Effect of darkness on the early postlarval development of Haliotis corrugata abalone fed different diatom densities*

Efecto de la oscuridad sobre el desarrollo postlarval inicial del abulón Haliotis corrugata alimentado con diferentes densidades de diatomeas

E Gorrostieta–Hurtado, R Searcy–Bernal*, C Anguiano–Beltrán, Z García–Esquivel, E Valenzuela–Espinoza

Instituto de Investigaciones Oceanológicas, Universidad Autónoma de Baja California, Km 103 Carretera Tijuana–Ensenada, Apartado postal 453, Ensenada CP 22860, Baja California, México. * E–mail: rsearcy@uabc.mx

Abstract

Four–day–old postlarvae of the abalone Haliotis corrugata were exposed to different diatom densities (Navicula incerta, 0 to 8000 cells mm^–2) under two illumination conditions: constant light (19–21 µmol quanta m^–2 s^–1) and darkness. The effect of these two factors on postlarval grazing rate, survival, and growth was evaluated. The experiment was conducted for 14 days in 10–mL sterile wells following a split–plot experimental design with three replicates per treatment. The highest grazing rate was observed in the 2000 cells mm^–2 density treatment and it was higher in darkness (196 ± 67 cells pl^–1 h^–1) than in constant light (139 ± 36 cells pl^–1 h^–1). Mean survival was also higher in darkness (59%) than under constant light (44%), as was mean growth rate (20 and 14 |am d^–1, respectively). Growth rate at the end of the experimental period tended to decrease with the increase in diatom density. Higher grazing and growth rates in darkness reinforce the hypothesis that the nocturnal habits of abalone develop soon after metamorphosis and not at juvenile stages as usually considered.

Key words: abalone, darkness, growth, Haliotis corrugata, postlarvae.

Resumen

Se realizó un experimento con postlarvas del abulón Haliotis corrugata de cuatro días de edad en dos condiciones de iluminación, luz continua (19 a 21 µmol quanta m^–2 s^–1) y oscuridad, y alimentados con diferentes densidades de diatomeas (Navicula incerta, 0 a 8000 cél mm^–2), para evaluar el efecto de estos dos factores sobre la tasa de pastoreo, la supervivencia, y la tasa de crecimiento postlarvales. El experimento se llevó a cabo durante 14 días en cámaras estériles de 10 mL siguiendo un diseño de parcelas divididas con tres réplicas por tratamiento. El promedio máximo de la tasa de pastoreo se presentó con una densidad de 2000 cél mm^–2, siendo mayor en la oscuridad (196 ± 67 cél pl^–1 h^–1) que en la luz (139 ± 36 cél pl^–1 h^–1). El promedio de supervivencia también fue mayor en la oscuridad (59%) que en la luz (44%), al igual que la tasa media de crecimiento (20 µm d^–1 y 14 µm d^–1, respectivamente). Al final del periodo experimental la tasa de crecimiento tendió a disminuir con el aumento de la densidad de diatomeas. Las mayores tasas de pastoreo y crecimiento en la oscuridad refuerzan la hipótesis de que los hábitos nocturnos en los abulones se desarrollan poco después de la metamorfosis y no hasta estadios juveniles como generalmente se considera.

Palabras claves: abulón, crecimiento, Haliotis corrugata, oscuridad, postlarvas.

Introducción

Los abulones juveniles y adultos tienen hábitos nocturnos y su periodo de alimentación más activo inicia al oscurecer y continúa hasta saciarse (Leighton 2000). Los estudios realizados con juveniles y adultos de diferentes especies de abulón han demostrado que la tasa de alimentación puede ser de 0.9% a 24.1% mayor en cultivos en la oscuridad con respecto a cultivos en la luz. La tasa de crecimiento también puede alcanzar valores entre 16% y 259% mayores en la oscuridad (Kim et al. 1997, Huchette 2003, García–Esquivel et al. 2007). Se desconoce si las postlarvas de abulón tienen hábitos nocturnos similares a los abulones juveniles y adultos; sin embargo, a nivel experimental se ha encontrado que la tasa de pastoreo de las postlarvas de Haliotis rufescens de seis días de edad es 37% mayor en condiciones de oscuridad que en la luz (19–33 µmol quanta m^–2 s^–1) (Searcy–Bernal y Gorrostieta–Hurtado 2007).

