Embryonic and larval development is conditioned by water temperature and maternal origin of eggs in the sea urchin Arbacia dufresnii (Echinodermata: Echinoidea)

Introduction: Embryonic and larval development in sea urchins is highly dependent on maternal nutritional status and on the environmental conditions of the seawater. Objective: To compare the development of Arbacia dufresnii in two different water temperatures and in progeny with varying maternal origins. Methods: We induced A. dufresnii females and males from Nuevo Gulf to spawn, collected the eggs of each female individually (progeny), separated them into two seawater temperatures (12 and 17 °C), and fertilized them. We recorded the percentage of fertilized eggs and embryos per developmental stage according to time, temperature and progeny. We measured larval growth by total length (TL) and midline body length (M) according to time post fecundation (DPF), temperature, and progeny. Results: Temperature did not affect fertilization, but embryo development was faster and more synchronized in the high temperature treatment. The generalized linear models indicate that embryo development depends on a quadruple interaction between the embryonic stage, time (h), seawater temperature and progeny. Larval growth was faster, producing larger larvae at the highest temperature. Larval growth depends on a triple interaction between time (DPF), seawater temperature and progeny. Conclusions: We found a temperature and progeny impact during embryonic and larval development and, in both cases, these factors generate a synergistic effect on developmental timing and larval size. This probably provides a survival advantage as a more rapid speed of development implies a decrease in the time spent in the water column, where the sea urchins are vulnerable to biotic and abiotic stressors.

Introducción: El desarrollo embrionario y larvario de los erizos de mar depende en gran medida del estado nutricional materno y de las condiciones ambientales del agua de mar. Objetivo: Comparar el desarrollo de Arbacia dufresnii en dos temperaturas de agua diferentes y en progenies con diferentes orígenes maternos. Métodos: Indujimos a las hembras y machos de A. dufresnii del Golfo Nuevo a desovar, recolectamos los huevos de cada hembra individualmente (progenie), los separamos en dos temperaturas de agua de mar (12 y 17 ° C) y los fertilizamos. Registramos el porcentaje de óvulos fecundados y el porcentaje de embriones por etapa de desarrollo según tiempo, temperatura y descendencia. Medimos el crecimiento larvario según la longitud total (TL) y la longitud corporal de la línea media (M) de acuerdo con el tiempo en días post fecundación, la temperatura y la progenie. Resultados: La temperatura no afectó la fertilización, pero el desarrollo del embrión fue más rápido y más sincronizado en el tratamiento de alta temperatura. Los modelos lineales generalizados indican que el desarrollo del embrión depende una interacción cuádruple entre el estadio embrionario, el tiempo (h), la temperatura del agua de mar y la progenie. El crecimiento larvario fue más rápido, produciendo larvas más grandes a la temperatura más alta. El crecimiento de las larvas depende de una triple interacción entre el tiempo (DPF), la temperatura del agua de mar y la progenie. Conclusiones: Encontramos un impacto en la temperatura y en la progenie durante el desarrollo embrionario y larvario y, en ambos casos, estos factores generaron un efecto sinérgico sobre el tiempo de desarrollo y el tamaño de las larvas. Esto probablemente proporciona una ventaja de supervivencia, ya que una velocidad de desarrollo más rápida implica una disminución en el tiempo que pasan en la columna de agua, donde los erizos de mar son vulnerables a los factores estresantes bióticos y abióticos.

Efecto de la temperatura sobre la morfología y reproducción en el erizo de mar Arbacia dufresnii (Echinodermata: Echinoidea)

