Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Effektive teknikker til fodring og ex situ-kultur af en rugende scleraktinsk koral, Pocillopora acuta

Published: June 23, 2023 doi: 10.3791/65395
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 1,2
1Department of Planning and Research, National Museum of Marine Biology & Aquarium, 2Department of Marine Biotechnology and Resources, National Sun Yat-sen University

Summary

Klimaændringer påvirker koralrevets økosystemer globalt. Koraller fra ex situ-akvakultursystemer kan hjælpe med at støtte restaurerings- og forskningsindsatsen. Heri skitseres fodrings- og koralkulturteknikker, der kan bruges til at fremme den langsigtede vedligeholdelse af rugende scleractinian koraller ex situ .

Abstract

Klimaændringer påvirker overlevelse, vækst og rekruttering af koraller globalt, med store skift i overflod og samfundssammensætning, der forventes i revøkosystemer i løbet af de næste årtier. Anerkendelse af denne revforringelse har givet anledning til en række nye forsknings- og restaureringsbaserede aktive interventioner. Ex situ-akvakultur kan spille en støttende rolle gennem etablering af robuste koralkulturprotokoller (f.eks. for at forbedre sundheden og reproduktionen i langsigtede forsøg) og gennem tilvejebringelse af en ensartet forsyning af gydebestande (f.eks. til brug i genopretningsprojekter). Her skitseres enkle teknikker til fodring og ex situ-kultur af rugende scleractinian koraller ved hjælp af den almindelige og velstuderede koral, Pocillopora acuta, som et eksempel. For at demonstrere denne tilgang blev koralkolonier udsat for forskellige temperaturer (24 °C vs. 28 °C) og fodringsbehandlinger (fodret vs. ufodret) og reproduktionsoutput og timing samt muligheden for at fodre Artemia nauplii med koraller ved begge temperaturer blev sammenlignet. Reproduktionsproduktionen viste stor variation på tværs af kolonier, med forskellige tendenser observeret mellem temperaturbehandlingerne; Ved 24 °C producerede fodrede kolonier flere larver end ufodrede kolonier, men det modsatte blev fundet i kolonier dyrket ved 28 °C. Alle kolonier reproducerede før fuldmåne, og forskelle i reproduktionstiming blev kun fundet mellem ikke-fodrede kolonier i 28 °C-behandlingen og fodrede kolonier i 24 °C-behandlingen (gennemsnitlig månereproduktionsdag ± standardafvigelse: henholdsvis 6,5 ± 2,5 og 11,1 ± 2,6). Koralkolonierne fodrede effektivt med Artemia nauplii ved begge behandlingstemperaturer. Disse foreslåede fodrings- og dyrkningsteknikker fokuserer på reduktion af koralstress og fremme af reproduktiv levetid på en omkostningseffektiv og tilpasselig måde med alsidig anvendelighed i både gennemstrømnings- og recirkulerende akvakultursystemer.

Introduction

Mange koralrevsøkosystemer globalt går tabt og forringes som følge af stress ved høje temperaturer drevet af klimaændringer 1,2. Koralblegning (dvs. nedbrydningen af koralalgesymbiosen3) blev betragtet som relativt sjælden i de sidste4, men forekommer nu hyppigere5, med årlig blegning forventes at forekomme i mange regioner i midten til slutningen af århundredet 6,7. Denne afkortning af mellemperioden mellem blegningshændelser kan begrænse revenes modstandsdygtighed8. De direkte virkninger af stress ved høje temperaturer på koralkolonier (f.eks. vævsskade9; energiudtømning10) er uløseligt forbundet med indirekte virkninger på revniveau, hvoraf en reduktion i reproduktions-/rekrutteringskapaciteten giver anledning til særlig bekymring11. Dette har ansporet til en række anvendt forskning, der f.eks. undersøger aktiv in situ-forbedring af rekruttering (f.eks. revsåning12), nye teknologier til opskalering af koralrestaurering13 og simulering af reproduktive signaler for at fremkalde reproduktion i ex situ-systemer 14. Som supplement til disse aktive indgreb er den nylige anerkendelse af fordelene ved heterotrofisk fodring af koraller under stress ved høje temperaturer15 og udforskningen af den rolle, som fødevareforsyning kan spille i reproduktionen16.

Heterotrofisk fodring er kendt for at påvirke ydeevnen af koraller17 og har været specifikt forbundet med øget koralvækst18,19 samt termisk modstand og modstandsdygtighed20,21. Alligevel er fordelene ved heterotrofi ikke allestedsnærværende blandt koralarter22 og kan variere afhængigt af den type mad, der indtages 23, samt niveauet af lyseksponering24. I forbindelse med koralreproduktion har heterotrofisk fodring vist variable resultater, hvor observationer af højere25 såvel som lavere26 reproduktionskapacitet efter heterotrofisk fodring rapporteres. Indflydelsen af heterotrofisk fodring på koralreproduktion over et spektrum af temperaturer vurderes sjældent, men i den tempererede koral Cladocora caespitosa viste heterotrofi sig at være vigtigere for reproduktion under lavere temperaturforhold27. Der er sandsynligvis behov for en bedre forståelse af den rolle, som temperatur og fodring spiller for reproduktionsproduktionen, for at afgøre, om specifikke rev (f.eks. rev, der er forbundet med høj fødetilgængelighed28) har en højere rekrutteringskapacitet under klimaændringer.

I lighed med reproduktiv produktion forbliver effekten af temperatur og fodring på reproduktionstiming i koraller relativt underundersøgt, på trods af at synkronisering af reproduktion med abiotiske/biotiske forhold er en vigtig overvejelse for rekrutteringssucces i et varmere hav29. Varmere temperaturer har vist sig at resultere i tidligere reproduktion i koralvarmekonditioneringsundersøgelser udført i laboratoriet30, og dette er også blevet observeret i koraller indsamlet fra naturlige rev på tværs af sæson31. Men interessant nok blev den modsatte tendens for nylig observeret i fodrede koraller, der blev dyrket i løbet af 1 år i et ex situ gennemstrømningssystem (dvs. reproduktion fandt sted tidligere i månens cyklus ved køligere vintertemperaturer og senere i månens cyklus ved varmere sommertemperaturer)32. Dette kontrasterende resultat tyder på, at reproduktiv timing kan afvige fra typiske mønstre under forhold forbundet med rigelige energiressourcer.

Langsigtede kontrollerede eksperimenter under forskellige temperaturscenarier kan bidrage til en bedre forståelse af heterotrofiens indflydelse på reproduktion i scleractinian koraller. Opretholdelse af reproducerende koralkolonier under ex situ-betingelser for flere reproduktive cyklusser kan imidlertid være udfordrende (men se tidligere forskning32,33). Heri beskrives enkle og effektive teknikker til aktiv fodring (fødekilde: Artemia nauplii) og langsigtet dyrkning af en rugende koral (Pocillopora acuta) i et gennemstrømningsakvakultursystem; Det skal dog bemærkes, at alle de beskrevne teknikker også kan anvendes til recirkulation af akvakultursystemer. For at demonstrere disse teknikker blev der foretaget en foreløbig sammenligning af reproduktionsproduktionen og tidspunktet for koralkolonier holdt ved 24 °C og 28 °C under "fodret" og "unfed" behandling. Disse temperaturer blev valgt til at tilnærme havvandstemperaturer om henholdsvis vinter og sommer i det sydlige Taiwan30,34; En højere temperatur blev ikke valgt, fordi fremme af langsigtet ex situ-kultur snarere end at teste koralrespons på termisk stress var et primært mål for dette eksperiment. Endvidere blev tætheden af Artemia nauplii før og efter fodringssessionerne kvantificeret for at sammenligne gennemførligheden af heterotrofisk fodring ved begge temperaturbehandlinger.