El crecimiento de las postlarvas de Haliotis fulgens es favorecido por la luz de baja intensidad (6 µmol quanta m^–2 s^–1) (Searcy–Bernal et al. 2003) y las postlarvas de H. rufescens crecen hasta tres veces más en la oscuridad que en la luz. Este efecto se puede observar desde la primera semana de edad (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004, Searcy–Bernal y Gorrostieta–Hurtado 2007). En general, el crecimiento de las postlarvas depende de la cantidad de alimento suministrado, pero esta dependencia también se puede modificar por la iluminación proporcionada. Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal (2004) encontraron que en condiciones de oscuridad la tasa de crecimiento de las postlarvas de H. rufescens de 2 a 12 días de edad es mayor a una densidad de la diatomea Navicula incerta de 1000 cél mm^–2, y se mantiene más o menos constante hasta 3000 cél mm^–2, a diferencia de la condición de luz, donde la tasa de crecimiento fue similar en densidades de diatomeas de 250 a 3000 cél mm^–2. En un segundo periodo de evaluación, estos autores reportan que las postlarvas de 12 a 20 días de edad incrementaron su crecimiento hasta la densidad máxima probada (3000 cél mm^–2) en la oscuridad, mientras que en condiciones de luz el crecimiento fue similar con diferentes densidades de diatomeas.

El incremento de las tasas de pastoreo y de crecimiento postlarval de H. rufescens en condiciones de oscuridad son elementos que sugieren que los abulones pueden desarrollar hábitos nocturnos poco después de la metamorfosis; es decir, mucho antes de llegar a la etapa juvenil tardía como se ha considerado hasta ahora. Este trabajo se realizó con la finalidad de conocer la tasa de pastoreo, supervivencia y tasa de crecimiento de las postlarvas de Haliotis corrugata durante las dos primeras semanas de edad en condiciones de oscuridad y luz, alimentadas con densidades de hasta 8000 cél mm^–2 de N. incerta, para determinar si estas tasas son favorecidas por las condiciones de oscuridad.

Materiales y métodos

Las larvas de H. corrugata fueron suministradas en diciembre de 2002 por la granja comercial BC Abalone, localizada en el Ejido Eréndira, Baja California, México. Las diatomeas N. incerta fueron proporcionadas por el Laboratorio de Microalgas del Instituto de Investigaciones Oceanológicas (IIO) de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC).

La metamorfosis larval se indujo con ácido gamma–amino–butírico (GABA) 1.5 µM (Searcy–Bernal y Anguiano–Beltrán 1998). Un día después se agregó una mezcla de diatomeas Nitzschia sp., Amphora sp. y N. incerta, como alimento de las postlarvas hasta el inicio del experimento. Se realizaron recambios de agua diarios con agua de mar filtrada hasta 1 µm e irradiada con luz ultravioleta.

Se analizó el efecto de la condición de luz y oscuridad así como de cinco diferentes densidades de diatomeas N. incerta sobre la supervivencia, la tasa de pastoreo y el crecimiento mediante un diseño experimental de parcelas divididas (Steel et al. 1997). El sistema experimental consistió de seis cajas de cultivo celular con seis cámaras con capacidad de 10 mL (9.45 cm², Falcon 3046) que fueron mantenidas a 17 ± 1°C. Se inocularon cinco cámaras de cada caja con diatomeas a densidades de 0, 500, 750, 1000 y 2000 cél mm^–2 y un día después se transfirieron con un pincel de 10 a 14 postlarvas de cuatro días de edad a cada una de las cámaras, después de mantenerlas durante 12 h en inanición. Las tres cajas de cultivo en condiciones de oscuridad fueron cubiertas individualmente con una bolsa de polietileno negro y las cajas en condiciones de luz estuvieron iluminadas por luz fluorescente a20 ±1 µmol quanta m^–2 s^–1. A cada cámara se le cambió el agua de mar diariamente con 10 mL de agua de mar filtrada hasta 1 µm, irradiada con luz ultravioleta y esterilizada.

Para estimar la tasa de pastoreo inicial se videograbó el área clareada de la biopelícula de diatomeas después de 2 h de colocar las postlarvas en los recipientes, mediante una cámara de video (Sony SSC–C374) conectada a un microscopio invertido (Meiji Techno) y las imágenes fueron digitalizadas en una computadora con el programa WinTV Hauppauge USB para Windows. Posteriormente, con ayuda de un microscopio invertido, se contaron las diatomeas presentes en la biopelícula y en tres campos (0.031 mm²) del área clareada, seleccionados al azar. Para evitar sobreestimar la tasa de pastoreo se restó la densidad de diatomeas del área clareada a la densidad de diatomeas de la biopelícula. La tasa de pastoreo (cél pl^–1 h^–1) se obtuvo mediante:

El porcentaje de supervivencia se evaluó por conteo directo de las postlarvas a los 6 y 14 días (10 y 18 días de edad). Para evaluar la tasa de crecimiento se realizaron videograbaciones de la longitud de las postlarvas a los 0, 8 y 14 días (4, 12 y 18 días de edad). Las mediciones y conteos (área clareada, longitud y número de diatomeas) se realizaron con el programa Scion Image (4.0.2).