Introducción: El aumento de los valores del CO2 atmosférico y el consecuente calentamiento del agua de mar constituyen factores de estrés para los ecosistemas marinos, renovando el interés en la fisiología de los equinoideos. El equinoideo Arbacia dufresnii es una especie ampliamente estudiada y con amplia distribución en los golfos norpatagónicos. Objetivo: Evaluar el efecto de temperatura del agua de mar sobre su morfología y reproducción. Métodos: Individuos de A. dufresnii fueron expuestos durante 10 semanas (Abril-Junio 2016) a tres tratamientos de temperatura (13 °C control, 15 °C y 17 °C) de acuerdo con las condiciones actuales del agua de mar y los valores esperados para el próximo siglo, según diferentes escenarios estimados. Al finalizar el experimento, diámetro y peso del individuo así como los pesos de los órganos internos fueron estadística e histológicamente analizados. Resultados: Se observó una mayor mortalidad en los individuos expuestos a las mayores temperaturas lo que podría deberse a un estrés en el individuo. Para el tratamiento control y el de 17 °C no se observaron cambios en los pesos secos de gónadas e intestino. En cambio, los individuos expuestos a 15 °C presentaron un aumento en el diámetro del caparazón y en el peso seco de gónadas e intestino. Los estadios gonadales aesta temperatura (15 °C) para machos fueron similares al ambiente a diferencia de las hembras que se observaron estadios más avanzados. Conclusiones: Esto indicaría que 15 °C podría ser la temperatura óptima para la asimilación del alimento y obtención de energía. A esta temperatura se observan cambios a corto plazo en los órganos de metabolismo rápido pero no en los órganos calcificados (caparazón y linterna de Aristóteles).

Introduction: The increase in atmospheric CO2 values and the consequent warming of seawater constitute stressors for marine ecosystems, renovating interest in echinoid physiology. The echinoid Arbacia dufresnii is a widely studied species with a wide distribution in the North Patagonian gulfs. Objective: Evaluate the effect of seawater temperature on its morphology and reproduction. Methods: Individuals were exposed for 10 weeks (April-June 2016) to three temperature treatments (13 °C control, 15 °C and 17 °C) according to the current conditions of seawater and the expected values for the next century. At the end of the experiment, diameter and weight of the whole individual and of its internal organs were statistically and histologically analyzed. Results: Individuals exposed to higher temperatures died in greater numbers. The control, and the 17 °C treatment, had no changes in dry gonad and intestine weights. However, the 15 °C group had wider diameter of test and a higher dry weight of gonads and intestine. At this temperature, the gonadal stages for males were similar to the environment, but females had more advanced stages. Conclusions: Temperature of 15°C could be optimal for assimilating food and obtaining energy. Gonads and intestine would be showing changes in the short term, unlike the calcified organs (test and Aristotle's lantern).

Variación fenotípica del erizo Eucidaris tribuloides (Cidaroida: Cidaridae) en el Corredor Arrecifal del Suroeste del Golfo de México

Introducción: La variación morfológica intraespecífica puede ser el resultado del desarrollo ontogénico, la variación genética o la heterogeneidad ambiental. En el último caso, los organismos están expuestos a diversas condiciones ambientales, lo que puede influir en el comportamiento y las adaptaciones morfológicas de las especies. Precisamente, el Corredor Arrecifal del Suroeste del Golfo de México (CASGM) está compuesto por arrecifes separados geográficamente que están expuestos a diferentes factores oceanográficos, así como atributos propios con múltiples variables ambientales. Por lo tanto, es posible encontrar diferencias morfológicas de las poblaciones de especies que se distribuyen en el corredor. Objetivo: Determinar la variación morfológica de la linterna de Aristóteles del erizo de mar Eucidaris tribuloides a lo largo del CASGM. Métodos: Se analizó la relación alométrica entre la altura de la linterna versus diámetro de la testa en 104 especímenes, también realizamos un análisis de covarianza para detectar diferencias alométricas entre grupos. Se analizó la variación de la forma de una rótula y una semipirámide de cada erizo de mar mediante morfometría geométrica. Resultados: Existen diferencias alométricas entre sistemas arrecifales. La forma de la rótula y semipirámide de los erizos de mar del norte son diferentes a los erizos del centro y el sur; sin embargo, no hubo diferencias de forma entre el centro y el sur. El tamaño centroide de la rótula y semipirámide de los erizos de mar del norte son significativamente más grandes que los del centro y el sur. Conclusiones: A lo largo del Corredor Arrecifal del Suroeste del Golfo de México, los individuos de E. tribuloides mostraron variación morfológica en sus estructuras analizadas, dichos resultados, pueden ser explicados por los gradientes latitudinales y ambientales del CASGM, además de los hábitos alimenticios de la especie y la disponibilidad del recurso alimenticio en el ambiente donde se establecen.

