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PROFESOR PATROCINANTE:
DR. JORGE TORO YAGUI
INSTITUTO DE CIENCIAS MARINAS Y LIMNOLÓGICAS
PROFESOR CO-PATROCINANTE:
DR. JORGE NAVARRO AZÓCAR
INSTITUTO DE CIENCIAS MARINAS Y LIMNOLÓGICAS
EFECTOS DEL CAMBIO EN LA TEMPERATURA DEL AGUA DE
MAR SOBRE EL BALANCE ENERGETICO EN ADULTOS DE Mytilus
chilensis, Mytilus galloprovincialis Y SUS HIBRIDOS, BAJO
CONDICIONES DE LABORATORIO
Tesis de Grado presentada como parte
de los requisitos para optar al grado de
Licenciado en Biología Marina y Título
Profesional de Biólogo Marino.
MACKARENA CONSUELO GUENUMAN CHICUY
VALDIVIA - CHILE
2014
1
1 RESUMEN
Se investigó el efecto del cambio de temperatura del agua de mar sobre las
variables fisiológicas en individuos adultos de Mytilus chilensis, Mytilus
galloprovincialis y sus híbridos, en condiciones de laboratorio (temperaturas 9, 13
y 18°C; salinidad 30 psu; alimentación Isochrysis galbana). En cada individuo
experimental se estimaron las variables fisiológicas; tasa de aclaramiento, tasa de
ingestión orgánica, eficiencia de absorción, tasa de absorción, consumo de
oxígeno, tasa de excreción, crecimiento potencial y eficiencia de crecimiento neto.
Para cada una de las tasas fisiológicas medidas se observó diferencias
significativas (p < 0,05) entre las temperaturas experimentales, mientras que solo
se encontró diferencias entre los grupos experimentales en el consumo de
oxígeno y tasa de excreción. Las tasas fisiológicas relacionadas con la adquisición
de energía tuvieron sus mayores valores a la temperatura de 18°C. Para las tasas
fisiológicas relacionadas con la pérdida de energía (consumo de oxígeno y tasa de
excreción) los individuos de M. chilensis fueron los que presentaron los mayores
valores en estos procesos, seguidos de M. galloprovincialis y sus híbridos. El
crecimiento potencial y la eficiencia de crecimiento neto registraron sus mayores
valores a la temperatura de 18°C, sugiriendo que un alza de la temperatura en las
aguas de Chiloé no presentaría efectos negativos en la fisiología/energética de los
mitílidos. Además, potencialmente es posible la invasión de M. galloprovincialis
(especie exótica) hacia el sur de su actual distribución (VIII Región) a las
2
temperaturas normales registradas, sin tener claro, hasta el momento el efecto
que este tendría sobre la especie endémica M. chilensis y las consecuencias en la
acuicultura de la zona.
3
1.1 SUMARY
The effect of water temperature (9, 13 y 18°C; 30 psu salinity) on physiological
variables of adult individuals of Mytilus chilensis, Mytilus galloprovincialis and their
hybrids were studied under laboratory conditions. In every experimental mussel the
following physiological variables were determined, clearance rate, ingestion rate,
absorption efficiency and absorption rate, ammonia excretion, oxygen uptake,
scope for growth and net growth efficiency. All physiological rates measured
showed significant differences (P<0.05) among experimental temperatures, while
only the excretion rate and oxygen uptake showed significant differences among
the different experimental groups. The physiological variables associated to energy
acquisition showed their higher values at 18 °C. For those physiological variables
associated with energy losses, the higher values were measured in M. chilensis,
followed by M. galloprovincialis and then the hybrids. The scope for growth and the
net growth efficiency showed their higher values at 18 °C, suggesting that a
potential increase in the water temperature at the Chiloé area will not represent
negative effects on the physiological energetic of these mussels. Furthermore,
there is a potential for M. galloprovincialis (exotic species) to advance to the south
of its actual distribution (VIII Region), at the normal water temperatures registered,
without knowing, until today, the possible effects that this exotic mussel could have
on the native species M. chilensis and the consequences on the mussel culture
industry.
4
2 INTRODUCCION
La distribución geográfica de las especies de ecosistemas terrestres y marinos
está establecida principalmente por el factor de estrés ambiental “temperatura”, un
cambio de esta variable puede influir en la alteración del rango de distribución
geográfica de las especies, ya sea hacia los polos o hacia zonas tropicales (Root
et al., 2003), como también en su distribución y abundancia (Parmesan y Yohe,
2003), en cambios fenológicos (ciclos de vida) e introducción de especies
invasoras (Mendoza et al., 2014). A nivel de individuo, el estrés fisiológico que
impone este factor puede reducir la resistencia del organismo a otros factores de
estrés (Pörtner, 2010), provocando un efecto importante en el rendimiento del
organismo y crecimiento. Por lo tanto, la temperatura del agua es una de las
variables clave en los ecosistemas acuáticos, utilizándose como un indicador de
cambio climático en el océano (Edwards y Richardson, 2004).
La fisiología/energética determinada como una aproximación de la relación entre
los organismos y las características del medio, permite estimar indirectamente las
tasas de crecimiento de los individuos. El constante intercambio energético de los
individuos con su ambiente genera el ingreso de energía que será procesada,
utilizada y almacenada internamente, para salir convertida en la forma de
crecimiento y/o reproducción del individuo (Tarifeño, 2004). Las tasas fisiológicas
que abarcan la fisiología/energética de los organismos, pueden estar afectadas
por diversas variables ambientales, las cuales inciden en el crecimiento debido al
aumento de los requerimientos energéticos para su mantención o sobrevivencia.
5
Esto debido a que las diversas variables ambientales causan una situación de
estrés fisiológico en el organismo provocadas por respuestas desfavorables en
términos energéticos que ocurren solo cuando las variables presentan valores por
sobre o bajo los rangos normales a lo cual habitualmente se ve expuesto el
individuo. Un ejemplo de esto se ve en poblaciones de choritos en la zona
intermareal, donde los individuos pueden verse expuestos a temperaturas que
bordean los 30°C en verano y bajo 0°C en invierno presentando gran resistencia a
cambios ambientales abióticos como son la temperatura y salinidad (Clasing et al.,
1998).