Para evaluar el efecto de las condiciones de luz y oscuridad, la densidad de N. incerta y la interacción de estos factores en las postlarvas, se llevó a cabo un análisis de varianza de parcelas divididas utilizando el programa JMP (versión 3.2.6, SAS Institute Inc.). Los porcentajes de supervivencia fueron transformados a la raíz cuadrada de su arco seno antes del análisis de varianza. Las pruebas estadísticas se efectuaron con un nivel de significancia de 0.05. Después de los análisis de significancia se realizaron pruebas de Tukey. Cuando se encontró que la interacción era significativa se realizaron pruebas por separado para cada factor (Steel et al. 1997).

Resultados

Tasa de pastoreo

El promedio máximo de la tasa de pastoreo se observó en el tratamiento con 2000 cél mm^–2, tanto en la luz (139 ± 36 cél pl^–1 h^–1) como en la oscuridad (196 ± 67 cél pl^–1 h^–1) (fig. 1). No se detectaron diferencias significativas con respecto al factor luz–oscuridad; sin embargo, en tres de las cuatro densidades de diatomeas el pastoreo fue mayor en la oscuridad. Con respecto a la densidad de diatomeas las diferencias fueron significativas (tabla 1) y la prueba de Tukey indicó que el pastoreo en presencia de 2000 cél mm^–2 fue significativamente mayor que con 500 cél mm^–2.

Supervivencia

El promedio de supervivencia de las postlarvas de 4 a 10 días de edad fue superior a 83% y no se observaron diferencias significativas entre tratamientos (fig. 2, tabla 1). Durante la segunda semana (edades de 10 a 18 días) la supervivencia media fue significativamente mayor en la oscuridad (63%) que en la luz (43%) (fig. 2, tabla 1). En este segundo periodo la mayor supervivencia en la oscuridad se dio con 2000 cél mm^–2 y en la luz con 1000 cél mm^–2 (fig. 2) de diatomeas. La supervivencia acumulada durante todo el experimento fue casi idéntica a la del segundo periodo.

Tasa de crecimiento

En general la longitud de las postlarvas fue mayor en el tratamiento en la oscuridad (fig. 3). Estas diferencias fueron significativas al día 12 (F = 6.012, P = 0.021) y al final del experimento (F = 9.143, P = 0.006), cuando la longitud en la oscuridad fue 17.6% mayor que bajo luz continua. La tasa media de crecimiento fue de 14 µm d^–1 y 20 µm d^–1 en la luz y en la oscuridad, respectivamente, y difirió significativamente respecto a todos los factores y en todos los periodos evaluados (tabla 1).

Durante el primer periodo de evaluación (edades de 4 a 12 días), las postlarvas en la oscuridad incrementaron su tasa de crecimiento al aumentar la densidad de diatomeas, hasta alcanzar un máximo de 28 µm d^–1 con la densidad de 750 cél mm^–2. La prueba de Tukey mostró que los organismos alimentados con 500 y 1000 cél mm^–2 presentaron un crecimiento similar, y éste fue mayor que en los tratamientos con 0 y 2000 cél mm^–2 (fig. 4). En la luz la tasa de crecimiento con las diferentes densidades de diatomeas fue casi constante (entre 15 y 20 µm d^–1) (fig. 4).

La tasa de crecimiento de las postlarvas cultivadas en la oscuridad durante el segundo periodo de evaluación (edades de 12 a 18 días) disminuyó al aumentar la densidad de diatomeas (fig. 4). La tasa de crecimiento máxima (28 d^–1) se presentó con 1000 cél mm^–2 de diatomeas. La prueba de Tukey mostró que las postlarvas cultivadas en la oscuridad y que no fueron alimentadas tuvieron un crecimiento menor que las cultivadas con 1000 y 2000 cél mm^–2 (fig. 4). La tasa de crecimiento en la condición de luz tendió a disminuir con el incremento de la densidad de diatomeas; sin embargo, mostró un ligero incremento con la mayor densidad. La prueba de Tukey indicó diferencias entre las tasas de crecimiento de las postlarvas cultivadas con 0 y con 4000 cél mm^–2.