Introduction: Intraspecific morphological variation can be attributed to the result of genetic variation or influence of environmental heterogeneity. In the latter case, organisms are exposed to diverse environmental conditions which have an influence on their biological processes and can be seen reflected in the morphological adaptations of species. Indeed, Reef Corridor in the Southwest Gulf of Mexico (CASGM, in its Spanish acronym) is constituted of geographically separated reefs that are exposed to different large-scale oceanographic factors and show their own attributes with multiple environmental variables. Therefore, this can stimulate morphological variations of species populations that are distributed in this corridor. Objective: The aim of this study was to determine the morphological variation of the Aristotle's lantern of the sea urchin Eucidaris tribuloides along CASGM. Methods: The allometric relation between height of the Aristotle's lantern and diameter of the test of 104 specimens was analyzed, and we also used a covariance analysis to detect allometric differences between groups. Apart from that, the variation of the shape of a rotule and a demi-pyramid for each sea urchin were analyzed using geometric morphometry. Results: There are allometric differences among reef systems in the north, center and south of Veracruz. The shape of rotula and demi-pyramid of sea urchins of the north zone are different from the central and south area. However, there were no differences in shape between the center and the South area. The centroid size of rotula and demi-pyramid of the sea urchins of the North are larger than those in the center and the South. Conclusions: Along the Corridor of the Southwest of the Gulf of Mexico, specimens of E. tribuloides showed a morphological variation in their analyzed structures, these results can be explained by the geographical and environmental gradients of the CASGM, in addition to the feeding habits of E. tribuloides and the availability of the food resource in the habitat where they are established. As a stimulus to the morphological variation found in this research, the distance among the reef systems and the marine currents patterns are also considered.

Morphological plasticity in the Aristotle's lantern of Arbacia dufresnii (Phymosomatoida: Arbaciidae) off the Patagonian coast / Plásticidad morfológica en la linterna de Aristoteles en Arbacia dufresnii (Phymosomatoida: Arbaciidae) en la costa Patagónica

Abstract The relative size of the Aristotle's lantern of most sea urchins varies in relation to the food availability and it is often used to infer the availability of food of the environment. The aim of our study was to evaluate the lantern morphology plasticity of Arbacia dufresnii in populations with different environmental characteristics, either mussel beds or disturbed areas, by the invasive alga Undaria pinnatifida along the Patagonian Atlantic coast. The test diameter of the sea urchins along with the weight and height of the lanterns, the jaw lenght and rotula lenght were measured. Classic and geometric morphometric analyses were performed to test differences among populations. The length of the jaw was the best indicator of relative changes in size of the lantern. The largest length of the jaw was measured in individuals from disturbed areas dominated by the invasive algae U. pinnatifida. The rotula shape changed with the increase of the diameter of the sea urchins, it tends to be more elongated with larger sea urchins. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 2): 339-351. Epub 2015 June 01.

Resumen El tamaño relativo de la linterna de Aristóteles en la mayoría de las especies de erizos de mar varía en relación con la disponibilidad de alimentos y se utiliza a menudo para inferir la disponibilidad de alimentos en el medio ambiente en que los erizos de mar habitan. El objetivo de este estudio fue evaluar la plasticidad morfológica de la linterna de Aristóteles de Arbacia dufresnii en poblaciones con diferentes características ambientales, ya sean con bancos de mejillones o áreas modificadas por el alga invasora Undaria pinnatífida, a largo de la costa patagónica atlántica. Se midió el diámetro del caparazón, el peso y el alto de las linternas, la longitud de la semipirámide y la longitud de la rótula. Los datos se analizaron utilizando técnicas de morfometría clásica y geométrica con el objetivo de probar diferencias entre las poblaciones. La longitud de la semipirámide fue el mejor indicador para describir los cambios relativos en el tamaño de la linterna. La mayor longitud de la semipirámide se observó en las poblaciones que habitan áreas dominadas por el alga invasora U. pinnatifida. La forma de la semipirámide no varía entre las poblaciones ni con el tamaño de los erizos de mar, mientras que la forma de la rótula cambia en relación al tamaño de los erizos, siendo más alargada cuando el tamaño de los individuos es mayor.