Specifikt blev 24 kolonier af P. acuta (gennemsnitlig total lineær forlængelse ± standardafvigelse: 21,3 cm ± 2,8 cm) opnået fra gennemstrømningstanke på forskningsfaciliteterne på National Museum of Marine Biology & Aquarium, det sydlige Taiwan. Pocillopora acuta er en almindelig koralart, der besidder både en udsendt gydning, men typisk rugende reproduktionsstrategi35,36. Forældrekolonierne af disse koraller blev oprindeligt indsamlet fra udløbsrevet (21.931 ° E, 120.745 ° N) cirka 2 år tidligere til et andet eksperiment32. Derfor var de koralkolonier, der blev brugt i dette eksperiment, blevet opdrættet i hele deres liv under ex situ-kulturforhold; specifikt blev kolonierne udsat for omgivelsestemperatur og en 12 timer: 12 timers lys: mørk cyklus ved 250 μmol quanta m-2·s-1 og blev fodret med Artemia nauplii to gange om ugen. Vi erkender, at denne langsigtede ex situ-kultur kunne have påvirket, hvordan kolonierne reagerede på behandlingsbetingelserne i dette eksperiment. Vi vil derfor gerne understrege, at det primære formål her er at illustrere, hvordan de beskrevne teknikker effektivt kan bruges til at dyrke koraller ex situ ved at demonstrere et anvendt eksempel, hvor virkningerne af temperatur og fodring på koralformering blev vurderet.

Koralkolonier blev jævnt fordelt på seks gennemstrømningssystemkulturtanke (tankens indvendige længde x bredde x højde: 175 cm x 62 cm x 72 cm; tanklysregime: 12 timer: 12h lys: mørk cyklus ved 250 μmol kvanter m-2 · s - 1) (figur 1A). Temperaturen i tre af tankene blev sat til 28 °C, og temperaturen i de tre andre tanke blev sat til 24 °C; hver tank havde en logger, der registrerede temperaturen hvert 10. minut (se materialetabellen). Temperaturen blev uafhængigt styret i hver tank ved hjælp af kølere og varmeapparater, og vandcirkulationen blev opretholdt ved hjælp af flowmotorer (se materialetabellen). Halvdelen af kolonierne i hver tank (n = 2 kolonier/tank) blev fodret med Artemia nauplii to gange om ugen, mens de øvrige kolonier ikke blev fodret. Hver fodringssession varede 4 timer og blev udført i to uafhængige temperaturspecifikke fodertanke. Under fodring blev alle kolonierne flyttet ind i fodertankene, herunder de ufodrede kolonier, for at standardisere den potentielle stresseffekt af at flytte kolonierne mellem tankene. Kolonierne i de fodrede og ufodrede behandlinger blev placeret i deres eget rum ved hjælp af en masket ramme i de temperaturspecifikke fodringstanke, så kun kolonierne i fodret tilstand modtog mad. Koralernes reproduktive produktion og timing blev vurderet for hver koloni dagligt kl. 09:00 ved at tælle antallet af larver, der var blevet frigivet i larveopsamlingsbeholderne natten over.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Hængende koralkolonieri ex situ akvakulturtanke

  1. Placer en hakket stang (længde x bredde x højde: 75 cm x 1 cm x 3 cm), i det følgende benævnt en "hængende stang", på tværs af kulturtanken som forberedelse til ophængning af koralkolonierne.
    BEMÆRK: Den hængende stang, der blev brugt i dette eksperiment, var specialfremstillet, men et simpelt PVC-rør med fremspringende skruer (dvs. til at fungere som hak) ville være tilstrækkeligt, så længe det kan placeres på en stabil måde over toppen af kulturtanken og er stærkt nok til at holde korallerne.
  2. Mål et stykke fiskelinje (se materialetabellen) til ~ 1,5 m i længden, og fold det derefter to gange på midten.
    BEMÆRK: Den indledende længde af fiskelinen skal vælges ud fra koralkoloniens ønskede endelige position i kulturtanken.
  3. Lav en lille overhåndsknude for enden af den foldede fiskeline, der har de første ender af fiskelinjen.
    BEMÆRK: Efter knuden skal der være to store løkker i bunden og en lille løkke øverst.
  4. Placer koralkolonien midt i de to store løkker, så løkkerne er placeret rundt om kolonien og sikkert kan holde korallen, når den hænges i vandet.
  5. Krog den lille topløkke på fiskelinen i et hak på hængestangen (figur 1B).