La tasa de crecimiento total de las postlarvas con alimento tendió a disminuir con el incremento de la densidad de diatomeas (fig. 4). La tasa de crecimiento máxima (27 µm d^–1) se obtuvo en el cultivo con 2000 cél mm^–2 en la oscuridad, y la mínima (9 µm d^–1) en las postlarvas cultivadas sin alimento en condiciones de oscuridad. La prueba de Tukey mostró diferencias significativas en la tasa de crecimiento de las postlarvas cultivadas en la oscuridad y alimentadas con 1000 y 2000 cél mm^–2, con las cultivadas con 0 y 8000 cél mm^–2 (fig. 4). En la condición de luz la prueba de Tukey indicó que las tasas de crecimiento en los tratamientos con densidades de 4000 y 8000 cél mm^–2 son diferentes de la tasa de crecimiento de las postlarvas que fueron cultivadas sin alimento.

Discusión

Efecto de la condición de luz

Estudios con distintas especies de abulón han encontrado que la condición de oscuridad o baja intensidad de luz incrementan el crecimiento postlarval. Por ejemplo, Haliotis rubra creció 15.65% más en tanques sombreados que en los no sombreados (Huchette 2003), H. fulgens creció 76.2% más a una intensidad de 6 µmol quanta m^–2 s^–1 comparado con 49 µmol quanta m^–2 s^–1 (Searcy–Bernal et al. 2003) y H. rufescens puede incrementar su crecimiento de 11.8% hasta 300% más en la oscuridad que en la luz (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004, Searcy–Bernal y Gorrostieta–Hurtado 2007). Los resultados de la tasa de crecimiento en este estudio con postlarvas de H. corrugata apuntan en la misma dirección, con un incremento de 42.9% en la oscuridad.

El mayor crecimiento postlarval en la oscuridad o con baja intensidad de luz se puede deber, entre otros factores, a: (1) el incremento de la tasa de alimentación como un indicio que los organismos presentan hábitos nocturnos desde esta etapa; (2) diferencias en el valor nutricional de las diatomeas en distintas condiciones de luz; y (3) el efecto de la supersaturación de oxígeno en la capa límite de la biopelícula en condiciones de luz, que pudiera dificultar un crecimiento óptimo.

Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal (2004) observaron que la producción de heces de postlarvas de H. rufescens fue cualitativamente mayor en la oscuridad que en la luz y mencionan que esto se puede deber a un incremento de la alimentación en la oscuridad. En un estudio realizado recientemente con postlarvas de esta especie de seis días de edad se encontró que la tasa de pastoreo fue 37.0% mayor en la oscuridad (Searcy–Bernal y Gorrostieta–Hurtado 2007). De forma muy similar la tasa de pastoreo de H. corrugata de cuatro días también se incrementó 39.7% en la oscuridad con respecto a la tasa en presencia luz.

La diferencia en el crecimiento postlarval en distintas condiciones de iluminación se puede deber a que la biopelícula de diatomeas en la oscuridad o en la luz propicia diferentes niveles de oxígeno en la capa límite como resultado de la respiración y fotosíntesis de las microalgas. Las intensidades altas de luz en una biopelícula ocasionan una supersaturación de oxígeno que pudiera afectar a las postlarvas (Searcy–Bernal 1996). Aunque hay evidencia de que éstas pueden tolerar hasta un 150% de saturación de oxígeno (Loipersberger 1996), no se conocen los efectos subletales potenciales. Roberts et al. (2007) encontraron que los niveles de supersaturación de oxígeno en la luz pueden ser más extremos que la subsaturación de oxígeno en la oscuridad. Aunque no se tiene información sobre el efecto de niveles bajos de oxígeno, los valores altos de supervivencia y crecimiento de las postlarvas en densidades altas de diatomeas en la oscuridad sugieren que no existe un efecto negativo importante sobre éstas (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004).

En condiciones de luz, densidades de diatomeas mayores a 4000 cél mm^–2 suministradas a los organismos en las dos primeras semanas de vida tienen un efecto negativo en la supervivencia de las postlarvas de H. rufescens (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004) y H. corrugata (este trabajo). Bajo estas condiciones la supervivencia es menor a 30%, lo que podría indicar un posible efecto de la supersaturación de oxígeno. En la oscuridad, la supervivencia de H. rufescens y H. corrugata fue similar con un óptimo entre 70% y 90% con la densidad de 2000 cél mm^–2, después de la cual la supervivencia de H. rufescens se mantiene constante (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004) y la de H. corrugata disminuye, pero siempre con un promedio mayor que en los tratamientos con luz.