Los bivalvos marinos pertenecientes al género Mytilus habitan sustratos blandos y
sustratos rocosos, distribuidos en los océanos de todo el mundo, considerándose
ecológicamente organismos dominantes de la zona intermareal en costas abiertas
y estuarios. De estos organismos se sabe mucho sobre su fisiología y ecología,
por lo que sirven como indicadores tempranos de efectos del cambio climático
(Zippay y Helmuth, 2012). Se caracterizan por ser de importancia ecológica y
económica, sirviendo de alimento para muchos organismos, incluyendo al hombre.
Se conocen como “ingenieros ecosistémicos” y son muy importantes para su
entorno por la creación de diversas asociaciones de especies (Gutiérrez et al.,
2003 y Buschbaum et al., 2008). Estos organismos de sangre fría (poiquilotermos),
tienen un costo energético de aclimatación a las variaciones estacionales o
cambios de temperatura del agua de mar (Jansen et al., 2007), que pueden influir
en los procesos fisiológicos relacionados con la adquisición y utilización de
energía como las tasas de filtración, absorción y utilización de los alimentos
6
disponibles (Kittner y Riisgard, 2005). Los procesos fisiológicos importantes para
el crecimiento de los bivalvos como la tasa de aclaramiento o tasa de filtración son
dependientes de la temperatura del agua de mar y de la materia orgánica
particulada (Rueda y Smaal, 2004). El impacto significativo que podría tener este
factor ambiental sobre los procesos fisiológicos de los bivalvos se vería reflejado
en el crecimiento y reproducción, procesos vitales para el mantenimiento de las
poblaciones.
El recurso nativo Mytilus chilensis (Hupé 1854), es una de las especies más
importantes para la acuicultura en Chile durante los últimos 10 años. En el año
2011 la cosecha total de los centros de acuicultura llegó a las 288.587 toneladas y
las exportaciones de productos elaborados llegaron a 58.049 toneladas netas
(SERNAPESCA, 2011). Desde el punto de vista de la biología, esta especie se
alimenta filtrando plancton y detritus del agua por lo que su crecimiento depende
en gran parte de la concentración de partículas de alimento presente en el medio
natural. El rango de distribución natural se extiende desde el río Tirúa (38°C) (IX
Región) hasta el Estrecho de Magallanes (53°S) (Hernández y González, 1976).
Esta especie forma densos bancos ocupando sustratos duros, habitando desde el
intermareal hasta 25 m de profundidad (Brattstrӧm y Johanssen, 1983; Krapivka et
al., 2007). Por otro lado, Mytilus galloprovincialis (Lamarck, 1819) originaria de la
costa Mediterránea, muestra la distribución más global desde el oeste de
Australia, Tasmania y Nueva Zelanda, y se introdujo en Gran Bretaña, Irlanda,
Francia, Japón, el sur de California, Sudáfrica y Chile en la VIII región (Lee y
Morton, 1985; Geller, 1999; Branch y Steffani, 2004; Robinson y Griffiths, 2002;
7
Toro et al., 2005). Este bivalvo habita en costas rocosas expuestas y fondos
arenosos (Ceccherelli y Rossi, 1984) y está considerada dentro de las 100
especies invasivas más importantes del mundo (Lowe et al., 2000).
Las especies invasoras que pueden tolerar el clima en nuevas zonas pueden tener
mayor posibilidad de establecer poblaciones, como lo ha hecho
M. galloprovincialis, siendo un invasor dominante ha tenido éxito en reemplazar a
M. trossulus en muchas partes del mundo, esto debido a que fisiológicamente está
más adaptado a temperaturas y salinidades extremas (Mendoza et al., 2014). Los
bancos naturales de M. chilensis podrían verse desplazados por la presencia de
M. galloprovincialis en la costa central de Chile (Toro et al., 2005), bajo las
condiciones normales de temperatura del lugar. Estudios fisiológicos/energéticos
de ambas especies podrían estimar el potencial para una futura invasión de la
especie exótica en el resto de las costas de Chile. Un estudio reciente estableció
que el cruce de ambas especies en condiciones de laboratorio, produce
descendencia (híbridos) viable (Toro et al., 2012).
Existe en la literatura evidencia sobre la comparación fisiológica/energética entre
M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos, en condiciones de laboratorio
(temperatura 13°C, salinidad 30 psu y dieta Isochrysis galbana) (Oyarzún et al.,
2013). No así estudios que comparen la fisiología/energética entre las especies de
mitílidos bajo diferentes condiciones de temperatura.
El presente estudio, evalúa la respuesta en la fisiología/energética de los adultos
de Mytilus chilensis (especie nativa), Mytilus galloprovincialis (especie exótica) y
sus híbridos, expuestos al cambio de temperatura del agua de mar. Estudio que
8
proyecta el potencial para una futura invasión de la especie exótica en las aguas
de Chiloé (X Región).
En base a lo anterior, se plantea la siguiente hipótesis:
El balance energético de taxas puras e híbridos (i.e Mytilus chilensis, Mytilus
galloprovincialis) varía significativamente por la temperatura del agua de mar, en
condiciones de laboratorio.
Objetivo general:
Determinar el efecto que produce el cambio de temperatura del agua de mar,
sobre la respuesta fisiológica/energética de Mytilus chilensis, Mytilus
galloprovincialis y sus híbridos.
Objetivo específico:
Determinar y comparar la tasa de aclaramiento, tasa de ingestión orgánica,
eficiencia de absorción, tasa de absorción, consumo de oxígeno, tasa de
excreción, crecimiento potencial y eficiencia de crecimiento neto en adultos de
Mytilus chilensis, Mytilus galloprovincialis y sus híbridos, expuestos al cambio de
temperatura del agua de mar (9, 13 y 18°C), en condiciones de laboratorio.