2. Koraller fodring

  1. Gør foderbeholderen
    1. Konstruer en rektangulær ramme ved hjælp af akrylrør (længde x bredde x højde: 25 cm x 60 cm x 25 cm). Lav to separate rum i rammen, hvor henholdsvis de fodrede og ufodrede koraller kan placeres (figur 1C).
      BEMÆRK: Akrylrør blev brugt, fordi det er let (dvs. i modsætning til tungere PVC-rør) og derfor kunne lette flytning af fødebeholderen ind / ud af kulturtankene.
    2. Brug en varm limpistol til at klæbe 100 μm planktonnet til bunden og siderne af rammen.
    3. Bor i alt ~ 10 små huller (0,5 cm i diameter) i rørene (især langs siderne og bunden af rammen) for at forhindre, at foderbeholderen flyder, når den placeres i kulturtanken.
    4. Bor huller (~0,5 cm i diameter) gennem planktonnettet i hvert hjørne af fødebeholderen.
    5. Placer en 8 cm længde på 0,5 cm i diameter gennem hjørnehullerne, og brug en varm limpistol til at fastgøre den på plads.
      BEMÆRK: Disse stykker slanger vil blive forbundet til en luftpumpe og boblesten under fodring (se trin 2.3.2 for flere detaljer).
  2. Artemia dyrkning
    1. Opsaml 2 liter havvand fra en uafhængig fodertank, og hæld havvandet i en Artemia-rugebeholder (figur 1D).
      BEMÆRK: I dette forsøg, der blev brugt til at demonstrere protokollerne, blev der anvendt to uafhængige behandlingsspecifikke fodringstanke, hvilket nødvendiggjorde forberedelse af to rugebeholdere til Artemia-dyrkning .
    2. Tilslut en luftpumpe til slangen, der er forbundet til bunden af rugebeholderen i ca. 10 minutter, før du tilføjer Artemia-cyster .
    3. Mens du venter, skal du bruge en balance til at måle 8 g artemicyster (se materialetabellen).
      BEMÆRK: For at opnå en gennemsnitlig tæthed på 35 individuelle Artemia nauplii / ml, som foreslået af Huang et al.19, skal du bruge et forhold på 4 g Artemia cyster til 1 liter havvand.
    4. Efter 10 minutter hældes 8 g Artemia-cyster i rugebeholderen.
    5. Inkuber Artemia cyster i 48 timer.
  3. Klargøring af fodertanken
    1. Anbring foderbeholderen i fodertanken, så toppen af beholderen er over vandoverfladen.
    2. Tilslut den ydre del af foderbeholderens hjørneslange til en luftpumpe, som tilfører luft til boblesten for at lette vandcirkulationen under fodring.
    3. Tænd for luftpumpen ~5 min før fodringsstart.
  4. Artemia nauplii berigelse og indsamling
    1. Tilsæt 1,5 ml berigelsesdiæt (se materialetabellen) til rugebeholderen 2 timer før den ønskede fodringstid.
      BEMÆRK: Et forhold på 0,75 ml berigelsesdiæt til 1 liter havvand anbefales af Huang et al.19.
    2. Efter 2 timer skal du slukke for ventilen, der tilfører luft til rugebeholderen.
    3. Dæk rugebeholderen med en papkasse for at udelukke omgivende lys, og placer en lyskilde (en mobiltelefon lommelygte er tilstrækkelig) i bunden af rugebeholderen i 5 minutter for at tiltrække Artemia nauplii til bunden af beholderen og derved lette adskillelsen af levende Artemia nauplii fra tomme skaller.
    4. Efter 5 minutter fjernes kassen og lyskilden.
    5. Anbring en 3 L målebæger under rugebeholderen.
    6. Slangen fjernes fra rugebeholderen, så Artemia nauplii og havvandsopløsningen kan strømme ind i målebægeret; indsamle 1 liter Artemia nauplii og havvand opløsning.
      BEMÆRK: Saml kun halvdelen af volumen i rugebeholderen for at udelukke uønskede tomme skaller.
    7. Mens du står tæt på fødetanken, hældes Artemia nauplii og havvandsopløsningen gennem en 100 μm sil for at adskille Artemia nauplii ( som forbliver i silen) fra havvandet.
    8. Skyl Artemia nauplii, der holdes inde i silen, to gange med vand fra fodertanken.
    9. Artemia nauplii er nu klar til brug.
  5. Fodring af koralkolonierne
    1. Artemia nauplii aflæsses ved at anbringe sien fra trin 2.4.8 i fodertanken.
    2. Rør vandet i tanken med hånden for jævnt at fordele Artemia nauplii.
      BEMÆRK: Udsaml prøver til "forfodring" kvantificering af Artemia nauplii densitet efter dette trin (se trin 3.1 for flere detaljer).
    3. Flyt hver hængende stang (med koralkolonierne stadig hængende fra stangen) fra kulturtanken til fodertanken, og placer stangen, så den hviler sikkert over toppen af fødetanken. Den varighed, som korallerne udsættes for luften, skal holdes så kort som muligt.
      BEMÆRK: Sørg for, at kolonier ikke rører hinanden og har plads nok til at fange mad (f.eks. ~ 5 cm fra hinanden).
    4. Sluk lyset i fodertankene, eller brug et ikke-lufttæt låg til at dække fodertanken for at undgå lette forstyrrelser under fodring.
    5. Lad kolonierne fodre uforstyrret i 4 timer.
    6. Efter 4 timer indsamles prøverne til kvantificering af Artemia nauplii-densiteten efter fodring (se trin 3.1 for yderligere oplysninger).
  6. Oprydning efter fodring
    1. Når fodringssessionen er afsluttet, skal du fjerne koralkolonierne. Tag de hængende stænger ud af fodertanken individuelt, og skyl hver koral grundigt med havvand fra dens respektive kulturtank for at fjerne eventuelle resterende Artemia nauplii.
      BEMÆRK: Skyl kolonierne på en stabil overflade i stedet for mens de hænger for at reducere risikoen for skader, der kan opstå, hvis kolonierne svinger frem og tilbage under skylning. I henhold til den første overførsel skal du holde varigheden, hvor korallerne udsættes for luften, så kort som muligt.
    2. Placer de hængende stænger (med koraller hængt) tilbage i kulturtankene.
    3. Fjern rørene, der forbinder foderbeholderen med luftpumpen, og fjern foderbeholderen fra fødetanken.
    4. Skyl foderbeholderen grundigt med ferskvand for at fjerne alle de resterende Artemia nauplii.

3. Kvantificering af Artemia nauplii densitet før og efter fodring

  1. Indsamling af prøverne
    1. Der indsamles prøver på to tidspunkter: først når Artemia nauplii er blevet losset og fordelt jævnt i foderbeholderen (trin 2.5.2), og igen efter fodringssessionen er afsluttet (trin 2.5.6).
    2. For hvert tidspunkt skal du bruge tre sprøjter til at trække 20 ml vand fra henholdsvis overfladen, mellemlaget og det nederste lag af foderbeholderen.
  2. Fortynding af prøve
    1. For hver sprøjte overføres 20 ml vandprøven til et uafhængigt 500 ml bægerglas.
    2. Der tilsættes 180 ml varmt vand (~60 °C) til bægerglasset (1:10 fortynding).
      BEMÆRK: Det varme vand bruges til at immobilisere Artemia nauplii for at øge nøjagtigheden af optællingen.
    3. Der tilsættes 2 ml vandprøven fra bægerglasset i hvert hul på en plade med 9 huller.
      BEMÆRK: Bland prøven i bægerglasset for at fordele Artemia nauplii jævnt i vandsøjlen, inden der trækkes 2 ml prøve.
    4. Tæl antallet af Artemia nauplii i hver brønd under et stereomikroskop ved hjælp af 6,5x forstørrelse (se materialetabellen).
  3. Beregning af tætheden af Artemia nauplii
    1. Del antallet af Artemia nauplii i hver brønd med 2 for at opnå antallet af Artemia nauplii pr. ml. Multiplicer derefter dette tal med 10 (for at tage højde for fortynding) for at beregne Artemia nauplii-densiteten.
    2. Beregn den gennemsnitlige massefylde af Artemia nauplii (dvs. gennemsnitlig massefylde på tværs af de 27 brøndreplikationer før vs. efter fodring) for at sammenligne Artemia nauplii-densiteten mellem før- og efterfodring.