Efecto de la densidad de diatomeas

Para lograr un desarrollo postlarval óptimo es necesario suministrar la cantidad adecuada de diatomeas, la cual depende de la tasa de pastoreo y la edad de las postlarvas. Una presión de pastoreo debajo de la óptima incrementa la densidad de diatomeas en la biopelícula y puede ocasionar tasas de supervivencia bajas debido a la proliferación de bacterias y protozoarios y/o a una sobresaturación de oxígeno en la capa límite (Martínez–Ponce y Searcy–Bernal 1998, Roberts et al. 2007). En contraste, si la densidad de diatomeas es baja las postlarvas se alimentan de manera deficiente y su crecimiento es menor que con densidades mayores (Day et al. 2004).

La actividad de pastoreo es mínima durante la primera semana de vida de las postlarvas de H. rufescens y se incrementa abruptamente en la segunda y tercera semanas (Martínez–Ponce y Searcy–Bernal 1998). Durante la primera semana las postlarvas aún utilizan su reserva vitelina y materia orgánica disuelta, y se ha sugerido que en la segunda y tercera semanas dependen fundamentalmente de las bacterias y el mucus de las diatomeas presentes en la biopelícula, incrementando paulatinamente la dependencia sobre la ingestión de diatomeas (Kawamura et al. 1998, Takami y Kawamura 2003).

La supervivencia de H. corrugata alimentado con diferentes densidades de diatomeas fue similar a la observada en H. rufescens (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004). En la primera semana fue muy alta con todas las densidades de diatomeas; sin embargo, en la segunda semana, con la mayoría de las densidades de diatomeas se observó una supervivencia mayor en la oscuridad para ambas especies (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004). Estas diferencias pueden deberse parcialmente a la utilización del mucus producido por las diatomeas en mayor cantidad en la oscuridad, y cuya secreción seguramente aumenta a densidades mayores de diatomeas.

El crecimiento de las postlarvas de H. rufescens y H. corrugata durante la primera semana muestra una dependencia significativa de la densidad de diatomeas en la oscuridad; sin embargo, en la condición de luz no se observa esa dependencia, a pesar que la tasa de pastoreo inicial aumenta con la densidad de diatomeas en ambas condiciones de iluminación (fig. 1). Esto sugiere que las postlarvas pueden estar utilizando el mucus de las diatomeas desde la primera semana, el cual pudiera ser más abundante en la oscuridad y en densidades altas de diatomeas. Por otro lado, es posible que en condiciones de iluminación constante existan problemas asociados a la capa límite que no favorezcan un crecimiento postlarval óptimo, aun con densidades bajas de diatomeas.

Es interesante observar que, en la oscuridad, el crecimiento postlarval disminuyó con la densidad mayor de diatomeas (2000 cél mm^–2) durante la primera semana del experimento (fig. 4), a pesar de que el pastoreo inicial fue mayor a esta densidad (fig. 1). Esto se podría deber a la subsaturación de oxígeno en densidades altas de diatomeas por debajo de los niveles óptimos para el crecimiento de las postlarvas en esta etapa.

La dependencia del crecimiento postlarval de la densidad de alimento se incrementa en la segunda semana de edad tanto para H. rufescens (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004) como para H. corrugata. En condiciones de oscuridad la tasa de crecimiento se incrementa gradualmente con el aumento de la densidad de diatomeas hasta un máximo de entre 2000 y 3000 cél mm^–2 para las postlarvas de H. rufescens (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004) y de 1000 a 2000 cél mm^–2 para H. corrugata. Estudios con diferentes especies de abulón reportan diferentes efectos del aumento de la densidad de diatomeas sobre el crecimiento postlarval en condiciones de iluminación constante: el crecimiento se incrementó en H. fulgens (Searcy–Bernal et al. 2001), se mantuvo constante en H. rufescens (Gorrostieta–Hurtado y Searcy–Bernal 2004), y disminuyó en H. corrugata. Estas diferencias se deben posiblemente a la tolerancia a concentraciones extremas de oxígeno y/o a otras características, propias de cada especie.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la granja BC Abalone por la donación de las larvas de abulón y al Laboratorio de Microalgas del IIO por haber proporcionado las diatomeas N. incerta. Este estudio fue parcialmente financiado por la UABC (proyectos: 4403 y 585) y el Gobierno Mexicano (CONACYT: 3746–1B y SNI: 5532). Este artículo es parte de la tesis de doctorado del primer autor apoyado por CONACYT (becas 142912 y 6611).

Referencias

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Nota

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Traducido al inglés por Christine Harris.