9
3 MATERIAL Y METODOS
3.1 Individuos experimentales y recolección
En este estudio se utilizaron individuos adultos de Mytilus chilensis, Mytilus
galloprovincialis y sus híbridos. El rango de tamaño de los individuos de
M. chilensis fluctúa entre 67,07 mm a 77,98 mm, en M. galloprovincialis fluctúa
57,61 mm a 69,70 mm y en híbridos entre 66,41 mm a 77,47 mm. Los ejemplares
de M. chilensis y sus híbridos fueron obtenidos desde pearl nets en cultivo
mantenidas en la localidad de Huelmo (41° 40’ S; 73° 1,37’ O), Puerto Montt,
Región de los Lagos (Figura 1,B). Los híbridos colectados corresponden al
cruzamiento hembra M. galloprovincialis × macho M. chilensis producidos en
laboratorio por Toro et al. (2012). Los individuos de M. galloprovincialis fueron
extraídos directamente del submareal en caleta Tumbes (36° 38’ S; 73° 5’ O),
Región del Biobío (Figura 1,A).
Los ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos fueron
muestreados aleatoriamente, luego se limpiaron de los epibiontes y
cuidadosamente se les cortó el biso. Posteriormente fueron mantenidas a 4°C
para su traslado al Laboratorio de Genética del Instituto de Ciencias Marinas y
Limnológicas de la Universidad Austral de Chile, en diciembre de 2012 y enero de
2013.
10
Figura 1. Localidades de muestreo. A) Caleta Tumbes, Región del Biobío. B)
Bahía Huelmo, Región de los Lagos.
11
3.2 Aclimatación
Los ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos, se mantuvieron
en aclimatación a cada temperatura experimental (9, 13 y 18°C) durante una
semana a una salinidad de 30 psu. Durante esta etapa se alimentaron 3 veces al
día con la microalga Isochrysis galbana. Los ejemplares de cada especie se
mantuvieron en acuarios plásticos con agua de mar constantemente aireada
(Figura 2), la que fue cambiada 3 veces durante la aclimatación.
Figura 2. Adultos de Mytilus spp. en etapa de aclimatación.
12
3.3 Determinación de temperaturas experimentales
Las temperaturas utilizadas para el experimento fueron determinadas a partir de la
información entregada por el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada
(SHOA, 2011) para el archipiélago de Chiloé, donde el promedio de la temperatura
más baja en las aguas interiores correspondía a 9°C y la temperatura promedio a
13°C. Para la determinación de la temperatura más alta se utilizó una proyección
que entrega el informe de CONAMA (2006), que proyecta a futuro un aumento de
4°C a la temperatura normal, es por esto que se utilizó la temperatura de 18°C, la
cual es la temperatura donde hubo una mayor sobrevivencia de los individuos de
M. chilensis al momento de la aclimatación.
Los individuos se colocaron en acuarios plásticos que contenían agua de mar con
aireación constante. Para llegar a la temperatura del agua de 9°C se utilizó un
enfriador de agua BOYU L- 075 y para aumentar la temperatura a 18°C se utilizó
un termocalentador para acuarios Sera precisión.
3.4 Diseño experimental
Los ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos después de ser
aclimatados fueron puestos en acuarios plásticos (1 ejemplar por acuario) (Figura
3), para realizar las mediciones fisiológicas a la temperatura experimental
determinada. Cada acuario contenía agua de mar filtrada con aireación constante.
13
Figura 3. Representación gráfica del diseño experimental.
3.5 Determinación de parámetros fisiológicos
Los procesos fisiológicos fueron medidos en ejemplares elegidos aleatoriamente
desde los acuarios plásticos de aclimatación. Todas las mediciones se realizaron
con agua de mar filtrada, a una salinidad de 30 psu y a las temperaturas
experimentales 9, 13 y 18 °C.
14
3.5.1 Tasa de aclaramiento (TA)
La tasa de aclaramiento se define como el volumen de agua liberado de partículas
por unidad de tiempo (Widdows, 1985). Se dispuso de 12 acuarios de plástico
(11/2 L) para cada condición experimental de temperatura, donde 4 acuarios
corresponden a cada grupo experimental. Se midió la TA a cada individuo de cada
acuario plástico de los tres grupos experimentales (Figura 4), mediante un sistema
estático en el cual se va registrando constantemente la disminución de la
concentración de partículas de cada acuario. Además, se utilizó un acuario control
sin bivalvos para evaluar la posible sedimentación de las partículas. El agua de
mar filtrada utilizada en cada acuario fue homogeneizada con difusores de aire. Se
realizaron seis mediciones cada 30 minutos, en la cual la dieta fue la microalga
Isochrysis galbana a una concentración de 30×106 células L-1. En cada recuento
se restableció el alimento consumido y se continuó el experimento hasta completar
las mediciones requeridas. Para realizar las mediciones se utilizó un contador de
partículas BECKMAN Z2.
La tasa de aclaramiento (L/h) fue calculada con la siguiente ecuación descrita por
Coughlan (1969):
TA = V (logeC1 - logeC 2) / t
Donde TA = tasa de aclaramiento, V = volumen del acuario experimental (L),
C1 y C2 = concentración de partículas al comienzo y al final del intervalo de tiempo
t (h).
15
Figura 4. Acuarios experimentales utilizados en la medición de tasa de
aclaramiento bajo diferentes temperaturas.
