Relationship between anthropogenic impacts and bleaching-associated tissue mortality of corals in Curaçao (Netherlands Antilles) / Relación entre los impactos antropogénicos y la mortalidad tisular asociada al blanqueamiento de corales en Curaçao (Antillas Holandesas)

Chronic anthropogenic impacts can have a negative effect on coral health and on coral energy budgets needed for regeneration of lesions. I therefore hypothesise that during massive bleaching events, the degree of corals showing bleaching-related tissue mortality is higher in areas subject to chronic anthropogenic impacts than in relatively pristine areas. In the present study, the degree of bleaching and bleaching-related tissue mortality was estimated for eight abundant coral species in Curaçao, at the onset of a massive Caribbean bleaching event in 1995, and three months afterwards. To study the possible effects of anthropogenic disturbances, the study was done at four unpolluted control sites, two polluted sites (sedimentation, sewage), and four sites at the mouth of lagoons with outflow of nutrient-rich, warm and turbid seawater. No pattern of an overall difference in bleaching between impacted and control sites was found for the degree of bleaching. However, the percentage of corals showing bleaching-related tissue mortality was higher at the impacted sites than at the control sites for the total number of corals and for corals with < 50% of their surface area bleached. Highest and most significant values of tissue mortality were found at a reef site experiencing chronic pollution by raw sewage. The data thus suggest that unfavourable conditions caused by anthropogenic influences, such as increased sedimentation, eutrophication and seawater temperature, have an additional negative effect on the tissue survival of coral colonies during bleaching episodes. Rev. Biol. Trop. 54 (Suppl. 3): 31-43. Epub 2007 Jan. 15.

Los impactos antropogénicos crónicos pueden tener efectos negativos en la salud y en las cantidades de energía necesarias para la regeneración de lesiones en los corales. Mi hipótesis fue que durante los casos de blanqueamiento masivo, el grado en que los corales muestren mortalidades de tejido relacionadas con el blanqueamiento, será mayor en áreas sujetas a impactos antropogénicos crónicos que en áreas relativamente prístinas. Estimé los grados de blanqueamiento y mortalidad tisular en ocho especies de coral abundantes en Curaçao, durante el comienzo de un de blanqueamiento masivo en el Caribe en 1995 y tres meses después. El estudio se realizó en cuatro sitios control no contaminados, dos sitios contaminados (sedimentación, aguas residuales), y cuatro sitios en la boca de lagunas con aguas tibias, ricas en nutrientes y turbias. En general, no se encontró ningún patrónx de diferencias en el grado de blanqueamiento entre sitios. Sin embargo, el porcentaje de corales que mostraron mortalidad tisular relacionada con el blanqueamiento fue mayor en los sitios impactados que en los controles, tanto en el número total de corales como en corales con <50% de su superficie blanquedada. Los valores más altos y más significativos de mortalidad tisular se encontraron en un arrecife que experimentaba contaminación crónica por aguas residuales crudas. La información sugiere que las condiciones desfavorables causadas por la influencia antropogénica, como el incremento en la sedimentación, eutrofización y la temperatura del agua, tienen un efecto negativo adicional en la supervivencia del tejido de las colonias de coral, durante el blanqueamiento.

Fragmentation of the gastrodermis and detachment of zooxanthellae in symbiotic cnidarians: a role for hydrogen peroxide and Ca2+ in coral bleaching and algal density control / Fragmentación de la gastrodermis y desprendimiento de zooxantelas en cnidarios simbióticos: papel del peróxido de hidrógeno y el Ca2+ en el blanqueamiento de corales y el control de la densidad de algas

