Effect of ocean acidification on the oxygen consumption of the sea urchins Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) and Arbacia lixula (Linnaeus, 1758) living in CO2 natural gradients
2025. Fernández-Vilert, R., Arranz, V., Martín-Huete, M., Hernández, J. C., González-Delgado, S., & Pérez-Portela, R. (2025). Effect of ocean acidification on the oxygen consumption of the sea urchins Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) and Arbacia lixula (Linnaeus, 1758) living in CO2 natural gradients. Frontiers in Marine Science, 12, 1500646.
La acidificación oceánica (AO) se destaca como una de las principales amenazas para los ecosistemas marinos. La AO provoca una reducción en la disponibilidad de iones carbonato, esenciales para los organismos calcificadores marinos como los equinodermos. Nuestro objetivo es comprender las respuestas fisiológicas de dos especies de erizos de mar, Paracentrotus lividus y Arbacia lixula, a condiciones de bajo pH y determinar si dichas respuestas resultan de plasticidad fenotípica o de adaptación local. El estudio se divide en dos partes: la respuesta plástica a lo largo del tiempo, midiendo las tasas de respiración de individuos del mar Mediterráneo expuestos a bajo pH durante siete días, y la adaptación y plasticidad bajo pH cambiante, analizando individuos que habitan un gradiente de pH en un sistema natural de emanación de CO2 situado en la isla de La Palma, España. Durante los siete días de exposición a bajo pH se revelaron patrones distintos en las tasas de respiración, mostrando ambas especies potencial de aclimatación. Notablemente, P. lividus y A. lixula exhibieron ciclos de acidosis/alcalosis no sincronizados, lo que sugiere mecanismos fisiológicos diferentes. Además, la historia ambiental pareció influir en la capacidad adaptativa, ya que los ejemplares procedentes de ambientes con pH fluctuante mostraron tasas de respiración similares a las de ambientes estables, con una mayor plasticidad fenotípica. En conjunto, nuestros resultados sugieren que ambas especies poseen capacidad de plasticidad metabólica, lo que podría aumentar su resiliencia frente a escenarios futuros de AO, aunque probablemente implique costes energéticos. Asimismo, los sistemas de emanación de CO2 pueden actuar como refugios frente a la AO, facilitando la supervivencia a largo plazo. Comprender las respuestas plásticas frente a las adaptaciones es crucial para predecir los efectos de la AO sobre la distribución y abundancia de los organismos marinos en respuesta al cambio climático en curso.
English
Ocean acidification (OA) stands out as one of the main threats to marine ecosystems. OA leads to a reduction in the availability of carbonate ions, which are essential for marine calcifiers such as echinoderms. We aim to understand the physiological responses of two sea urchin species, Paracentrotus lividus and Arbacia lixula to low pH conditions and determine whether their responses result from phenotypic plasticity or local adaptation. The study is divided into two parts: plasticity response over time, measuring respiration rates of individuals from the Mediterranean Sea exposed to low pH over seven days, and adaptation and plasticity under changing pH, analyzing individuals inhabiting a pH gradient in a natural CO2 vent system located in La Palma Island, Spain. Over the seven days of low pH exposure, distinct patterns in respiration rates were revealed, with both species demonstrating potential for acclimatization. Notably, P. lividus and A. lixula displayed unsynchronized acidosis/alkalosis cycles, suggesting different physiological mechanisms. Additionally, environmental history seemed to influence adaptive capacity, as specimens from fluctuating pH environments exhibited respiration rates similar to those from stable environments with heightened phenotypic plasticity. Overall, our results suggest that both species possess the capacity for metabolic plasticity, which may enhance their resilience to future OA scenarios but likely involve energetic costs. Moreover, CO2 vent systems may serve as OA refugia, facilitating long-term survival. Understanding the plastic responses versus adaptations is crucial for predicting the effects of OA on species distribution and abundance of marine organisms in response to ongoing climate change.