exp. Biol. 212: 2579‐2594:
Boutique oligonucleotide array (Agilent)Cell processes of interest in OA studiesCell processes of interest in OA studies
~1,000 genes
Gene Clusters on Urchin Chip Biomineralization
Acid-Base/Ion Regulation
Cellular Stress & Defensome
Development
Translational ControlTranslational Control
Metabolism
Apoptosis
Kinome
Cell Cycle & DNA Replication
Dr. Anne TodghamFormer Postdoctoral Research FellowAsst. Professor at San Francisco State Cortesia G. Hofmann
Nuevamente Trabajo de Integración…
Desde la escala larval hasta la planetaria…
Del nivel molecular alal nivelnivel socialsocialDel nivel molecular al al nivelnivel social social (academia(academia‐‐ productoresproductores))…
““TraducirTraducir en en PolíticaPolítica PúblicaPública” J. ” J. DomínguezDomínguez 20112011
La organizacion (El trabajo Continua!!!…)
G A idifi ió R M C t 2010Grupo Acidificación ReMas‐Conacyt…2010Liderado por Mart ́ín Hernández Ayón IIO‐UABC
2012201220122012
CConsorcio para elonsorcio para el eeSStudiotudio deldel OOcéanocéano CCambianteambianteCConsorcio para el onsorcio para el eeSStudiotudio del del OOcéano céano CCambianteambianteCConsortiumonsortium forfor thethe SStudytudy of of OOceancean CChangehange
UCSBUCSBIIOIIOUMARUMAR
11er.Taller de Conformación y Planeación MSIer.Taller de Conformación y Planeación MSI‐‐UCSB Jul. UCSB Jul. 20122012
UCSBUCSBUCSB UCSB UCSBUCSBUCSB UCSB IIO IIO UMAR UMAR UCSB UCSB
UCSB UCSB
UCSBUCSB
GretchenGretchenHofmannHofmann
IIO IIO IIO IIO
CIADCIADUCSB UCSB
CIBNORCIBNOR CIBNORCIBNORUCSB UCSB IIO IIO
, ,
UCSB UCSB UdeGUdeGUdeGUdeGUABCS UABCS
UCSB UCSB
IIO IIO
UCSB UCSB
IIO IIO IIO IIO CICESE CICESE
2º T ll d Pl ió M d l í2º T ll d Pl ió M d l í2º. Taller de Planeación y Metodologías 2º. Taller de Planeación y Metodologías IIO IIO ‐‐ UABC Jun. 2013UABC Jun. 2013
Ciencia Relevante paraCiencia Relevante parala Sociedad
Monitoreo ‐ Biología ‐ Sociedad
GRACIAS [email protected]; [email protected]