A técnica de restauração de cascalho verde ainda está em fase piloto, com dados limitados de sobrevivência de plantões para outras espécies28, e ainda não há dados publicados para Macrocystis pyrifera. Usando a coleta de campo e a manutenção laboratorial descritas neste protocolo, testamos a significância das condições de criação sítio-específicas para duas populações distintas de algas doadoras antes da hipotética implantação de "cascalho verde" (Figura 5). O tecido reprodutivo das algas marinhas foi coletado na Califórnia (EUA) de populações K1 mais frias (Santa Cruz 36,60167°N, 121,88508°W) e K4 mais quentes (San Diego, 32,85036°N, -117,27600°W) e criadas em duas temperaturas: (1) 12 °C (temperatura padrão de cultivo para aquicultura de algas marinhas e TSM média de inverno para K1) e (2) 20 °C (TSM média de verão para K4, e uma onda de calor de 4 °C para K1). Todas as lâminas de vidro utilizadas para monitorar o desenvolvimento do estágio de vida das algas foram marcadas com uma grade padronizada, e imagens de alta resolução foram capturadas usando essa grade como referência para permitir a observação de campos fixos ao longo do tempo usando um microscópio invertido e uma câmera (N = 5 imagens por amostra, 2,479 mm x 1,859 mm).
Após 24 dias após a esporulação, os gametófitos foram contados a partir de imagens de microscópio (N = 300 imagens de 60 amostras). Para testar diferenças na contagem de gametófitos, modelos lineares generalizados de efeitos mistos foram empregados com distribuição de Poisson usando a função glmmTMB() no pacote glmmTMB41, e comparações pareadas foram realizadas com emtrends() do pacote emmeans42em R. Nossos resultados ilustram que a resposta dos gametófitos à variabilidade térmica foi diferente entre as populações K1 e K4 (t = 2,7, p = 0,007), onde a temperatura não teve efeito para a população K4 mais quente (estimativa = -0,01, erro padrão [EP] = 0,01, intervalo de confiança [IC] = [-0,03, 0,01]), mas teve efeito para a população K1 mais fria (estimativa = -0,06, SE = 0,02, IC = [-0,10, -0,03]) (Figura 6A), sugerindo uma possível divergência adaptativa nas características de tolerância térmica. Os gametófitos de Kelp são frequentemente descritos como um estágio de resistência43, o que significa que eles produzem um fenótipo para todos os fins que é tolerante ao estresse e relativamente insensível à variabilidade ambiental. No entanto, esses resultados indicam que a variabilidade térmica impõe uma pressão significativa nessa fase inicial.
Após 32 dias após a esporulação, esporófitos visíveis com comprimentos superiores a aproximadamente 1 mm foram contados na totalidade de cada lâmina de vidro de 2,5 cm por 7,5 cm (N = 72 amostras totais). Para testar diferenças na contagem de esporófitos visíveis, modelos lineares generalizados de efeitos mistos foram empregados com distribuição de Poisson usando a função glmmTMB() no pacote glmmTMB e comparações pareadas foram realizadas com emtrends() de emmeans de pacote em R. Nossos resultados ilustram que a resposta dos esporófitos à variabilidade térmica é semelhante entre populações diferenciadas K1 e K4 (z = 0,92, p = 0,36), onde a temperatura teve efeito para a população K4 mais quente (estimativa = -0,66, SE = 0,04, IC = [-0,74, - 0,57]), bem como para a população K1 mais fria (estimativa = -0,85, SE = 0,13, IC = [-1,10, -0,60]) (Figura 6B). As amostras criadas a 20 °C cresceram poucos esporófitos visíveis (média ± SE = 0,4 ± 0,2) em comparação com aquelas criadas a 12 °C (média ± EP = 82,4 ± 9,8). Este resultado sugere que a produção de esporófitos é mais sensível à temperatura do que o estádio gametófito, e que as temperaturas de cultivo sítio-específicas não devem exceder 15 °C para alcançar o desenvolvimento esporófito, conforme descrito no protocolo.

Figura 1: Diagrama do sistema de incubadora de cascalho verde . (A) Fonte de luz vermelha para culturas de gametófitos de volume vegetativo. (B) Porta de acesso para fios elétricos e tubulações, levando a uma tomada externa. (C) Estrutura para bloquear a luz de espectro total da seção de luz vermelha. (D) Uma seção de cultivo de "cascalho verde". (E) fontes luminosas de espectro total. (F) Linhas de tubulação conectadas a uma fonte de ar filtrada externa. (G) Válvulas de retenção para reduzir a contaminação transportada pelo ar. (H) Recipientes de cultura individuais que minimizam a contaminação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Diagrama do sistema de banho-maria de cascalho verde . (A) Chiller com bomba submersa (em I). (B) Banheira de 20 litros para banho-maria. (C) Dreno para recirculação em banho-maria. (D) Válvula para recirculação de banho-maria. (E) Fonte de luz. F) Recipiente de 2,5 L «cascalho verde» com tampa transparente e abertura de aeração. (G) Fonte de aeração. (H) Tubulações que recirculam água com uso de bombas submersas. (I) Receptor de banho-maria de/para chiller de/para banheiras com bombas submersíveis. (J) Cobertura de acrílico para minimizar a evaporação em banho-maria. (K) Sombra de malha para ajustar a intensidade da luz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Desenvolvimento de Macrocystis pyrifera . Estágios da história de vida de desenvolvimento de Macrocystis pyrifera a partir de ensaios de crescimento em laboratório. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Cascalho verde semeado com Macrocystis pyrifera. ' Cascalho verde' semeado com Macrocystis pyrifera é cultivado em laboratório até que os esporófitos atinjam 1-2 cm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: Séries temporais experimentais. Imagens de exemplo de uma série temporal que acompanha o crescimento e desenvolvimento experimental de gametófitos e esporófitos de Macrocystis pyrifera originários de duas populações coletadas na Califórnia (EUA) e cultivadas em duas temperaturas diferentes. K1 = Santa Cruz, K4 = San Diego. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6: Resultados representativos. Estágios de vida de Macrocystis pyrifera observados para populações de origem K1 Santa Cruz San Diego K4 Santa Cruz cultivadas em condições térmicas constantes de 12 e 20 °C. Barras de erro, média ± 1 EP. Asterisk (*) denota diferenças estatisticamente significativas (p < 0,05). (A) Gametófitos aos 24 dias (N = 300 imagens totais de 60 amostras). (B) Esporófitos visíveis aos 32 dias (N = 72 amostras, dentro de uma área padronizada de 2,5 cm por 7,5 cm). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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