Coral bleaching involves the detachment of zooxanthellae and the simultaneous fragmentation of the gastrodermis. Results obtained with a cell permeant fluorescent probe for calcium ions (Ca2+) indicates that "thermal" bleaching is the result of a temperature related breakdown of the Ca2+ exclusion system. "Solar" bleaching, which takes place at lower temperatures and is driven by light, is the result of a build-up of photo-synthetically produced hydrogen peroxide in the tissues. Gastrodermal tissue with its symbionts, scraped from between septa of corals, was observed under controlled conditions of high light and temperature. Pieces of gastrodermis round off, zooxanthellae move to the surface, protrude from the surface and after a delay, detach, surrounded by a thin layer of host cytoplasm, inclusions and plasma membrane. The higher the temperature and light level the shorter the delay and higher the rate of algal detachment. Fragmentation by the ballooning-out and detachment of small spheres of cytoplasm (bleb formation) takes place simultaneously. This is likely to be due to oxidation, by hydrogen peroxide (H2O2), of -SH groups on the cytoskeleton and its attachment to the plasma membrane. Ground, polished and stained thin acrylic resin sections reveal similar processes taking place in artificially bleached corals. Isolated zooxanthellae and whole corals are shown to release H2O2 in the light. This process of algal detachment and fragmentation that takes place at normal sea temperatures may underlie the mechanism limiting algal populations in the gastrodermis and may be localized to areas with a concentration of algae near the membrane. At above-normal temperatures under the synergistic effect of light and temperature, the rate of production of H2O2 exceeds the rate at which can it be lost by diffusion or destroyed and H2O2 accumulates. This results in damage to the calcium exclusion system, detachment of zooxanthellae into the coelenteron and fragmentation of the gastrodermis. Rev. Biol. Trop. 54 (Suppl. 3): 79-96. Epub 2007 Jan. 15.

El blanqueamiento de los corales implica el desprendimiento de zooxantelas y la simultánea fragmentación de la gastrodermis. Resultados obtenidos con una sonda florescente de iones Calcio (Ca2+) para células permeables, indican que el blanqueamiento "térmico" es el resultado de una interrupción del sistema de exclusión de Ca2+, provocada por la temperatura. El blanqueamiento "solar", que tiene lugar a temperaturas más bajas y está determinado por la luz, es el resultado de una acumulación de peróxido de hidrógeno producido fotosintéticamente en los tejidos. Para ver el proceso, se raspó tejido gastrodermal, junto con sus simbiontes, de entre los septos de los corales y se observó en condiciones controladas de luz y temperatura. Primero, los trozos de gastrodermis se dan vuelta, luego las zooxantelas se mueven hacia la superficie, sobresalen desde ella y tras un tiempo, se desprenden, rodeadas de una delgada capa de citoplasma del hospedero, inclusiones y membrana plasmática. Mientras mayor sea la temperatura y el nivel de luz, menor es el tiempo que tardan las zooxantelas en desprenderse y mayor es la tasa de desprendimiento algal. La fragmentación producida por el inflamación y el desprendimiento de pequeñas esferas de citoplasma (formación de ampollas), tiene lugar simultáneamente. Probablemente, esto es causado por oxidación en el citoesqueleto de grupos -SSH por el peróxido de hidrógeno (H2O2), y por su acoplamiento a la membrana plasmática. Secciones de resina acrílica delgada molida, pulida y teñida revelan que en corales blanqueados artificialmente se llevan a cabo procesos similares. Se ha demostrado que tanto las zooxantelas aisladas como los corales enteros, liberan H2O2 en la luz. Debajo este proceso de desprendimiento algal y fragmentación que tiene lugar a temperaturas normales en el mar, puede encontrarse el mecanismo que limita las poblaciones algales en la gastrodermis, el cual podría estar localizado en áreas con concentraciones de alga cerca de la membrana. A temperaturas más altas de lo normal, bajo el efecto sinérgico de la luz y la temperatura, la tasa de producción de H2O2 excede la tasa a la cual éste puede destruirse o perderse por difusión y, por ende,se acumula. Esto resulta en daño al sistema de exclusión de calcio, desprendimiento de zooxantelas hacia el celenterón y fragmentación de la gastrodermis.