4. Korallarver samling

  1. Fremstilling af larveropsamlingsbeholderen (figur 1E)
    1. Vælg en 6 L plastik vandflaske, og skær bunden af flasken helt af.
      BEMÆRK: Denne åbning vil blive brugt til at overføre kolonierne ind og ud af larveropsamlingsbeholderen.
    2. Opret to vinduer ved at skære et ~ 15 cm x 20 cm rektangel ud fra hver side af flasken.
      BEMÆRK: En 6 L plastvandflaske er passende til koraller, der er ~ 15 cm i diameter; Ændre størrelsen på flasken baseret på størrelsen af de koraller, der undersøges.
    3. Brug en varm limpistol og derefter epoxy til at klæbe et 100 μm planktonnet på hvert af vinduerne.
    4. Opret to små huller (~ 0,5 cm i diameter) på hver side af bunden af flasken.
    5. Sæt en snor gennem de to små huller, og bind begge ender for at skabe et håndtag til at hægte larveropsamlingsbeholderen på hængestangen.
    6. Før første brug skal du placere flaskerne i en gennemstrømningstank (uden koraller) i mindst 24 timer for at fjerne eventuelle limrester.
  2. Forberedelse til koralopsamling
    1. Dyp larveropsamlingsbeholderen helt ned i kulturtanken.
    2. Placer kolonien i larveropsamlingsbeholderen, mens både kolonien og beholderen holdes nedsænket i vand.
    3. Sæt håndtaget på larveropsamlingsbeholderen på hængestangen.
      BEMÆRK: Efter ophængning skal du sikre dig, at toppen af opsamlingsbeholderen er ~3 cm over vandet.
    4. Gentag trin 4.2.1-4.2.3, indtil alle kolonierne er i deres larveropsamlingsbeholdere.
  3. Indsamling og optælling af korallarverne
    1. Forbered en 3 L målekande, en skål, en 3 ml pipette og 50 ml rør.
    2. Fjern fiskelinjen fra den hængende stang, og fjern en koloni fra dens larveropsamlingsbeholder. Placer kolonien straks tilbage i kulturtanken.
      BEMÆRK: Sørg for, at varigheden af lufteksponeringen er så kort som muligt.
    3. Placer den ene hånd på hætteenden af larveropsamlingsbeholderen.
      BEMÆRK: Når larveropsamlingsbeholderen er fyldt med vand, kan den være tung. Uden ordentlig støtte kan beholderen gå i stykker, når den fjernes fra vandet.
    4. Fjern larveropsamlingsbeholderens "håndtag" fra hængestangen.
    5. Løft langsomt larveropsamlingsbeholderen ud af vandet.
    6. Hold opsamlingsbeholderen i en vinkel på ca. 45° over kulturtanken i et par sekunder for at lade overskydende vand strømme tilbage i tanken via larveropsamlingsbeholderens vinduer.
      BEMÆRK: Vinkl ikke beholderen over 45° for at mindske risikoen for at hælde larver ud fra toppen af beholderen.
    7. Fjern larveropsamlingsbeholderen fra tanken, og placer den oven på målebanden.
    8. Før du skruer hætten af, skal du bruge en finger til at lægge et moderat tryk mod hætten og derefter skrue hætten af.
      BEMÆRK: Vand inde i opsamlingsbeholderen kan frigives hurtigt, når hætten fjernes, hvis den ikke først understøttes af ens finger (dvs. potentielt resulterer i tab af larver).
    9. Overfør noget af vandet inde i målebægeret til en skål.
    10. Tæl manuelt antallet af larver i skålen ved hjælp af en 3 ml pipette til at flytte larverne ind i et 50 ml rør.
      BEMÆRK: Vær opmærksom på, at nogle af larverne kan sidde fast inde i pipetten. Hvis dette sker, skal du trække lidt havvand ind i pipetten og ryste forsigtigt, mens pipetten forsegles med en finger for at løsne larverne.
    11. Fortsæt trin 4.3.9 og trin 4.3.10, indtil alle larverne er talt. På dette stadium kan larverne anvendes i efterfølgende forsøg.
    12. Gentag trin 4.3.2-4.3.10 for alle de andre koralkolonier.
      BEMÆRK: Målekanden og skålen skal skylles mellem kolonierne.
    13. Når optællingen er afsluttet, skylles hver opsamlingsbeholder grundigt med ferskvand, især vinduerne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De beskrevne protokoller tillod (1) sammenligning af reproduktionsoutput og timing af individuelle koralkolonier blandt forskellige fodrings- og temperaturbehandlinger og (2) en vurdering af gennemførligheden af Artemia nauplii-fodring ved forskellige temperaturer. Heri gives en kort oversigt over resultaterne, men der bør udvises forsigtighed med hensyn til den brede fortolkning af de rapporterede virkninger af temperatur og fodring på koralformering på grund af dette eksperiments kortsigtede karakter (dvs. kun en reproduktionscyklus) og brugen af koralkolonier akklimatiseret til ex situ-forhold .

Hver koloni reproducerede i løbet af vores overvågningsperiode (måneseptember 2022), og den samlede månedlige reproduktive produktion viste stor variation blandt kolonierne. Det samlede antal larver frigivet af kolonier varierede fra 6 til 319, bortset fra en koloni (i den ufodrede 24 ° C-behandling), der producerede 528 larver; Data for alle kolonierne er vist i figur 2, men den højproducerende outlierkoloni blev ikke inkluderet i dataanalysen. Reproduktionsproduktionen blev påvirket af temperatur (generaliseret lineær mixed-effects model; z = 5,35, p < 0,001) og fodring (z = 3,01, p < 0,003), med en signifikant interaktion fundet mellem temperatur og fodringsbehandlinger (z = 12,22, p < 0,001). Kolonier dyrket ved 28 °C frigav flere larver, når de ikke blev fodret (gennemsnit ± standardafvigelse; 151 ± 82), end når de blev fodret (131 ± 133) (generaliseret lineær mixed-effects model, post hoc kontrast; z = 3,01, p = 0,014), men den modsatte tendens blev fundet i kolonier dyrket ved 24 ° C, hvorved de fodrede kolonier (80 ± 78) producerede flere larver end de ufodrede kolonier (12 ± 6) (z = 11,91, p < 0,001).

Reproduktion i alle kolonierne fandt sted før fuldmåne (månedag 15) (figur 3). Den gennemsnitlige månedag (MLD) for larvefrigivelse (vægtet efter reproduktiv produktion) varierede fra månedag 6,5 til månedag 11,1, med en signifikant forskel mellem behandlinger, der kun blev påvist mellem kolonierne "ufodrede 28 °C", som reproducerede tidligere i månens cyklus, og kolonierne "fodret med 24 °C", som reproducerede senere i månens cyklus (lineær mixed-effects model, post hoc kontrast, t = 4,10, p = 0,006).

I måneden før den formelle reproduktionsovervågning (måneaugust 2022) blev Artemia nauplii-tætheden vurderet før og efter fodringssessioner; dette blev gentaget på tre tidspunkter: ved begyndelsen af koralkultur til dette eksperiment (T0) og 2 uger og 4 uger i koralkultur under behandlingsbetingelser (figur 4). Den indledende vurdering ved T0 viste ingen forskel mellem præ- og efterfodringstætheden af Artemia nauplii i begge temperaturbehandlinger. Efter 2 uger og 4 ugers dyrkning var Artemia nauplii-densiteten lavere efter fodring i begge temperaturbehandlinger (uge 2: tovejs ANOVA, F 1.104 = 128,45, p < 0,001; uge 4: tovejs ANOVA, F1.104 = 294,71, p < 0,001). Der var ingen forskel i tætheden før fodring mellem temperaturbehandlinger (p > 0,05) eller tætheden efter fodring mellem temperaturbehandlinger (p > 0,05) på nogen af de tre vurderede tidspunkter.

Alle analyserne blev udført i R ved hjælp af pakkerne lme437, lmerTest38, emmeans39, bil40 og Hmisc41. De data og R-scripts, der bruges til analyserne, er offentligt tilgængelige på GitHub (https://github.com/CJ-McRae/Lam-et-al_JoVE-submission).