3.5.2 Tasa de ingestión total y tasa de ingestión orgánica
Representa la cantidad de alimento ingerido por unidad de tiempo (mg/h). Las
muestras usadas en la dieta (Isochrysis galbana) fueron usadas para determinar
contenido orgánico e inorgánico. Para calcular la tasa de ingestión total (TIT) se
tomó un volumen de 30 ml de la dieta utilizada y se concentraron en filtros
Whatman GF/C de 47 mm de diámetro y 0,75 µm de poros previamente lavados,
quemados y pesados. Luego se lavaron con una solución isotónica de formiato de
amonio (3%) para la eliminación de las sales del agua de mar. Se secaron a 80°C
16
por 24 h y se pesaron para determinar el peso seco total. Posteriormente se
quemaron por 3 h a 450°C y se pesaron para estimar la fracción orgánica. La tasa
de ingestión orgánica (TIO) representa la cantidad de material orgánico consumido
por unidad de tiempo (mg/h). Las tasas de ingestión total y orgánica se calculó
según Bayne et al., (1985):
TIO = TA × (seston orgánico mg/L)
TIT = TA × (seston mg/L)
3.5.3 Eficiencia de absorción y tasa de absorción
La eficiencia de absorción está basada en la estimación del contenido orgánico e
inorgánico del alimento y heces (Conover, 1966). Para estimar el contenido de las
heces se colectaron desde los acuarios usando una pipeta Pasteur después de
finalizado las mediciones de tasa de aclaramiento (Figura 5). Las heces fueron
puestas en filtros Whatman GF/C de 25 mm de diámetro para luego ser lavados
con una solución isotónica de formiato de amonio (3%) para eliminar las sales.
Posteriormente fueron secados a 80°C por 24 h, quemados a 450°C por 3 h y
pesados para estimar la fracción orgánica e inorgánica de las heces. La eficiencia
de absorción fue determinada por los datos obtenidos de la dieta (Isochrysis
galbana) y de las heces recolectadas. Se calculó mediante la siguiente ecuación:
17
EA = (A – F) / [(1 – F) × A]
Donde EA = eficiencia de absorción, A = proporción de materia orgánica en el
alimento y F = proporción de materia orgánica en las heces.
La tasa de absorción consiste en el material ingerido que es absorbido por unidad
de tiempo (mg/h), y se calculó según la ecuación descrita por Bayne et al., (1985),
la que se transformó en equivalente energético (J/h), considerando que 1 mg de
materia orgánica de la dieta corresponde a 21 J.
TAb = EA × TIO
Donde TAb = tasa de absorción y TIO = tasa de ingestión orgánica (mg/h).
Figura 5. Heces colectadas desde los acuarios plásticos para la determinación de
la eficiencia de absorción.
18
3.5.4 Consumo de oxígeno y tasa de excreción
Después de terminado el experimento de tasa de aclaramiento, los ejemplares de
M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos fueron puestos en acuarios
plásticos de 0,8 L con agua de mar filtrada y sellados completamente para
determinar el consumo de oxígeno considerándose además una acuario control
sin animales (Figura 6). El período de incubación fue de 40 min en cada
temperatura experimental y finalizado el tiempo transcurrido se destaparon los
acuarios y se midió el oxígeno presente con el equipo ORION 5 STAR. La
diferencia entre el oxígeno inicial y final en VO2 (mL O2 h-1) fue transformado en
equivalente energético considerando que 1 mL O2 = 19.9 J (Elliott y Davison,
1975). Para lo anterior se obtuvo el volumen de oxígeno consumido en litros de
acuerdo a la fórmula de los gases:
Vgas (L) = (g × R × T) / (PM × P)
Donde g = g de oxígeno consumido, R = cte. de ley de los gases, 0,082 (atm L/
mol °K), T = Temperatura experimental en °K (°C + 273), P = 1 atm de presión,
PM = peso molecular del oxígeno, 32g/mol.
Al mismo tiempo se determinó la tasa de excreción que se define como la
proporción de la energía absorbida que es eliminada como productos de excreción
(Bayne et al,. 1985), donde se obtuvo 5 ml de agua de mar filtrada de cada acuario
19
que fueron analizadas por el método colorimétrico amonio-nitrógeno descrito por
Solórzano (1969) en base a la siguiente fórmula:
TE = (28 × C × V) / T
Donde TE = tasa de excreción, C = concentración de amonio (NH4 – N/h),
V = volumen experimental (L) y T = tiempo de incubación (h).
Para lo anterior, se preparó un set de soluciones con concentraciones de amonio
conocidas (curva de calibración) y junto a las muestras de agua de los acuarios
plásticos fueron leídas en un espectrofotómetro. Los valores de excreción en
µgNH4-N/h fueron transformados en equivalentes energéticos considerando que
1 µgNH4-N = 0,0249 J (Elliott & Davison 1975).
20
Figura 6. Período de incubación para la determinación de consumo de oxígeno.
3.5.5 Crecimiento potencial y eficiencia de crecimiento neto
El crecimiento potencial es un índice fisiológico que es fundamental para estimar
el crecimiento y reproducción de los organismos. Representa la integración de los
procesos fisiológicos básicos (absorción del alimento, respiración y excreción). Se
calcula como la diferencia entre la energía absorbida y la perdida, después de
convertir todas las tasas fisiológicas a sus equivalentes calóricos (J h-1), en
relación al peso seco estandarizado. Este se calcula de la siguiente forma:
21
CP = A – (R + E)
Donde CP = crecimiento potencial, A = energía absorbida (J/h), R = Consumo de
oxígeno (J/h), E = Excreción (J/h).
La eficiencia de crecimiento neto (K2) es una medida de la eficiencia con que un
individuo convierte el alimento absorbido en tejido corporal, este fue calculado con
la siguiente fórmula:
K2 = A – (R + E) / A
3.5.6 Estandarización de variables
Para comparar entre las diferentes temperaturas experimentales, las tasas
fisiológicas medidas fueron estandarizadas a 2 g de peso seco, utilizando la
fórmula de Bayne et al., (1987):
Ys = (Ws/We)b × Ye
Donde Ys = tasa fisiológica para un individuo estandarizado a un peso
determinado, Ws = peso estandarizado de un individuo, We = peso observado de
un individuo, Ye = tasa fisiológica no corregida (medida), b = exponente de peso
seco (mg) en función de la tasa fisiológica, determinada por la ecuación de
regresión Y = aWb para cada tasa fisiológica en combinación con el factor
22
temperatura, donde Y = tasa fisiológica y W = peso seco. b = determinada para
cada tasa fisiológica (Tasa de aclaramiento b = 0,69; Tasa de absorción b = 0,68;
Consumo de oxígeno b = 0,56 y Tasa de excreción b = 0,45).
3.5.7 Análisis estadístico
Los datos pasaron por la prueba de normalidad Shapiro-Wilk (muestras pequeñas,
n <50). Los resultados de las tasas fisiológicas se expresaron como el promedio +
error estándar de la media (EE). Para determinar las diferencias en los promedios
de las tasas fisiológicas entre los grupos experimentales (M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos), se aplicó un análisis de varianza de dos vías
(ANDEVA de dos vías) y posteriormente se realizó el test de Tukey (α = 0,05),
estos análisis se realizaron con el programa estadístico Minitab vol 16 (Minitab,
Inc). Para la eficiencia de crecimiento neto (K2) se aplicó el análisis de varianza de
una vía Kruskal-Wallis y posteriormente se realizó la prueba de Dunn, ya que los
datos no eran normales. Estos análisis se realizaron con el programa STATISTICA
7.
23
4 RESULTADOS
4.1 Tasa de aclaramiento (L/h)
La tasa de aclaramiento fue determinada para individuos de diferentes tamaños
expresados en función del peso de tejido seco a diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). Para determinar las diferencias en la TA entre los
diferentes grupos experimentales (M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos)
y las diferentes temperaturas, se realizó un análisis de varianza de dos vías
(ANDEVA). Se encontró diferencia significativa entre temperaturas. La mayor TA
se encontró en los individuos que fueron aclimatados a la mayor temperatura
(18°C), presentando un promedio 3,17 ± 0,19 en el grupo de M. chilensis, en
contraste a M. chilensis aclimatados a 13°C con un promedio de 1,82 ± 0,22
(Figura 7; Tabla 1).
24
Figura 7. Tasa de Aclaramiento en ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis
y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas experimentales (9, 13 y
18°C). Los valores representan promedios ± error estándar, (p < 0,05, ANOVA,
posterior test de Tukey).
25
4.2 Tasa de ingestión (mg/h)
La tasa de ingestión total (TIT) y la tasa de ingestión orgánica (TIO) para los tres
grupos experimentales a cada temperatura muestran el mismo patrón que la TA,
ya que representan el resultado del producto entre la cantidad de la dieta ofrecida
(total y orgánica, respectivamente) y la tasa de aclaramiento. Las diferencias
estadísticas para estos dos procesos fisiológicos son las mismas que las descritas
para la tasa de aclaramiento, registrando una alta TIT y TIO en los individuos que
estuvieron expuestos a 18°C.
4.2.1 Tasa de ingestión orgánica (mg/h)
El análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó que existe diferencia
significativa (P < 0,05) para la tasa de ingestión orgánica entre las temperaturas
experimentales. El mayor valor se observó en la temperatura de 18°C,
presentando un promedio 2,75 ± 0,16 mg/h/ind en el grupo de M. chilensis, en
contraste a los híbridos aclimatados a 13°C con un promedio de 1,38 ± 0,20
mg/h/ind (Figura 8).
26
Figura 8. Tasa de ingestión orgánica en ejemplares de M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). Los valores representan promedios ± error
estándar, (p < 0,05, ANOVA, posterior test de Tukey).
27
4.3 Eficiencia de absorción (%)
El análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó que existe diferencia
significativa (P < 0,05) para la eficiencia de absorción entre las temperaturas
experimentales. En las temperaturas 13 y 18°C se registraron los mayores valores
superando un 85%. Para 9°C los individuos registraron menor valor alcanzando el
50% (Figura 9).
Figura 9. Eficiencia de absorción en ejemplares de M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). Los valores representan promedios ± error
estándar, (p < 0,05, ANOVA, posterior test de Tukey).
28
4.4 Tasa de absorción (mg/h)
El análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó que existe diferencia
significativa (P < 0,05) para la tasa de absorción entre las temperaturas
experimentales. El mayor valor de tasa de absorción se registró en la temperatura
de 18°C con un promedio de 2,44 ± 0,14 mg/h/ind en M. chilensis, en contraste
con M. chilensis aclimatados a 9°C con un promedio de 0,73 ± 0,13 mg/h/ind, lo
que también se ve reflejado en M. galloprovincialis y sus híbridos (Figura 10).
29
Figura 10. Tasa de absorción en ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis y
sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas experimentales (9, 13 y
18°C). Los valores representan promedios ± error estándar, (p < 0,05, ANOVA,
posterior test de Tukey).
30
4.5 Consumo de oxígeno (ml/h)
El análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó que existe diferencia
significativa (P < 0,05) para el consumo de oxígeno entre los grupos y
temperaturas experimentales, a diferencia de las mediciones fisiológicas revisadas
anteriormente. El mayor valor de consumo de oxígeno se registró en los individuos
M. chilensis para todas las temperaturas, seguido por M. galloprovincialis e
híbridos. Sin embargo el consumo de oxígeno tuvo mayor valor a la temperatura
de 9°C, seguido por 18 y 13°C (Figura 11).
31
Figura 11. Consumo de oxígeno en ejemplares de M. chilensis, M.
galloprovincialis y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). (*) Indica que existen diferencias significativas en
cada grupo experimental de cada temperatura. Los valores representan promedios
± error estándar, (p < 0,05, ANOVA, posterior test de Tukey).
32
4.6 Tasa de excreción (μgNH4/h)
El análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó que existe diferencia
significativa (P < 0,05) para la tasa de excreción entre los grupos y temperaturas
experimentales. El mayor valor de tasa de excreción se registró en los individuos
de M. chilensis para todas las temperaturas, seguido por M. galloprovincialis e
híbridos. Y con respecto a las temperaturas, 18°C fue la que registró mayor tasa
de excreción con un promedio de 56,77 ± 7,04 μgNH4/h/ind para M. chilensis
(Figura 12; Tabla 1).
33
Figura 12. Tasa de excreción en ejemplares de M. chilensis, M. galloprovincialis y
sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas experimentales (9, 13 y
18°C). (*) Indica que existe diferencia significativa entre los grupos experimentales
de la temperatura. Los valores representan promedios ± error estándar, (p < 0,05,
ANOVA, posterior test de Tukey).
34
4.7 Crecimiento potencial (J/h)
El crecimiento potencial representa la conversión de las tasas fisiológicas en
equivalentes energéticos, fundamental para el crecimiento y reproducción de los
organismos. En este estudio, el análisis de varianza de dos vías (ANDEVA) indicó
que existe diferencia significativa (P < 0,05) para el crecimiento potencial entre las
temperaturas experimentales, mostrando valores positivos en todos los grupos
experimentales, siendo 9°C la temperatura a la cual menos crecieron con un
promedio de 0,46 ± 2,75 J/h/ind para M. chilensis, en contraste a M. chilensis
aclimatados a 18°C con un promedio de 36,50 ± 3,39 J/h/ind (Figura 13; Tabla 1).
35
Figura 13. Crecimiento potencial en ejemplares de M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). Los valores representan promedios ± error
estándar, (p < 0,05, ANOVA, posterior test de Tukey).
36
4.8 Eficiencia de crecimiento neto (K2)
La eficiencia de crecimiento neto al igual que el crecimiento potencial, registró
bajos valores en la temperatura de 9°C para todos los grupos experimentales.
Este bajo valor de K2 puede estar asociado a los bajos valores registrados en la
tasa de absorción (ganancia de energía). El análisis de varianza de dos vías
(ANDEVA) indicó que existe diferencia significativa (P < 0,05) para la eficiencia de
crecimiento neto entre las temperaturas experimentales, siendo 9°C la
temperatura que mostró los valores más bajos y 18°C los más altos con un
promedio de 0,85 ± 0,03 para los híbridos (Figura 14; Tabla 1).
37
Figura 14. Eficiencia de crecimiento neto en ejemplares de M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos, expuestos a las diferentes temperaturas
experimentales (9, 13 y 18°C). (*) Indica que existe diferencia significativa entre los
grupos experimentales de la temperatura. Los valores representan promedios ±
error estándar, (p < 0,05, ANOVA, posterior test de Tukey).
38
Tabla 1. Promedio de los índices fisiológicos y su error estándar (EE) para
M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos a las temperaturas de 9, 13 y 18°C.
Resumen de la ANDEVA. (*) Indica que existe diferencia significativa (P < 0,05)
entre los grupos experimentales.
ANDEVA
Tasa fisiológica T° Grupos Promedio F P valor
Tasa de aclaramiento (L/h) 9°C Híbridos 2,56 (0,60) 4,4 0,023
M. galloprovincialis 2,41 (0,65)
M. chilensis 2,01 (0,36)
13°C Híbridos 2,11 (0,29)
M. galloprovincialis 2,30 (0,16)
M. chilensis 1,82 (0,22)
18°C Híbridos 2,89 (0,55)
M. galloprovincialis 3,06 (0,28)
M. chilensis 3,17 (0,19)
Consumo de oxígeno (mL O2/h) 9°C Híbridos 0,37 (0,04) 10,55 47,10*
0,000 0,000* M. galloprovincialis 0,49 (0,04)
M. chilensis 0,68 (0,02)
13°C Híbridos 0,22 (0,03)
M. galloprovincialis 0,30 (0,05)
M. chilensis 0,55 (0,03)
18°C Híbridos 0,27 (0,04)
M. galloprovincialis 0,45 (0,07)
M. chilensis 0,67 (0,04)
Tasa de excreción (µgNH4-N/h) 9°C Híbridos 27,21 (4,63) 4,01 6,19*
0,03
M. galloprovincialis 33,71 (2,78) 0,006*
M. chilensis 49,99 (3,05)
13°C Híbridos 33,95 (7,00)
M. galloprovincialis 37,67 (4,77)
M. chilensis 54,23 (6,34)
18°C Híbridos 43,96 (1,40)
M. galloprovincialis 39,80 (7,38)
M. chilensis 56,77(7,04)
39
Crecimiento potencial (J/h) 9°C Híbridos 5,48 (3,02) 39,87 0,000
M. galloprovincialis 7,24 (4,23)
M. chilensis 0,46 (2,74)
13°C Híbridos 27,30 (4,94)
M. galloprovincialis 32,54 (3,64)
M. chilensis 18,56 (4,25)
18°C Híbridos 41,52 (8,97)
M. galloprovincialis 40,92 (6,06)
M. chilensis 36,50 (3,39)
Eficiencia de crecimiento neto 9°C Híbridos 0,17 (0,09) 11,28 0.000
M. galloprovincialis 0,01 (0,06
M. chilensis 0,03 (0,00)
13°C Híbridos 0,83 (0,03)
M. galloprovincialis 0,82 (0,04)
M. chilensis 0,57 (0,08)
18°C Híbridos 0,85 (0,03)
M. galloprovincialis 0,79 (0,05)
M. chilensis 0,71 (0,03)
40
5 DISCUSION
El impacto del cambio de la temperatura del agua de mar (estrés térmico) actúa
simultáneamente con otros factores ambientales sobre las poblaciones del género
Mytilus, como lo muestran diferentes estudios realizados en el que integran,
disponibilidad de alimento, exposición al oleaje, bioacumulación de metales,
profundidad de la columna de agua, época del año, concentración de oxígeno,
velocidad del agua y varios otros factores ambientales (Dahlhoff et al., 2002;
Andral et al., 2011; Seed y Suchanek, 1992). En el caso de los moluscos, el gasto
metabólico ha sido descrito que es el que más afecta el crecimiento potencial. Un
crecimiento potencial negativo indica una pérdida significativa de la capacidad del
mitílido de obtener energía de los alimentos ingeridos (Denis et al., 1999), lo que
indica que cualquier tipo de estrés en el individuo puede afectar al desarrollo y
crecimiento.
El presente estudio sobre el efecto del cambio de la temperatura del agua de mar
sobre las especies M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos, mostró
diferencias significativas en todas las variables fisiológicas estudiadas sobre el
factor temperatura (9, 13 y 18°C), lo que indica que se acepta la hipótesis
planteada que postula a que el balance energético de taxas puras e híbridos (i.e
M. chilensis, M. galloprovincialis) varía significativamente por la temperatura del
agua de mar, ya que el balance energético dio como resultado que las especies
estudiadas a la temperatura de 18°C presentaban un mejor potencial de
41
crecimiento a diferencia de las 2 temperaturas más bajas estudiadas en
condiciones de laboratorio ( salinidad 30 psu y dieta I. galbana).
El género Mytilus posee un mayor filtrado en comparación con otros géneros
(Choromytilus y Aulacomya) (Ibarrola et al., 2010). Los grupos experimentales
(M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos) aclimatados 1 semana a 9, 13 y
18°C, mostraron que a 18°C la tasa de aclaramiento fue mayor en todas las taxas
en comparación con las temperaturas más bajas, lo que concuerda con lo
estipulado por Bayne (1976), que dice que la tasa de aclaramiento es dependiente
de la temperatura. Resultados obtenidos por Anestis et al., (2010) para individuos
de M. galloprovincialis bajo la misma condición de temperatura (18°C), salinidad
(30 psu) y alimentación, indicó que la tasa de aclaramiento no muestra ningún
cambio después de 30 días de aclimatación. Para el bivalvo Crassostrea gigas se
encontró que a mayor temperatura la tasa de aclaramiento aumenta (Bougrier et
al., 1995), lo que concuerda con nuestros resultados.
La eficiencia de absorción para los grupos experimentales que se aclimataron a
13°C y 18°C fue alta, sobre el 80%, no así para los individuos aclimatados a 9°C
que alcanzó el 50%. Se describe esta misma tendencia para el mitílido Modiolus
modiolus que obtuvo altos valores de eficiencia de absorción de 82% a 90%, lo
que se atribuye a una alta digestibilidad del alimento (Navarro y Thompson, 1996)
y para el bivalvo Ostrea chilensis se registraron valores entre 68 y 91% atribuido a
que la eficiencia de absorción esta inversamente relacionada con la tasa de
aclaramiento (Chaparro y Thompson, 1998). Para las ostras Pinctada margaritifera
y P. maxima la tasa de aclaramiento y la eficiencia de absorción se vieron
42
afectadas por la temperatura, aumentando conjuntamente (Yukihira et al., 2000).
Los efectos de la temperatura sobre la eficiencia de absorción son el resultado de
los cambios enzimáticos. En la almeja Venerupis pullastra el aumento de la
actividad enzimática sugiere que puede formar una parte integral del aumento de
la energía absorbida a altas temperaturas y compensar el aumento de las pérdidas
metabólicas (Albentosa et al., 1994).
El consumo de oxígeno en todas las familias de mitílidos corresponde a costos
energéticos básicos que se pueden ver afectados por factores endógenos y
exógenos. El aumento del consumo de oxígeno en mitílidos bien alimentados es
causado por procesos de digestión (costo energético) y un leve aumento se debe
principalmente a la alimentación por filtración (Navarro y Winter, 1982). En nuestro
estudio M. chilensis fue el que consumió mayor cantidad de oxígeno en todas las
temperaturas experimentales. Resultados similares de consumo de oxígeno a
13°C se observaron en estudio realizado por Oyarzún et al., (2013), donde la
especie que mas consumió oxígeno fue M. chilensis seguido por
M. galloprovincialis y sus híbridos. Navarro (1983) para M. chilensis infiere que la
presencia de alimento afecta el consumo de oxígeno y que además aumenta con
el aumento del tamaño corporal. En M. californianus a temperaturas no
estresantes (13-22°C) el consumo de oxígeno es relativamente independiente de
la temperatura (Bayne et al., 1976) y en M. edulis en un rango de temperatura de 5
a 25°C, el consumo de oxígeno aumentó con el aumento de la temperatura
(Bayne, 1976). M. galloprovincialis y sus híbridos en nuestro estudio fueron más
43
eficientes metabólicamente con respecto al gasto energético consumo de oxígeno,
lo que indicaría un potencial como invasor.
El parámetro fisiológico tasa de excreción registró mayor valor para todas las
temperaturas experimentales en los individuos de M. chilensis, seguido por
M. galloprovincialis y sus híbridos, al igual que el consumo de oxígeno. Similares
resultados fueron encontrados en Oyarzún et al., (2013) donde M. chilensis fue el
que obtuvo mayor valor en tasa de excreción presentando diferencias
estadísticamente diferentes con respecto a M. galloprovincialis y sus híbridos.
Anestis et al., (2010) no registró cambios significativos en la tasa de excreción
para M. galloprovincialis durante la aclimatación a 18, 24, 26 y 28°C,
manteniéndose con un promedio de 0,0672 mgNH4-N/h. En el bivalvo Ostrea
edulis la temperatura afecta directamente la tasa de excreción incrementándola
con temperaturas sobre 10°C, efecto que se ve disminuido por otra variable
(reducción de la salinidad <19 psu) (Hutchinson y Hawkins, 1992). Widow (1978)
infiere que la temperatura aumenta la tasa de excreción, presumiblemente por que
el catabolismo de proteínas aumenta para satisfacer las elevadas demandas
energéticas. En M. edulis la utilización de las reservas de proteínas son utilizadas
en condiciones de estrés, donde las reservas proteícas se utilizaron más
rápidamente a la temperatura más alta (16°C) en comparación con la temperatura
más baja (6°C) (Bayne y Thompson, 1970).
