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Mar 04, 2024

Recife

Nature volume 620, páginas 1018–1024 (2023)Cite este artigo 8741 Acessos 265 Detalhes da Altmetric Metrics Os recifes de coral são ecossistemas altamente diversos que prosperam em águas pobres em nutrientes, um fenômeno

Nature volume 620, páginas 1018–1024 (2023)Cite este artigo

8741 Acessos

265 Altmétrico

Detalhes das métricas

Os recifes de coral são ecossistemas altamente diversificados que prosperam em águas pobres em nutrientes, um fenómeno frequentemente referido como o paradoxo de Darwin1. A procura de energia dos hospedeiros animais corais pode muitas vezes ser totalmente satisfeita pela produção excessiva de fotossintatos ricos em carbono pelos seus simbiontes algas2,3. No entanto, a compreensão dos mecanismos que permitem aos corais adquirir os nutrientes vitais nitrogénio e fósforo dos seus simbiontes é incompleta4,5,6,7,8,9. Aqui mostramos, através de uma série de experiências de longo prazo, que a absorção de azoto e fósforo inorgânicos dissolvidos pelos simbiontes por si só é suficiente para sustentar o rápido crescimento dos corais. Em seguida, considerando os orçamentos de nitrogênio e fósforo do hospedeiro e dos simbiontes, identificamos que esses nutrientes são reunidos através da 'cultivo' de simbiontes e são translocados para o hospedeiro pela digestão do excesso de células simbiontes. Finalmente, utilizamos uma experiência natural em grande escala na qual as aves marinhas fertilizam alguns recifes mas não outros, para mostrar que a utilização eficiente de nutrientes inorgânicos dissolvidos por corais simbióticos estabelecida nas nossas experiências de laboratório tem o potencial de aumentar o crescimento dos corais na natureza no nível do ecossistema. A alimentação de simbiontes permite que os animais corais aproveitem um importante reservatório de nutrientes e ajuda a explicar o sucesso evolutivo e ecológico dos corais simbióticos em águas com nutrientes limitados.

Os corais simbióticos funcionam como mixotróficos nos quais a demanda metabólica de carbono do hospedeiro animal pode muitas vezes ser atendida pela translocação de produtos fotossintéticos ricos em carbono de seus simbiontes dinoflagelados . Embora esta transferência de carbono sustente a produção de energia do país anfitrião, não pode promover o seu crescimento10. Em vez disso, acredita-se que o hospedeiro absorva nitrogênio (N) e fósforo (P) em uma estequiometria favorável necessária para produzir os blocos de construção essenciais para o crescimento e a reprodução, principalmente alimentando-se de material orgânico particulado ou dissolvido, incluindo plâncton e aminoácidos livres dissolvidos11 ,12,13. Os simbiontes beneficiam-se da heterotrofia do hospedeiro ao reciclar produtos de excreção ricos em N e P do metabolismo do hospedeiro que podem então utilizar para promover o seu próprio crescimento . A retenção destes compostos valiosos dentro da associação simbiótica é considerada a outra função principal do parceiro fotossintético .

Os animais corais têm a capacidade de incorporar diretamente algum amônio (NH4+)15,16. No entanto, esta via de absorção direta é quantitativamente trivial em comparação com as taxas de assimilação de NH4 + 14-23 vezes mais elevadas dos seus simbiontes . Por outro lado, os corais hospedeiros não podem assimilar diretamente o nitrato (NO3) porque o tecido animal não possui as enzimas necessárias . Portanto, a captação e assimilação do NO3 ocorre exclusivamente através dos simbiontes18. O mesmo se aplica ao fósforo na sua forma inorgânica dissolvida (PO4)11. A extensão em que a aquisição de N e P pelos simbiontes contribui para o crescimento do hospedeiro não é clara e o conhecimento da partição de nutrientes permanece incompleto. Estudos anteriores utilizando simbiontes isolados sugeriram que apenas pequenas quantidades de N na forma de aminoácidos são liberadas das células simbiontes e podem estar disponíveis para o hospedeiro5,7,8,9. Mais recentemente, experimentos de espectrometria de massa de íons secundários em nanoescala (NanoSIMS) visualizaram a translocação de 15N do simbionte, o local proeminente de captação de N, para o hospedeiro . Além disso, a translocação de quantidades substanciais de N do simbionte para o hospedeiro foi observada num coral Acropora na natureza6. Além disso, estudos recentes indicam que quantidades consideráveis ​​de aminoácidos ricos em N no tecido hospedeiro são originários dos simbiontes16,19,20,21. Atualmente, não há evidências da transferência de fósforo do simbionte para o hospedeiro11. Na verdade, os simbiontes são considerados um sumidouro de fósforo dentro da simbiose4. Portanto, o conhecimento atual não pode explicar os efeitos promotores de crescimento do hospedeiro de N e P inorgânicos dissolvidos, descritos por vários estudos de corais em ambientes experimentais e no ambiente natural . Consequentemente, um mecanismo chave que controla a produtividade dos recifes de coral do mundo continua a ser insuficientemente compreendido; um fato que é particularmente preocupante porque os nutrientes inorgânicos dissolvidos podem representar local ou temporariamente as fontes mais significativas de N ou P em águas tropicais pobres em nutrientes (Dados Estendidos Fig. 1).