Figure 1
Figur 1: Skematisk oversigt over eksperimentelt design og repræsentative materialer til fodring og ex situ-kultur af en rugende scleractinian koral. A) Kolonierne af Pocillopora acuta blev dyrket i gennemstrømningsakvakulturtanke ved enten 24 °C eller 28 °C under fodrede og ufodrede forhold. De sorte cirkler repræsenterer kolonierne. (B) Kolonierne blev hængt med fiskeliner for at reducere håndteringsstress og for at fremme effektiv bevægelse mellem kulturen og fodertankene. (C) Under fodringssessioner blev alle kolonierne flyttet ind i en masket ramme i temperaturspecifikke fodringstanke. Fodrede kolonier blev placeret i det ene rum i rammen, og ufødte kolonier blev placeret i det andet rum i rammen; Kun fodrede kolonier blev forsynet med mad. (D) Beriget Artemia nauplii blev givet til kolonierne i den fodrede behandling to gange om ugen. (E) Kolonierne blev sat i larverindsamlingsbeholdere natten over for at kvantificere reproduktionsproduktionen dagligt i løbet af en månecyklus. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Reproduktionsevne af Pocillopora acuta kolonier under forskellige temperaturer (24 °C vs. 28 °C) og fodringsbehandlinger (fodret vs. ufodret). Bogstaverne er repræsentative for signifikante forskelle i reproduktiv produktion mellem behandlinger. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Reproduktionstidspunkt for Pocillopora acuta kolonier under forskellige temperaturer (24 °C vs. 28 °C) og fodringsbehandlinger (fodret vs. ufodret). Den lodrette stiplede linje viser den gennemsnitlige månedag (MLD) for reproduktion for hver behandling. Farvetonerne inden for hver bjælke i de behandlingsspecifikke plots (A-D) angiver de enkelte koloniers bidrag til den daglige samlede reproduktion. Brevene er repræsentative for signifikante forskelle i reproduktiv timing blandt behandlinger. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Tæthed af Artemia nauplii før og efter koralfodringssessioner inden for 24 °C og 28 °C temperaturbehandlinger. Forfodringstætheden blev beregnet før koralfodring, og densiteten efter fodring blev beregnet efter afslutningen af en 4 timers koralfodringssession. Tætheden af Artemia nauplii blev vurderet i begyndelsen af koralkulturen (T0) og derefter efter 2 uger og 4 uger under behandlingsbetingelser i et gennemstrømningsakvakultursystem. Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne foreløbige vurdering af effekten af temperatur og fodring på koralreproduktion afslørede forskelle i reproduktiv produktion og timing blandt kolonier dyrket under forskellige behandlingsbetingelser. Endvidere blev det konstateret, at fodring af Artemia nauplii til koralkolonier syntes at være effektiv ved relativt kølige (24 ° C) såvel som varme temperaturer (28 ° C). Disse kombinerede resultater fremhæver anvendeligheden af disse enkle teknikker til fodring og dyrkning af reproduktion af scleractinian koraller (med P. acuta som eksempel) i ex situ akvakultursystemer.

I forbindelse med reproduktiv produktion viste det sig, at fodring havde forskellig indflydelse afhængigt af den temperaturbehandling, kolonierne blev dyrket i, hvorved fodring kun syntes at have en positiv effekt på reproduktionsproduktionen i kolonier i 24 °C-behandlingen. Dette resultat er noget overraskende, da begrænset fødeforsyning ved høje temperaturer i andre marine organismer har vist en negativ effekt på reproduktionen (f.eks. reduktion i gydning i damselfish42) og har været forbundet med dårlig udvikling tidligt i livet (f.eks. højere dødelighed og reduceret vækst hos krabber under metamorfose43). I koraller har specifikke vurderinger af de interaktive effekter af fodring og temperatur primært været fokuseret på den fotokemiske ydeevne af korallernes algesymbionter44,45, og disse interaktive effekter udforskes sjældent i forbindelse med reproduktion. Der er behov for fremtidige undersøgelser, der sigter mod en omfattende vurdering af de reproduktionsbaserede virkninger af fodring ved forskellige temperaturer over flere reproduktionscyklusser. Dette var imidlertid ikke målet med dette eksperiment. I stedet blev dette eksperiment primært brugt til at demonstrere effektiviteten af de præsenterede fodrings- og dyrkningsteknikker. Ved hjælp af disse teknikker kan klare reproduktionstendenser i individuelle kolonier let vurderes, hvilket er vigtigt, da variation mellem kolonier i reproduktiv produktion ikke er ualmindeligt. For eksempel er der fundet en bred vifte af reproduktiv produktion blandt kolonier såvel som over tid for den samme individuelle koloni i flere undersøgelser 30,32,46,47. Mulige forklaringer på den store variation i reproduktiv produktion omfatter plasticitet i reproduktionsstrategier og / eller skift i prioriteringen af energiallokering48,49. Teknikker, der giver mulighed for kolonispecifikke vurderinger af reproduktiv produktion, som dem, der er beskrevet i dette eksperiment, kan hjælpe med at identificere de miljømæssige / genetiske drivkræfter for reproduktionskapacitet, der er relevante for vores forståelse af koralrekruttering (dvs. relevant for naturlig revs modstandsdygtighed) og yngelbestandsforsyningspotentiale (dvs. relevant for ex situ-dyrkning med det formål at støtte koralgenopretning).

Vurderingen af reproduktionstidspunktet i dette forsøg afslørede, at kun kolonierne i "ufodret 28 °C" -behandlingen frigav larver signifikant tidligere end kolonier i "fodret 24 ° C" -behandlingen; Timingen forblev den samme blandt de andre behandlinger. Temperaturdrevet plasticitet i reproduktiv timing er blevet observeret på tværs af flere koralarter, med avanceret timing observeret ved varmere temperaturer50,51,52. Dette skift i timing forklares sandsynligvis af den accelererede udvikling af kønsceller og embryoner ved varmere temperaturer 53, som under klimaændringer i sidste ende kunne have enten en adaptiv eller forstyrrende indflydelse på koralreproduktion og rekruttering54,55,56. Eksperimenter, der eksplicit undersøger det mulige interaktive forhold mellem fodring og temperatur på reproduktionstidspunktet, kunne give en bedre forståelse af konsekvenserne af tidsmæssige skift og kunne også teste det praktiske i at øge hyppigheden af reproduktionscyklusser for at øge ex situ-akvakulturproduktionen.