El crecimiento potencial es considerado uno de los mejores índices para estimar el
crecimiento y la producción secundaria de filtradores, en particular en moluscos
bivalvos, además de investigar el estrés de los animales en condiciones de
44
contaminación (Rueda y Smaal, 2004; Gibbs, 2007). En nuestro estudio
M. chilensis, M. galloprovincialis y sus híbridos mostraron positivos y altos valores
de crecimiento potencial comparados con resultados obtenidos por Sarà y
Pusceddu, (2008) para M. galloprovincialis, donde el promedio del mes de
noviembre en el Golfo de Castellammere tuvo un valor de 43,70 J/h. Oyarzún et
al., (2013) a 13°C bajo las mismas condiciones de laboratorio, obtuvo valores de
crecimiento potencial que contrastan con los resultados de nuestro trabajo a esa
temperatura, no así a 9°C donde los valores son similares. Los mayores valores
de crecimiento potencial se registraron en M. galloprovincialis y sus híbridos en las
tres temperaturas experimentales, debido a que Mytilus spp. que viven en aguas
templadas son conocidos por su capacidad para soportar bajas temperaturas,
(Seed y Suchanek, 1992), además de que M. galloprovincialis comúnmente vive
en regiones donde la temperatura fluctúa entre los 20°C y 26°C en
primavera/verano (Denis et al., 1999) y durante invierno entre los 10°C y 15°C
(Seed, 1976). Los altos valores registrados en los híbridos se pueden explicar por
la presencia de heterosis, propiedad de especies híbridas que tienen la capacidad
de superar a sus progenitores. Resultados similares en larvas y juveniles híbridos
de cruzamientos recíprocos de M. chilensis y M. galloprovincialis indican que
crecieron significativamente más que las larvas de los cruzamientos de especies
puras (Toro et al., 2012). El cruzamiento interpoblacional de M. chilensis evidencia
que el cruzamiento produjo a nivel de cultivo larval ejemplares con una mayor tasa
de crecimiento (Toro et al., 2008). En la hibridación interespecífica de los bivalvos
Mercenaria mercenaria y Mercenaria campechiensis se produjo descendientes con
45
una mayor tasa de crecimiento y una mejor tolerancia a un amplio rango de
variables ambientales (Menzel, 1962). En este sentido, se ha demostrado en la
hibridación de bivalvos un aumento de la tasa de crecimiento e incluso una mayor
supervivencia de la descendencia híbrida (Toro, 2008).
Ambas especies puras M. chilensis y M. galloprovincialis viven en la costa central
de Chile (Toro et al., 2005; Tarifeño et al., 2012), por lo que es importante enfatizar
que la presencia en las costas chilenas de M. galloprovincialis podrían
corresponder a un patrón de dispersión de esta especie en ecosistemas costeros
donde estaría actuando como una especie invasora (Ruiz et al., 2008). La posible
invasión de la especie exótica en el sur de nuestro país (Chiloé, X Región) puede
ser posible considerando que M. galloprovincialis y sus híbridos obtuvieron
mayores valores de crecimiento potencial que M. chilensis a todas las
temperaturas experimentales, lo que es corroborado por Castilla et al., (2005) el
cual indica la presencia de M. galloprovincialis en la Isla de Chiloé (Yaldad 43’ 7'
60” S, 73° 43’ 60” O; Castro 42° 29’ S, 73° 45’ O).
La posible invasión de M. galloprovincialis podría provocar el desplazamiento de la
especie nativa M. chilensis, transformar la estructura y la composición de las
especies en el ecosistema y provocar pérdida de diversidad biológica, lo que
podría afectar la acuicultura de la zona, para lo cual hasta el momento no se ha
encontrado evidencia. Por el contrario, la abundancia de la especie exótica en la
costa puede transformarse en una gran oportunidad para desarrollar una
pesquería de pequeña escala sustentable y podría apoyar el crecimiento de la
mitilícultura, incorporando un nuevo recurso cultivable no explotado hasta hoy en
46
el país, conduciendo así a la diversificación de la acuicultura nacional (Ruiz et al.,
2008; Tarifeño et al., 2005). Por lo anterior, se podría promover el cultivo de esta
especie en áreas costeras donde no existen poblaciones naturales de M. chilensis
con las cuales eventualmente podría entrar en competencia espacial.
47
5.1 Conclusiones
El presente trabajo de tesis registró por primera vez, el efecto del cambio de
la temperatura del agua de mar bajo condiciones de laboratorio (salinidad
30 psu, dieta I. galbana) sobre las especies adultas de M. chilensis,
M. galloprovincialis y sus híbridos. Los resultados permiten aceptar la
hipótesis planteada, la cual sugiere que el balance energético de taxas
puras e híbridos (i.e M. chilensis, M. galloprovincialis) varía
significativamente por la temperatura del agua de mar, encontrándose
diferencias significativas (p < 0,05).
Las tasas fisiológicas medidas: Tasa de aclaramiento, Tasa de ingestión
orgánica, Tasa de absorción y Crecimiento potencial presentaron
diferencias significativas de acuerdo a la variable Temperatura, siendo a
18°C donde se registraron los mayores valores.
Los individuos de los tres taxas a mayor temperatura (18°C) presentaron un
crecimiento potencial mayor, por lo cual un alza de la temperatura en las
aguas de Chiloé no presentaría efectos negativos en la fisiología de los
mitílidos.
48
El desarrollo de individuos híbridos producidos para la industria de la
acuicultura que tengan un crecimiento mayor que sus progenitores,
incrementaría el atractivo económico de las empresas para llevar a cabo su
cultivo.
M. galloprovincialis (especie invasora) tendría la posibilidad de colonizar las
aguas de Chiloé si estas aumentaran de temperatura. Lo que podría ser
negativo si a futuro esta desplaza a la especie endémica M. chilensis o al
contrario podría tener un efecto positivo generando el crecimiento de la
mitilícultura en el sur de Chile, siendo que la industria mitilícultura el año
2012 alcanzó el 22% de las cosechas de la acuicultura (SERNAPESCA,
2013).
49
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