Effektive ex situ fodringsteknikker er nødvendige for at gennemføre kontrollerede eksperimenter, der udforsker det potentielle interaktive forhold mellem temperatur og fodring på koralreproduktion. I dette eksperiment blev koralkolonier fodret i temperaturspecifikke fodringstanke ved 24 ° C og 28 ° C, og lignende mønstre i præ- og efterfodringstætheden af Artemia nauplii blev fundet på tværs af temperaturbehandlingerne (dvs. lavere densitet af Artemia nauplii efter fodring vs. forfodring). Dette er tegn på tre vigtige punkter: (1) temperaturbehandlingen syntes ikke at påvirke Artemia naupliis sundhed; (2) koralkoloniens fodringshastigheder var omtrent de samme ved begge temperaturer; og (3) koralkolonierne indtog Artemia nauplii under fodringssessioner ved begge temperaturer (undtagen T0-tidspunktet, hvilket kan være tegn på kolonistress, når de akklimatiseres til forsøgsbetingelserne). Det er vigtigt at påpege, at fortolkningen af densitetstendenserne mellem temperaturbehandlingerne og over tid kun tjener som en proxy-baseret vurdering. Robust undersøgelse for at bekræfte fodring (f.eks. undersøgelse af tarmindhold57) og Artemia nauplii fysiologi (f.eks. varmechokproteinekspression58) ville være nødvendig for at drage endelige konklusioner om fodringsgennemførligheden; En vurdering af denne art lå uden for rammerne af dette eksperiment. Men baseret på eksperimentets data kombineret med visuel bekræftelse under fodring er vi overbeviste om, at koralkolonierne i dette eksperiment aktivt fodrede under begge behandlingstemperaturer. Koraller kan vise kontrasterende reaktioner på fodring ved høje temperaturer, hvor nogle arter viser en reduktion og andre viser en stigning i fodringshastigheden45. Derfor bør arts- og lokalitetsspecifik temperaturtolerance tages i betragtning ved bestemmelse af fodringstemperaturer i fremtidige forsøg.

De beskrevne fodrings- og dyrkningsteknikker giver flere fordele, der søger at forbedre både kvaliteten af korallernes sundhed og levetiden for reproduktion i ex situ-akvakultur. Det overordnede mål, der styrer denne beskrevne tilgang, var baseret på at minimere potentielle kilder til koralstress. Til at begynde med blev behovet for direkte håndtering af koralkolonierne elimineret ved at bruge fiskelinjer til at hænge korallerne. Dette letter effektiv flytning af kolonier mellem kultur og fodertanke og giver mulighed for enkle og hurtige justeringer af koloniens position (f.eks. Forkortelse eller forlængelse af fiskelinjen for at ændre koloniens dybde i tanken). I modsætning til kolonier, der placeres på et stativ eller i bunden af en kulturtank, fremmer ophængning af kolonierne vækst i alle dimensioner, reducerer akkumuleringen af alger og skaber mere brugbar plads i tanken (f.eks. kan flere koraller suspenderes lodret på en enkelt fiskelinje, hvis det er nødvendigt)59. Ud over at reducere behovet for energiske kompromiser60, som kan hjælpe med at fremme langsigtet reproduktion32, hjalp de beskrevne fodringsteknikker også med at reducere koralstress. Fodring i uafhængige tanke anbefales19,61 (i modsætning til direkte i kulturtankene) for at afbøde korallernes eksponering for potentielt høje næringsstofniveauer, hvilket kan være skadeligt for koralsundheden og føre til rigelig algevækst62,63,64,65. Yderligere, hvis der opstår vandkvalitetsproblemer, kan vedligeholdelse og ændring af vandet i fodringstankene gøres let uden at forstyrre koralkolonierne. Larveropsamlingsbeholderne blev også designet med koralstressreduktion i tankerne, hvorved kolonispecifik reproduktion kunne opnås uden direkte håndtering eller behovet for dyrkning i enkeltkolonitanke. At have flere kolonier i store kulturtanke kan bidrage til at forbedre reproduktionslevetiden (især i koralarter med blandede reproduktive tilstande49), som har vist sig at falde over tid i ex situ-systemer 66,67. Derudover giver brugen af store plastflasker som larveropsamlingsbeholdere larverne rigelig plads, hvilket kan reducere afviklingen på selve opsamlingsbeholderen; hurtig afvikling kan være problematisk, når der anvendes små opsamlingsbeholdere (McRae og Lam, personlige observationer). Endelig bruger disse ex situ-fodrings- og dyrkningsteknikker materialer, der er omkostningseffektive, nemme at fremstille og kan tilpasses efter eksperimentspecifikke behov.

De vigtigste begrænsninger ved de beskrevne fodrings- og dyrkningsteknikker inkluderer 1) en endelig grænse for antallet af kolonier, der kan dyrkes på grund af krav til tankplads, 2) manglende evne til at standardisere reproduktionstilstanden (seksuel vs. aseksuel) på grund af flere kolonier, der dyrkes inden for samme tank, og 3) brugen af en enkelt art fra et enkelt revsted for at teste effektiviteten af de beskrevne teknikker. Fremtidig forskning vil drage fordel af at teste, hvordan andre koralarter klarer sig ved hjælp af disse fodrings- og kulturteknikker, samt udforske brugen af andre fødevaretyper for bedst at imødekomme artsspecifikke kostbehov.

Afslutningsvis anerkendes det, at kritik af andre aktive interventioner68,69,70 sandsynligvis også gælder for fremme af ex situ-kultur til reproduktion af koraller, da de vigtigste begrænsninger (f.eks. Skalerbarhed, genetisk mangfoldighed) fortsat er relevante. Men i lighed med andre aktive interventioner er ex situ-koralkultur ikke beregnet til at blive betragtet som en enestående løsning, men snarere som en støttende tilgang, der bør udforskes sammen med meningsfulde modvirkninger af klimaændringer. Ved hjælp af de beskrevne teknikker kan koralstress reduceres for at forbedre reproduktionslevetiden for en scleractinian koral, P. acuta, i ex situ akvakultursystemer, hvorfra kolonierne (og deres afkom) kan bidrage til forsknings- og restaureringsindsatsen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen konkurrerende økonomiske interesser eller andre interessekonflikter.

Acknowledgments

Denne forskning blev finansieret af Ministeriet for Videnskab og Teknologi (Taiwan), bevillingsnumre MOST 111-2611-M-291-005 og MOST 111-2811-M-291-001.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Artemia cysts  Supreme plus NA Food source 
Chiller Resun CL650 To cool down water temperature if needed
Conductivity portable meter WTW Cond 3110 To measure salinity
Enrichment diets Omega NA Used in Artemia cultivation
Fishing line Super Nylon monofilament To hang the coral colonies
Flow motors Maxspect GP03 To create water flow
Heater 350 W ISTA NA Heaters used in tanks
HOBO pendant temperature logger Onset Computer UA-002-08 To record water temperature
LED lights Mean Well FTS: HLG-185H-36B NA
Light portable meter LI-COR LI-250A Device used with light sensor to measure light intensity in PAR
Light sensor LI-COR LI-193SA NA
Plankton net 100 µm mesh size Omega NA To collect larvae and artemia 
Primary pump 6000 L/H Mr. Aqua BP6000 To draw water from tanks into chiller
Propeller-type current meter KENEK GR20 Device used with propeller-type detector to measure flow rate
Propeller-type detector KENEK GR3T-2-20N NA
Stereo microscope Zeiss Stemi 2000-C  To count the number of artemia 
Temperature controller 1000 W Rep Park O-RP-SDP-1 To set and maintain water temperature

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hughes, T. P., et al. Coral reefs in the Anthropocene. Nature. 546 (7656), 82-90 (2017).
  2. Special Report on the Ocean and Cryosphere in a changing climate. Intergovernmental Panel on Climate Change. , Available from: https://www.ipcc.ch/srocc/ (2019).
  3. van Oppen, M. J. H., Lough, J. M. Synthesis: Coral bleaching: patterns, processes, causes and consequences. Coral Bleaching: Patterns, Processes, Causes and Consequences. , Springer. Cham, Switzerland. 343-348 (2018).
  4. Glynn, P. W. Coral reef bleaching: Ecological perspectives. Coral Reefs. 12 (1), 1-17 (1993).
  5. Hughes, T. P., et al. Spatial and temporal patterns of mass bleaching of corals in the Anthropocene. Science. 359 (6371), 80-83 (2018).
  6. Grottoli, A. G., et al. The cumulative impact of annual coral bleaching can turn some coral species winners into losers. Global Change Biology. 20 (12), 3823-3833 (2014).
  7. Frieler, K., et al. Limiting global warming to 2 °C is unlikely to save most coral reefs. Nature Climate Change. 3 (2), 165-170 (2013).
  8. Montefalcone, M., Morri, C., Bianchi, C. N. Long-term change in bioconstruction potential of Maldivian coral reefs following extreme climate anomalies. Global Change Biology. 24 (12), 5629-5641 (2018).
  9. Traylor-Knowles, N. Heat stress compromises epithelial integrity in the coral, Acropora hyacinthus. PeerJ. 7, e6510 (2019).
  10. Anthony, K. R. N., Hoogenboom, M. O., Maynard, J. A., Grottoli, A. G., Middlebrook, R. Energetics approach to predicting mortality risk from environmental stress: a case study of coral bleaching. Functional Ecology. 23 (3), 539-550 (2009).
  11. Ward, S., Harrison, P., Hoegh-Guldberg, O. Coral bleaching reduces reproduction of scleractinian corals and increases susceptibility to future stress. Proceedings of the 9th Coral Reef Symposium. , 1123-1128 (2002).
  12. Suzuki, G., et al. Enhancing coral larval supply and seedling production using a special bundle collection system "coral larval cradle" for large-scale coral restoration. Restoration Ecology. 28 (5), 1172-1182 (2020).
  13. Schmidt-Roach, S., et al. Novel infrastructure for coral gardening and reefscaping. Frontiers in Marine Science. 10, 1110830 (2023).
  14. Craggs, J., et al. Inducing broadcast coral spawning ex situ: Closed system mesocosm design and husbandry protocol. Ecology and Evolution. 7 (24), 11066-11078 (2017).
  15. Conti-Jerpe, I. E., et al. Trophic strategy and bleaching resistance in reef-building corals. Science Advances. 6 (15), 5443 (2020).
  16. Bellworthy, J., Spangenberg, J. E., Fine, M. Feeding increases the number of offspring but decreases parental investment of Red Sea coral Stylophora pistillata. Ecology and Evolution. 9 (21), 12245-12258 (2019).
  17. Houlbrèque, F., Ferrier-Pagès, C. Heterotrophy in tropical scleractinian corals. Biological Reviews. 84 (1), 1-17 (2009).
  18. Ferrier-Pagès, C., Witting, J., Tambutté, E., Sebens, K. P. Effect of natural zooplankton feeding on the tissue and skeletal growth of the scleractinian coral Stylophora pistillata. Coral Reefs. 22 (3), 229-240 (2003).
  19. Huang, Y. -L., Mayfield, A. B., Fan, T. -Y. Effects of feeding on the physiological performance of the stony coral Pocillopora acuta. Scientific Reports. 10 (1), 19988 (2020).
  20. Tagliafico, A., et al. Lipid-enriched diets reduce the impacts of thermal stress in corals. Marine Ecology Progress Series. 573, 129-141 (2017).
  21. Huffmyer, A. S., Johnson, C. J., Epps, A. M., Lemus, J. D., Gates, R. D. Feeding and thermal conditioning enhance coral temperature tolerance in juvenile Pocillopora acuta. Royal Society Open Science. 8 (5), 210644 (2021).
  22. Grottoli, A. G., Rodrigues, L. J., Palardy, J. E. Heterotrophic plasticity and resilience in bleached corals. Nature. 440 (7088), 1186-1189 (2006).
  23. Conlan, J. A., Bay, L. K., Severati, A., Humphrey, C., Francis, D. S. Comparing the capacity of five different dietary treatments to optimise growth and nutritional composition in two scleractinian corals. PLoS One. 13 (11), 0207956 (2018).
  24. Treignier, C., Grover, R., Ferrier-Pagés, C., Tolosa, I. Effect of light and feeding on the fatty acid and sterol composition of zooxanthellae and host tissue isolated from the scleractinian coral Turbinaria reniformis. Limnology and Oceanography. 53 (6), 2702-2710 (2008).
  25. Gori, A., et al. Effects of food availability on the sexual reproduction and biochemical composition of the Mediterranean gorgonian Paramuricea clavata. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 444, 38-45 (2013).
  26. Séré, M. G., Massé, L. M., Perissinotto, R., Schleyer, M. H. Influence of heterotrophic feeding on the sexual reproduction of Pocillopora verrucosa in aquaria. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 395 (1), 63-71 (2010).
  27. Rodolfo-Metalpa, R., Peirano, A., Houlbrèque, F., Abbate, M., Ferrier-Pagès, C. Effects of temperature, light and heterotrophy on the growth rate and budding of the temperate coral Cladocora caespitosa. Coral Reefs. 27 (1), 17-25 (2008).
  28. Fox, M. D., et al. Gradients in primary production predict trophic strategies of mixotrophic corals across spatial scales. Current Biology. 28 (21), 3355-3363 (2018).
  29. Shlesinger, T., Loya, Y. Breakdown in spawning synchrony: A silent threat to coral persistence. Science. 365 (6457), 1002-1007 (2019).
  30. McRae, C. J., Huang, W. -B., Fan, T. -Y., Côté, I. M. Effects of thermal conditioning on the performance of Pocillopora acuta adult coral colonies and their offspring. Coral Reefs. 40 (5), 1491-1503 (2021).
  31. Fan, T. Y., et al. Plasticity in lunar timing of larval release of two brooding pocilloporid corals in an internal tide-induced upwelling reef. Marine Ecology Progress Series. 569, 117-127 (2017).
  32. Lam, K. -W., et al. Consistent monthly reproduction and completion of a brooding coral life cycle through ex situ culture. Diversity. 15 (2), 218 (2023).
  33. O'Neil, K. L., Serafin, R. M., Patterson, J. T., Craggs, J. R. K. Repeated ex situ Spawning in two highly disease susceptible corals in the family Meandrinidae. Frontiers in Marine Science. 8, 669976 (2021).
  34. Keshavmurthy, S., et al. Coral Reef resilience in Taiwan: Lessons from long-term ecological research on the Coral Reefs of Kenting national park (Taiwan). Journal of Marine Science and Engineering. 7 (11), 388 (2019).
  35. Smith, H. A., Moya, A., Cantin, N. E., van Oppen, M. J. H., Torda, G. Observations of simultaneous sperm release and larval planulation suggest reproductive assurance in the coral Pocillopora acuta. Frontiers in Marine Science. 6, 362 (2019).
  36. Yeoh, S. -R., Dai, C. -F. The production of sexual and asexual larvae within single broods of the scleractinian coral, Pocillopora damicornis. Marine Biology. 157 (2), 351-359 (2010).
  37. Bates, D., Mächler, M., Bolker, B., Walker, S. Fitting linear mixed-effects models using lme4. Journal of Statistical Software. 67 (1), 1-48 (2015).
  38. Kuznetsova, A., Brockhoff, P. B., Christensen, R. H. B. lmerTest package: Tests in linear mixed effects models. Journal of Statistical Software. 82 (13), 1-26 (2017).
  39. Length, R. Emmeans: Estimated marginal means, aka least-squares means. R Package Version 1.7.4-1. , (2022).
  40. Fox, J., Weisberg, S. An R Companion to Applied Regression. Third edition. , SAGE Publications, Inc. Newbury Park, CA. (2019).
  41. Harell, F. E. Hmisc: Harrell Miscellaneous_. R package version 4.7-1. , (2022).
  42. Donelson, J. M., Munday, P. L., McCormick, M. I., Pankhurst, N. W., Pankhurst, P. M. Effects of elevated water temperature and food availability on the reproductive performance of a coral reef fish. Marine Ecology Progress Series. 401, 233-243 (2010).
  43. Torres, G., Giménez, L. Temperature modulates compensatory responses to food limitation at metamorphosis in a marine invertebrate. Functional Ecology. 34 (8), 1564-1576 (2020).
  44. Borell, E. M., Bischof, K. Feeding sustains photosynthetic quantum yield of a scleractinian coral during thermal stress. Oecologia. 157 (4), 593-601 (2008).
  45. Ferrier-Pagès, C., Rottier, C., Beraud, E., Levy, O. Experimental assessment of the feeding effort of three scleractinian coral species during a thermal stress: Effect on the rates of photosynthesis. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 390 (2), 118-124 (2010).
  46. Harriott, V. J. Reproductive seasonality, settlement, and post-settlement mortality of Pocillopora damicornis (Linnaeus), at Lizard Island, Great Barrier Reef. Coral Reefs. 2 (3), 151-157 (1983).
  47. Shefy, D., Shashar, N., Rinkevich, B. The reproduction of the Red Sea coral Stylophora pistillata from Eilat: 4-decade perspective. Marine Biology. 165 (2), 27 (2018).
  48. Rinkevich, B., Loya, Y. Variability in the pattern of sexual reproduction of the coral Stylophora pistillata at Eilat, Red Sea: a long-term study. The Biological Bulletin. 173 (2), 335-344 (1987).
  49. Combosch, D. J., Vollmer, S. V. Mixed asexual and sexual reproduction in the Indo-Pacific reef coral Pocillopora damicornis. Ecology and Evolution. 3 (10), 3379-3387 (2013).
  50. Fan, T. -Y., Dai, C. -F. Reproductive plasticity in the reef coral Echinopora lamellosa. Marine Ecology Progress Series. 190, 297-301 (1999).
  51. Crowder, C. M., Liang, W. -L., Weis, V. M., Fan, T. -Y. Elevated temperature alters the lunar timing of planulation in the brooding Coral Pocillopora damicornis. PLoS One. 9 (10), e107906 (2014).
  52. Lin, C. -H., Nozawa, Y. The influence of seawater temperature on the timing of coral spawning. Coral Reefs. 42, 417-426 (2023).
  53. O'Connor, M. I., et al. Temperature control of larval dispersal and the implications for marine ecology, evolution, and conservation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (4), 1266-1271 (2007).
  54. Nozawa, Y. Annual variation in the timing of coral spawning in a high-latitude environment: Influence of temperature. The Biological Bulletin. 222 (3), 192-202 (2012).
  55. Bouwmeester, J., et al. Solar radiation, temperature and the reproductive biology of the coral Lobactis scutaria in a changing climate. Scientific Reports. 13 (1), 246 (2023).
  56. Bouwmeester, J., et al. Latitudinal variation in monthly-scale reproductive synchrony among Acropora coral assemblages in the Indo-Pacific. Coral Reefs. 40 (5), 1411-1418 (2021).
  57. Lai, S., et al. First experimental evidence of corals feeding on seagrass matter. Coral Reefs. 32 (4), 1061-1064 (2013).
  58. Iryani, M. T. M., et al. Cyst viability and stress tolerance upon heat shock protein 70 knockdown in the brine shrimp Artemia franciscana. Cell Stress and Chaperones. 25 (6), 1099-1103 (2020).
  59. Nedimyer, K., Gaines, K., Roach, S. Coral Tree Nursery©: An innovative approach to growing corals in an ocean-based field nursery. Aquaculture, Aquarium, Conservation & Legislation. 4, 442-446 (2011).
  60. Leuzinger, S., Willis, B. L., Anthony, K. R. N. Energy allocation in a reef coral under varying resource availability. Marine Biology. 159 (1), 177-186 (2012).
  61. Chang, T. C., Mayfield, A. B., Fan, T. Y. Culture systems influence the physiological performance of the soft coral Sarcophyton glaucum. Science Reports. 10 (1), 20200 (2020).
  62. Forsman, Z. H., Kimokeo, B. K., Bird, C. E., Hunter, C. L., Toonen, R. J. Coral farming: Effects of light, water motion and artificial foods. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 92 (4), 721-729 (2012).
  63. Costa, A. P. L., et al. The effect of mixotrophy in the ex situ culture of the soft coral Sarcophyton cf. glaucum. Aquaculture. 452, 151-159 (2016).
  64. Marubini, F., Davies, P. S. Nitrate increases zooxanthellae population density and reduces skeletogenesis in corals. Marine Biology. 127 (2), 319-328 (1996).
  65. Bartlett, T. C. Small scale experimental systems for coral research: Considerations, planning, and recommendations. NOAA Technical Memorandum NOS NCCOS 165 and CRCP 18. , 68 (2013).
  66. Galanto, N., Sartor, C., Moscato, V., Lizama, M., Lemer, S. Effects of elevated temperature on reproduction and larval settlement in Leptastrea purpurea. Coral Reefs. 41 (2), 293-302 (2022).
  67. Nietzer, S., Moeller, M., Kitamura, M., Schupp, P. J. Coral larvae every day: Leptastrea purpurea, a brooding species that could accelerate coral research. Frontiers in Marine Science. 5, 466 (2018).
  68. Edwards, A. J., et al. Direct seeding of mass-cultured coral larvae is not an effective option for reef rehabilitation. Marine Ecology Progress Series. 525, 105-116 (2015).
  69. Boström-Einarsson, L., et al. Coral restoration - A systematic review of current methods, successes, failures and future directions. PLoS One. 15 (1), 0226631 (2020).
  70. Anthony, K. R. N., et al. Interventions to help coral reefs under global change-A complex decision challenge. PLoS One. 15 (8), e0236399 (2020).

Tags

Fodringsteknikker ex situ-kultur rugende scleraktinsk koral Pocillopora acuta klimaændringer revnedbrydning koralkulturprotokoller sundhed og reproduktion yngelforsyning restaureringsprojekter temperatureffekter fodringsbehandlinger reproduktiv produktion
Effektive teknikker til fodring og <em>ex situ-kultur</em> af en rugende scleraktinsk koral, <em>Pocillopora acuta</em>
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lam, K. W., McRae, C. J., Liu, Z.… More

Lam, K. W., McRae, C. J., Liu, Z. T., Zhang, X. C., Fan, T. Y. Effective Techniques for the Feeding and Ex Situ Culture of a Brooding Scleractinian Coral, Pocillopora acuta. J. Vis. Exp. (196), e65395, doi:10.3791/65395 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter