Embora a importância da termorregulação e plasticidade como mecanismos compensatórios para mudanças climáticas tenha sido reconhecida há muito tempo, elas têm sido amplamente estudadas de forma independente. Assim, sabemos comparativamente pouco sobre como elas interagem para moldar a variação fisiológica em populações naturais. Aqui, testamos a hipótese de que a termorregulação comportamental e a aclimatização térmica interagem para moldar fenótipos fisiológicos em uma população natural do lagarto diurno, Sceloporus torquatus. Mensalmente durante um ano examinamos a efetividade termorregulatória e mudanças na média populacional em três parâmetros fisiológicos: tolerância ao frio (Ctmin), tolerância ao calor (Ctmax) e temperatura corporal preferida (Tpref), para avaliar indiretamente a aclimatização térmica nas médias populacionais. Descobrimos que S. torquatus é um termorregulador ativo durante todo o ano, com a temperatura corporal variando pouco apesar de fortes mudanças sazonais de temperatura. Embora não tenhamos observado um sinal forte de aclimatização em Ctmax, encontramos que Ctmin muda em paralelo com as temperaturas noturnas ao longo do ano. Isso provavelmente ocorre, pelo menos em parte, porque a termorregulação é substancialmente menos eficaz em amortecer os organismos da seleção nos limites fisiológicos inferiores do que nos limites fisiológicos superiores. A termorregulação ativa é eficaz em limitar a exposição a temperaturas extremas durante o dia, mas é menos eficaz à noite, potencialmente contribuindo para maior plasticidade em Ctmin do que em Ctmax. Entretanto, é importante notar que Tpref acompanhou as mudanças sazonais de temperatura, o que é um dos fatores que contribuem para a termorregulação altamente eficaz durante todo o ano. Assim, o comportamento e a plasticidade fisiológica nem sempre operam independentemente, o que poderia impactar como os organismos podem responder ao aumento das temperaturas. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Interactions between thermoregulatory behavior and physiological acclimatization in a wild lizard population: Although the importance of thermoregulation and plasticity as compensatory mechanisms for climate change has long been recognized, they have largely been studied independently. Thus, we know comparatively little about how they interact to shape physiological variation in natural populations. Here, we test the hypothesis that behavioral thermoregulation and thermal acclimatization interact to shape physiological phenotypes in a natural population of the diurnal lizard, Sceloporus torquatus. Every month for one year we examined thermoregulatory effectiveness and changes in the population mean in three physiological parameters: cold tolerance (Ct<inf>min</inf>), heat tolerance (Ct<inf>max</inf>), and the preferred body temperature (T<inf>pref</inf>), to indirectly assess thermal acclimatization in population means. We discovered that S. torquatus is an active thermoregulator throughout the year, with body temperature varying little despite strong seasonal temperature shifts. Although we did not observe a strong signal of acclimatization in Ct<inf>max</inf>, we did find that Ct<inf>min</inf> shifts in parallel with nighttime temperatures throughout the year. This likely occurs, at least in part, because thermoregulation is substantially less effective at buffering organisms from selection on lower physiological limits than upper physiological limits. Active thermoregulation is effective at limiting exposure to extreme temperatures during the day, but is less effective at night, potentially contributing to greater plasticity in Ct<inf>min</inf> than Ct<inf>max</inf>. Importantly, however, T<inf>pref</inf> tracked seasonal changes in temperature, which is one the factors contributing to highly effective thermoregulation throughout the year. Thus, behavior and physiological plasticity do not always operate independently, which could impact how organisms can respond to rising temperatures. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Introdução: Os organismos utilizam pistas ambientais para adequar seu fenótipo à futura disponibilidade de recursos e condições ambientais. Mudanças na magnitude e frequência de pistas ambientais como fotoperíodo e temperatura ao longo das latitudes podem ser usadas pelos organismos para prever mudanças sazonais. Embora o papel da variação de temperatura na indução de respostas plásticas e sazonais esteja bem estabelecido, a importância do fotoperíodo para prever mudanças sazonais é menos explorada. Materiais e métodos: Aqui estudamos mudanças em características de história de vida e resistência ao estresse térmico em Drosophila subobscura em resposta à variação do fotoperíodo (ciclos de luz:escuro de 6:18, 12:12 e 18:6) simulando variações sazonais na duração do dia. As populações de D. subobscura foram coletadas em cinco locais ao longo de um gradiente latitudinal (do Norte da África e Europa). Essas populações foram expostas a diferentes fotoperíodos por duas gerações, após o que foram avaliadas a viabilidade de ovo a adulto, produtividade, peso corporal seco, tolerância térmica e resistência à inanição. Resultados: Encontramos fortes efeitos do fotoperíodo, origem das populações e suas interações sobre as características de história de vida e resistência ao estresse. A resistência térmica variou entre as populações e o efeito do fotoperíodo dependeu da característica e do método aplicado para a avaliação da resistência térmica. Perspectivas: Nossos resultados mostram um forte efeito da origem da população e do fotoperíodo sobre uma série de características relacionadas à aptidão e fornecem evidências de adaptação local a pistas ambientais (interação fotoperíodo por população). Os achados enfatizam um papel importante e frequentemente negligenciado do fotoperíodo em estudos sobre resistência térmica e sugerem que pistas induzidas pelo fotoperíodo podem fornecer algum amortecimento permitindo que as populações lidem com um clima futuro mais variável e imprevisível. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of photoperiod on life-history and thermal stress resistance traits across populations of Drosophila subobscura: Introduction: Organisms use environmental cues to match their phenotype with the future availability of resources and environmental conditions. Changes in the magnitude and frequency of environmental cues such as photoperiod and temperature along latitudes can be used by organisms to predict seasonal changes. While the role of temperature variation on the induction of plastic and seasonal responses is well established, the importance of photoperiod for predicting seasonal changes is less explored. Materials and methods: Here we studied changes in life-history and thermal stress resistance traits in Drosophila subobscura in response to variation in photoperiod (6:18, 12:12 and 18:6 light:dark cycles) mimicking seasonal variations in day length. The populations of D. subobscura were collected from five locations along a latitudinal gradient (from North Africa and Europe). These populations were exposed to different photoperiods for two generations, whereafter egg-to-adult viability, productivity, dry body weight, thermal tolerance, and starvation resistance were assessed. Results: We found strong effects of photoperiod, origin of populations, and their interactions on life-history and stress resistance traits. Thermal resistance varied between the populations and the effect of photoperiod depended on the trait and the method applied for the assessment of thermal resistance. Perspectives: Our results show a strong effect of the origin of population and photoperiod on a range of fitness-related traits and provide evidence for local adaptation to environmental cues (photoperiod by population interaction). The findings emphasize an important and often neglected role of photoperiod in studies on thermal resistance and suggest that cues induced by photoperiod may provide some buffer enabling populations to cope with a more variable and unpredictable future climate. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os efeitos da salinidade e temperatura no desempenho fotossintético e de crescimento das ervas marinhas Cymodocea nodosa e Ruppia cirrhosa foram estudados para compreender sua sazonalidade e distribuição local. Brotos de Cymodocea nodosa foram coletados no Cabo Vrasidas, e brotos de R. cirrhosa na lagoa costeira Fanari, todos da Região da Macedônia Oriental e Trácia, Grécia. O rendimento quântico efetivo (ΔF/Fm′), o conteúdo de clorofila-a foliar (mg g-1 de massa úmida) e o crescimento (% do máximo) foram testados em diferentes temperaturas (10-40°C) e salinidades (5-60). Os resultados mostraram que: (a) R. cirrhosa foi mais eurialina (5-55/60) que C. nodosa (10-50), (b) a tolerância térmica superior de C. nodosa (34-35°C) foi maior que a de R. cirrhosa (32-34°C), (c) C. nodosa não tolerou 10°C, enquanto R. cirrhosa tolerou, e (d) o ótimo de crescimento de C. nodosa foi 30°C e o de R. cirrhosa 20-30°C. Os ótimos térmicos e tolerâncias de crescimento e fotossíntese confirmam os padrões sazonais de R. cirrhosa, mas não de C. nodosa. Entretanto, a sensibilidade de C. nodosa a baixas salinidades e temperaturas pode explicar sua ausência em lagoas costeiras rasas. Ruppia cirrhosa poderia ser vulnerável a futuras mudanças climáticas. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of salinity and temperature on the performance of Cymodocea nodosa and Ruppia cirrhosa: A medium-term laboratory study: The effects of salinity and temperature on the photosynthetic and growth performance of the seagrasses Cymodocea nodosa and Ruppia cirrhosa were studied to understand their local seasonality and distribution. Cymodocea nodosa shoots were collected from Cape Vrasidas, and R. cirrhosa shoots from the coastal lagoon Fanari, all from the Eastern Macedonian and Thrace Region, Greece. Effective quantum yield (ΔF/Fm′), leaf chlorophyll-a content (mg g-1 wet mass) and growth (% of maximum) were tested at different temperatures (10-40°C) and salinities (5-60). The results showed that: (a) R. cirrhosa was more euryhaline (5-55/60) than C. nodosa (10-50), (b) the upper thermal tolerance of C. nodosa (34-35°C) was higher than that of R. cirrhosa (32-34°C), (c) C. nodosa could not tolerate 10°C, whereas R. cirrhosa could, and (d) the growth optimum of C. nodosa was 30°C and that of R. cirrhosa 20-30°C. The thermal optima and tolerances of growth and photosynthesis confirm the seasonal patterns of R. cirrhosa but not of C. nodosa. However, the sensitivity of C. nodosa to low salinities and temperatures may explain its absence from shallow coastal lagoons. Ruppia cirrhosa could be vulnerable to future climate change. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

A substituição de florestas de kelp e fucoides por comunidades de tapete de baixa biomassa ou desertos de ouriços-do-mar tem sido identificada em ecossistemas marinhos temperados em todo o mundo. A variação nos mecanismos de declínio (ex.: pastejo por ouriços, estresse térmico) e nos aparentes fatores de estresse (ex.: sobrepesca, sedimentação, aquecimento global) tem limitado bastante o desenvolvimento de estratégias de manejo generalizadas. Limiares de densidade de ouriços e tolerância térmica para macroalgas formadoras de habitat estão cada vez mais estabelecidos, mas limiares de turbidez raramente são considerados. Dada a necessidade universal de luz em macrófitas aquáticas, a estimativa dos limites de radiação fotossinteticamente ativa (PAR) pode ajudar a fundamentar estruturas para melhor manejo de estressores terrestres. Aqui examinei a variabilidade espacial e temporal do PAR em florestas da kelp gigante Macrocystis pyrifera ao longo de um gradiente de exposição a sedimentos de origem terrestre. A exposição a sedimentos suspensos em excesso empurrou o PAR abaixo dos limiares críticos para o crescimento líquido de esporófitos (<1,0 mol m−2 dia−1), afetando as densidades de kelp gigante, mas também impactando uma série de métricas ecológicas incluindo: densidade de fucoides; densidade de laminarianas; métricas de diversidade beta; composição do subdossel; e densidade de ouriços. Embora kelps e fucoides tenham respondido a limiares de luz semelhantes, as kelps parecem ser vulneráveis à interrupção física por sedimentos, enquanto os fucoides são tolerantes aos mecanismos de interrupção física, mas vulneráveis à diminuição da disponibilidade de luz. Limiares de luz de 1,0 mol m−2 dia−1 podem ser um alvo útil para o manejo de estressores que afetam a claridade da água (ex.: sedimentação, eutrofização), com aplicabilidade universal entre diversos grupos de fotoautótrofos aquáticos. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Giant kelp forests at critical light thresholds show compromised ecological resilience to environmental and biological drivers: Replacement of kelp and fucoid forests by low biomass turfing communities or urchin barrens has been identified in temperate marine ecosystems worldwide. Variation in the mechanisms of decline (e.g., urchin grazing, temperature stress) and apparent driving stressors (e.g., overfishing, sedimentation, global warming) has greatly limited the development of generalized management strategies. Thresholds of urchin density and thermal tolerance for habitat-forming seaweeds are increasingly well established, yet thresholds of turbidity are rarely considered. Given the universal requirement for light in aquatic macrophytes, estimation of photosynthetically active radiation (PAR) limits may help underpin frameworks for better management of terrestrial stressors. Here I have examined spatial and temporal variability of PAR in forests of the giant kelp Macrocystis pyrifera across a gradient of exposure to land-derived sediments. Exposure to excess suspended sediments pushed PAR below critical thresholds for net sporophyte growth (<1.0 mol m −2 day −1 ), affecting giant kelp densities, but also impacting a range of ecological metrics including: fucoid density; laminarian density; beta diversity metrics; subcanopy composition; and urchin density. While kelps and fucoids responded to similar light thresholds, kelps appear to be vulnerable to physical disruption by sediments whereas fucoids are tolerant of physical disruption mechanisms, but vulnerable to declining light availability. Light thresholds of 1.0 mol m −2 day −1 may be a useful target for management of stressors affecting water clarity (e.g., sedimentation, eutrophication), with universal applicability across diverse groups of aquatic photoautotrophs. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

A Etiópia é um país ecologicamente diverso; as regiões de baixa altitude são quentes e úmidas, enquanto as regiões de alta altitude são mais frias. Neste estudo, analisamos a resposta do transcriptoma de galinhas de alta altitude (Adis Abeba) e baixa altitude (Awash) às condições de estresse térmico prevalentes nas regiões de baixa altitude. As galinhas foram mantidas soltas por 20 horas em um cercado em Awash, e então os tecidos do coração, músculo peitoral e baço foram coletados às 6h, 12h e 18h para acompanhar um ciclo circadiano diário. Por meio da análise de RNA-sequenciamento, identificamos genes diferencialmente expressos (GDEs) que foram significativos (q < 0,05). Esses GDEs foram submetidos a análises de rede de interação proteína-proteína (IPP) e rede de coexpressão gênica (RCG) para compreender seu papel. A análise de vias KEGG e a análise de Ontologia Gênica de todos os GDEs identificados e dos genes identificados a partir das análises de rede IPP e RCG revelaram que várias vias relacionadas à imunidade, como proteassoma, adesão focal, influenza A, via de sinalização ErbB e metabolismo de glicerofosfolipídios, foram enriquecidas em resposta ao estresse térmico. Esses resultados sugerem que as galinhas de alta altitude estavam sob estresse térmico e podem ser imunologicamente suscetíveis. Nossos achados ajudarão no desenvolvimento de uma abordagem genética para mitigar a perda de produção devido ao estresse térmico. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Comparative transcriptome analysis of Ethiopian indigenous chickens from low and high altitudes under heat stress condition reveals differential immune response: Ethiopia is an ecologically diverse country; the low altitude regions are hot and humid whereas the high altitude regions are cooler. In this study we analyzed the transcriptome response of high altitude (Addis Ababa) and low altitude (Awash) chickens to heat stress conditions that are prevalent in the low altitude regions. The chickens were free ranged for 20 h in an enclosure in Awash, and then the heart, breast muscle and spleen tissues were collected at 6:00 am, 12:00 noon and 6:00 pm to follow a daily circadian cycle. Through RNA-sequencing analysis, we identified differentially expressed genes (DEGs) that were significant (q < 0.05). These DEGs were subjected to protein–protein interaction (PPI) network and gene co-expression network (GCN) analyses to understand their role. KEGG pathway analysis and Gene Ontology analysis of all the identified DEGs and the genes identified from the PPI network and GCN analyses revealed that several immune-related pathways, such as proteasome, focal adhesion, influenza A, the ErbB signaling pathway and glycerophospholipid metabolism, were enriched in response to heat stress. These results suggest that the high altitude chickens were under heat stress and might be immunologically susceptible. Our findings will help in developing a genetic approach to mitigate production loss due to heat stress. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

O fogo tem moldado há muito tempo as respostas biológicas das plantas e comunidades vegetais em muitos ecossistemas; no entanto, incêndios florestais descontrolados frequentemente colocam pessoas e infraestrutura em risco. A queima de redução de combustível ou perigo fora da temporada histórica de incêndios é uma prática comum e difundida que visa reduzir o risco de incêndios de alta severidade, que idealmente também considera valores de biodiversidade. Dentro de sistemas propensos a incêndios, bancos de sementes são críticos para a regeneração de espécies vegetais, e as sementes são tipicamente adaptadas para sobreviver à passagem do fogo e regenerar em resposta a pistas associadas a regimes históricos de fogo. No entanto, existem tolerâncias específicas de espécies ao calor do fogo; provavelmente influenciadas por uma variedade de características físicas, fisiológicas e morfológicas das sementes, que podem diferir entre as estações. A identificação dessas tolerâncias e características de sementes associadas pode informar o manejo do fogo e das espécies. Determinamos as temperaturas letais para sementes em relação ao seu teor de umidade e outras características-chave que hipotetizamos poderiam estar associadas à sobrevivência. Sementes de 14 espécies nativas e 4 espécies não nativas das áreas propensas a incêndios das florestas de Banksia de clima mediterrâneo do sudoeste da Austrália Ocidental foram expostas a temperaturas entre 50 e 180°C por 3 minutos em três diferentes teores de umidade. A temperatura na qual metade das sementes foi morta (T₅₀) foi estimada usando modelagem não linear. Massa da semente, forma da semente, tipo de embrião, capacidade de rebrota da planta, síndrome de armazenamento de sementes e status nativo/não nativo foram quantificados e modelados para sua relação com T₅₀. O aumento do teor de umidade foi um preditor significativo da mortalidade elevada de sementes. Sementes com maior umidade (95% de umidade relativa [UR]) pereceram em temperaturas muito mais baixas. Sementes com baixo teor de umidade (15% ou 50% UR) foram capazes de sobreviver a temperaturas significativamente mais altas (aumento mediano de 38 e 31°C mais altas, respectivamente). Sementes com embriões basais mostraram T₅₀ significativamente menor do que outros tipos de embrião. Síntese. Sementes com teores de umidade elevados têm limiares de temperatura letal mais baixos, levando ao aumento da mortalidade de sementes durante eventos de fogo quando as sementes (e solos) estão úmidas. A tolerância térmica variou entre espécies coexistentes dentro deste sistema propenso a incêndios. Esses dados sugerem preocupação potencial com os impactos de práticas de queima fora de época (ou seja, queima na estação fria/úmida) e destacam a importância de levar em conta o teor de umidade das sementes ao planejar e implementar queimas prescritas. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seed moisture content as a primary trait regulating the lethal temperature thresholds of seeds: Fire has long shaped biological responses of plants and plant communities in many ecosystems; yet, uncontrolled wildfire frequently puts people and infrastructure at risk. Fuel or hazard reduction burning outside of the historic fire season is a common and widespread practice aimed at reducing the risk of high-severity fires, which ideally also considers biodiversity values. Within fire-prone systems, seed banks are critical for plant species’ regeneration, and seeds are typically adapted to survive the passage of fire and to regenerate in response to cues associated with historic fire regimes. However, species-specific tolerances to the heat from fire exist; likely influenced by a range of physical, physiological, and morphological seed traits, which may differ between seasons. The identification of these tolerances and associated seed traits may inform fire and species management. We determined the lethal temperatures for seeds in relation to their moisture content, and other key traits that we hypothesised may be associated with survival. Seeds from 14 native species and 4 species non-native to fire-prone Mediterranean climate Banksia woodlands of south-west Western Australia were exposed to temperatures between 50 and 180°C for 3 min at three different moisture contents. The temperature at which half the seeds were killed (T<inf>50</inf>) was estimated using nonlinear modelling. Seed mass, seed shape, embryo type, plant resprouting ability, seed storage syndrome, and native/non-native status were quantified and modelled for their relationship with T<inf>50</inf>. Increased moisture content was a significant predictor of elevated seed mortality. Seeds with higher moisture (95% relative humidity [RH]) content perished at much lower temperatures. Seeds with low moisture content (15% or 50% RH) were able to survive significantly higher temperatures (median increase of 38 and 31°C higher respectively). Seeds with basal embryos showed significantly lower T<inf>50</inf> than other embryo types. Synthesis. Seeds with elevated moisture contents have lower lethal temperature thresholds, leading to increased seed mortality during fire events when seeds (and soils) are moist. Thermal tolerance varied among coexisting species within this fire-prone system. These data suggest potential concern for the impacts of aseasonal burning practices (i.e., cool/wet season burning), and highlight the importance of taking seed moisture content into account when planning and implementing prescribed burning. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Neste estudo, investigamos as mudanças sazonais em características ecofisiológicas-chave de uma população selvagem de truta-das-neves, Schizothorax richardsonii do rio Gola na região do Himalaia indiano durante um ano. Espécimes vivos (5,8–31,4 g) foram capturados por pesca-elétrica em seu habitat natural durante meses representativos das quatro estações com diferenças notáveis na temperatura da água, concentração e saturação de oxigênio. Após 24–72 h de aclimatação em cativeiro, os peixes foram examinados quanto aos limites térmicos críticos superior e inferior (CT<inf>max</inf> e CT<inf>min</inf>), limiares letais incipientes de oxigênio (ILOC e ILOS), taxas aparentes de consumo rotineiro e máximo de oxigênio (M<inf>O2rout</inf> e M<inf>O2max</inf>) e hemoglobina-hematócrito sanguíneo. Ao longo das estações, os valores médios de CT<inf>min</inf> e CT<inf>max</inf> variaram de ∼0 a 34,6 °C, sugerindo uma faixa de tolerância térmica aguda relativamente ampla para este peixe predominantemente de água fria. Mudanças na condição térmica do habitat durante o inverno até o verão foram refletidas nas estimativas de CT<inf>min</inf> (∼0–2,4 °C) e CT<inf>max</inf> (31,7–34,4 °C), enquanto o maior escopo térmico (CT<inf>max</inf>-CT<inf>min</inf>; 33,2 °C) foi registrado no outono. Simultaneamente, o limiar letal incipiente de hipóxia observado no outono (ILOS-2,6% e ILOC-0,19 mgO<inf>2</inf>/L) foi significativamente menor do que nas outras três estações, possivelmente ligado à aclimatação ao calor. A redução nos níveis de hemoglobina-hematócrito sanguíneo durante o inverno poderia limitar a capacidade de transporte de oxigênio, com possíveis reciprocidades na tolerância térmica e metabolismo aeróbico. Em relação ao consumo de oxigênio corrigido pela massa corporal, o M<inf>O2rout</inf> aparente aumentou de forma dependente da temperatura de 150,3 mgO<inf>2</inf>/kg/h a 12 °C para 315,2 mgO<inf>2</inf>/kg/h a 26 °C, com Q<inf>10</inf> variando de 1,6 a 2,2. Enquanto isso, mudanças no M<inf>O2max</inf> não foram sensíveis à temperatura (Q<inf>10</inf> de 0,7–1,3), exceto durante a primavera-verão (Q<inf>10</inf>-2), com as menores e maiores medições na primavera e outono (934 e 1514 mgO<inf>2</inf>/kg/h), respectivamente. Coletivamente, estes dados formam o primeiro relatório de informação sobre a plasticidade sazonal na fisiologia térmica e respiratória de uma espécie de peixe Schizothoracinae, carregando significância para sua conservação, aquicultura e monitoramento de habitat. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temperature and oxygen related ecophysiological traits of snow trout (Schizothorax richardsonii)are sensitive to seasonal changes in a Himalayan stream environment: In this study, we investigated the seasonal changes in key eco-physiological traits of a wild population of snow trout, Schizothorax richardsonii from river Gola in the Indian Himalayan region over one year. Live specimens (5.8–31.4 g)were electro-fished from their natural habitat during representative months of four seasons with notable differences in water temperature, oxygen concentration and saturation. After 24–72 h of captive-acclimation, the fishes were examined for upper and lower critical thermal limits (CT<inf>max</inf> and CT<inf>min</inf>), incipient lethal oxygen thresholds (ILOC and ILOS), apparent routine and maximum oxygen consumption rates (M<inf>O2rout</inf> and M<inf>O2max</inf>), and blood haemoglobin-haematocrit. Across the seasons, mean CT<inf>min</inf> and CT<inf>max</inf> values ranged from ∼0 to 34.6 °C, suggesting a relatively wide acute thermal tolerance range for this predominantly cold-water fish. Changes in the habitat's thermal condition during winter to summer was reflected in the CT<inf>min</inf> (∼0–2.4 °C)and CT<inf>max</inf> (31.7–34.4 °C)estimates, while the highest thermal scope (CT<inf>max</inf>-CT<inf>min</inf>; 33.2 °C)was recorded in autumn. Concurrently, the incipient lethal hypoxia threshold observed in autumn (ILOS-2.6% and ILOC-0.19 mgO<inf>2</inf>/L)was significantly lower than the other three seasons, possibly linked to warm-acclimation. The reduction in blood haemoglobin-haematocrit levels during winter could limit the oxygen carrying capacity, with possible reciprocations in thermal tolerance and aerobic metabolism. Concerning body mass corrected oxygen consumption, the apparent M<inf>O2rout</inf> was found to increase in a temperature-dependent manner from 150.3 mgO<inf>2</inf>/kg/h at 12 °C to 315.2 mgO<inf>2</inf>/kg/h at 26 °C, with Q<inf>10</inf> ranging from 1.6 to 2.2. Whereas, changes in M<inf>O2max</inf> was not temperature sensitive (Q<inf>10</inf> of 0.7–1.3), except during spring-summer (Q<inf>10</inf>-2), with lowest and highest measurements in spring and autumn (934 and 1514 mgO<inf>2</inf>/kg/h), respectively. Collectively, these data form the first information report on the seasonal plasticity in thermal and respiratory physiology of a Schizothoracine fish species, bearing significance for their conservation, aquaculture and habitat monitoring. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Para examinar os efeitos da temperatura constante e da flutuação nictemeral na tolerância térmica do peixe-zebra (Danio rerio) em diferentes estágios de história de vida, larvas recém-eclodidas, peixes juvenis e fêmeas e machos sexualmente maduros foram aclimatados à temperatura constante (28°C) e à temperatura com flutuação nictemeral (26-30°C) por duas semanas. Em seguida, os máximos térmicos críticos (CTmax), máximos térmicos letais (LTmax), mínimos térmicos críticos (CTmin) e mínimos térmicos letais (LTmin) do peixe-zebra em diferentes estágios de história de vida foram medidos usando a metodologia térmica crítica de Becker e Genoway. A temperatura de aclimatação, o estágio de história de vida e suas interações tiveram efeitos significativos na tolerância térmica do peixe-zebra (P<0,05), enquanto a temperatura de aclimatação e o gênero não tiveram efeito significativo na tolerância térmica do peixe-zebra adulto (P>0,05). A tolerância térmica das larvas foi mais fraca do que a dos peixes juvenis e adultos, com CTmax e LTmax mais baixos e CTmin e LTmin mais altos. Essas características podem estar relacionadas aos hábitos de vida e ao ambiente do habitat dos peixes em diferentes estágios de história de vida. A temperatura com flutuação nictemeral não teve efeito na tolerância térmica de peixes juvenis e adultos, mas aumentou o comprimento corporal e diminuiu a amplitude de resistência térmica nas larvas, sugerindo uma compensação entre crescimento e tolerância térmica. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of constant and diel-fluctuating temperature on thermal tolerance of zebrafish at different life-history stages: To examine the effects of constant and diel-fluctuating temperature on thermal tolerance of zebrafish (Danio rerio) at different life-history stages, the newly hatched fry, juvenile fish, and sexually mature females and males were acclimated to constant temperature (28°C) and diel-fluctuating temperature (26-30°C) for two weeks. Then, the critical thermal maxima (CT<inf>max</inf>), lethal thermal maxima (LT<inf>max</inf>), critical thermal minima (CT<inf>min</inf>), and lethal thermal minima (LT<inf>min</inf>) of zebrafish at different life-history stages were measured using the critical thermal methodology of Becker and Genoway. Acclimation temperature, life-history stage, and their interactions had significant effects on thermal tolerance of zebrafish (P<0.05), whereas acclimation temperature and gender had no significant effect on thermal tolerance of adult zebrafish (P>0.05). The thermal tolerance of larvae was weaker than that of juvenile and adult fish, with lower CT<inf>max</inf> and LT<inf>max</inf> and higher CT<inf>min</inf> and LT<inf>min</inf>. These characteristics might be related to the living habits and habitat environment of fishes at different life-history stages. The diel-fluctuating temperature had no effect on the thermal tolerance of juvenile and adult fish, but it increased body length and decreased thermal endurance scope in larvae, suggesting a trade-off between growth and thermal tolerance. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento dos oceanos afeta o ciclo de vida e a adaptação dos organismos marinhos, entre outros fatores, aumentando o metabolismo animal e reduzindo a disponibilidade de oxigênio. Nos habitats costeiros, os animais vivem em estreita associação com organismos fotossintéticos cujo suprimento de oxigênio sustenta as demandas metabólicas e pode compensar o aquecimento agudo. Utilizando um conjunto de dados de monitoramento de alta frequência único, mostramos que a supersaturação de oxigênio resultante da fotossíntese acompanha de perto o aumento da temperatura do mar durante os ciclos diurnos nos habitats costeiros do Mar Vermelho. Demonstramos experimentalmente que a supersaturação de oxigênio estende a sobrevivência a temperaturas mais extremas de seis espécies de quatro filos. Esclarecemos a base mecanicista da tolerância térmica estendida ao mostrar que a hiperóxia atende à demanda metabólica aumentada em altas temperaturas. Ao modelar um ano de temperaturas da água e concentrações de oxigênio, prevemos que a supersaturação de oxigênio proveniente da atividade fotossintética invariavelmente alimenta a demanda metabólica animal máxima, representando um fator subestimado de resistência e resiliência ao aquecimento dos oceanos em ectotérmicos. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Oxygen supersaturation protects coastal marine fauna from ocean warming: Ocean warming affects the life history and fitness of marine organisms by, among others, increasing animal metabolism and reducing oxygen availability. In coastal habitats, animals live in close association with photosynthetic organisms whose oxygen supply supports metabolic demands and may compensate for acute warming. Using a unique high-frequency monitoring dataset, we show that oxygen supersaturation resulting from photosynthesis closely parallels sea temperature rise during diel cycles in Red Sea coastal habitats. We experimentally demonstrate that oxygen supersaturation extends the survival to more extreme temperatures of six species from four phyla. We clarify the mechanistic basis of the extended thermal tolerance by showing that hyperoxia fulfills the increased metabolic demand at high temperatures. By modeling 1 year of water temperatures and oxygen concentrations, we predict that oxygen supersaturation from photosynthetic activity invariably fuels peak animal metabolic demand, representing an underestimated factor of resistance and resilience to ocean warming in ectotherms. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

A fase larval planctônica do ciclo de vida dos corais escleractíneos representa um estágio crucial quando a dispersão ocorre e a diversidade genética entre populações é mantida. Compreender a dinâmica que influencia a sobrevivência larval é especialmente relevante no contexto das mudanças climáticas, uma vez que as larvas podem ser mais vulneráveis a distúrbios ambientais do que os adultos. Vários parâmetros fisiológicos de larvas de coral demonstraram variar conforme o momento de liberação e o histórico ambiental prévio. No entanto, a contribuição de efeitos parentais ou genéticos é amplamente desconhecida. Para investigar esses potenciais efeitos familiares, coletamos colônias adultas de Porites astreoides em abril de 2018 de duas zonas recifais no baixo Florida Keys e quantificamos características fisiológicas e tolerância térmica das larvas recém-liberadas. A família explicou mais variação do que o dia de liberação e a origem do recife, com >60% da variação no conteúdo de clorofila a e proteína explicada pela família. A sobrevivência das larvas sob estresse térmico agudo de 36 °C também estava fortemente vinculada à colônia parental da qual foram liberadas. Durante um experimento de estresse térmico moderado a 32 °C, as larvas costeiras tenderam a sofrer menos branqueamento do que as larvas oceânicas, refletindo a maior resistência ao branqueamento previamente observada em populações de corais adultos costeiros. Os efeitos familiares significativos identificados no presente estudo sugerem que os pesquisadores devem ser cautelosos ao interpretar resultados de estudos que agrupam larvas de diferentes famílias, e que estudos futuros devem tomar cuidado para considerar essa variação. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Family matters: Variation in the physiology of brooded Porites astreoides larvae is driven by parent colony effects: The planktonic larval phase of scleractinian coral life-history represents a crucial stage when dispersal takes place and genetic diversity among populations is maintained. Understanding the dynamics influencing larval survival is especially relevant in the context of climate change, as larvae may be more vulnerable to environmental disturbances than adults. Several physiological parameters of coral larvae have been shown to vary by release time and past environmental history. However, the contribution of parental or genetic effects is largely unknown. To investigate these potential familial effects, we collected adult Porites astreoides colonies in April 2018 from two reef zones in the lower Florida Keys and quantified physiological traits and thermal tolerance of the newly released larvae. Family accounted for more variation than day of release and reef origin, with >60% of the variation in chlorophyll a and protein content explained by family. The survivorship of larvae under 36 °C acute temperature stress was also tightly linked to what parent colony they were released from. During a 32 °C moderate temperature stress experiment, inshore larvae tended to bleach less than offshore larvae, mirroring the enhanced bleaching resistance previously observed in inshore adult coral populations. The significant familial effects identified in the present study suggest that researchers should be cautious when interpreting results of studies which pool larvae among families, and that future studies should take care to account for this variation. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os efeitos do aquecimento oceânico no desempenho fisiológico de organismos marinhos têm sido amplamente estudados. No entanto, poucos estudos consideraram a relevância da aclimatação sazonal a temperaturas elevadas e se espécies nativas e não nativas têm tolerâncias semelhantes ao aquecimento. Testamos as hipóteses de que a suscetibilidade ao aquecimento em duas espécies de anêmonas-do-mar de latitudes temperadas é (i) maior no inverno do que no verão, e (ii) maior na espécie nativa do que na espécie não nativa. A variabilidade sazonal no limite superior de tolerância térmica de indivíduos de Anthothoe chilensis (nativa) e Anemonia alicemartinae (não nativa) da costa centro-norte do Chile foi avaliada em experimentos laboratoriais durante o inverno austral de 2015 e verão de 2016. Em consonância com nossas previsões, o aquecimento da água do mar (até 16 °C acima dos níveis naturais) suprimiu significativamente os indicadores de desempenho individual, como sobrevivência e reprodução assexuada (fissão longitudinal) na espécie nativa, mas não na espécie não nativa. No entanto, a reprodução assexuada na anêmona-do-mar não nativa foi rara entre os tratamentos de aquecimento, e a espécie nativa mostrou uma capacidade mais forte de se destacar do substrato sob condições térmicas adversas. Os efeitos negativos do aquecimento na sobrevivência e fissão foram evidentes apenas no inverno, quando a reprodução assexuada é mais intensa nesses táxons. Finalmente, temperaturas da água de 30 °C ou mais foram letais para ambas as anêmonas-do-mar nativas e não nativas. Estes resultados mostram que a espécie não nativa pode ter uma tolerância térmica mais ampla (em termos de sobrevivência) do que a espécie taxonomicamente relacionada nativa, mas esta última exibe adaptações comportamentais para evitar condições adversas de altas temperaturas. Sugerimos que o conhecimento sobre características do ciclo de vida relacionadas a variações sazonais na temperatura da água e o status de invasão de uma espécie podem ajudar a prever seu desempenho em um oceano em aquecimento. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Season-dependent effects of ocean warming on the physiological performance of a native and a non-native sea anemone: The effects of ocean warming on the physiological performance of marine organisms have been widely studied. However, few studies have considered the relevance of seasonal acclimation to elevated temperatures and whether native and non-native species have similar tolerances to warming. We tested the hypotheses that the susceptibility to warming in two species of sea anemones from temperate latitudes is (i) higher in winter than in summer, and (ii) higher in the native than in the non-native species. Seasonal variability in the upper thermal tolerance limit of Anthothoe chilensis (native) and Anemonia alicemartinae (non-native) individuals from the northern-central coast of Chile was assessed in laboratory experiments during the austral winter 2015 and summer 2016. In line with our predictions, seawater warming (up to 16 °C above natural levels) significantly suppressed individual performance proxies such as survival and asexual reproduction (longitudinal fission) in the native species, but not in the non-native species. However, asexual reproduction in the non-native sea anemone was rare across warming treatments, and the native species showed a stronger capacity to detach from the substratum under adverse thermal conditions. Negative effects of warming on survival and fission were evident only in winter, when asexual reproduction is more intense in these taxa. Finally, water temperatures of 30 °C or more were lethal for both native and non-native sea anemones. These results show that the non-native species may have a broader thermal tolerance (in terms of survival) than the native taxonomically related species, but the latter displays behavioral adaptations to avoid adverse conditions of high temperatures. We suggest that knowledge about life history traits related to seasonal variations in water temperature and the invasion status of a species can help to predict its performance in a warming ocean. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Poucos dados estão disponíveis sobre a tolerância térmica de larvas de tilápia-do-Nilo em relação ao seu estado imunológico e sobrevivência. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o estado imunológico do estágio larval de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus) com um dia de idade coletadas no início (março), meio (agosto) e final (outubro) da temporada de eclosão através da avaliação morfométrica dos parâmetros das larvas, incluindo diâmetro do saco vitelínico, comprimento e largura do corpo, bem como a expressão de alguns genes relacionados à imunidade (rag, sacs e tlr), inflamatórios (il1b e il8) e genes relacionados ao estresse (hsp27, hsp70). Também, comparar o efeito de três diferentes imunoestimulantes (β-glucano, Vitamina C e mistura de aminoácidos metionina/lisina) na expressão dos genes estudados em duas temperaturas variantes (23 ± 1 °C e 30 ± 1 °C) em estudo experimental por 21 dias. O estado imunológico da tilápia-do-Nilo é afetado pela flutuação térmica ao longo da temporada de eclosão refletida pelo tamanho alterado do saco vitelínico, comprimento e expressão dos genes imunológicos e de estresse das larvas, sendo os melhores desempenhos observados no início da temporada de eclosão (março). A alta temperatura (30 °C) suprime as respostas imunológicas e ao estresse através da regulação negativa de todos os genes em estudo, mascara quaisquer efeitos dos imunoestimulantes, aumentou a mortalidade nas larvas de peixe sugerindo uma faixa de tolerância térmica estreita para as larvas em comparação com os peixes adultos. Recomendamos o uso da mistura de aminoácidos como imunoestimulante para larvas de tilápia-do-Nilo, pois reduz a porcentagem de mortalidade e melhora a resposta celular. Além disso, o uso de β-glucano deve ser proibido durante este estágio de desenvolvimento das larvas, pois induziu a maior porcentagem de mortalidade. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The impacts of seasonal variation on the immune status of Nile tilapia larvae and their response to different immunostimulants feed additives: Few data are available on the thermal tolerance of Nile tilapia fish larvae in relation to their immune status and survival. The aims of this work were to evaluate the immune status of one day old Nile tilapia (Oreochromis niloticus) larval stage collected at the beginning (March), middle (August) and at the end (October) of hatching season through morphometric assessment of the larvae parameters including yolk sac diameter, body length and width as well as the expression of some immune-related genes (rag, sacs and tlr), inflammatory (il1b and il8) and stress related genes (hsp27, hsp70). Also, to compare the effect of three different immunostimulants (β-glucan, Vitamin C, and methionine/lysine amino acids mix) on the expression of the studied genes at two variant temperatures (23 ± 1 °C and 30 ± 1 °C) in experimental study for 21 days. The immune status of Nile tilapia is affected by thermal fluctuation throughout the hatching season reflected by altered yolk sac size, length, and expression of the immune and stress related genes of the larvae, the best performances was observed at the beginning of the hatching season (March). High temperature (30 °C) suppress immune and stress responses throughout downregulation of all the genes under study, mask any effects for the immunostimulants, increased mortality in fish larvae suggesting narrow thermal tolerance range for the larvae compared with the adult fish. We recommend the use of amino acid mix as immunostimulant for Nile tilapia larvae, it reduces the mortality percentage and improve cellular response. Also, the use of β-glucan should be prohibited during this developmental stage of larvae, it induced the highest mortality percentage. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Um modelo de simulação foi utilizado para prever como a temperatura influencia o controle biológico de moscas-dos-estábulos (Stomoxys calcitrans (L.)) pelo parasitóide de pupas Spalangia cameroni. A temperatura, que era constante ou flutuava devido à variação sazonal e/ou estocasticidade ambiental, foi modelada como um processo de autocorrelação de primeira ordem. As simulações mostraram que as moscas-dos-estábulos podem tolerar um intervalo de temperatura mais amplo do que o esperado a partir de sua curva de desempenho térmico (TPC). Isso foi atribuído ao fato de que as moscas imaturas se desenvolvem no esterco, que as protege contra baixas temperaturas do ar. Em contraste, os parasitoides apresentaram uma faixa de tolerância térmica mais estreita do que o esperado a partir de sua TPC. Isso foi atribuído à resposta funcional dependente da temperatura de S. cameroni, que foi um fator limitante para o desenvolvimento e sobrevivência do parasitóide quando as densidades de hospedeiros eram baixas em temperaturas subótimas. Os efeitos da variação sazonal sobre os limites térmicos críticos foram estudados por meio de diagramas de desempenho térmico (TPDs). Temperaturas flutuantes estreitaram a faixa de tolerância térmica de ambas as espécies. Em temperaturas constantes, as simulações mostraram que a temperatura ideal para usar S. cameroni no controle de moscas-dos-estábulos é ∼20°C e que o parasitóide pode persistir em ambientes com temperaturas médias anuais entre 18 e 29°C. No entanto, se a variação de temperatura fosse considerada, isso alterou tanto a temperatura ideal quanto o intervalo de temperatura no qual o controle biológico será possível. Isso indica que as mudanças climáticas que causam o aumento das temperaturas combinado com maiores flutuações podem ter consequências graves para o controle biológico de pragas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Modeling the influence of ambient temperature on the interactions between the stable fly (Diptera: Muscidae) and its natural enemy Spalangia cameroni (Hymenoptera: Pteromalidae) to assess consequences of climate change: A simulation model was used to predict how temperature influences biological control of stable flies (Stomoxys calcitrans (L.)) by the pupal parasitoid Spalangia cameroni. Temperature, which was either constant or fluctuated due to seasonal variation and/or environmental stochasticity, was modeled as a first order autocorrelation process. The simulations showed that stable flies could tolerate a wider temperature interval than expected from their thermal performance curve (TPC). This was attributed to the fact that immature flies develop in manure, which protects them against low air temperatures. In contrast, the parasitoids were found to have a narrower thermal tolerance range than expected from their TPC. This was attributed to the temperature-dependent functional response of S. cameroni, which was a limiting factor for the parasitoid's development and survival when host densities were low at suboptimal temperatures. The effects of seasonal variation on critical thermal limits were studied by means of thermal performance diagrams (TPDs). Fluctuating temperatures narrowed the thermal tolerance range of both species. At constant temperatures, the simulations showed that the optimal temperature for using S. cameroni in control of stable flies is ∼20°C and that the parasitoid can persist in environments with yearly average temperatures between 18 and 29°C. However, if temperature variation was taken into consideration, it changed both the optimal temperature and the temperature interval at which biological control will be possible. This indicates that climate change causing increasing temperatures compounded with greater fluctuations may have serious consequences for biological control of pests. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A plasticidade fenotípica tem o potencial de influenciar a adaptação ambiental em escalas de tempo evolutivas extremamente curtas. A plasticidade transgeracional (TGP) permite que os pais provisionem sua prole para mudanças ambientais rápidas em apenas uma geração. Nossa hipótese foi que organismos que produzem múltiplas gerações de prole a cada ano usam TGP para maximizar sua aptidão sob flutuações previsíveis em ambientes sazonais. Usando a lesma-do-mar de erva-marinha Phyllaplysia taylori, bivoltina e de desenvolvimento direto, como caso de teste, examinamos os impactos da variação térmica sazonal (isto é, temperatura média e estresse térmico agudo) na tolerância fisiológica, provisionamento materno e plasticidade do desenvolvimento através de múltiplas gerações. No laboratório, aclimatamos adultos aclimatados sazonalmente de gerações sucessivas a 13, 17 e 21°C para avaliar a plasticidade dos limites de tolerância térmica. Também examinamos os efeitos da aclimatação térmica e do estresse térmico no rendimento reprodutivo dentro de uma única geração para caracterizar a TGP. A plasticidade fisiológica, incluindo mas não limitada à TGP, manteve com sucesso a viabilidade da prole sob 2 condições sazonais regularmente experimentadas na natureza, apesar das diferenças na densidade de prole por desova e grandes diferenças individuais no número de descendentes sob essas condições. Estes resultados indicam que condições mais quentes (21°C) perturbam os padrões atuais de plasticidade e justificam investigação adicional dos efeitos de longo prazo do estresse crônico na TGP sob as mudanças climáticas. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal exposure and transgenerational plasticity influence embryonic success in a bivoltine estuarine sea hare: Phenotypic plasticity has the potential to influence environmental adaptation on extremely short evolutionary timescales. Transgenerational plasticity (TGP) allows parents to provision their offspring for rapid environmental shifts in as little as one generation. We hypothesized that organisms that produce multiple generations of offspring each year use TGP to maximize their fitness under predictable fluctuations in seasonal environments. Using the direct-developing bivoltine eelgrass sea hare Phyllaplysia taylori as a test case, we examined the impacts of seasonal thermal variation (i.e. average temperature and acute heat stress) on physiological tolerance, maternal provisioning, and developmental plasticity across multiple generations. In the laboratory, we acclimated seasonally acclimatized adults from successive generations at 13, 17, and 21°C in order to assess plasticity of thermal tolerance limits. We also examined the effects of thermal acclimation and heat stress on reproductive output within a single generation in order to characterize TGP. Physiological plasticity, including but not limited to TGP, successfully maintained the viability of offspring under 2 seasonal conditions regularly experienced in the wild, despite differences in the density of offspring per clutch and large individual differences in offspring numbers under these conditions. These results indicate that warmer conditions (21°C) disrupt current patterns of plasticity and warrant further investigation of the long-term effects of chronic stress on TGP under climate change. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Lampreias-marinhas invasoras (Petromyzon marinus) nos Grandes Lagos são controladas através da aplicação do pesticida (lampricida) 3-trifluorometil-4-nitrofenol (TFM) em águas infestadas por larvas de lampreia. No entanto, a eficácia do tratamento pode ser comprometida por larvas "residuais" de lampreia-marinha que sobrevivem à exposição ao TFM e subsequentemente completam a metamorfose em lampreias juvenis parasitas que predam peixes cultural e economicamente importantes. Investigamos como a estação do ano e a temperatura influenciaram a tolerância ao TFM em larvas de lampreia-marinha. Testes de toxicidade aguda em lampreias coletadas do Rio Au Sable, Michigan, revelaram que a CL<inf>50</inf> e CL<inf>99,9</inf> de 12 horas foram 2,0 a 2,5 vezes maiores no final da primavera e verão, do que no início da primavera e outono. Testes de toxicidade subsequentes indicaram que a maior tolerância ao TFM no verão foi devida a temperaturas mais quentes, baseado em uma CL<inf>50</inf> e CL<inf>99,9</inf> de 12 horas quase 2 vezes maior em água quente (24 °C) comparada com água fria (6 °C). Variações nas reservas energéticas (glicogênio, lipídios, proteínas) ou condição não pareceram afetar a sensibilidade ao TFM. Concluímos que a temperatura da água mais elevada é o fator primário que impulsiona a maior tolerância da larva de lampreia-marinha ao TFM durante o verão, possivelmente devido a um aumento em sua capacidade de detoxificar o TFM. Considerar variações sazonais de temperatura pode ser prudente ao selecionar e tratar riachos infestados por lampreias-marinhas com TFM para minimizar resíduos do tratamento. A longo prazo, aumentos nas temperaturas médias e máximas da água devido às mudanças climáticas podem resultar em maiores requisitos e custos de TFM devido à maior tolerância das larvas de lampreia-marinha ao TFM em temperaturas mais quentes. © 2019 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Warmer waters increase the larval sea lamprey's (Petromyzon marinus) tolerance to the lampricide 3-trifluoromethyl-4-nitrophenol (TFM): Invasive sea lampreys (Petromyzon marinus) in the Great Lakes are controlled by applying the pesticide (lampricide) 3-trifluoromethyl-4-nitrophenol (TFM) to waters infested with larval lamprey. However, treatment effectiveness can be undermined by “residual” larval sea lamprey that survive TFM exposure, and subsequently complete metamorphosis into parasitic juvenile sea lamprey that prey on culturally and economically important fishes. We investigated how season and temperature influenced the TFM tolerance of larval sea lamprey. Acute toxicity tests on lamprey collected from the Au Sable River, Michigan, revealed that the 12-h LC<inf>50</inf> and LC<inf>99.9</inf> were 2.0- to 2.5-fold greater in late spring and summer, than in early spring and fall. Subsequent toxicity tests indicated that greater TFM tolerance in summer was due to warmer temperatures, based on an almost 2-fold greater 12-h LC<inf>50</inf> and LC<inf>99.9</inf> in warm (24 °C) compared to cool (6 °C) water. Variations in energy stores (glycogen, lipid, protein) or condition did not appear to affect TFM sensitivity. We conclude that higher water temperature is the primary factor driving the larval sea lamprey's greater tolerance to TFM during the summer, possibly due to an increase in their capacity to detoxify TFM. Considering seasonal variations in temperature may be prudent when selecting and treating sea lamprey infested streams with TFM to minimize treatment residuals. In the longer term, increases in average and peak water temperatures due to climate change could result in greater TFM requirements and costs due to the greater tolerance of larval sea lamprey to TFM at warmer temperatures. © 2019 Elsevier B.V., All rights reserved.

Testes de hipóteses para a evolução da fisiologia térmica frequentemente dependem de temperaturas médias, mas evidências crescentes sugerem que a variação geográfica em temperaturas extremas também é um importante preditor das tolerâncias térmicas das espécies. Embora os trópicos sejam menos termicamente variáveis que regiões de latitudes mais altas, sombras de chuva nos lados sotavento de montanhas podem experimentar maior variação diurna e sazonal de temperatura que locais a barlavento. Sombras de chuva proporcionam oportunidades para testar previsões sobre as relações de temperaturas extremas com a fisiologia térmica enquanto se controla a latitude. Testamos a hipótese de que populações de formigas-cortadeiras (Atta cephalotes) em locais sotavento, montanos e barlavento na Costa Rica difeririam nas tolerâncias térmicas superiores (CT<inf>máx</inf>) das operárias. Conforme previsto a partir dos efeitos de sombra de chuva via temperaturas altas extremas, o local de sombra de chuva sotavento produziu a maior CT<inf>máx</inf> média (local de sombra de chuva 42,1 ± 0,3°C, local montano 38,2 ± 0,5°C e local barlavento 38,2 ± 0,3°C). Isso sugere que extremos de alta temperatura em florestas tropicais de sombra de chuva podem selecionar tolerâncias térmicas mais altas. CT<inf>máx</inf> aumentou com o tamanho corporal das operárias dentro dos locais, mas CT<inf>máx</inf> aumentou com o tamanho corporal mais gradualmente nos dois locais de terras baixas, conforme previsto se temperaturas locais altas selecionassem mais fortemente os membros da sociedade mais termicamente vulneráveis (operárias pequenas). Isso sugere que climas de terras baixas mais quentes selecionaram colônias com menos variação na tolerância ao calor que climas de alta elevação mais frios. O resumo em espanhol está disponível com o material online. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Rain shadow effects predict population differences in thermal tolerance of leaf-cutting ant workers (Atta cephalotes): Tests of hypotheses for the evolution of thermal physiology often rely on mean temperatures, but mounting evidence suggests geographic variation in temperature extremes is also an important predictor of species’ thermal tolerances. Although the tropics are less thermally variable than higher latitude regions, rain shadows on the leeward sides of mountains can experience greater diel and seasonal variation in temperature than windward sites. Rain shadows provide opportunities to test predictions about the relationships of extreme temperatures with thermal physiology while controlling for latitude. We tested the hypothesis that populations of leaf-cutting ants (Atta cephalotes) in leeward, montane, and windward sites in Costa Rica would differ in upper thermal tolerances (CT<inf>max</inf>) of workers. As predicted from rain shadow effects via extreme high temperatures, the leeward rain shadow site yielded the highest mean CT<inf>max</inf> (rain shadow site 42.1 ± 0.3°C, Montane site 38.2 ± 0.5°C, and windward site 38.2 ± 0.3°C). This suggests that high-temperature extremes in tropical rain shadow forests can select for higher thermal tolerances. CT<inf>max</inf> increased with worker body size within sites, but CT<inf>max</inf> increased with body size more gradually at the two lowland sites, as predicted if local high temperatures selected more strongly on the most thermally vulnerable society members (small workers). This suggests that warmer lowland climates selected for colonies with less variation in heat tolerance than cooler high elevation climates. Abstract in Spanish is available with online material. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Organismos que vivem em ambientes com temperaturas oscilantes podem depender de características plásticas para manter a tolerância térmica durante períodos de alta temperatura. A plasticidade fenotípica no máximo térmico crítico (CTmax) é uma poderosa estratégia termorreguladora que permite aos organismos ajustar o CTmax quando as temperaturas ambientes não correspondem à preferência térmica. Considerando que as temperaturas globais estão aumentando em uma taxa sem precedentes, identificar fatores que afetam a resposta plástica no CTmax pode ajudar a prever como os organismos provavelmente responderão às mudanças em sua paisagem térmica. Usando uma câmara térmica experimental em campo, investigamos o efeito da aclimatação de curto prazo no CTmax e na margem de segurança térmica (TSM) do dace-de-lado-vermelho selvagem, Clinostomus elongatus, (n = 197) em uma população norteña no Rio Two Tree, Ontário. Testes de CTmax à beira do riacho foram usados para identificar a temperatura máxima na qual o dace-de-lado-vermelho mantém o equilíbrio, fornecendo uma ferramenta poderosa para entender como o estresse térmico afeta o desempenho individual. O CTmax e TSM do dace-de-lado-vermelho foram sensíveis a mudanças de temperatura, independentemente da estação, sugerindo que pulsos de temperatura causados pelas mudanças climáticas ou atividades urbanas podem impor consequências negativas na aptidão durante todo o ano. Curiosamente, o histórico térmico recente de um indivíduo foi mais influente em sua tolerância térmica do que a temperatura atual da água ambiente. Embora o CTmax do dace-de-lado-vermelho tenha aumentado com o tamanho corporal, o efeito do tamanho corporal no TSM permanece incerto com base em nossos modelos. Os resultados fornecem insights sobre o desempenho térmico do dace-de-lado-vermelho que, até hoje, tem sido difícil de avaliar devido à raridade da espécie e à falta de protocolos adequados à beira do riacho. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal variation in thermal tolerance of redside dace Clinostomus elongatus: Organisms living in environments with oscillating temperatures may rely on plastic traits to sustain thermal tolerance during high temperature periods. Phenotypic plasticity in critical thermal maximum (CTmax) is a powerful thermoregulative strategy that enables organisms to adjust CTmax when ambient temperatures do not match thermal preference. Given that global temperatures are increasing at an unprecedented rate, identifying factors that affect the plastic response in CTmax can help predict how organisms are likely to respond to changes in their thermal landscape. Using an experimental thermal chamber in the field, we investigated the effect of short-term acclimation on the CTmax and thermal safety margin (TSM) of wild-caught redside dace, Clinostomus elongatus, (n = 197) in a northern population in Two Tree River, Ontario. Streamside CTmax trials were used to identify the maximum temperature at which redside dace maintain equilibrium, providing a powerful tool for understanding how thermal stress affects individual performance. CTmax and TSM of redside dace were sensitive to changes in temperature, regardless of season, suggesting that temperature pulses caused by climate change or urban activities can impose negative fitness consequences year round. Interestingly, an individual's recent thermal history was more influential to its thermal tolerance than the current ambient water temperature. While the CTmax of redside dace increased with body size, the effect of body size on TSM remains unclear based on our models. The results provide insight into the thermal performance of redside dace that, to date, has been difficult to assess due to the species' rarity and lack of suitable streamside protocols. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

As mudanças climáticas têm levado a grandes deslocamentos no momento dos eventos biológicos, com muitos estudos demonstrando fenologia mais precoce em resposta ao aquecimento. No entanto, poucos desses estudos investigaram os efeitos das mudanças climáticas na fenologia de larvas em espécies marinhas. Deslocamentos fenológicos podem resultar em desencontros entre consumidores e presas e, consequentemente, afetar o crescimento e a sobrevivência de indivíduos, e, por fim, a demografia populacional. Investigamos as mudanças temporais na fenologia e abundância das larvas de caranguejos braquiúros dominantes no sul do Golfo de São Lourenço (leste do Canadá) com base em coletas de plâncton abrangendo 1982–2012. O Golfo de São Lourenço aqueceu desde o início dos anos 1990, e nossas análises revelaram que as larvas de caranguejo-das-neves (Chionoecetes opilio) e caranguejos-sapo (Hyas spp.) exibiram uma tendência significativa em direção a uma fenologia mais precoce durante o período de estudo de 30 anos. Este deslocamento na fenologia pareceu ser uma consequência do efeito do aquecimento climático tanto no momento da eclosão quanto na taxa de desenvolvimento larval. A abundância larval respondeu diferentemente por táxon de caranguejo ao aquecimento climático, provavelmente devido a diferenças na tolerância térmica. A tendência de aquecimento foi desfavorável para o caranguejo-das-neves, que é o mais adaptado ao frio e estenotérmico dos táxons examinados neste estudo. A abundância de larvas de caranguejo-das-neves foi menor quando o recuo do gelo marinho ocorreu mais cedo do que o dia 110 do ano e a temperatura da superfície do mar foi superior a 8,5°C. Por outro lado, a abundância larval do caranguejo-rocha (Cancer irroratus), que prefere temperaturas mais altas, foi positivamente relacionada à temperatura superficial. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Long-term trends and drivers of larval phenology and abundance of dominant brachyuran crabs in the Gulf of St. Lawrence (Canada): Climate change has led to major shifts in the timing of biological events, with many studies demonstrating earlier phenology in response to warming. However, few of these studies have investigated the effects of climate change on the phenology of larvae in marine species. Phenological shifts can result in mismatches between consumers and prey and hence affect growth and survival of individuals, and ultimately population demography. We investigated the temporal changes in phenology and abundance of the larvae of dominant brachyuran crabs in the southern Gulf of St. Lawrence (eastern Canada) based on plankton collections spanning 1982–2012. The Gulf of St. Lawrence has warmed since the early 1990s, and our analyses revealed that larvae of snow crab (Chionoecetes opilio) and toad crabs (Hyas spp.) exhibited a significant trend towards earlier phenology over the 30-year study period. This shift in phenology appeared to be a consequence of the effect of climate warming on both the timing of hatching and larval development rate. Larval abundance responded differently by crab taxon to climate warming, likely due to differences in thermal tolerance. The warming trend was unfavourable to snow crab, which is the most cold-adapted and stenothermic of the taxa examined in this study. The abundance of snow crab larvae was lower when sea ice retreat occurred earlier than day 110 of the year and sea surface temperature was higher than 8.5°C. On the other hand, larval abundance of rock crab (Cancer irroratus), which prefers higher temperatures, was positively related to surface temperature. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Contexto: Compreender a adaptação envolve estabelecer conexões entre agentes seletivos e respostas populacionais benéficas. Entretanto, relativamente pouca atenção tem sido dada à adaptação sazonal, em parte porque requer conhecimento complexo e integrativo sobre fatores ambientais flutuantes sazonalmente, os efeitos da fenologia variável na exposição a esses fatores e evidências de especialização temporal. Na mariposa da broca do milho europeia, Ostrinia nubilalis, raças simpátricas de feromônios exploram a mesma planta hospedeira (Zea mays) mas podem diferir geneticamente em fenologia e estar reprodutivamente "isoladas pelo tempo". Populações da raça Z no leste da América do Norte demonstraram ter uma diapausa larval prolongada e produzir um voo nupcial anual (julho), enquanto populações da raça E completam um voo nupcial mais precoce (junho) e outro mais tardio (agosto) ao encurtar a duração da diapausa. Aqui, encontramos evidências consistentes com "adaptação pelo tempo" sazonal entre esses ecótipos. Resultados: Utilizamos 12 anos de observação de campo da abundância sazonal de adultos para estimar a fenologia dos ciclos de vida dos ecótipos e quantificar condições climáticas específicas por estágio de vida. Descobrimos que a redução observada na duração da diapausa na raça E leva seus estágios de vida ativos não-diapausantes a experimentarem um ambiente ~4 °C mais frio comparado aos estágios de vida equivalentes na raça Z. Para um par representativo de populações em condições laboratoriais controladas, comparamos a tolerância ao frio específica por estágio de vida e descobrimos que os estágios de vida ativos não-diapausantes na raça E têm até 60% maior capacidade de sobreviver a choques rápidos de frio. A maior resistência ao frio parece não relacionada a mudanças específicas por estágio de vida na temperatura em que os tecidos congelam. Conclusões: Nossos resultados sugerem que isolamento pelo tempo e adaptação pelo tempo podem ambos contribuir para a divergência populacional, e defendem um estudo expandido nesta espécie de populações alocrônicas na natureza experimentando o espectro completo de ambientes sazonais. Pressões seletivas cíclicas são propriedades inerentes de habitats sazonais. Diversos agentes seletivos flutuantes ao longo de cada ano (temperatura, predação, competição, precipitação, etc.) podem portanto ser subestimados como impulsionadores da diversidade biológica. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Phenology-dependent cold exposure and thermal performance of Ostrinia nubilalis ecotypes: Background: Understanding adaptation involves establishing connections between selective agents and beneficial population responses. However, relatively little attention has been paid to seasonal adaptation, in part, because it requires complex and integrative knowledge about seasonally fluctuating environmental factors, the effects of variable phenology on exposure to those factors, and evidence for temporal specialization. In the European corn borer moth, Ostrinia nubilalis, sympatric pheromone strains exploit the same host plant (Zea mays) but may genetically differ in phenology and be reproductively "isolated by time." Z strain populations in eastern North America have been shown to have a prolonged larval diapause and produce one annual mating flight (July), whereas E strain populations complete an earlier (June) and a later (August) mating flight by shortening diapause duration. Here, we find evidence consistent with seasonal "adaptation by time" between these ecotypes. Results: We use 12 years of field observation of adult seasonal abundance to estimate phenology of ecotype life cycles and to quantify life-stage specific climatic conditions. We find that the observed reduction of diapause duration in the E strain leads their non-diapausing, active life stages to experience a ~ 4 °C colder environment compared to the equivalent life stages in the Z strain. For a representative pair of populations under controlled laboratory conditions, we compare life-stage specific cold tolerance and find non-diapausing, active life stages in the E strain have as much as a 60% greater capacity to survive rapid cold shock. Enhanced cold hardiness appears unrelated to life-stage specific changes in the temperature at which tissues freeze. Conclusions: Our results suggest that isolation by time and adaptation by time may both contribute to population divergence, and they argue for expanded study in this species of allochronic populations in nature experiencing the full spectrum of seasonal environments. Cyclical selective pressures are inherent properties of seasonal habitats. Diverse fluctuating selective agents across each year (temperature, predation, competition, precipitation, etc.) may therefore be underappreciated drivers of biological diversity. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

O estudo foi conduzido para investigar a adaptação térmica e o impacto das diferenças individuais no desenvolvimento da tolerância térmica quando a temperatura externa cai abaixo de 10°C. A aplicabilidade do modelo do voto médio estimado (PMV) também foi investigada. O conceito de 'Temperamento' do ocupante foi avaliado como um fator de adaptação psicológica. Duas hipóteses principais foram: (a) pessoas com diferentes temperamentos experimentariam diferentes sensações térmicas e (b) o modelo clássico PMV - percentual previsto de insatisfeitos (PPD) é capaz de prever a sensação neutra em edificações aquecidas sob temperaturas externas frias. Houve uma relação direta entre o temperamento individual e o nível de vestimenta, bem como a sensação térmica. Os ocupantes que foram avaliados como tendo temperamento frio tenderam a usar roupas mais grossas e foram mais sensíveis às variações na temperatura interna do ar do que outros. Mulheres com temperamento frio tiveram mais que o dobro de probabilidade de serem afetadas pela temperatura interna do ar do que aquelas com temperamento quente. O modelo PMV-PPD foi capaz de prever a temperatura neutra média nas edificações aquecidas mesmo quando a temperatura externa caiu abaixo de 10°C. No entanto, quando os ocupantes puderam controlar a alta temperatura interna, a porcentagem de previsão verdadeira dos votos médios reais pelo modelo adaptativo de balanço térmico foi maior do que pelo modelo clássico PMV. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Inter-personal factors affecting building occupants’ thermal tolerance at cold outdoor condition during an autumn–winter period: The study was conducted to investigate thermal adaptation and the impact of individual differences on developing thermal tolerance when the outdoor temperature falls below 10°C. The applicability of the predicted mean vote (PMV) model was investigated, too. The concept of occupant’s ‘Temperament’ was evaluated as a psychological-adaptation factor. Two main hypotheses were: (a) people with different temperaments would experience different thermal sensations and (b) the classic PMV- predicted percentage dissatisfied (PPD) model is capable of predicting the neutral sensation in heated buildings under cold outdoor temperatures. There was a direct relationship between individual temperament and clothing level as well as thermal sensation. The occupants who were assessed to have cold temperament tend to wear thicker clothes and were more sensitive to variations in indoor air temperature than others. Females with a cold temperament were more than twice as likely to be affected by indoor air temperature as those with a warm temperament. The PMV-PPD model was able to predict the mean neutral temperature in the heated buildings even when the outdoor temperature fell below 10°C. However, when occupants were able to control high indoor temperature, the percentage of true prediction of actual mean votes by the adaptive thermal heat balance model was more than that by the classic PMV model. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

À medida que os rios aquecem, espécies de peixes de água fria podem aliviar o estresse térmico movendo-se para refúgios térmicos localizados, como plumas de água fria criadas por influxos de afluentes frios. Quantificamos o uso de duas plumas de confluência de afluentes por trutas-arco-íris juvenis, Oncorhynchus mykiss, ao longo do verão, incluindo como as trutas se posicionaram em relação à temperatura dentro das plumas de confluência. Em duas confluências, Cedar e Elder creeks, ao longo do South Fork Eel River, Califórnia, EUA, monitoramos temperaturas usando grades de registradores in situ durante o verão de 2016. Os peixes foram contados dentro das confluências por meio de levantamentos de mergulho cinco vezes ao dia durante 5 dias em cada local. Encontramos dependência diária e sazonal do uso da confluência por trutas-arco-íris, especialmente na confluência do Cedar Creek, onde as temperaturas do canal principal excederam 28°C. Neste local, os peixes moveram-se para a confluência nos dias mais quentes e nos horários mais quentes do dia. Os peixes observados dentro da pluma de confluência do Cedar Creek foram mais comuns em locais entre 20-22°C, em vez dos locais mais frios (14,5°C). No Elder Creek, onde as temperaturas do canal principal permaneceram abaixo de 24°C, houve pouca relação entre a temperatura do canal principal e a presença de trutas-arco-íris na pluma de confluência. Em ambos os locais, a distribuição das trutas-arco-íris dentro das plumas foi influenciada pela variação espacial da temperatura e pela temperatura média nas células da grade pesquisadas. Nossos resultados mostram que afluentes frios que fluem para trechos do canal principal mais quentes (acima de 24°C) provavelmente criam refúgios térmicos importantes para trutas-arco-íris juvenis. À medida que os rios do canal principal aquecem com as mudanças climáticas, os influxos de afluentes de água fria podem tornar-se mais importantes para sustentar salmonídeos de água fria perto do extremo sul de sua distribuição. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Tributary confluences are dynamic thermal refuges for a juvenile salmonid in a warming river network: As rivers warm, cold-water fish species may alleviate thermal stress by moving into localized thermal refuges such as cold-water plumes created by cool tributary inflows. We quantified use of two tributary confluence plumes by juvenile steelhead, Oncorhynchus mykiss, throughout the summer, including how trout positioned themselves in relation to temperature within confluence plumes. At two confluences, Cedar and Elder creeks, along the South Fork Eel River, California, USA, we monitored temperatures using in situ logger grids throughout summer 2016. Fish were counted within confluences via snorkel surveys five times a day on 5 days at each site. We found diel and seasonal dependence on confluence use by steelhead, especially at the Cedar Creek confluence, where mainstem temperatures exceeded 28°C. At this site, fish moved into the confluence on the warmest days and warmest times of the day. Fish observed within the Cedar Creek confluence plume were most common in locations between 20–22°C, rather than the coldest locations (14.5°C). At Elder Creek, where mainstem temperatures remained below 24°C, there was little relationship between mainstem temperature and steelhead presence in the confluence plume. At both sites, steelhead distribution within plumes was influenced by spatial variation of temperature and mean temperature in surveyed grid cells. Our results show that cool tributaries flowing into warmer mainstem reaches (over 24°C) likely create important thermal refuges for juvenile steelhead. As mainstem rivers warm with climate change, cool-water tributary inputs may become more important for sustaining cold-water salmonids near the southern end of their range. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os efeitos do aumento ou diminuição de temperaturas extremas em bivalves dependem de sua capacidade fisiológica e bioquímica de responder a mudanças na temperatura ambiente. Testamos a resposta do molusco Anomalocardia flexuosa a ondas de calor marinhas e eventos de frio intenso simulados, sob condições experimentais de verão e inverno. Buscamos informações sobre parâmetros fisiológicos e bioquímicos, bem como taxas de sobrevivência durante dois bioensaios de 43 dias cada. As simulações de frio intenso no inverno mostraram que temperaturas extremas atuaram como um estímulo fisiológico e bioquímico, ligado a um aumento nas taxas metabólicas e, consequentemente, maiores custos de manutenção, como estratégias de aclimatação. Por outro lado, as temperaturas extremas das ondas de calor no verão excederam os limites de tolerância térmica dos indivíduos, resultando em incapacidade de aclimatação e alta mortalidade. Esses experimentos sugerem que A. flexuosa pode ser considerada um indicador sensível de eventos de ondas de calor. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Impact of marine heat waves and cold spell events on the bivalve Anomalocardia flexuosa: A seasonal comparison: The effects of increasing or decreasing extreme temperatures on bivalves depend on their physiological and biochemical capacity to respond to changes in ambient temperature. We tested the response of the clam Anomalocardia flexuosa to simulated marine heat waves and cold spells, under summer and winter experimental conditions. We sought information about physiological and biochemical parameters, as well as survival rates during two bioassays of 43 days each. The winter cold spell simulations showed that extreme temperatures acted as a physiological and biochemical stimulus, linked to an increase in metabolic rates, and consequently higher maintenance costs, as acclimatory strategies. On the other hand, the summer heat wave extreme temperatures exceeded the individuals’ thermal tolerance limits, resulting in an inability to acclimate and a high mortality. These experiments suggest that A. flexuosa can be considered as a sensitive indicator of heat wave events. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

A temperatura é um fator abiótico importante que direciona a evolução de ectotérmicos devido aos seus efeitos generalizados em todos os níveis de organização. Embora a tolerância térmica de uma espécie seja ambientalmente direcionada dentro de um cline espacial, ela pode ser limitada ao longo do tempo devido à herança filogenética diferencial. Nos limites da tolerância térmica, o oxigênio da hemolinfa é reduzido e a formação de lactato é aumentada devido ao descompasso entre oferta e demanda de oxigênio; o desequilíbrio entre flexibilidade/estabilidade enzimática também prejudica a capacidade de gerar energia. Aqui, caracterizamos os efeitos dos limites térmicos críticos inferior (LL₅₀) e superior (UL₅₀) em descritores selecionados do metabolismo aeróbico e anaeróbico em 12 espécies de caranguejos de entre-marés distribuídos do norte do Brasil (≈7,8°S) ao sul da Patagônia (≈53,2°S), considerando sua filogenia. Testamos (i) compensações funcionais relativas ao metabolismo aeróbico e anaeróbico e à cinética da LDH na moldagem da tolerância térmica; (ii) influência da ancestralidade compartilhada e da província térmica na evolução metabólica; e (iii) presença de convergências evolutivas e picos adaptativos na filogenia dos caranguejos. As espécies tropicais e subtropicais mostraram respostas sistêmicas e cinéticas similares, ambas diferindo dos caranguejos subantárticos. Os UL₅₀ mais baixos dos caranguejos subantárticos podem refletir descompasso entre a evolução do metabolismo aeróbico e anaeróbico, uma vez que estes caranguejos exibem menor consumo de oxigênio, mas maior formação de lactato do que as espécies tropicais e subtropicais também em seus respectivos UL₅₀. A atividade da LDH aumentou com o aumento da temperatura, enquanto KₘPyr permaneceu bastante constante; o coeficiente catalítico correlacionou-se negativamente com o nicho térmico. A tolerância térmica pode depender de uma suposta compensação evolutiva entre metabolismo aeróbico e anaeróbico em relação ao fornecimento de energia, enquanto a compensação térmica do desempenho cinético é direcionada pelo habitat térmico, conforme revelado pelo equilíbrio afinidade/eficiência da LDH. A evolução fisiológica geral revelou dois picos adaptativos homoplásicos nos caranguejos subantárticos com uma mudança adicional no clado tropical/subtropical. Os traços fisiológicos no UL₅₀ evoluíram de maneira filogenética, enquanto todos os outros foram mais plásticos. Assim, a herança compartilhada e o ambiente térmico direcionaram a tolerância térmica e a evolução metabólica dos caranguejos, revelando transformações fisiológicas que surgiram tanto em climas mais frios quanto mais quentes, especialmente em níveis mais altos de organização biológica e diversidade filogenética. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Living on the Edge: Physiological and Kinetic Trade-Offs Shape Thermal Tolerance in Intertidal Crabs From Tropical to Sub-Antarctic South America: Temperature is an important abiotic factor that drives the evolution of ectotherms owing to its pervasive effects at all levels of organization. Although a species’ thermal tolerance is environmentally driven within a spatial cline, it may be constrained over time due to differential phylogenetic inheritance. At the limits of thermal tolerance, hemolymph oxygen is reduced and lactate formation is increased due to mismatch between oxygen supply and demand; imbalance between enzyme flexibility/stability also impairs the ability to generate energy. Here, we characterized the effects of lower (LL<inf>50</inf>) and upper (UL<inf>50</inf>) critical thermal limits on selected descriptors of aerobic and anaerobic metabolism in 12 intertidal crab species distributed from northern Brazil (≈7.8°S) to southern Patagonia (≈53.2°S), considering their phylogeny. We tested for (i) functional trade-offs regarding aerobic and anaerobic metabolism and LDH kinetics in shaping thermal tolerance; (ii) influence of shared ancestry and thermal province on metabolic evolution; and (iii) presence of evolutionary convergences and adaptive peaks in the crab phylogeny. The tropical and subtropical species showed similar systemic and kinetic responses, both differing from the sub-Antarctic crabs. The lower UL<inf>50</inf>’s of the sub-Antarctic crabs may reflect mismatch between the evolution of aerobic and anaerobic metabolism since these crabs exhibit lower oxygen consumption but higher lactate formation than tropical and subtropical species also at their respective UL<inf>50</inf>’s. LDH activity increased with temperature increase, while K<inf>m</inf>Pyr remained fairly constant; catalytic coefficient correlated negatively with thermal niche. Thermal tolerance may rely on a putative evolutionary trade-off between aerobic and anaerobic metabolism regarding energy supply, while temperature compensation of kinetic performance is driven by thermal habitat as revealed by the LDH affinity/efficiency equilibrium. The overall physiological evolution revealed two homoplastic adaptive peaks in the sub-Antarctic crabs with a further shift in the tropical/subtropical clade. The physiological traits at UL<inf>50</inf> have evolved in a phylogenetic manner while all others were more plastic. Thus, shared inheritance and thermal environment have driven the crabs’ thermal tolerance and metabolic evolution, revealing physiological transformations that have arisen in both colder and warmer climes, especially at higher levels of biological organization and phylogenetic diversity. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Testamos o conceito de que alces (Alces alces) começam a mostrar sinais de estresse térmico em temperaturas ambientes do ar tão baixas quanto 14 °C. Determinamos a resposta de alces fêmeas do Alasca às condições ambientais de maio a setembro, medindo temperatura corporal central, frequência cardíaca, frequência respiratória, taxa de perda de calor do ar exalado, temperatura da pele, e glicocorticoides fecais e salivares. Padrões sazonais e diários na temperatura corporal dos alces não seguiram passivamente os mesmos padrões das variáveis ambientais. Usamos grandes mudanças na temperatura corporal (≥1,25 °C em 24h) para indicar dias de tolerância fisiológica a estressores térmicos. A tolerância térmica correlacionou-se com altas temperaturas ambientes do ar do dia anterior e com picos sazonais de radiação solar (junho), temperatura ambiente do ar e pressão de vapor (julho). Ao meio-dia (12:00h), os alces exibiram mínimos diários de temperatura corporal, frequência cardíaca e temperatura da pele (diferença entre a artéria auricular e o pavilhão auricular) que coincidiram com máximos diários na frequência respiratória e na taxa de calor perdido pela respiração. O cortisol salivar medido em alces durante a manhã relacionou-se positivamente com a mudança na temperatura do ar durante a hora anterior à coleta da amostra, enquanto os níveis de glicocorticoides fecais aumentaram com o aumento da radiação solar durante o dia anterior. Nossos resultados sugerem que alces de vida livre não têm um limiar estático de temperatura ambiente do ar no qual ficam estressados pelo calor durante a estação quente. No início do verão, a temperatura corporal dos alces é influenciada pela interação da temperatura ambiente do dia anterior com o pico sazonal de radiação solar. No final do verão, a temperatura corporal dos alces é influenciada pela interação entre temperatura ambiente e pressão de vapor. A tolerância térmica dos alces depende da intensidade e duração dos parâmetros climáticos diários e da capacidade do animal de usar respostas fisiológicas e comportamentais para dissipar cargas de calor. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Redefining physiological responses of moose (Alces alces) to warm environmental conditions: We tested the concept that moose (Alces alces) begin to show signs of thermal stress at ambient air temperatures as low as 14 °C. We determined the response of Alaskan female moose to environmental conditions from May through September by measuring core body temperature, heart rate, respiration rate, rate of heat loss from exhaled air, skin temperature, and fecal and salivary glucocorticoids. Seasonal and daily patterns in moose body temperature did not passively follow the same patterns as environmental variables. We used large changes in body temperature (≥1.25 °C in 24hr) to indicate days of physiological tolerance to thermal stressors. Thermal tolerance correlated with high ambient air temperatures from the prior day and with seasonal peaks in solar radiation (June), ambient air temperature and vapor pressure (July). At midday (12:00hr), moose exhibited daily minima of body temperature, heart rate and skin temperature (difference between the ear artery and pinna) that coincided with daily maxima in respiration rate and the rate of heat lost through respiration. Salivary cortisol measured in moose during the morning was positively related to the change in air temperature during the hour prior to sample collection, while fecal glucocorticoid levels increased with increasing solar radiation during the prior day. Our results suggest that free-ranging moose do not have a static threshold of ambient air temperature at which they become heat stressed during the warm season. In early summer, body temperature of moose is influenced by the interaction of ambient temperature during the prior day with the seasonal peak of solar radiation. In late summer, moose body temperature is influenced by the interaction between ambient temperature and vapor pressure. Thermal tolerance of moose depends on the intensity and duration of daily weather parameters and the ability of the animal to use physiological and behavioral responses to dissipate heat loads. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Análises da tolerância ao calor em insetos frequentemente sugerem que essa característica é relativamente invariável, levando ao uso de máximas térmicas fixas em modelos que preveem a distribuição futura de espécies em um mundo em aquecimento. Ambientes sazonais expõem populações a uma ampla variação anual de temperatura. Para avaliar a suposição simplificadora de máximas térmicas invariáveis, quantificamos a tolerância ao calor de 26 espécies de formigas ao longo de três estações que variam duas vezes na temperatura média. Nosso objetivo final era testar a hipótese de que a tolerância ao calor acompanha a temperatura mensal. Forrageadoras testadas no final do verão, em setembro, apresentaram maior média de temperatura crítica máxima (CT<inf>max</inf>) comparado às de março e dezembro. Quatro de cinco generalistas sazonais, espécies que forrageiam ativamente nos três meses focais, tiveram, em média, 6°C maior CT<inf>max</inf> em setembro. A formiga-de-fogo invasora, Solenopsis invicta, estava entre as espécies termicamente plásticas, mas as especialistas térmicas nativas ainda mantiveram CT<inf>max</inf> mais alto que S. invicta. Nosso estudo mostra que a tolerância ao calor pode ser plástica, e isso deve ser considerado ao examinar adaptações em nível de espécie. Além disso, a plasticidade de características térmicas, embora potencialmente custosa, também pode gerar uma vantagem competitiva sobre espécies com características fixas e promover resiliência às mudanças climáticas. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal plasticity of thermal tolerance in ants: Analyses of heat tolerance in insects often suggest that this trait is relatively invariant, leading to the use of fixed thermal maxima in models predicting future distribution of species in a warming world. Seasonal environments expose populations to a wide annual temperature variation. To evaluate the simplifying assumption of invariant thermal maxima, we quantified heat tolerance of 26 ant species across three seasons that vary two-fold in mean temperature. Our ultimate goal was to test the hypothesis that heat tolerance tracks monthly temperature. Ant foragers tested at the end of the summer, in September, had higher average critical thermal maximum (CT<inf>max</inf>) compared to those in March and December. Four out of five seasonal generalists, species actively foraging in all three focal months, had, on average, 6°C higher CT<inf>max</inf> in September. The invasive fire ant, Solenopsis invicta, was among the thermally plastic species, but the native thermal specialists still maintained higher CT<inf>max</inf> than S. invicta. Our study shows that heat tolerance can be plastic, and this should be considered when examining species-level adaptations. Moreover, the plasticity of thermal traits, while potentially costly, may also generate a competitive advantage over species with fixed traits and promote resilience to climate change. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

As abordagens atuais para avaliar e prever o impacto do aquecimento climático em ectotérmicos são baseadas principalmente em sua sensibilidade fisiológica à temperatura. No entanto, esses estudos fisiológicos fornecem pouca compreensão sobre os mecanismos pelos quais espécies particulares respondem ao aumento das temperaturas através do comportamento, plasticidade fenotípica ou adaptação genética. Neste trabalho, focamos no potencial dos comportamentos termorreguladores de ectotérmicos terrestres para amortecer o impacto das mudanças climáticas. Usando como modelos duas espécies simpátricas de formigas cortadeiras (Acromyrmex lobicornis e A. striatus), tentamos investigar se sua distribuição altitudinal ao longo de uma montanha de base árida é prevista por seus limites térmicos críticos fisiológicos (CT<inf>max</inf> e CT<inf>min</inf>), temperatura de atividade de forrageamento e profundidade do jardim de fungo. Descobrimos que ambas as espécies diferiam em seus limites térmicos críticos, mas essa diferença não explicou seu padrão de abundância ao longo do gradiente altitudinal. Ambas as espécies mostraram plasticidade em suas respostas comportamentais às mudanças de temperatura ao longo do gradiente elevacional. O início e o padrão diário de atividade de forrageamento mudaram com a altitude, de modo que a faixa de temperaturas na qual ambas as espécies forrageavam, bem como a temperatura de máxima atividade de forrageamento, foram mantidas em todas as elevações. A profundidade da câmara do fungo mudou em função da temperatura ambiental, sendo mais profunda durante o verão em comparação com o inverno, e na base da montanha em comparação com a elevação mais alta. Nossos resultados mostram que precisamos ir além da fisiologia térmica para prever como algumas espécies de ectotérmicos respondem às mudanças climáticas e que a plasticidade nas respostas comportamentais a temperaturas extremas poderia permitir que as espécies persistissem em habitats mais quentes apesar do aumento das temperaturas. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Coping with temperature extremes: Thermal tolerance and behavioral plasticity in desert leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae) across an altitudinal gradient: Current approaches to assess and predict the impact of climate warming on ectotherms are largely based on their physiological sensitivity to temperature. However, these physiological studies provide little insight into the mechanisms by which particular species respond to increasing temperatures through behavior, phenotypic plasticity, or genetic adaptation. In this work, we focus on the potential of thermoregulatory behaviors of terrestrial ectotherms to buffer the impact of climate change. Using as models two sympatric species of leaf-cutting ants (Acromyrmex lobicornis and A. striatus), we attempt to investigate whether their altitudinal distribution across an arid-base mountain is predicted by their physiological critic thermal limits (CT<inf>max</inf> and CT<inf>min</inf>), temperature of foraging activity, and fungus garden depth. We found that both species differed in their critical thermal limits, but this difference did not explain their pattern of abundance along the altitudinal gradient. Both species showed plasticity in their behavioral responses to temperature changes across the elevational gradient. The onset and daily pattern of foraging activity changed with altitude, such that the range of temperatures at which both species foraged as well as the temperature of maximum foraging activity were maintained across all elevations. The depth of the fungus chamber changed as a function of the environmental temperature, being deeper during the summer compared with the winter, and at the base of the mountain compared with the highest elevation. Our results show that we need to go beyond thermal physiology to predict how some ectotherms species respond to climate change and that the plasticity in behavioral responses to extreme temperature could allow species to persist in warmer habitats despite increasing temperatures. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Ambientes termicamente variáveis são particularmente desafiadores para ectotérmicos, uma vez que as funções fisiológicas são termo-dependentes. Como consequência, prevê-se que ectotérmicos em ambientes altamente sazonais tenham maior plasticidade térmica. No entanto, grande parte do nosso entendimento sobre plasticidade térmica vem de experimentos controlados em ambiente laboratorial. Relativamente poucos estudos investigam a plasticidade térmica em animais de vida livre em seu ambiente natural. Investigamos a presença de plasticidade térmica dentro de uma única estação de atividade em machos adultos de uma população natural de alto altitude do lagarto de White (Liopholis whitii) no sudeste da Austrália. Esta espécie vive em um local de residência permanente (fenda de rocha e/ou toca), facilitando a captura repetida dos mesmos indivíduos ao longo da estação de atividade. Monitoramos a variação térmica no local de estudo e ao longo da estação de atividade, e testamos as tolerâncias térmicas e o desempenho de machos de L. whitii em três ocasiões durante sua estação de atividade. As temperaturas máximas e médias variaram no local de estudo, e as temperaturas aumentaram gradualmente durante o período de estudo. Evidências de plasticidade temporal foram identificadas no mínimo térmico crítico e na amplitude de tolerância térmica, mas não no máximo térmico crítico. O desempenho térmico também mostrou-se plástico, mas nenhum padrão temporal foi evidente. Nossos resultados de plasticidade temporal são consistentes com grande parte da literatura anterior, mas este é um dos primeiros estudos a identificar esses padrões em uma população de vida livre. Além disso, nossos resultados indicam que o desempenho pode ser mais plástico do que a literatura anterior sugere. No geral, nosso estudo destaca a necessidade de associar estudos laboratoriais e de campo para compreender a plasticidade térmica em um contexto ecologicamente relevante. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal variation in thermal plasticity in a free-ranging subalpine lizard: Thermally variable environments are particularly challenging for ectotherms as physiological functions are thermo-dependent. As a consequence, ectotherms in highly seasonal environments are predicted to have greater thermal plasticity. However, much of our understanding of thermal plasticity comes from controlled experiments in a laboratory setting. Relatively fewer studies investigate thermal plasticity in free-ranging animals living in their natural environment. We investigated the presence of thermal plasticity within a single activity season in adult males of a natural high elevation population of White's skink (Liopholis whitii) in south-eastern Australia. This species lives in a permanent home site (rock crevice and/or burrow), facilitating the repeated capture of the same individuals across the activity season. We monitored the thermal variation across the field site and over the activity season, and tested thermal tolerances and performance of male L. whitii on three occasions across their activity season. Maximum and average temperatures varied across the field site, and temperatures gradually increased across the study period. Evidence of temporal plasticity was identified in the critical thermal minimum and thermal tolerance breadth, but not in the critical thermal maximum. Thermal performance was also found to be plastic, but no temporal patterns were evident. Our temporal plasticity results are consistent which much of the previous literature, but this is one of the first studies to identify these patterns in a free-ranging population. In addition, our results indicate that performance may be more plastic than previous literature suggests. Overall, our study highlights the need to pair laboratory and field studies in order to understand thermal plasticity in an ecologically relevant context. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Avaliações realistas dos impactos do aquecimento global no risco de extinção populacional provavelmente exigirão uma análise integrada dos papéis da variação genética existente, da complexidade térmica do micro-habitat e da variação interindividual da tolerância ao calor devido tanto a diferenças genéticas quanto a efeitos de aclimatação sazonal. Aqui, examinamos se a seleção balanceadora e a heterogeneidade de temperatura do micro-habitat podem interagir para melhorar a persistência populacional ao estresse térmico do mexilhão-preto Septifer virgatus. Instalamos registradores de dados biomiméticos na costa para medir a variação térmica específica do micro-habitat de junho de 2014 a abril de 2016. A tolerância térmica dos espécimes foi indexada medindo os efeitos da temperatura na frequência cardíaca. A genotipagem dos espécimes foi realizada usando RADSeq de associação de restrição por dupla digestão (ddRADseq). Nossos resultados mostram que as variações interindividuais na tolerância térmica correlacionam-se significativamente com diferenças genéticas em alguns loci gênicos específicos, e que heterozigotos têm tolerâncias térmicas mais altas que homozigotos. As mudanças sazonais observadas na frequência genotípica sugerem que esses loci estão sob seleção balanceadora. A capacidade de heterozigotos termicamente resistentes de sobreviver em micro-habitats expostos ao sol atua para balancear a perda de homozigotos durante o verão e permitir a persistência de polimorfismos genéticos. A persistência populacional do mexilhão também é facilitada pela variação em microescala da temperatura, que fornece refúgios do estresse térmico. Nossos resultados enfatizam que a variação interindividual na tolerância térmica e na heterogeneidade do micro-habitat em temperatura são importantes para a persistência de populações em habitats costeiros rochosos. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of balancing selection and microhabitat temperature variations on heat tolerance of the intertidal black mussel Septifer virgatus: Realistic assessments of the impacts of global warming on population extinction risk are likely to require an integrated analysis of the roles of standing genetic variation, microhabitat thermal complexity, and the inter-individual variation of heat tolerance due to both genetic differences and seasonal acclimatization effects. Here, we examine whether balancing selection and microhabitat temperature heterogeneity can interact to enhance the population persistence to thermal stress for the black mussel Septifer virgatus. We deployed biomimetic data loggers on the shore to measure the microhabitat-specific thermal variation from June 2014 to April 2016. Thermal tolerance of specimens was indexed by measuring effects of temperature on heart rate. Genotyping of specimens was performed using double digestion restriction association RADSeq (ddRADseq). Our results show that inter-individual variations in thermal tolerance correlate significantly with genetic differences at some specific gene loci, and that heterozygotes have higher thermal tolerances than homozygotes. The observed seasonal changes in genotype frequency suggest that these loci are under balancing selection. The ability of thermally resistant heterozygotes to survive in sun-exposed microhabitats acts to balance the loss of homozygotes during summer and enable the persistence of genetic polymorphisms. Population persistence of the mussel is also facilitated by the micro-scale variation in temperature, which provides refugia from thermal stress. Our results emphasize that inter-individual variation in thermal tolerance and in microhabitat heterogeneity in temperature are important for the persistence of populations in rocky shore habitats. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Compreender como as comunidades biológicas respondem às mudanças climáticas é um grande desafio na ecologia. A resposta dos ectotérmicos às mudanças de temperatura depende não apenas de suas tolerâncias térmicas específicas por espécie, mas também de interações mediadas pela temperatura através de diferentes níveis tróficos. Prevê-se que o aquecimento reforce as cascatas tróficas em cadeias alimentares aquáticas lineares, mas pouco se sabe sobre como o aquecimento pode afetar os níveis tróficos inferiores de redes alimentares envolvendo extensa onivoria de peixes, um cenário comum em corpos d'água subtropicais e tropicais. Neste estudo, foi conduzido um experimento de aquecimento em mesocosmo envolvendo uma cadeia alimentar pelágica (peixe–zooplâncton–fitoplâncton) encabeçada pela carpa-cabeça-grande onívora [Aristichthys nobilis (Richardson)]. Descobrimos que a elevação da temperatura aumentou significativamente o crescimento dos peixes e suprimiu o zooplâncton, incluindo metazooplâncton e ciliados, enquanto as abundâncias de fitoplâncton, apesar da interrupção da dinâmica temporal, não aumentaram correspondentemente—provavelmente devido à predação por peixes. Nossos resultados sugerem que as cascatas tróficas são menos prováveis de serem reforçadas pelo aquecimento em cadeias alimentares envolvendo onivoria significativa. Além disso, descobrimos que o aquecimento antecipou o pico de abundância na primavera da abundância de fitoplâncton e do rotífero partenogenético Brachionus quadridentatus; enquanto não teve efeito sobre o único copépode de reprodução sexuada, Mesocyclops leuckarti, presumivelmente devido à sua história de vida prolongada. Nosso estudo também confirmou que o aquecimento pode levar a um descompasso fenológico entre alguns predadores e suas presas devido às distintas histórias de vida entre os táxons, com consequências potencialmente severas para o fluxo de recursos na cadeia alimentar, pelo menos no curto prazo. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Turning up the heat: warming influences plankton biomass and spring phenology in subtropical waters characterized by extensive fish omnivory: Understanding how biological communities respond to climate change is a major challenge in ecology. The response of ectotherms to changes in temperature depends not only on their species-specific thermal tolerances but also on temperature-mediated interactions across different trophic levels. Warming is predicted to reinforce trophic cascades in linear aquatic food chains, but little is known about how warming might affect the lower trophic levels of food webs involving extensive fish omnivory, a common scenario in subtropical and tropical waterbodies. In this study, a mesocosm warming experiment was conducted involving a pelagic food chain (fish–zooplankton–phytoplankton) topped by the omnivorous bighead carp [Aristichthys nobilis (Richardson)]. We found that temperature elevation significantly enhanced the growth of fish and suppressed zooplankton, including both metazooplankton and ciliates, while abundances of phytoplankton, despite disruption of temporal dynamics, did not increase correspondingly—likely due to fish predation. Our results suggest that trophic cascades are less unlikely to be reinforced by warming in food chains involving significant omnivory. Moreover, we found that warming advanced the spring abundance peak of phytoplankton abundance and that of the parthenogenetic rotifer Brachionus quadridentatus; whereas, it had no effect on the only sexually reproducing copepod, Mesocyclops leuckarti, presumably due to its prolonged life history. Our study also confirmed that warming may lead to a phenological mismatch between some predators and their prey because of the distinct life histories among taxa, with potentially severe consequences for resource flow in the food chain, at least in the short term. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os organismos experimentam variação no ambiente térmico em várias escalas temporais diferentes, sendo a sazonalidade particularmente proeminente em regiões temperadas. Para organismos com tempos de geração curtos, a variação sazonal é experimentada entre, em vez de dentro, as gerações. Como isso afeta a evolução sazonal da tolerância térmica e da plasticidade fenotípica é pouco estudado, mas tem implicações diretas para a ecologia térmica desses organismos. Aqui documentamos padrões intra-anuais de tolerância térmica em duas espécies de copépodes Acartia (Crustacea) de um estuário altamente sazonal, mostrando forte variação ao longo do ciclo térmico anual. Experimentos de jardim comum com prole dividida indicam que essa variação sazonal na tolerância térmica, juntamente com a variação sazonal no tamanho corporal e na plasticidade fenotípica, provavelmente é afetada por polimorfismo genético. Nossos resultados mostram que a adaptação à variação sazonal é importante considerar ao prever como as populações podem responder às mudanças climáticas em curso. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Genetic differentiation underlies seasonal variation in thermal tolerance, body size, and plasticity in a short-lived copepod: Organisms experience variation in the thermal environment on several different temporal scales, with seasonality being particularly prominent in temperate regions. For organisms with short generation times, seasonal variation is experienced across, rather than within, generations. How this affects the seasonal evolution of thermal tolerance and phenotypic plasticity is understudied, but has direct implications for the thermal ecology of these organisms. Here we document intra-annual patterns of thermal tolerance in two species of Acartia copepods (Crustacea) from a highly seasonal estuary, showing strong variation across the annual temperature cycle. Common garden, split-brood experiments indicate that this seasonal variation in thermal tolerance, along with seasonal variation in body size and phenotypic plasticity, is likely affected by genetic polymorphism. Our results show that adaptation to seasonal variation is important to consider when predicting how populations may respond to ongoing climate change. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Em muitas espécies aquáticas, o efeito negativo das variações de temperatura tem um impacto significativo no desempenho fisiológico, pois além de Tp (temperatura pejus superior) e Tc (temperaturas críticas), de acordo com a tolerância térmica limitada por oxigênio e capacidade (OCLTT), a transição para hipoxemia e metabolismo mitocondrial desencadeia o aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS). No entanto, as mudanças climáticas podem ter impactos espaciais diferentes e, como resultado, áreas com condições climáticas mais favoráveis (refúgios) podem ser identificadas. O objetivo do presente estudo, baseado em respostas celulares ao estresse, é a demarcação dessas áreas e a preservação de espécies marinhas comercialmente importantes. Sob esta perspectiva, indivíduos das espécies Callinectes sapidus (siri-azul), Sepia officinalis (choco-comum), Holothuria tubulosa (pepino-do-mar) e Venus verrucosa (amoladeira) dos golfos Termaico, Pagasítico e Vistônico foram coletados sazonalmente. Os resultados mostraram um aumento nos níveis de vários indicadores de estresse, exibindo o desencadeamento da Resposta ao Choque Térmico, ativação de MAPK, fenômenos apoptóticos e aumento da ubiquitinação durante a amostragem de verão em relação às amostragens de primavera e outono para o siri-azul e a amoladeira, enquanto nenhuma alteração foi observada para o choco-comum e o pepino-do-mar. Parece que essas respostas celulares consistem em um mecanismo citoprotetor contra o estresse térmico ambiental. Em relação aos locais de coleta, para todas as espécies examinadas, níveis mais elevados de estresse celular foram observados no Pagasítico e menores no golfo Vistônico. Espera-se que esta análise de marcadores bioquímicos e moleculares forneça um quadro mais claro para a definição de "refúgios" para as espécies acima. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal cellular stress responses of commercially important invertebrates at different habitats of the North Aegean Sea: In many aquatic species, the negative effect of temperature variations has a significant impact on physiological performance since beyond Tp (upper pejus) and Tc (critical temperatures), according to the oxygen- and capacity-limited thermal tolerance (OCLTT), transition to hypoxemia and mitochondrial metabolism triggers the increase in reactive oxygen species (ROS) production. However, climate change may have different spatial impact, and as a result, areas with more favorable climatic conditions (refugia) can be identified. The aim of the present study, based on cellular stress responses, is the demarcation of these areas and the preservation of commercially important marine species. Under this prism, individuals of the species Callinectes sapidus (blue crab), Sepia officinalis (common cuttlefish), Holothuria tubulosa (sea cucumber) and Venus verrucosa (clam) from Thermaikos, Pagasitikos and Vistonikos gulf were collected seasonally. The results showed an increase in the levels of several stress indicators exhibiting the triggering of Heat Shock Response, MAPK activation, apoptotic phenomena and increased ubiquitilination during the summer sampling in relation to the spring and autumn samplings concerning blue crab and clam, while no changes were observed for common cuttlefish and sea cucumber. It seems that these cellular responses consist a cytoprotective mechanism against environmental thermal stress. Regarding collection sites, for all examined species, higher cellular stress levels were observed in Pagasitikos, and lower in Vistonikos gulf. This analysis of biochemical and molecular markers is expected to provide a clearer picture for the definition of “refugia” for the above species. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Estressores antropogênicos são previstos para aumentar a temperatura da água, o que pode influenciar processos fisiológicos, individuais e populacionais em peixes. Avaliamos a temperatura crítica máxima (CTmax) do peixe-lima-oriental (Ammocrypta pellucida), um pequeno peixe bentônico listado como ameaçado sob a Lei de Espécies em Risco no Canadá. Testes de campo foram conduzidos à beira do rio de junho a novembro de 2019 no Rio Grand, Ontário, para abranger uma faixa de temperaturas ambientes da água (7-25°C) para as quais foram determinadas a temperatura de agitação (Tag) e CTmax. Medidas adicionais foram realizadas no comparativamente mais turvo Rio Thames para testar o efeito da turbidez em ambas as medidas. No Grand, Tag e CTmax variaram de 23°C a 33°C e 27°C a 37°C, respectivamente, e ambas aumentaram significativamente com a temperatura ambiente da água, com uma alta taxa de resposta de aclimatação (0,49). A margem de segurança térmica (diferença entre temperaturas ambientes e CTmax) foi menor em julho e agosto (∼11°C) indicando que o peixe-lima-oriental vive mais próximo de seu limite fisiológico no verão. A comparação entre rios indicou que a turbidez não teve influência significativa na Tag e CTmax. A comparação da CTmax com temperaturas no rio sugeriu que a temperatura média do rio 24 horas antes do teste foi mais importante para determinar a CTmax. Massa dos peixes, variância da temperatura e temperatura máxima no período de 24 horas antes do teste de CTmax também mostraram ter algum efeito na determinação da CTmax. No geral, os resultados do estudo definem melhor a sensibilidade do peixe-lima-oriental a mudanças de temperatura ao longo da estação de crescimento e fornecem informações para avaliar a disponibilidade de habitat térmico adequado para fins de conservação. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal and environmental effects on upper thermal limits of eastern sand darter (Ammocrypta pellucida): Anthropogenic stressors are predicted to increase water temperature, which can influence physiological, individual, and population processes in fishes. We assessed the critical thermal maximum (CTmax) of eastern sand darter (Ammocrypta pellucida), a small benthic fish listed as threatened under the Species at Risk Act in Canada. Field trials were conducted stream side June-November 2019 in the Grand River, Ontario, to encompass a range of ambient water temperatures (7-25°C) for which agitation temperature (Tag) and CTmax were determined. Additional measures were taken in the comparatively more turbid Thames River to test the effect of turbidity on both measures. In the Grand, Tag and CTmax ranged from 23°C to 33°C and 27°C to 37°C, respectively, and both significantly increased with ambient water temperature, with a high acclimation response ratio (0.49). The thermal safety margin (difference between ambient temperatures and CTmax) was smallest in July and August (∼11°C) indicating that eastern sand darter lives closer to its physiological limit in summer. The between-river comparison indicated that turbidity had no significant influence on Tag and CTmax. Comparison of CTmax with in-river temperatures suggested that mean stream temperature 24 hours before the trial was most important for determining CTmax. Fish mass, temperature variance and maximum temperature in the 24-hour period prior to the CTmax trial were also shown to have some effect on determining CTmax. Overall, study results better define the sensitivity of eastern sand darter to temperature changes across the growing season and provide information to assess the availability of suitable thermal habitat for conservation purposes. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A vieira Zhikong (Chlamys farreri Jones et Preston 1904) é um dos moluscos economicamente mais importantes na indústria de aquicultura da China. Melhorar a tolerância térmica da vieira através do melhoramento genético tornou-se uma tarefa crítica para a indústria de cultivo sustentável. A detecção da maioria dos indicadores atuais de tolerância térmica da vieira é geralmente de curto prazo, baixo rendimento e trabalhosa/consome tempo. No presente estudo, primeiro monitoramos as variações na temperatura de quebra de Arrhenius (ABT) com as mudanças anuais naturais da temperatura da água do mar e descobrimos que a ABT apresentou características sazonais. Em seguida, foi realizada análise de correlação entre ABT e taxa de sobrevivência em ambos os sexos da vieira, revelando que o coeficiente de correlação entre |Δ ABT| e |Δ taxa de sobrevivência| das vieiras Zhikong foi relativamente alto e significativo (r = 0,863, P = 0,050). Notavelmente, uma tremenda diminuição na ABT e na taxa de sobrevivência natural, e diferenças significativas entre os sexos da vieira foram observadas simultaneamente em outubro. A verificação adicional do ciclo reprodutivo das vieiras Zhikong com mudanças sazonais demonstrou que a ABT poderia ser aplicada para detectar diferenças sazonais e sexuais de tolerância térmica em vieiras Zhikong. Finalmente, os coeficientes de correlação (r = −0,710, P = 0,001) entre as variações da frequência cardíaca (HR) e os valores finais de ABT foram avaliados, representando o primeiro relato da viabilidade da HR a 11 °C como um indicador indireto para detecção de tolerância térmica em vieiras Zhikong (ABT = -0,427*HR<inf>11 °C</inf> + 33,159, R2 = 0,5028). Nossos resultados enfatizam a importância da ABT na detecção de diferenças sazonais e sexuais de tolerância térmica em vieiras e fornecem um método valioso de detecção de indicadores para desenvolver estratégias de melhoramento para vieiras Zhikong. © 2020 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal variation of the thermal tolerance indicator ABT and the development of a rapid detection method in scallop Chlamys farreri: Zhikong scallop (Chlamys farreri Jones et Preston 1904) is one of the most economically important shellfish in the aquaculture industry of China. Improving thermal tolerance of the scallop by breeding has become a critical task for the sustainable farming industry. The detection of the majority of the current indicators of the thermal tolerance of the scallop is generally short-term, low-throughput and laborious/time-consuming. In the present study, we first monitored variations in Arrhenius break temperature (ABT) with annually natural seawater temperature changes and found that ABT showed seasonal characteristics. Then, correlation analysis between ABT and survival rate in both scallop sexes was conducted, revealing that the correlation coefficient between |Δ ABT| and |Δ survival rate| of Zhikong scallops was relatively high and significant (r = 0.863, P = 0.050). Notably, a tremendous decrease in ABT and natural survival rate, and significant differences between scallop sexes were simultaneously observed in October. Further verification of reproductive cycle of Zhikong scallops with seasonal changes demonstrated that ABT could be applied for detecting seasonal and sexual differences of thermal tolerance in Zhikong scallops. Finally, correlation coefficients (r = −0.710, P = 0.001) between heart rate (HR) variations and the ultimate ABT values were further evaluated, representing the first report of the feasibility of HR at 11 °C to be an indirect indicator for thermal tolerance detection in Zhikong scallops (ABT = -0.427*HR<inf>11 °C</inf> + 33.159, R2 = 0.5028). Our results emphasize the importance of ABT in detecting seasonal and sexual differences of thermal tolerance in scallops and provide a valuable indicator detection method for developing breeding strategies for Zhikong scallops. © 2020 Elsevier B.V., All rights reserved.

Comunidades geralmente possuem uma multitude de interações tróficas interconectadas dentro de teias alimentares. Sua regulação geralmente depende de um equilíbrio entre efeitos de base para o topo e de topo para a base. Entretanto, se a sensibilidade à temperatura varia entre as espécies, o aumento das temperaturas pode alterar as interações tróficas através de efeitos diretos e indiretos. Examinamos a temperatura crítica máxima (CT<inf>max</inf>) de 19 espécies de zonas úmidas temperadas (predadores de insetos, larvas de anfíbios, zooplâncton e anfípodes) e determinamos se elas variam em sua sensibilidade ao aquecimento das temperaturas. A CT<inf>max</inf> diferiu entre os grupos, com insetos predadores tendo CT<inf>max</inf> mais alta do que anfíbios (tanto anuros herbívoros larvais quanto salamandras larvais predadoras), anfípodes e zooplâncton. Em um cenário de aquecimento global, essas diferenças na tolerância térmica podem afetar processos de topo para a base e de base para o topo, particularmente considerando que os insetos predadores são mais propensos a manter ou melhorar seu desempenho em temperaturas mais altas, o que poderia levar ao aumento das taxas de predação sobre os herbívoros na teia alimentar. Mais estudos são necessários para entender como a energia flui através das comunidades, como os orçamentos de energia das espécies podem mudar e se outras respostas fisiológicas e comportamentais (como plasticidade fenotípica e termorregulação) podem amortecer ou aumentar essas mudanças na regulação de topo para a base das teias alimentares de zonas úmidas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Variation in upper thermal tolerance among 19 species from temperate wetlands: Communities usually possess a multitude of interconnected trophic interactions within food webs. Their regulation generally depends on a balance between bottom-up and top-down effects. However, if sensitivity to temperature varies among species, rising temperatures may change trophic interactions via direct and indirect effects. We examined the critical thermal maximum (CT<inf>max</inf>) of 19 species from temperate wetlands (insect predators, amphibian larvae, zooplankton and amphipods) and determined if they vary in their sensitivity to warming temperatures. CT<inf>max</inf> differed between the groups, with predatory insects having higher CT<inf>max</inf> than amphibians (both herbivorous larval anurans and predatory larval salamanders), amphipods and zooplankton. In a scenario of global warming, these differences in thermal tolerance may affect top-down and bottom-up processes, particularly considering that insect predators are more likely to maintain or improve their performance at higher temperatures, which could lead to increased predation rates on the herbivores in the food web. Further studies are needed to understand how the energy flows through communities, how species’ energy budgets may change and whether other physiological and behavioral responses (such as phenotypic plasticity and thermoregulation) can buffer or increase these changes in the top-down regulation of wetland food webs. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Mexilhões entremaréis experimentam regularmente flutuações sazonais na disponibilidade de alimento e estresse térmico ao longo do ciclo de maré, porém pouco se sabe sobre os mecanismos bioquímicos que ligam a ração alimentar e a tolerância térmica, apesar de evidências de que o alimento melhora a tolerância ao estresse a nível organismal. Hipotetizamos que as sirtuínas (reguladores proteicos dependentes de alimento da homeostase celular), que podem regular a resposta celular ao estresse térmico em mitilídeos durante o estresse térmico, também afetam o desempenho organismal durante a recuperação do estresse térmico. Como parte de um estudo mais amplo, investigamos os efeitos da ração alimentar de aclimatação, temperatura de emersão (ar) de aclimatação e inibidores de sirtuína no comportamento alimentar do mexilhão da Califórnia, Mytilus californianus, durante a recuperação de um choque térmico aéreo agudo. Os mexilhões foram aclimatados por 3 semanas a uma ração algal baixa (0,25% de alga·g de peso seco do mexilhão⁻¹) ou alta (1,5% de alga·g de peso seco do mexilhão⁻¹) e temperaturas de emersão baixas (20 °C) ou altas (30 °C), em tanques simuladores de maré capazes de manter ritmos circadianos e circamareais padrão. Após a aclimatação, os mexilhões foram expostos a dois inibidores de sirtuína (nicotinamida e suramina) ou nenhum inibidor por um ciclo de maré alta. Durante o subsequente ciclo de maré baixa, todos os mexilhões foram expostos a um choque térmico aéreo agudo (33 °C) e então permitidos recuperar em suas respectivas condições de aclimatação. A cada 12 h durante as 48 h antes da inibição da sirtuína e 48 h após o choque térmico agudo (nos períodos correspondentes de maré alta), registramos as taxas de depuração e a atividade de abertura das valvas. Mexilhões aclimatados a uma ração alimentar baixa reduziram significativamente as taxas de depuração com o choque térmico e inibição da sirtuína, mas não apenas com o choque térmico, em relação aos valores pré-tratamento, independentemente da temperatura de emersão. Mexilhões aclimatados a uma ração alimentar baixa e alta temperatura de emersão mostraram reduções significativas na atividade de abertura das valvas após um choque térmico agudo seguido de inibição da sirtuína, mas não em nenhum dos outros grupos de aclimatação. Inesperadamente, apenas o choque térmico reduziu as taxas de depuração de mexilhões aclimatados a alta alimentação e altas temperaturas de emersão, sem qualquer efeito adicional do choque térmico e inibição da sirtuína. Juntos, esses achados sugerem um papel importante das sirtuínas a nível organismal durante a recuperação do choque térmico após aclimatação a uma ração alimentar baixa. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Sirtuin-dependent recovery from aerial heat shock: The effects of food ration, thermal history, and sirtuin inhibition on clearance rates and valve gape activity of the California mussel, Mytilus californianus (Conrad): Intertidal mussels regularly experience seasonal fluctuations in food availability and heat stress over the course of a tidal cycle, yet little is known about the biochemical mechanisms linking food ration and thermal tolerance, despite evidence that food enhances stress tolerance at the organismal level. We hypothesized that sirtuins (food-dependent protein regulators of cellular homeostasis), which may regulate the cellular stress response of mytilids during heat stress, also affect organismal performance during recovery from heat stress. As part of a broader study, we investigated the effects of acclimation food ration, acclimation emersion (air) temperature, and sirtuin inhibitors on the feeding behavior of the California mussel, Mytilus californianus, during recovery from acute aerial heat shock. Mussels were acclimated for 3 wk. to either a low (0.25% algae·g mussel dry wt−1) or high (1.5% algae·g mussel dry wt−1) algal ration and low (20 °C) or high (30 °C) emersion temperatures, in tidal simulator tanks capable of maintaining standard circadian and circatidal rhythms. Following acclimation, mussels were exposed to two sirtuin inhibitors (nicotinamide and suramin) or no inhibitors for one high tide cycle. During the subsequent low tide cycle, all mussels were exposed to an acute aerial heat shock (33 °C) and then allowed to recover in their respective acclimation conditions. Every 12 h during the 48 h before sirtuin inhibition and 48 h following acute heat shock (in the corresponding high tide periods), we recorded clearance rates and valve gape activity. Mussels acclimated to a low food ration significantly reduced clearance rates with heat shock and sirtuin inhibition, but not with heat shock alone, relative to pre-treatment values regardless of emersion temperature. Mussels acclimated to a low food ration and high emersion temperature showed significant reductions in valve gape activity following an acute heat shock following sirtuin inhibition, but not in any of the other acclimation groups. Unexpectedly, heat shock alone reduced clearance rates of mussels acclimated to high food and high emersion temperatures only, without any additional effect by heat shock and sirtuin inhibition. Together, these findings suggest an important role for sirtuins at the organismal level during recovery from heat shock following acclimation to a low food ration. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A capacidade de ajustar rapidamente a tolerância térmica em resposta a temperaturas variáveis pode facilitar o sucesso de espécies invasoras em áreas não nativas. O lagarto asiático de casa Hemidactylus frenatus é nativo dos trópicos do Sul e Sudeste Asiático. Este pequeno lagarto se espalhou pelo globo e também invadiu com sucesso regiões mais frias da Austrália. Neste estudo, investigamos se esta espécie exibe plasticidade na tolerância térmica em sua área introduzida. Medimos a tolerância ao frio (CT<inf>min</inf>) e a tolerância ao calor (CT<inf>max</inf>) de H. frenatus de duas populações nativas tropicais na Tailândia e duas populações introduzidas subtropicais no sudeste da Austrália. Também exploramos a variação sazonal na tolerância térmica das populações introduzidas. Descobrimos que a tolerância ao calor (CT<inf>max</inf>) dos lagartos não diferiu entre as quatro populações na Tailândia e Austrália (intervalo = 43,4–43,7 °C). Em contraste, os lagartos do sudeste da Austrália tinham menor tolerância ao frio (CT<inf>min</inf>) (média = 10,43 °C) do que os lagartos da Tailândia (média = 11,57 °C). Também documentamos mudanças sazonais na tolerância ao frio de H. frenatus do sudeste da Austrália. Lagartos capturados no inverno tinham tolerâncias ao frio 1–2 °C mais baixas do que aqueles capturados no verão. Inesperadamente, essa mudança na tolerância ao frio foi acompanhada por um aumento de 1–2 °C na tolerância ao calor. Nossos resultados apoiam um corpo crescente de evidências mostrando que invasores tropicais podem ajustar a tolerância ao frio para baixo via plasticidade ou aclimatação. Tais mudanças podem permitir que invasores tropicais expandam sua distribuição geográfica para regiões mais frias de áreas não nativas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Shifts in thermal tolerance of the invasive Asian house gecko (Hemidactylus frenatus) across native and introduced ranges: The ability to rapidly adjust thermal tolerance in response to variable temperatures may facilitate the success of invasive species in non-native ranges. The Asian house gecko Hemidactylus frenatus is native to the tropics of South and Southeast Asia. This small lizard has spread across the globe and has also successfully invaded colder regions of Australia. In this study, we investigated whether this species displays plasticity in thermal tolerance in its introduced range. We measured cold tolerance (CT<inf>min</inf>) and heat tolerance (CT<inf>max</inf>) of H. frenatus from two native tropical populations in Thailand, and two introduced subtropical populations in southeastern Australia. We also explored seasonal variation in the thermal tolerance of the introduced populations. We found that heat tolerance (CT<inf>max</inf>) of geckos did not differ among four populations in Thailand and Australia (range = 43.4–43.7 °C). By contrast, geckos from southeastern Australia had lower cold tolerance (CT<inf>min</inf>) (mean = 10.43 °C) than geckos from Thailand (mean = 11.57 °C). We also documented seasonal shifts in cold tolerance of H. frenatus from southeastern Australia. Geckos captured in winter had cold tolerances 1–2 °C lower than those captured in summer. Unexpectedly, this shift in cold tolerance was accompanied by a 1–2 °C upward shift in heat tolerance. Our results support a growing body of evidence showing that tropical invaders can adjust cold tolerance downwards via plasticity or acclimation. Such changes may allow tropical invaders to expand their geographic range into colder regions of non-native ranges. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Muitas espécies marinhas temperadas lidam com profundas mudanças sazonais na temperatura. Uma forma pela qual essas espécies se adaptaram a essas condições é adotando características de história de vida que empregam crescimento dependente da estação, maximizando o crescimento no período mais quente do verão antes de experimentar um período de crescimento insignificante e manutenção no período mais frio do inverno. Essa estratégia é considerada para garantir que as espécies temperadas sobrevivam ao período improdutivo do inverno. No entanto, no campo da ecofisiologia, a incapacidade de crescer em ambientes de baixa temperatura é considerada como resultado de limitações fisiológicas no crescimento e digestão impostas pelo baixo escopo aeróbico (EA). Neste estudo, investigamos o crescimento sazonal, mudanças bioenergéticas e requisitos metabólicos de oxigênio (incluindo EA) do pargo Australásio (Sparidae: Chrysophrys auratus) ao longo de ciclos sazonais naturais. Demonstramos que o pargo sofre crescimento acentuado durante um período de 7 meses abrangendo primavera, verão e outono, seguido de crescimento insignificante (ou mesmo negativo) no inverno. Essas respostas de crescimento coincidem com mudanças marcantes nas características fisiológicas, incluindo alterações no armazenamento de energia, composição corporal, desenvolvimento gonadal e variação hematológica. As mudanças biológicas observadas ocorrem em combinação com uma curva de EA ampla que foi relativamente insensível às temperaturas sazonais experimentadas em sua área de distribuição natural. Dentro desta ampla curva de EA, variações na taxa de crescimento não puderam ser explicadas por mudanças no EA, e taxas vastamente diferentes de atividade biológica foram observadas apesar de apenas mudanças modestas na disponibilidade de EA. A relevância da estrutura de tolerância térmica limitada pela capacidade de oxigênio para as respostas sazonais do pargo é discutida. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Growth and energy storage responses vary seasonally in the Australasian snapper Chrysophrys auratus with only modest changes in aerobic scope: Many temperate marine species cope with profound seasonal changes in temperature. One way in which these species have adapted to these conditions is by adopting life-history traits that employ seasonally dependent growth, maximising growth in the warmer summer period before experiencing a period of negligible growth and maintenance in the cooler winter period. This strategy is considered to ensure that temperate species survive the unproductive winter period. However, in the field of eco-physiology, the inability to grow in low temperature environments is considered to result from physiological limitations on growth and digestion imposed by low aerobic scope (AS). In this study, we investigate the seasonal growth, bioenergetic changes and metabolic oxygen requirements (including AS) of the Australasian snapper (Sparidae: Chrysophrys auratus) over natural seasonal cycles. We demonstrate that snapper undergo marked growth over a 7 mo period spanning spring, summer and autumn, then negligible (or even negative) growth in the winter. These growth responses coincide with marked changes in physiological character, including changes in energy storage, body composition, gonadal development and haematological variation. The biological changes observed occur in combination with a broad AS curve that was relatively insensitive to the seasonal temperatures experienced in their natural range. Within this broad AS curve, variations in growth rate could not be explained by changes in AS, and vastly different rates of biological activity were observed despite only modest change in AS availability. The relevance of the oxygen capacity-limited thermal tolerance framework to the seasonal responses of snapper is discussed. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Apesar dos efeitos de barragens e extração de água na hidrologia dos rios e suas consequências para ecossistemas aquáticos serem amplamente reconhecidos, faltam evidências empíricas para muitas regiões (ex.: subtrópicos). Evidências são necessárias para determinar (i) as circunstâncias onde vazões ambientais são necessárias para proteger ou melhorar processos ecológicos e (ii) quais eventos hidrológicos são necessários para alcançar essas características ecológicas. Aqui, a variação temporal na estrutura de tamanho de duas espécies de peixes de pequeno porte com características ecológicas contrastantes (Australian smelt, Cox’s gudgeon) foi comparada entre dois pares de rios não regulados e regulados no sudeste subtropical da Austrália. A frequência de pulsos de vazão no canal em cada rio regulado foi menor comparada aos rios não regulados pareados. Um pulso experimental de vazão foi aplicado em um rio regulado para avaliar os resultados ecológicos de pulsos de vazão no canal e informar decisões futuras sobre o uso de alocações de água ambiental. Mudanças temporais na estrutura de tamanho populacional de ambas as espécies foram similares entre rios não regulados e regulados e não mostraram resposta ao pulso experimental. Embora o pulso experimental tenha suprimido brevemente a temperatura do riacho, as mudanças na temperatura não ultrapassaram os limiares nos quais a desova ocorre ou as tolerâncias térmicas de qualquer das espécies. A estrutura populacional similar entre rios não regulados e regulados pode ser atribuída à magnitude da regulação de vazão ser insuficiente para alterar as condições físico-químicas, o habitat e os mecanismos tróficos que sustentam a dinâmica populacional durante o período de estudo. Isso sugere que a hidrologia regulada atual é protetora das populações locais de Australian smelt e Cox’s gudgeon nestes rios estudados. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Assessing Effects of Flow Regulation and an Experimental Flow Pulse on Population Size Structure of Riverine Fish with Contrasting Biological Characteristics: Despite effects of dams and water extraction on river hydrology and consequences of aquatic ecosystems being broadly appreciated, empirical evidence is lacking for many regions (e.g. subtropics). Evidence is necessary to determine (i) the circumstances where environmental flows are necessary to protect or improve ecological processes and (ii) what hydrological events are required to achieve those ecological characteristics. Here, temporal variation in the size structure of two small-bodied fish species with contrasting ecological characteristics (Australian smelt, Cox’s gudgeon) was compared between two pairs of unregulated and regulated rivers in subtropical Australia. Frequency of in-channel flow pulses in each regulated river was lower compared to paired unregulated rivers. An experimental flow pulse was delivered to one regulated river to assess the ecological outcomes of in-channel flow pulses and inform future decisions about the use of environmental water allocations. Temporal changes in the population size structure of both species were similar between unregulated and regulated rivers and showed no response to the experimental pulse. While the experimental flow briefly suppressed in-stream temperature, changes in temperature were not beyond the thresholds at which spawning occurs or the thermal tolerances for either species. Similar population structure between unregulated and regulated rivers can be attributed to the magnitude of flow regulation being insufficient to alter the physico-chemical conditions, habitat and trophic mechanisms supporting population dynamics during the study period. This suggests current regulated hydrology is protective of local populations of Australian smelt and Cox’s gudgeon in these study rivers. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Limites térmicos críticos são uma das fontes mais importantes de informação sobre os possíveis impactos das mudanças climáticas em microartrópodes do solo. A extensão da plasticidade dos limites de tolerância pode fornecer percepções valiosas sobre as prováveis respostas de ectotérmicos a mudanças ambientais. Embora muitos estudos tenham investigado vários aspectos da resposta aclimatória de limites térmicos a mudanças de temperatura em artrópodes, o número de estudos focando na dinâmica temporal desta resposta plástica é relativamente pequeno. Collembola, um dos grupos de microartrópodes-chave em quase todos os ecossistemas do solo ao redor do mundo, tem sido o foco de vários estudos de aclimatação térmica. No entanto, o curso temporal da aclimatação e sua reversão não foram amplamente estudados neste grupo. Aqui investigamos o curso temporal da aclimatação de máximos térmicos críticos (CTmax) e mínimos (CTmin) de duas espécies de colêmbolos. Expusemos uma espécie de Cryptopygus do sul temperado da Austrália a condições de alta e baixa temperatura e Mucrosomia caeca da Ilha Macquarie Subantártica a condições de alta temperatura. Limites térmicos superiores em ambas as espécies mostraram-se altamente restritos, uma vez que CTmax não apresentou resposta substancial à aclimatação de alta e baixa temperatura tanto na espécie Cryptopygus quanto em M. caeca, enquanto CTmin mostrou respostas significativas a condições de alta e baixa temperatura. A aclimatação começa a se estabilizar em aproximadamente sete dias em todos os tratamentos, exceto para a aclimatação de CTmin sob condições de alta temperatura, onde o padrão de mudança sugere que esta aclimatação pode levar mais tempo para ser completada. Embora a reversão desta aclimatação também comece a se estabilizar em 7 dias, a re-aclimatação foi relativamente lenta, pois não observamos um ponto de estabilização muito claro em 2 dos 3 tratamentos de re-aclimatação. Os limites observados na plasticidade de CTmax indicam que ambas estas espécies podem ser muito limitadas em sua capacidade de responder plasticamente a mudanças rápidas de curto prazo na temperatura (ou seja, extremos de temperatura).

Time course of acclimation of critical thermal limits in two springtail species (Collembola): Critical thermal limits are one of the most important sources of information on the possible impacts of climate change on soil microarthropods. The extent of plasticity of tolerance limits can provide valuable insights about the likely responses of ectotherms to environmental change. Although many studies have investigated various aspects of the acclimatory response of thermal limits to temperature changes in arthropods, the number of studies focusing on the temporal dynamics of this plastic response is relatively small. Collembola, one of the key microarthropods groups in almost all soil ecosystems around the world, have been the focus of several thermal acclimation studies. Yet the time course of acclimation and its reversal have not been widely studied in this group. Here we investigated the time course of acclimation of critical thermal maxima (CT<inf>max</inf>) and minima (CT<inf>min</inf>) of two springtail species. We exposed a Cryptopygus species from temperate southern Australia to high and low temperature conditions and Mucrosomia caeca from Sub-Antarctic Macquarie Island to high temperature conditions. Upper thermal limits in both species were found to be highly constrained, as CT<inf>max</inf> did not show substantial response to high and low temperature acclimation both in the Cryptopygus species and M. caeca, whereas CT<inf>min</inf> showed significant responses to high and low temperature conditions. The acclimation begins to stabilize in approximately seven days in all treatments except for the acclimation of CT<inf>min</inf> under high temperature conditions, where the pattern of change suggests that this acclimation might take longer to be completed. Although reversal of this acclimation also begins to stabilize under 7 days, re-acclimation was relatively slow as we did not observe a very clear settling point in 2 of the 3 re-acclimation treatments. The observed limits on the plasticity of CT<inf>max</inf> indicate that both of these species may be very limited in their ability to respond plastically to short-term rapid changes in temperature (i.e temperature extremes). © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Na natureza, o ambiente não permanece constante, mas oscila periodicamente de modo que a temperatura aumenta durante o dia e diminui à noite, o que gera um termociclo diário. Os efeitos dos termociclos na tolerância térmica foram previamente descritos em peixes. No entanto, o impacto dos termociclos nas respostas térmicas dependentes do período do dia e nos ritmos diários dos mecanismos de expressão de tolerância e sensibilidade à temperatura permanecem pouco compreendidos. Este estudo investiga os efeitos de duas condições de criação: constante (26 °C, C) versus um termociclo diário (28 °C durante o dia; 24 °C à noite, T) na resposta de tolerância térmica em zebrafish. A tolerância térmica (mortalidade) foi avaliada em larvas de zebrafish com 4dpf (dias pós-fertilização) após choque térmico agudo (39 °C por 1 h) em dois pontos temporais: meio da fase clara (ML) ou meio da fase escura (MD). As respostas ao estresse térmico foram avaliadas em zebrafish adultos após um desafio a 37 °C por 1 h em ML ou MD para examinar a expressão da proteína de choque térmico (HSP) (hsp70, hsp90ab1, grp94, hsp90aa1, hspb1, hsp47, cirbp) e canais de potencial receptor transitório (TRP) (trpv4, trpm4a, trpm2, trpa1b) no cérebro. Finalmente, os ritmos diários de expressão gênica de HSPs e TRPs foram medidos a cada 4 h por 24 h. Os resultados revelaram que as taxas de mortalidade larval e a indução da expressão da maioria das HSPs no cérebro de zebrafish adultos atingiram os valores mais altos em peixes criados sob temperatura constante e submetidos ao choque térmico em MD. A expressão da maioria das HSPs e TRPs foi principalmente sincronizada com o ciclo claro/escuro (LD), independentemente do regime de temperatura. A maioria das HSPs envolvidas em desafios hipertérmicos exibiu ritmos diurnos com suas acrofases em fase com as acrofases dos termoTRPs de sensibilidade ao calor. A sensibilidade ao frio trpa1b atingiu o pico na segunda metade do período claro e deslocou-se ligeiramente para a fase escura antecipando a acrofase do cirpb, que está envolvido em desafios hipotérmicos. Estes achados indicaram que: a) choques térmicos são melhor tolerados durante o dia; b) a implementação de termociclos diários durante o desenvolvimento larval reduz a mortalidade e a expressão celular de estresse das HSPs a um estresse térmico agudo em MD; c) ritmos diários precisam ser considerados ao discutir respostas fisiológicas de sensibilidade térmica e termotolerância em zebrafish. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Rearing temperature conditions (constant vs. thermocycle) affect daily rhythms of thermal tolerance and sensing in zebrafish: In the wild, the environment does not remain constant, but periodically oscillates so that temperature rises in the daytime and drops at night, which generates a daily thermocycle. The effects of thermocycles on thermal tolerance have been previously described in fish. However, the impact of thermocycles on daytime-dependent thermal responses and daily rhythms of temperature tolerance and sensing expression mechanisms remain poorly understood. This study investigates the effects of two rearing conditions: constant (26 °C, C) versus a daily thermocycle (28 °C in the daytime; 24 °C at night, T) on the thermal tolerance response in zebrafish. Thermal tolerance (mortality) was assessed in 4dpf (days post fertilization) zebrafish larvae after acute heat shock (39 °C for 1 h) at two time points: middle of the light phase (ML) or middle of the dark phase (MD). Thermal stress responses were evaluated in adult zebrafish after a 37 °C challenge for 1 h at ML or MD to examine the expression of the heat-shock protein (HSP) (hsp70, hsp90ab1, grp94, hsp90aa1, hspb1, hsp47, cirbp) and transient receptor potential (TRP) channels (trpv4, trpm4a, trpm2, trpa1b) in the brain. Finally, the daily rhythms of gene expression of HSPs and TRPs were measured every 4 h for 24 h. The results revealed the larval mortality rates and the expression induction of most HSPs in adult zebrafish brain reached the highest values in fish reared under constant temperature and subjected to thermal shock at MD. The expression of most HSPs and TRPs was mainly synchronized to the light/dark (LD) cycle, regardless of the temperature regime. Most HSPs involved in hyperthermic challenges displayed diurnal rhythms with their acrophases in phase with warm-sensing thermoTRPs acrophases. The cold-sensing trpa1b peaked in the second half of the light period and slightly shifted toward the dark phase anticipating the acrophase of cirpb, which is involved in hypothermic challenges. These findings indicated that: a) thermal shocks are best tolerated in the daytime; b) the implementation of daily thermocycles during larval development reduces mortality and stress-cellular expression of HSPs to an acute thermal stress at MD; c) daily rhythms need to be considered when discussing physiological responses of thermal sensing and thermotolerance in zebrafish. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Compreender a fisiologia do estresse térmico e identificar biomarcadores confiáveis é fundamental para desenvolver estratégias eficazes de manejo e mitigação. No entanto, pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares subjacentes à tolerância térmica em animais. Em um modelo experimental de ratos Sprague-Dawley submetidos a temperaturas de 22 ± 1°C (grupo controle; CT) e 42°C por 30 min (H30), 60 min (H60) e 120 min (H120), ensaios de sequenciamento de RNA (RNA-Seq) foram realizados para sangue (CT e H120), fígado (CT, H30, H60 e H120) e glândulas adrenais (CT, H30, H60 e H120). Um total de 53, 1.310 e 1.501 genes diferencialmente expressos (DEGs) foram significativamente identificados no sangue (P < 0,05 e |mudança de expressão (FC)| >2), fígado (P < 0,01, P ajustada por taxa de descoberta falsa (FDR) = 0,05 e |FC| >2) e glândulas adrenais (P < 0,01, P ajustada por FDR = 0,05 e |FC| >2), respectivamente. Destes, quatro DEGs, nomeadamente Junb, P4ha1, Chordc1 e RT1-Bb, foram compartilhados entre os três tecidos na comparação CT vs. H120. Análises de enriquecimento funcional dos DEGs identificados no sangue (CT vs. H120) revelaram 12 processos biológicos (BPs) e 25 vias metabólicas significativamente enriquecidas (FDR = 0,05). No fígado, 133 BPs e três vias metabólicas foram significativamente detectadas comparando CT vs. H30, H60 e H120. Além disso, 237 BPs foram significativamente (FDR = 0,05) enriquecidos nas glândulas adrenais, e nenhuma via metabólica compartilhada foi detectada entre os diferentes grupos de ratos sob estresse térmico. Cinco e quatro padrões de expressão (P < 0,05) foram descobertos por 73 e 91 DEGs compartilhados no fígado e glândulas adrenais, respectivamente, ao longo das diferentes comparações. Entre estes, 69 e 73 genes, respectivamente, foram propostos como candidatos para regular a resposta ao estresse térmico em ratos. Finalmente, juntamente com resultados de estudo de associação do genoma completo (GWAS) em bovinos e análise de estudos de associação do fenoma completo (PheWAS) em humanos, cinco genes (Slco1b2, Clu, Arntl, Fads1 e Npas2) foram considerados como associados à resposta ao estresse térmico entre espécies de mamíferos. Os conjuntos de dados e descobertas deste estudo contribuirão para uma melhor compreensão da resposta ao estresse térmico em mamíferos e para o desenvolvimento de abordagens eficazes para mitigar a resposta ao estresse térmico em animais de produção através do melhoramento genético. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Comprehensive RNA-Seq Profiling Reveals Temporal and Tissue-Specific Changes in Gene Expression in Sprague–Dawley Rats as Response to Heat Stress Challenges: Understanding heat stress physiology and identifying reliable biomarkers are paramount for developing effective management and mitigation strategies. However, little is known about the molecular mechanisms underlying thermal tolerance in animals. In an experimental model of Sprague–Dawley rats subjected to temperatures of 22 ± 1°C (control group; CT) and 42°C for 30 min (H30), 60 min (H60), and 120 min (H120), RNA-sequencing (RNA-Seq) assays were performed for blood (CT and H120), liver (CT, H30, H60, and H120), and adrenal glands (CT, H30, H60, and H120). A total of 53, 1,310, and 1,501 differentially expressed genes (DEGs) were significantly identified in the blood (P < 0.05 and |fold change (FC)| >2), liver (P < 0.01, false discovery rate (FDR)–adjusted P = 0.05 and |FC| >2) and adrenal glands (P < 0.01, FDR-adjusted P = 0.05 and |FC| >2), respectively. Of these, four DEGs, namely Junb, P4ha1, Chordc1, and RT1-Bb, were shared among the three tissues in CT vs. H120 comparison. Functional enrichment analyses of the DEGs identified in the blood (CT vs. H120) revealed 12 biological processes (BPs) and 25 metabolic pathways significantly enriched (FDR = 0.05). In the liver, 133 BPs and three metabolic pathways were significantly detected by comparing CT vs. H30, H60, and H120. Furthermore, 237 BPs were significantly (FDR = 0.05) enriched in the adrenal glands, and no shared metabolic pathways were detected among the different heat-stressed groups of rats. Five and four expression patterns (P < 0.05) were uncovered by 73 and 91 shared DEGs in the liver and adrenal glands, respectively, over the different comparisons. Among these, 69 and 73 genes, respectively, were proposed as candidates for regulating heat stress response in rats. Finally, together with genome-wide association study (GWAS) results in cattle and phenome-wide association studies (PheWAS) analysis in humans, five genes (Slco1b2, Clu, Arntl, Fads1, and Npas2) were considered as being associated with heat stress response across mammal species. The datasets and findings of this study will contribute to a better understanding of heat stress response in mammals and to the development of effective approaches to mitigate heat stress response in livestock through breeding. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os ecossistemas marinhos costeiros rasos estão expostos a eventos intensos de aquecimento na última década, ameaçando espécies-chave de macroalgas como a alga vesiculosa (Fucus vesiculosus, Phaeophyceae) no Mar Báltico. Aqui, testamos experimentalmente em quatro experimentos consecutivos de mesocosmos bentônicos, se o impacto individual e combinado da temperatura elevada da água do mar (Δ + 5°C) e pCO₂ (1100 ppm) sob condições naturais de irradiância afetou sazonalmente o desempenho foto-fisiológico (isto é, produção de oxigênio, fluorescência in vivo da clorofila a, vias de dissipação de energia e concentração de clorofila) do Fucus do Mar Báltico. A fotossíntese foi mais alta na primavera/início do verão quando a temperatura da água e a irradiância solar aumentam naturalmente, e foi mais baixa no inverno (dezembro a janeiro/fevereiro). A temperatura teve um efeito mais forte do que o pCO₂ no desempenho fotossintético do Fucus em todas as estações. Em contraste com a expectativa de que condições de inverno mais quentes possam ser benéficas, condições de temperatura elevada e condições sub-ótimas de baixa luz no inverno diminuíram o desempenho foto-fisiológico do Fucus. No verão, o Fucus do Mar Báltico Ocidental já vive próximo ao seu limite superior de tolerância térmica e o futuro aquecimento do Mar Báltico durante o verão pode provavelmente se tornar prejudicial para esta espécie. No entanto, nossos resultados indicam que na maior parte do ano uma combinação de futuro aquecimento dos oceanos e aumento do pCO₂ terá efeitos ligeiramente positivos para o desempenho foto-fisiológico do Fucus. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal Photophysiological Performance of Adult Western Baltic Fucus vesiculosus (Phaeophyceae) Under Ocean Warming and Acidification: Shallow coastal marine ecosystems are exposed to intensive warming events in the last decade, threatening keystone macroalgal species such as the bladder wrack (Fucus vesiculosus, Phaeophyceae) in the Baltic Sea. Herein, we experimentally tested in four consecutive benthic mesocosm experiments, if the single and combined impact of elevated seawater temperature (Δ + 5°C) and pCO<inf>2</inf> (1100 ppm) under natural irradiance conditions seasonally affected the photophysiological performance (i.e., oxygen production, in vivo chlorophyll a fluorescence, energy dissipation pathways and chlorophyll concentration) of Baltic Sea Fucus. Photosynthesis was highest in spring/early summer when water temperature and solar irradiance increases naturally, and was lowest in winter (December to January/February). Temperature had a stronger effect than pCO<inf>2</inf> on photosynthetic performance of Fucus in all seasons. In contrast to the expectation that warmer winter conditions might be beneficial, elevated temperature conditions and sub-optimal low winter light conditions decreased photophysiological performance of Fucus. In summer, western Baltic Sea Fucus already lives close to its upper thermal tolerance limit and future warming of the Baltic Sea during summer may probably become deleterious for this species. However, our results indicate that over most of the year a combination of future ocean warming and increased pCO<inf>2</inf> will have slightly positive effects for Fucus photophysiological performance. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

O pulgão-do-trigo russo Diuraphis noxia (Kurdjumov) e o pulgão-do-meloeiro Aphis gossypii Glover são conhecidos como espécies ativas no inverno e no verão, respectivamente. Hipotetiza-se que as diferenças nas atividades sazonais dos pulgões podem estar relacionadas à sua resposta a temperaturas extremas e diferentes mecanismos fisiológicos. Para estudar as variações na tolerância térmica dos pulgões e o modo de sua base fisiológica, eles foram aclimatados ao frio a 20, 15, 10, 5 e 0 °C por 168 h (7 dias) e aclimatados ao calor a 20, 25, 30 °C por 168 h e 35 °C por 48 h. Ao final de cada regime térmico, a sobrevivência a baixas e altas temperaturas foi determinada, e mudanças em açúcares e polióis e na proteína de choque térmico 70 (Hsp70) foram investigadas. D. noxia foi mais tolerante ao frio, enquanto A. gossypii foi um inseto mais tolerante ao calor. O tipo e padrão de açúcares e polióis foram semelhantes em ambas as espécies sob aclimatação ao frio (ACC) e aclimatação ao calor (HCC). Em ambas as espécies, glicose e manitol foram os principais compostos identificados envolvidos na tolerância ao frio e ao calor. No entanto, elas mostraram padrões diferentes de nível de Hsp70, com D. noxia tendo um nível mais alto de Hsp70 sob ACC e A. gossypii tendo um nível mais alto de Hsp70 sob HCC. Estes resultados demonstraram que suas diferenças na tolerância térmica podem explicar as atividades sazonais dos pulgões. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal tolerance variations and physiological adjustments in a winter active and a summer active aphid species: The Russian wheat aphid Diuraphis noxia (Kurdjumov) and melon aphid Aphis gossypii Glover are known as winter and summer active species, respectively. It is hypothesized that differences in the aphids’ seasonal activities might be related to their response to temperature extremes and different physiological mechanisms. To study the aphids’ thermal tolerance variations and mode of their physiological basis, they were cold acclimated at 20, 15, 10, 5, and 0 °C for 168 h (7 days) and heat acclimated at 20, 25, 30 °C for 168 h and 35 °C for 48 h. At the end of each thermal regime, survival at low and high temperatures was determined, and changes in sugars and polyols and heat shock protein 70 (Hsp70) were investigated. D. noxia was more cold-tolerant, while A. gossypii was a more heat-tolerant insect. The type and pattern of sugars and polyols were similar in both species under cold acclimation (ACC) and heat acclimation (HCC). In both species, glucose and mannitol were the major identified compounds involved in cold and heat tolerance. However, they showed different patterns of Hsp70 level, with D. noxia having a higher level of Hsp70 under ACC and A. gossypii having a higher level of Hsp70 under HCC. These results demonstrated that their differences in thermal tolerance might explain the seasonal activities of the aphids. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Monitorar variações em proteínas envolvidas em processos metabólicos, respostas ao estresse oxidativo, sinalização celular e homeostase proteica é uma ferramenta poderosa para desenvolver hipóteses sobre como as variações ambientais afetam a fisiologia e biologia dos organismos marinhos. De acordo com a hipótese da tolerância térmica limitada por oxigênio e capacidade, mecanismos de aclimatação térmica, como ajustar as atividades de enzimas do metabolismo intermediário e dos mecanismos de defesa antioxidante, induzir proteínas de choque térmico (Hsps) ou ativar quinases ativadas por mitógenos, podem deslocar as janelas de tolerância. Poucos estudos, no entanto, investigaram as respostas moleculares, bioquímicas e organismais dos peixes às variações sazonais de temperatura no campo para vinculá-las a descobertas laboratoriais. A investigação dos impactos do aquecimento global em peixes cultivados em alto mar pode fornecer um trampolim para compreender os efeitos em populações selvagens, pois eles experimentam flutuações ambientais semelhantes. Nos últimos 30 anos, o cultivo da dourada Sparus aurata (Linnaeus 1758) tornou-se difundido ao longo da costa do Mediterrâneo, tornando esta espécie um estudo de caso útil. Com base nas informações disponíveis, as variações sazonais de temperatura predominantes expõem a espécie aos limites superior e inferior de sua faixa térmica. Evidências disso incluem restrição de oxigênio, alimentação reduzida, responsividade reduzida a estímulos ambientais, além de uma série de indicadores moleculares e bioquímicos que mudam ao longo da faixa térmica. Além disso, relações estreitas entre vias bioquímicas e padrões sazonais de metabolismo indicam uma conexão entre demanda energética e processos metabólicos por um lado, e respostas ao estresse celular, como estresse oxidativo, inflamação e autofagia, por outro. Compreender as respostas fisiológicas às flutuações de temperatura em peixes cultivados em alto mar pode fornecer informações de base cruciais para a conservação e gestão bem-sucedida dos recursos aquícolas face às mudanças globais. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Advances in understanding the impacts of global warming on marine fishes farmed offshore: Sparus aurata as a case study: Monitoring variations in proteins involved in metabolic processes, oxidative stress responses, cell signalling and protein homeostasis is a powerful tool for developing hypotheses of how environmental variations affect marine organisms' physiology and biology. According to the oxygen- and capacity-limited thermal tolerance hypothesis, thermal acclimation mechanisms such as adjusting the activities of enzymes of intermediary metabolism and of antioxidant defence mechanisms, inducing heat shock proteins (Hsps) or activating mitogen-activated protein kinases may all shift tolerance windows. Few studies have, however, investigated the molecular, biochemical and organismal responses by fishes to seasonal temperature variations in the field to link these to laboratory findings. Investigation of the impacts of global warming on fishes farmed offsore, in the open sea, can provide a stepping stone towards understanding effects on wild populations because they experience similar environmental fluctuations. Over the last 30 years, farming of the gilthead sea bream Sparus aurata (Linnaeus 1758) has become widespread along the Mediterranean coastline, rendering this species a useful case study. Based on available information, the prevailing seasonal temperature variations expose the species to the upper and lower limits of its thermal range. Evidence for this includes oxygen restriction, reduced feeding, reduced responsiveness to environmental stimuli, plus a range of molecular and biochemical indicators that change across the thermal range. Additionally, close relationships between biochemical pathways and seasonal patterns of metabolism indicate a connection between energy demand and metabolic processes on the one hand, and cellular stress responses such as oxidative stress, inflammation and autophagy on the other. Understanding physiological responses to temperature fluctuations in fishes farmed offshore can provide crucial background information for the conservation and successful management of aquaculture resources in the face of global change. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A variação nas estratégias de história de vida é central para nossa compreensão da dinâmica populacional e de como os organismos se adaptam aos seus ambientes. No entanto, carecemos de consenso sobre os processos ecológicos que impulsionam a variação em traços relacionados à reprodução e sobrevivência. Por exemplo, ainda não compreendemos a causa de dois padrões inter e intraespecíficos generalizados: (1) a associação positiva ubíqua entre o tamanho da ninhada de aves e a latitude; e (2) a variação na extensão da eclosão assíncrona dos ovos dentro de uma única ninhada. Hipóteses bem conhecidas para explicar cada padrão têm se concentrado principalmente em processos bióticos relacionados à disponibilidade de alimento e risco de predação. No entanto, a adaptação local para manter a viabilidade do ovo poderia explicar ambos os padrões com um único mecanismo abiótico. A hipótese da viabilidade do ovo foi inicialmente proposta para explicar a causa da eclosão assíncrona e sugere que a eclosão assíncrona resulta do início precoce da incubação em resposta a condições microclimáticas desfavoráveis do ninho, que de outra forma reduziriam a viabilidade do ovo. No entanto, a alocação de recursos para a incubação precoce, antes da conclusão da ninhada, pode restringir energeticamente o tamanho da ninhada e ajudar a explicar a associação positiva entre o tamanho da ninhada e a latitude. Medimos a variação intraespecífica em cinco características de história de vida funcionalmente ligadas de corujas-buraqueiras em cinco locais de estudo abrangendo um transecto latitudinal de 1.400 km no oeste da América do Norte: tamanho da ninhada, momento do início da incubação, grau de assincronia da eclosão, probabilidade de falha na eclosão e sobrevivência dos filhotes. Descobrimos que a maioria das características variava clinalmente com a latitude, mas todas as características estavam mais fortemente associadas aos microclimas individuais dos ninhos do que com a latitude, e todas variavam com o microclima do ninho nas direções previstas pela hipótese da viabilidade do ovo. Além disso, a incubação começou mais cedo, a assincronia da eclosão aumentou e o tamanho da ninhada diminuiu ao longo da estação reprodutiva. Esses resultados sugerem que o microclima do ninho impulsiona um importante trade-off de história de vida e que gradientes térmicos são frequentemente suficientes para explicar os padrões biogeográficos e sazonais observados nas estratégias de história de vida. Além disso, nossos resultados revelam um mecanismo indireto potencialmente importante pelo qual o sucesso reprodutivo e o recrutamento poderiam ser afetados pelas mudanças climáticas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Nest microclimate and limits to egg viability explain avian life-history variation across latitudinal gradients: Variation in life-history strategies is central to our understanding of population dynamics and how organisms adapt to their environments. Yet we lack consensus regarding the ecological processes that drive variation in traits related to reproduction and survival. For example, we still do not understand the cause of two widespread inter- and intraspecific patterns: (1) the ubiquitous positive association between avian clutch size and latitude; and (2) variation in the extent of asynchronous hatching of eggs within a single clutch. Well-known hypotheses to explain each pattern have largely focused on biotic processes related to food availability and predation risk. However, local adaptation to maintain egg viability could explain both patterns with a single abiotic mechanism. The egg viability hypothesis was initially proposed to explain the cause of asynchronous hatching and suggests that asynchronous hatching results from early incubation onset in response to unfavorable nest microclimatic conditions, which otherwise reduce egg viability. However, allocation of resources to early incubation, prior to clutch completion, may energetically constrain clutch size and help explain the positive association between clutch size and latitude. We measured intraspecific variation in five functionally linked life-history traits of burrowing owls at five study sites spanning a 1,400-km latitudinal transect in western North America: clutch size, the timing of incubation onset, the degree of hatching asynchrony, the probability of hatching failure, and nestling survival. We found that most traits varied clinally with latitude, but all the traits were more strongly associated with individual nest microclimates than with latitude, and all varied with nest microclimate in the directions predicted by the egg viability hypothesis. Furthermore, incubation began earlier, hatching asynchrony increased, and clutch size declined across the breeding season. These results suggest that nest microclimate drives an important life-history trade-off and that thermal gradients are often sufficient to account for observed biogeographic and seasonal patterns in life-history strategies. Furthermore, our results reveal a potentially important indirect mechanism by which reproductive success and recruitment could be affected by climate change. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A criação de salmão do Atlântico (Salmo salar) em gaiolas tem sido tradicionalmente localizada em latitudes mais altas, onde as temperaturas frias da água do mar favorecem esta prática. No entanto, estas regiões podem ser impactadas pelo aquecimento dos oceanos e ondas de calor que elevam a temperatura da água do mar além dos limites de termotolerância desta espécie. À medida que mais eventos de mortalidade em massa são relatados a cada ano devido a temperaturas anormais do mar, a indústria de aquicultura de salmão do Atlântico em gaiolas reconhece a necessidade de se adaptar a um oceano em mudança. Este artigo revisa os limites de tolerância térmica do salmão do Atlântico adulto, bem como as consequências ecofisiológicas deletérias do estresse térmico, com ênfase em como isso afeta negativamente os ciclos de produção da aquicultura em gaiolas marinhas. Soluções biotecnológicas direcionadas à plasticidade fenotípica do salmão do Atlântico e sua diversidade genética, particularmente a de suas populações mais ao sul no limite de sua distribuição zoogeográfica natural, são discutidas. Algumas dessas soluções incluem programas de reprodução seletiva, que podem desempenhar um papel fundamental nesta busca por uma linhagem de salmão do Atlântico mais termotolerante que possa ajudar a indústria de aquicultura em gaiolas a se adaptar mais rapidamente às incertezas climáticas, sem comprometer a rentabilidade. Tecnologias ômicas e reprodução de precisão, juntamente com avanços em criopreservação, também fazem parte do conjunto de ferramentas disponível que inclui outras soluções que podem permitir que criadores em gaiolas continuem a produzir salmão do Atlântico nas águas mais quentes dos oceanos do futuro. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Summer is coming! tackling ocean warming in atlantic salmon cage farming: Atlantic salmon (Salmo salar) cage farming has traditionally been located at higher latitudes where cold seawater temperatures favor this practice. However, these regions can be impacted by ocean warming and heat waves that push seawater temperature beyond the thermo-tolerance limits of this species. As more mass mortality events are reported every year due to abnormal sea temperatures, the Atlantic salmon cage aquaculture industry acknowledges the need to adapt to a changing ocean. This paper reviews adult Atlantic salmon thermal tolerance limits, as well as the deleterious eco-physiological consequences of heat stress, with emphasis on how it negatively affects sea cage aquaculture production cycles. Biotechnological solutions targeting the phenotypic plasticity of Atlantic salmon and its genetic diversity, particularly that of its southernmost populations at the limit of its natural zoogeographic distribution, are discussed. Some of these solutions include selective breeding programs, which may play a key role in this quest for a more thermotolerant strain of Atlantic salmon that may help the cage aquaculture industry to adapt to climate uncertainties more rapidly, without compromising profitability. Omics technologies and precision breeding, along with cryopreservation breakthroughs, are also part of the available toolbox that includes other solutions that can allow cage farmers to continue to produce Atlantic salmon in the warmer waters of the oceans of tomorrow. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os impactos do aumento de eventos de calor extremo sob mudanças climáticas podem diferir ao longo da ontogenia para espécies com ciclos de vida complexos. Diferentes estágios de vida podem (1) experimentar níveis desiguais de estresse ambiental que variam no espaço e tempo (exposição) e (2) possuir diferentes tolerâncias ao estresse (sensibilidade). Utilizamos um experimento de campo para investigar se exposição, sensibilidade e risco geral de mortalidade diferiam entre estágios de vida de uma espécie marinha fundamental (o mexilhão Mytilus californianus) através de condições térmicas que variam no espaço (habitat, elevação e local) e tempo (estação) no sul da Califórnia, EUA. Instalamos registradores de temperatura para documentar padrões de exposição específicos do habitat, conduzimos ensaios de tolerância térmica em laboratório para calcular a sensibilidade, e realizamos levantamentos de campo para determinar se os padrões de risco refletiam-se nas distribuições. A exposição a temperaturas extremas foi maior em habitats solitários e durante a primavera. Mexilhões juvenis foram mais sensíveis ao calor extremo que adultos, e a sensibilidade para ambos os estágios de vida foi maior em dezembro e março. O risco foi amplamente sazonal para juvenis, mas mais variável temporalmente para adultos. Padrões de ocorrência espacial foram consistentes com avaliações de risco para ambos os estágios de vida (ou seja, maior ocorrência em habitats de menor risco). Estes resultados destacam a importância de incorporar o estágio de vida e a dinâmica temporal ao prever impactos das mudanças climáticas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Spatial and temporal scales of exposure and sensitivity drive mortality risk patterns across life stages: Impacts of increases in extreme heat events under climate change may differ across ontogeny for species with complex life cycles. Different life stages may (1) experience unequal levels of environmental stress that vary across space and time (exposure) and (2) have different stress tolerances (sensitivity). We used a field experiment to investigate whether exposure, sensitivity, and overall mortality risk differed between life stages of a marine foundation species (the mussel Mytilus californianus) across thermal conditions that vary in space (habitat, elevation, and site) and time (season) in southern California, USA. We deployed temperature loggers to document habitat-specific exposure patterns, conducted laboratory thermal tolerance assays to calculate sensitivity, and performed field surveys to determine whether risk patterns were reflected in distributions. Exposure to extreme temperatures was highest in solitary habitats and during spring. Juvenile mussels were more sensitive to extreme heat than adults, and sensitivity for both life stages was highest in December and March. Risk was largely seasonal for juveniles but was more temporally variable for adults. Spatial occurrence patterns were congruent with risk assessments for both life stages (i.e., higher occurrence in lower risk habitats). These results highlight the importance of incorporating life stage and temporal dynamics when predicting impacts of climate change. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

O Ártico está experimentando taxas particularmente rápidas de aquecimento, consequentemente espécies boreais invasoras agora são capazes de sobreviver às temperaturas invernais menos extremas do Ártico. Embora a persistência de espécies intertidais e terrestres no Ártico seja primariamente determinada por sua capacidade de tolerar os invernos congelantes, as temperaturas do ar no verão ártico podem atingir 36 °C no intertidal, o que está além dos limites térmicos superiores de muitas espécies marinhas. Isto é normalmente letal para o conspícuo engenheiro do ecossistema Mytilus edulis. Análises transcriptômicas foram realizadas em animais coletados in situ e experimentalmente aquecidos para entender se M. edulis é capaz de tolerar estas temperaturas de verão muito altas. Surpreendentemente, não houve enriquecimento significativo de termos da Ontologia Gênica (GO) ao comparar os animais intertidais do interior e exterior do fiorde com animais subtidais do exterior do fiorde (controle), representando animais coletados a 27 °C, 19 °C e 3 °C respectivamente. Esta falta de diferenciação indicou uma ampla capacidade de aclimatação nesta espécie. Por outro lado, enriquecimento significativo para processos como transdução de sinal, citoesqueleto e modificação de proteínas celulares foi identificado nos perfis de expressão dos animais experimentalmente aquecidos a 22 °C e 32 °C. Esta diferença na expressão gênica entre animais coletados in situ e experimentalmente aquecidos foi quase certamente devido aos primeiros estarem aclimatados a um regime de temperatura flutuante, mas previsível, que aumentou suas tolerâncias térmicas. Curiosamente, não houve evidência de enriquecimento da resposta clássica ao estresse celular em nenhum dos animais amostrados. A identificação de uma expansão massiva da família gênica da proteína de choque térmico HSPA12 de 70 kDa apresentou a possibilidade destes genes atuarem como reguladores intertidais sustentando a resiliência térmica. Esta expansão resultou em uma resposta celular ao estresse modificada, como uma adaptação evolutiva ao rigor do estilo de vida intertidal invasivo. Assim, M. edulis parece ter capacidade considerável para suportar as atuais taxas de aquecimento do Ártico, e a muito grande variação térmica concomitante. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Resilience in Greenland intertidal Mytilus: The hidden stress defense: The Arctic is experiencing particularly rapid rates of warming, consequently invasive boreal species are now able to survive the less extreme Arctic winter temperatures. Whilst persistence of intertidal and terrestrial species in the Arctic is primarily determined by their ability to tolerate the freezing winters, air temperatures in the Arctic summer can reach 36 °C in the intertidal, which is beyond the upper thermal limits of many marine species. This is normally lethal for the conspicuous ecosystem engineer Mytilus edulis. Transcriptomic analyses were undertaken on both in situ collected and experimentally warmed animals to understand whether M. edulis is able to tolerate these very high summer temperatures. Surprisingly there was no significant enrichment for Gene Ontology terms (GO) when comparing the inner and outer fjord intertidal animals with outer fjord subtidal (control) animals, representing animals collected at 27 °C, 19 °C and 3 °C respectively. This lack of differentiation indicated a wide acclimation ability in this species. Conversely, significant enrichment for processes such as signal transduction, cytoskeleton and cellular protein modification was identified in the expression profiles of the 22 °C and 32 °C experimentally heated animals. This difference in gene expression between in situ collected and experimentally warmed animals was almost certainly due to the former being acclimated to a fluctuating, but predictable, temperature regime, which has increased their thermal tolerances. Interestingly, there was no evidence for enrichment of the classical cellular stress response in any of the animals sampled. Identification of a massive expansion of the HSPA12 heat shock protein 70 kDa gene family presented the possibility of these genes acting as intertidal regulators underpinning thermal resilience. This expansion has resulted in a modified cellular stress response, as an evolutionary adaptation to the rigour of the invasive intertidal life style. Thus, M. edulis appear to have considerable capacity to withstand the current rates of Arctic warming, and the very large attendant thermal variation. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Prevê-se que as mudanças climáticas induzidas por atividades antropogênicas aumentem a variabilidade térmica nas águas costeiras, o que pode ter fortes efeitos fisiológicos sobre indivíduos e populações de ectotérmicos marinhos. A magnitude e direção desses efeitos térmicos variam dependendo da espécie, estágio de vida, biogeografia, habitat e estação. Este estudo teve como objetivo comparar a tolerância térmica de uma variedade de peixes juvenis e macroinvertebrados adultos de habitats entremarés e estuarinos em uma região temperada quente e termicamente variável na costa sudeste da África do Sul. A variabilidade sazonal na tolerância térmica foi comparada entre espécies, grupos taxonômicos, distribuição biogeográfica e afinidade de habitat e relacionada com dados de temperatura da água existentes e projetados para avaliar a vulnerabilidade local de cada espécie. Foram quantificados o máximo térmico crítico (CT<inf>max</inf>), o mínimo térmico crítico (CT<inf>min</inf>), as amplitudes e escopos térmicos e as margens de segurança térmica de cada espécie. As maiores diferenças nos padrões de tolerância térmica foram baseadas na taxonomia, com macroinvertebrados apresentando tolerância térmica mais ampla em comparação com peixes, com exceção do ouriço-do-mar do Cabo, tanto no verão quanto no inverno. Foram observadas amplitudes inferiores relativamente estreitas de tolerância e valores de margem de segurança para espécies de peixes juvenis transitórios subtropicais e temperados do habitat rochoso entremarés de baixa costa, tanto no verão quanto no inverno. Isso indica que essas espécies de peixes e o ouriço-do-mar do Cabo podem ser mais vulneráveis aos aumentos projetados na variabilidade de temperatura fria (ressurgência no verão) do que na variabilidade de temperatura quente nesta região temperada quente, se não forem capazes de buscar refúgio em habitat térmico. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal tolerance, safety margins and vulnerability of coastal species: Projected impact of climate change induced cold water variability in a temperate African region: Anthropogenic induced climate change is predicted to increase the thermal variability in coastal waters, which can have strong physiological effects on individuals and populations of marine ectotherms. The magnitude and direction of these thermal effects varies depending on species, life stage, biogeography, habitat and season. This study aimed to compare the thermal tolerance of a range of juvenile fish and adult macro-invertebrates from intertidal and estuarine habitats in a warm-temperate, thermally variable region on the south-east coast of South Africa. Seasonal variability in thermal tolerance was compared between species, taxonomic groups, biogeographical distribution and habitat affinity and related to existing and projected water temperature data to gauge the local vulnerability of each species. Critical thermal maximum (CT<inf>max</inf>), critical thermal minimum (CT<inf>min</inf>), thermal breadths and scopes, and the thermal safety margins of each species were quantified. The greatest differences in thermal tolerance patterns were based on taxonomy, with macro-invertebrates having broader thermal tolerance compared to fish, with the exception of the Cape sea urchin, in both summer and winter. Relatively narrow lower breadths in tolerance and safety margin values for transient juvenile sub-tropical and temperate fish species from the intertidal rocky low-shore habitat were observed in both summer and winter. This indicates that these fish species and the Cape sea urchin may be more vulnerable to projected increases in cold temperature (upwelling in summer) than warm temperature variability in this warm-temperate region if they are unable to seek thermal habitat refuge. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Propõe-se que o alargamento dos limites e da amplitude da tolerância térmica das espécies dos trópicos para as latitudes temperadas reflita gradientes espaciais na sazonalidade da temperatura, mas a importância das mudanças sazonais nas tolerâncias térmicas dentro e entre locais é muito menos apreciada. Realizamos ensaios térmicos para examinar as temperaturas críticas máxima e mínima (CT<inf>max</inf> e CT<inf>min</inf>, respectivamente) de uma comunidade de mosquitos ao longo de suas estações ativas. A CT<inf>min</inf> dos mosquitos acompanhou as mudanças sazonais na temperatura, enquanto a CT<inf>max</inf> seguiu um padrão de contragradiente com as menores tolerâncias ao calor no verão. A amplitude térmica dos mosquitos diminuiu da primavera para o verão e depois aumentou do verão para o outono. Mostramos uma dicotomia temporal nas tolerâncias térmicas com amplitudes térmicas de organismos temperados no verão refletindo as dos trópicos ("tropicalização") que está intercalada entre uma "temperização" na primavera e outono. Portanto, nossos padrões de tolerância em uma única latitude temperada recapitulam padrões clássicos através da latitude. Essas descobertas destacam a necessidade de entender melhor os componentes temporais e espaciais da variação da termotolerância, incluindo plasticidade e seleção sazonal rápida, e o potencial dessa variação para afetar as respostas das espécies às mudanças climáticas. Com os verões ficando mais longos e o aumento das temperaturas noturnas no inverno, esperamos uma crescente tropicalização das tolerâncias térmicas das espécies tanto no espaço quanto no tempo. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Community-wide seasonal shifts in thermal tolerances of mosquitoes: The broadening in species’ thermal tolerance limits and breadth from tropical to temperate latitudes is proposed to reflect spatial gradients in temperature seasonality, but the importance of seasonal shifts in thermal tolerances within and across locations is much less appreciated. We performed thermal assays to examine the maximum and minimum critical temperatures (CT<inf>max</inf> and CT<inf>min</inf>, respectively) of a mosquito community across their active seasons. Mosquito CT<inf>min</inf> tracked seasonal shifts in temperature, whereas CT<inf>max</inf> tracked a countergradient pattern with lowest heat tolerances in summer. Mosquito thermal breadth decreased from spring to summer and then increased from summer to autumn. We show a temporal dichotomy in thermal tolerances with thermal breadths of temperate organisms in summer reflecting those of the tropics (“tropicalization”) that is sandwiched between a spring and autumn “temperatization.” Therefore, our tolerance patterns at a single temperate latitude recapitulate classical patterns across latitude. These findings highlight the need to understand the temporal and spatial components of thermotolerance variation better, including plasticity and rapid seasonal selection, and the potential for this variation to affect species responses to climate change. With summers becoming longer and increasing winter nighttime temperatures, we expect increasing tropicalization of species thermal tolerances in both space and time. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A tolerância térmica é uma característica altamente valiosa para a aquicultura. No entanto, mecanismos regulatórios complexos impedem que marcadores moleculares convencionais, baseados em DNA, sejam eficazes. Assim, para buscar potenciais biomarcadores de tolerância ao frio em peixes em nível pós-transcricional, o objetivo deste trabalho é revisar sistematicamente a literatura atual sobre miRNAs relacionados a baixas temperaturas em peixes teleósteos e responder à pergunta: existem miRNAs relacionados a mecanismos-chave de tolerância ao frio em peixes? Através de uma busca sistemática em 3 bancos de dados diferentes, um total de 418 estudos foram inicialmente identificados. Após triagem criteriosa, 6 estudos foram incluídos na revisão sistemática. Pelo menos 71 miRNAs foram relatados como diferencialmente expressos (DE) em peixes expostos a baixas temperaturas, dos quais 29 foram considerados regulados positivamente e 42 regulados negativamente em peixes sob estresse por frio. Entre o número total de miRNAs DE, 6 foram encontrados presentes em pelo menos dois estudos: miR-9-3p, miR-135c, miR-9-5p, miR-30b, miR-122, miR-92a-3p. Os miRNAs DE apresentados em pelo menos dois estudos foram submetidos ao DIANA mirPath v.3 para identificar genes-alvo potenciais usando o banco de dados microT-CDS v 5.0. Esses miRNAs potencialmente direcionam enzimas regulatórias-chave para o metabolismo de glicose e lipídios, controlando a mudança no metabolismo energético necessária para adaptação ao frio. A sinalização FoxO e o ciclo circadiano também estão muito provavelmente envolvidos nos mecanismos de tolerância térmica. Esses achados representam alvos potenciais para investigação futura de ferramentas preditivas baseadas em microRNA para tolerância ao frio em peixes. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

MicroRNA roles and their potential use as selection tool to cold tolerance of domesticated teleostean species: A systematic review: Thermal tolerance is a highly valuable trait for aquaculture. However, complex regulatory mechanisms prevent conventional molecular markers, based on DNA, from being effective. Thus, in order to search for potential cold-tolerance biomarkers in fish at a post-transcriptional level, the aim of this work is to systematic review current literature on miRNAs related to low temperature in teleost fish and answer the question: are there any miRNAs related to key mechanisms of cold-tolerance in fish? Through a systematic search in 3 different databases, a total of 418 studies were initially identified. After criterious screening, 6 studies were included in the systematic review. At least 71 miRNAs were reported to be differentially expressed (DE) in fish exposed to low temperatures, from which 29 were considered up regulated and 42 down regulated in cold stressed fish. Among the total number of DE miRNAs, 6 were found to be present in at least two studies: miR-9-3p, miR-135c, miR-9-5p, miR-30b, miR-122, miR-92a-3p. DE miRNAs presented in at least two studies were submitted to DIANA mirPath v.3 to identify potential target genes using microT-CDS v 5.0 database. These miRNAs potentially target key regulatory enzymes to glucose and lipid metabolism, controlling the shift in energy metabolism required for cold adaptation. FoxO signaling and circadian cycle are also very likely involved in thermal tolerance mechanisms. These findings represent potential targets for further investigation of microRNA-based predictive tools for fish cold tolerance. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

A poluição plástica é o foco de substancial interesse científico e público, levando muitos a acreditar que o problema está bem documentado e gerenciado, com mitigação efetiva em vigor. No entanto, muitos aspectos são pouco compreendidos, incluindo questões fundamentais relacionadas ao alcance e severidade dos impactos (por exemplo, consequências demográficas no nível populacional). Os plásticos se acumulam em quantidades significativas em praias globalmente, ainda assim as consequências para esses ambientes terrestres são em grande parte desconhecidas. Usando medições reais in situ de flutuações térmicas circadianas de sedimentos praiais na Ilha Henderson e nas Ilhas Cocos (Keeling), demonstramos que os plásticos aumentam os extremos de temperatura circadianos. Níveis particulares de plástico foram associados com aumentos nas temperaturas máximas diárias de 2,45 °C e diminuições das temperaturas mínimas diárias em −1,50 °C a 5 cm de profundidade abaixo do plástico acumulado. A massa de plástico superficial foi alta em ambas as ilhas (Henderson: 571 ± 197 g/m²; Cocos: 3164 ± 1989 g/m²), mas não afetou a condutividade térmica, capacidade térmica específica, difusividade térmica ou conteúdo de umidade dos sedimentos praiais. Portanto, sugerimos que o plástico afeta as temperaturas dos sedimentos alterando as entradas e saídas térmicas (por exemplo, absorção de radiação infravermelha). As flutuações de temperatura circadianas resultantes têm implicações potencialmente significativas para ectotérmicos terrestres, muitos dos quais possuem limites estreitos de tolerância térmica e são funcionalmente importantes em habitats praiais. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Plastic debris increases circadian temperature extremes in beach sediments: Plastic pollution is the focus of substantial scientific and public interest, leading many to believe the issue is well documented and managed, with effective mitigation in place. However, many aspects are poorly understood, including fundamental questions relating to the scope and severity of impacts (e.g., demographic consequences at the population level). Plastics accumulate in significant quantities on beaches globally, yet the consequences for these terrestrial environments are largely unknown. Using real world, in situ measurements of circadian thermal fluctuations of beach sediment on Henderson Island and Cocos (Keeling) Islands, we demonstrate that plastics increase circadian temperature extremes. Particular plastic levels were associated with increases in daily maximum temperatures of 2.45 °C and decreases of daily minimum by − 1.50 °C at 5 cm depth below the accumulated plastic. Mass of surface plastic was high on both islands (Henderson: 571 ± 197 g/m2; Cocos: 3164 ± 1989 g/m2), but did not affect thermal conductivity, specific heat capacity, thermal diffusivity, or moisture content of beach sediments. Therefore, we suggest plastic effects sediment temperatures by altering thermal inputs and outputs (e.g., infrared radiation absorption). The resulting circadian temperature fluctuations have potentially significant implications for terrestrial ectotherms, many of which have narrow thermal tolerance limits and are functionally important in beach habitats. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento dos oceanos induzido pelas mudanças climáticas é a maior ameaça à persistência dos recifes de coral globalmente. Dada a taxa atual de aquecimento dos oceanos, pode não haver tempo suficiente para a aclimatação ou adaptação natural pelos corais. Esta urgência levou à exploração de técnicas de manejo ativo visando melhorar a tolerância térmica em corais. Aqui, testamos a capacidade de aclimatação transgeracional no coral construtor de recifes Pocillopora acuta como meio de aumentar o desempenho da prole em águas mais quentes. Expusemos colônias de coral de um recife influenciado por ressurgência intermitente e efluente constante de água quente de uma usina nuclear a temperaturas que correspondiam (26 °C) ou excediam (29,5 °C) as temperaturas médias sazonais específicas por três ciclos reprodutivos; a prole foi autorizada a se estabelecer e crescer em ambas as temperaturas. Colônias aquecidas reproduziram-se significativamente mais cedo no ciclo lunar e produziram menos plânulas e menores. O recrutamento foi menor na temperatura de recrutamento aquecida, independentemente do tratamento parental. A sobrevivência dos recrutas não diferiu com base na temperatura parental ou de recrutamento. Recrutas de pais aquecidos eram menores e tinham menor rendimento quântico máximo (Fv/Fm), uma medida do desempenho fotoquímico do simbionte. Não encontramos evidência direta de que o condicionamento térmico de corais adultos de P. acuta melhora o desempenho da prole em água mais quente; no entanto, a exposição crônica das colônias parentais a temperaturas mais quentes no local do recife de origem pode ter limitado a capacidade de aclimatação transgeracional. A extensão em que a resposta dos corais a esta abordagem de manejo ativo pode variar entre espécies e locais permanece incerta e merece investigação adicional. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of thermal conditioning on the performance of Pocillopora acuta adult coral colonies and their offspring: Ocean warming induced by climate change is the greatest threat to the persistence of coral reefs globally. Given the current rate of ocean warming, there may not be sufficient time for natural acclimation or adaptation by corals. This urgency has led to the exploration of active management techniques aimed at enhancing thermal tolerance in corals. Here, we test the capacity for transgenerational acclimation in the reef-building coral Pocillopora acuta as a means of increasing offspring performance in warmer waters. We exposed coral colonies from a reef influenced by intermittent upwelling and constant warm-water effluent from a nuclear power plant to temperatures that matched (26 °C) or exceeded (29.5 °C) season-specific mean temperatures for three reproductive cycles; offspring were allowed to settle and grow at both temperatures. Heated colonies reproduced significantly earlier in the lunar cycle and produced fewer and smaller planulae. Recruitment was lower at the heated recruitment temperature regardless of parent treatment. Recruit survival did not differ based on parent or recruitment temperature. Recruits from heated parents were smaller and had lower maximum quantum yield (Fv/Fm), a measurement of symbiont photochemical performance. We found no direct evidence that thermal conditioning of adult P. acuta corals improves offspring performance in warmer water; however, chronic exposure of parent colonies to warmer temperatures at the source reef site may have limited transgenerational acclimation capacity. The extent to which coral response to this active management approach might vary across species and sites remains unclear and merits further investigation. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Ondas de calor marinhas estão ocorrendo com maior frequência e magnitude em todo o mundo e podem alterar significativamente a estrutura da comunidade e a função do ecossistema. Prever mudanças na estrutura da comunidade em temperaturas extremas requer uma compreensão da variação na tolerância térmica entre espécies, e de como a potencial aclimatação a temperaturas recentes influencia a sobrevivência. Para abordar isso, determinamos a tolerância a temperaturas extremas em uma assembleia de crustáceos epifaunais que habita macroalgas no ponto quente de aquecimento oceânico do sudeste da Austrália. Anfípedes foram o grupo mais abundante e a tolerância térmica das espécies mais abundantes (duas no inverno e quatro no verão) foi testada para determinar seus limites térmicos e probabilidade de sobrevivência em temperaturas extremas do futuro próximo. A sobrevivência, medida como tempo até a imobilização, foi comparada entre espécies, sexos, estágio de vida e tamanho corporal. A maior variação na tolerância a temperaturas extremas foi entre espécies (não entre tamanhos corporais ou estágios de vida), indicando que ondas de calor podem alterar a composição da assembleia epifaunal associada a macroalgas. A comparação do histórico térmico recente (entre 18 °C a 22 °C) revelou maior tolerância térmica em indivíduos aclimatados ao calor. Nossos resultados indicam que os impactos de uma onda de calor marinha dependerão da composição local de espécies e de seu momento relativo às condições climáticas recentes. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Differential tolerance of species alters the seasonal response of marine epifauna to extreme warming: Marine heatwaves are occurring with greater frequency and magnitude worldwide and can significantly alter community structure and ecosystem function. Predicting changes in community structure in extreme temperatures requires an understanding of variation among species in their thermal tolerance, and how potential acclimatization to recent temperatures influences survival. To address this, we determined the tolerance to extreme temperatures in a crustacean epifaunal assemblage that inhabits macroalgae in the southeast Australian ocean warming hotspot. Amphipods were the most abundant group and the thermal tolerance of the most abundant species (two in winter and four in summer) was tested to determine their thermal limits and probability of survival in near-future extreme temperatures. Survival, measured as time to immobilization, was compared across species, sexes, life stage and body size. The greatest variation in tolerance to extreme temperatures was among species (not body sizes or life stages), indicating that heatwaves could shift the composition of the macroalgal associated epifaunal assemblage. Comparison of recent thermal history (between 18 °C to 22 °C) revealed greater thermal tolerance of warm acclimatized individuals. Our results indicate that the impacts of a marine heatwave will depend on local species composition and their timing relative to recent climate conditions. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Em Porto Rico, uma ilha ameaçada pelo aquecimento climático, apenas uma de duas espécies de sapos que compartilham parte de sua distribuição sofreu uma recente contração de distribuição para elevações mais altas. Questionamos se diferenças em sua resposta fisiológica à temperatura e desidratação poderiam explicar essa mudança distribucional. Estudamos uma população de terras baixas e uma de terras altas de Eleutherodactylus coqui, um generalista amplamente distribuído, e E. portoricensis, uma espécie ameaçada que atualmente é encontrada apenas acima de 600 m. Comparamos vários aspectos fisiológicos: temperatura operativa; seleção de temperatura; temperaturas críticas; e sua resposta a testes de desempenho de salto em vários regimes térmicos e hídricos. Os resultados revelaram que E. portoricensis teve o maior CTmin e menor CTmax e selecionou uma faixa mais fria de temperaturas do gradiente experimental. O desempenho de salto aumentou com a temperatura para as três populações até atingir o desempenho máximo. Posteriormente, o desempenho caiu drasticamente até atingir o CTmax. A desidratação teve um efeito negativo no desempenho para ambas as espécies, particularmente no desempenho máximo. Este efeito foi maior para E. portoricensis, seguido por E. coqui de alta elevação. As limitações fisiológicas térmico-hídricas significativamente maiores de E. portoricensis podem explicar sua recente contração de distribuição, potencialmente, como resposta ao aquecimento climático. E. coqui de baixa elevação teve a menor tolerância ao aquecimento operativo e foi a única população a selecionar temperaturas semelhantes às encontradas em seu ambiente, indicando que pode estar estreitamente adaptada às condições térmicas locais e, portanto, também vulnerável às mudanças climáticas. Nossos resultados apontam para plasticidade na resposta de E. coqui a condições climáticas variáveis e apresentam evidências de diferentes respostas fisiológicas entre espécies intimamente relacionadas na mesma localidade. Este trabalho destaca a importância de estudar os efeitos combinados de temperatura e hidratação para entender a resposta de ectotérmicos a ambientes em aquecimento e apresenta mais evidências de que a dessecação pode ser um fator limitante determinando quais espécies podem sobreviver. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Response to thermal and hydric regimes point to differential inter- and intraspecific vulnerability of tropical amphibians to climate warming: In Puerto Rico, an island threatened by climate warming, only one of two species of frogs that share part of their distribution has undergone a recent range contraction to higher elevations. We questioned if differences in their physiological response to temperature and dehydration might explain this distributional change. We studied a lowland and a highland population of Eleutherodactylus coqui, a widespread generalist, and E. portoricensis, an endangered species that is currently found only above 600 m. We compared various physiological aspects: operative temperature; temperature selection; critical temperatures; and their response to jumping performance tests at various thermal and hydric regimes. Results revealed that E. portoricensis had the highest CT<inf>min</inf> and lowest CT<inf>max</inf> and selected a cooler range of temperatures from the experimental gradient. Jumping performance increased with temperature for the three populations until attaining maximum performance. Afterwards, performance dropped drastically until reaching CT<inf>max</inf>. Dehydration had a negative effect on performance for both species, particularly on maximum performance. This effect was greatest for E. portoricensis, followed by high-elevation E. coqui. The significantly greater thermo-hydric physiological limitations of E. portoricensis may explain its recent range contraction, potentially, as a response to climate warming. Low-elevation E. coqui had the lowest operative warming tolerance and was the only population to select temperatures like those encountered in their environment, indicating it may be narrowly adapted to local thermal conditions and thus, also vulnerable to climate change. Our results point towards plasticity in the response of E. coqui to varying climatic conditions, and present evidence of different physiological responses between closely related species at the same locality. This work highlights the importance of studying the combined effects of temperature and hydration to understand the response of ectotherms to warming environments and presents further evidence that desiccation may be a limiting factor determining which species may survive. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Título do Trabalho: Tolerância Térmica em Formigas: Uma Revisão de Métodos, Hipóteses e Fontes de Variação

As formigas (Hymenoptera: Formicidae) são um grupo conspícuo de ectotérmicos cujo comportamento, distribuição, fisiologia e aptidão são regulados pela temperatura. Consequentemente, o interesse por características como a tolerância térmica que permitem às formigas sobreviver e prosperar em climas variáveis aumentou exponencialmente nas últimas décadas. Aqui, sintetizamos a literatura publicada sobre a tolerância térmica de formigas. Iniciamos nossa revisão com a discussão de métricas comuns: limites térmicos críticos, limites térmicos letais, resistência à queda, recuperação do coma por frio e super-resfriamento. Em particular, destacamos as formas como cada métrica térmica é quantificada e oferecemos um conjunto de ressalvas metodológicas para consideração. A seguir, descrevemos padrões e hipóteses para a tolerância térmica de formigas ao longo de gradientes térmicos espaciais e temporais. Espacialmente, focamos nas relações com latitude, altitude, urbanização e microclima. Temporalmente, focamos na plasticidade sazonal, variação diária, compensações entre dominância e tolerância térmica, e aclimatação. Discutimos ainda outras fontes de variação incluindo história evolutiva, tamanho corporal, idade, castas e nutrição. Finalmente, destacamos vários tópicos de interesse para biólogos térmicos de formigas, variando em escopo desde o desenvolvimento de métodos até os impactos das mudanças climáticas. © 2021 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Ant Thermal Tolerance: A Review of Methods, Hypotheses, and Sources of Variation: Ants (Hymenoptera: Formicidae) are a conspicuous group of ectotherms whose behavior, distribution, physiology, and fitness are regulated by temperature. Consequently, interest in traits like thermal tolerance that enable ants to survive and thrive in variable climates has increased exponentially over the past few decades. Here, we synthesize the published literature on the thermal tolerance of ants. We begin our review with discussion of common metrics: critical thermal limits, lethal thermal limits, knock-down resistance, chill-coma recovery, and supercooling. In particular, we highlight the ways each thermal metric is quantified and offer a set of methodological caveats for consideration. We next describe patterns and hypotheses for ant thermal tolerance along spatial and temporal temperature gradients. Spatially, we focus on relationships with latitude, elevation, urbanization, and microclimate. Temporally, we focus on seasonal plasticity, daily variation, dominance-thermal tolerance tradeoffs, and acclimation. We further discuss other sources of variation including evolutionary history, body size, age, castes, and nutrition. Finally, we highlight several topics of interest to ant thermal biologists, ranging in scope from methods development to the impacts of climate change. © 2021 Elsevier B.V., All rights reserved.

Compreender como os fatores ambientais afetam a tolerância térmica das espécies é crucial para prever o impacto do estresse térmico na abundância e distribuição das espécies. Até o momento, as respostas das espécies ao estresse térmico são tipicamente avaliadas em indivíduos criados em laboratório e usando dados climáticos grosseiros e de baixa resolução que podem não refletir a dinâmica do microhabitat em uma escala relevante. Aqui, examinamos a variação temporal diária na tolerância ao calor em uma variedade de espécies em seus ambientes naturais através da Austrália temperada e tropical. Indivíduos foram coletados em seus habitats ao longo do dia e testados para tolerância ao calor imediatamente após, enquanto os microclimas locais foram registrados nos locais de coleta. Encontramos altos níveis de plasticidade na tolerância ao calor em todas as espécies testadas. Tanto a variabilidade de curto quanto de longo prazo da temperatura e umidade afetaram os ajustes plásticos da tolerância ao calor dentro e entre os dias, mas com diferenças entre espécies. Nossos resultados revelam que mudanças plásticas na tolerância ao calor ocorrem rapidamente em uma escala diária e que fatores ambientais em uma escala de tempo relativamente curta são importantes impulsionadores da variação observada na tolerância térmica. Ignorar tais processos fisiológicos em escala fina em modelos de distribuição pode obscurecer conclusões sobre mudanças na distribuição das espécies com as mudanças climáticas globais. Este artigo é parte da edição temática 'Distribuição das espécies diante de ambientes em mudança (parte 1)'. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Into the wild - a field study on the evolutionary and ecological importance of thermal plasticity in ectotherms across temperate and tropical regions: Understanding how environmental factors affect the thermal tolerance of species is crucial for predicting the impact of thermal stress on species abundance and distribution. To date, species' responses to thermal stress are typically assessed on laboratory-reared individuals and using coarse, low-resolution, climate data that may not reflect microhabitat dynamics at a relevant scale. Here, we examine the daily temporal variation in heat tolerance in a range of species in their natural environments across temperate and tropical Australia. Individuals were collected in their habitats throughout the day and tested for heat tolerance immediately thereafter, while local microclimates were recorded at the collection sites. We found high levels of plasticity in heat tolerance across all the tested species. Both short- and long-term variability of temperature and humidity affected plastic adjustments of heat tolerance within and across days, but with species differences. Our results reveal that plastic changes in heat tolerance occur rapidly at a daily scale and that environmental factors on a relatively short timescale are important drivers of the observed variation in thermal tolerance. Ignoring such fine-scale physiological processes in distribution models might obscure conclusions about species' range shifts with global climate change. This article is part of the theme issue 'Species' ranges in the face of changing environments (part 1)'. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Mudanças globais nas temperaturas da superfície do solo estão alterando as abundâncias e distribuições geográficas de espécies de invertebrados em todo o mundo, incluindo efeitos sobre microartrópodes do solo como os colêmbolos (Collembola), que são vitais para manter a saúde do solo e fornecer serviços ecossistêmicos. Estudos dos limites de tolerância térmica em invertebrados do solo têm o potencial de fornecer informações sobre respostas demográficas às mudanças climáticas e orientar avaliações de possíveis impactos na estrutura e funcionamento dos ecossistemas. Aqui, revisamos o estado do conhecimento dos limites de tolerância térmica em Collembola. As métricas de tolerância térmica se diversificaram ao longo do tempo, o que deve ser considerado ao realizar estudos comparativos em larga escala. Uma tendência temporal mostra que a estimativa dos 'Limites Térmicos Críticos' (CTL) está se tornando mais comum do que investigações do 'Ponto de Super-resfriamento' (SCP), apesar deste último ser a métrica mais amplamente utilizada. De fato, a maioria dos estudos (66%) em Collembola tem focado na tolerância ao frio; menos estudos avaliaram a tolerância ao calor. A maioria dos dados de tolerância térmica são de regiões temperadas e polares, com menos avaliações de latitudes tropicais e subtropicais. Enquanto a forma de vida hemiedáfica representa a maioria dos registros em baixas latitudes, grupos euedáficos e epedáficos permanecem amplamente não amostrados nessas regiões em comparação com a situação em regiões temperadas e de alta latitude, onde os registros de amostragem mostram uma distribuição mais equilibrada entre as diferentes formas de vida. A maioria dos dados de CTL são obtidos durante o período mais quente do ano, enquanto SCP e 'Temperatura Letal' (LT) mostram mais variação em termos da estação do ano em que os dados foram coletados. Concluímos que mais atenção deve ser dada às regiões zoogeográficas subestudadas nos trópicos, bem como a certos clados menos estudados como a família Neanuridae, para identificar o papel dos limites de tolerância térmica na redistribuição de espécies sob climas em mudança. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Half a century of thermal tolerance studies in springtails (Collembola): A review of metrics, spatial and temporal trends: Global changes in soil surface temperatures are altering the abundances and distribution ranges of invertebrate species worldwide, including effects on soil microarthropods such as springtails (Collembola), which are vital for maintaining soil health and providing ecosystem services. Studies of thermal tolerance limits in soil invertebrates have the potential to provide information on demographic responses to climate change and guide assessments of possible impacts on the structure and functioning of ecosystems. Here, we review the state of knowledge of thermal tolerance limits in Collembola. Thermal tolerance metrics have diversified over time, which should be taken into account when conducting large-scale comparative studies. A temporal trend shows that the estimation of ‘Critical Thermal Limits’ (CTL) is becoming more common than investigations of ‘Supercooling Point’ (SCP), despite the latter being the most widely used metric. Indeed, most studies (66%) in Collembola have focused on cold tolerance; fewer have assessed heat tolerance. The majority of thermal tolerance data are from temperate and polar regions, with fewer assessments from tropical and subtropical latitudes. While the hemiedaphic life form represents the majority of records at low latitudes, euedaphic and epedaphic groups remain largely unsampled in these regions compared to the situation in temperate and high latitude regions, where sampling records show a more balanced distribution among the different life forms. Most CTL data are obtained during the warmest period of the year, whereas SCP and ‘Lethal Temperature’ (LT) show more variation in terms of the season when the data were collected. We conclude that more attention should be given to understudied zoogeographical regions across the tropics, as well as certain less-studied clades such as the family Neanuridae, to identify the role of thermal tolerance limits in the redistribution of species under changing climates. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Espécies de peixes marinhos com ciclos de vida complexos passam por mudanças ontogenéticas em seus requisitos fisiológicos e de habitat. Portanto, prever como o aquecimento das condições oceânicas provavelmente impactará as populações de peixes requer análises específicas por tamanho (idade) e habitat. Determinamos a exposição do habitat e o escopo de adaptabilidade de 4 espécies de linguados orientais à plataforma no Mar de Bering ao aquecimento projetado pelas mudanças climáticas. Quantificamos a exposição do habitat atual e do final do século com base em retrospetivas e projeções de modelos regionais de circulação oceânica e quantificamos a adaptabilidade dos peixes com base em mudanças na distribuição de profundidade e a partir de tolerâncias térmicas publicadas do linguado-de-pedra-nortenho Lepidopsetta polyxystra, linguado-de-barbatana-amarela Limanda aspera, solha-do-Alasca Pleuronectes quadrituberculatus e solha-de-cabeça-chata Hippoglossoides elassodon. Estas 4 espécies completam seu ciclo de vida dentro da plataforma do Mar de Bering, mas têm diferentes preferências de profundidade e tolerâncias térmicas ao longo da ontogenia. Descobrimos que espécies ou faixas de tamanho que ocupam a plataforma interna, como o linguado-de-pedra-nortenho, linguado-de-barbatana-amarela e solha-do-Alasca, estão expostas a maior variabilidade sazonal em comparação com espécies da plataforma externa. Embora estas espécies da plataforma interna provavelmente estejam adaptadas a grandes mudanças sazonais de temperatura, a faixa futura de variabilidade sazonal foi projetada para exceder suas tolerâncias térmicas. Portanto, esperamos que espécies que residem no litoral durante parte de seu ciclo de vida e tenham alta sensibilidade à temperatura e mobilidade limitada sejam particularmente vulneráveis às mudanças climáticas. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Greater exposure of nearshore habitats in the Bering Sea makes fish early life stages vulnerable to climate change: Marine fish species with complex life cycles undergo ontogenetic changes in their physiological and habitat requirements. Therefore, predicting how warming ocean conditions are likely to impact fish populations requires size-(age-) and habitat-specific analyses. We determined the habitat exposure and scope of adaptability of 4 shelf-oriented flatfish species in the Bering Sea to projected climate-driven warming. We quantified present day and end-of-century habitat ex - posure based on hindcasts and forecasts of regional ocean circulation models and quantified fish adaptability based on changes in depth distribution and from published thermal tolerances of northern rock sole Lepidopsetta polyxystra, yellowfin sole Limanda aspera, Alaska plaice Pleuro - nectes quadrituberculatus, and flathead sole Hippoglossoides elassodon. These 4 species complete their life cycle within the Bering Sea shelf but have different depth preferences and thermal tolerances throughout ontogeny. We found that species or size ranges that occupy the inner shelf, such as northern rock sole, yellowfin sole, and Alaska plaice, are exposed to higher seasonal variability compared to outer shelf species. While these inner shelf species are likely adapted to large seasonal changes in temperature, the future range of seasonal variability was projected to exceed their thermal tolerances. Therefore, we expect species that reside inshore during part of their life cycle and have high temperature sensitivity and limited mobility to be particularly vulnerable to climate change. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Espera-se que os polinizadores tropicais experimentem efeitos substanciais devido às mudanças climáticas, mas aspectos de sua biologia térmica permanecem amplamente desconhecidos. Investigamos a tolerância térmica de abelhas produtoras de mel sem ferrão, o grupo de polinizadores tropicais mais importante ecológica, econômica e culturalmente. Avaliamos mudanças nos limites térmicos críticos inferior (CT<inf>Min</inf>) e superior (CT<inf>Max</inf>) de 17 espécies (12 gêneros) em duas altitudes (200 e 1500 m) nos Andes colombianos. Além disso, examinamos a influência do tamanho corporal (distância intertegular, ITD), pilosidade (comprimento dos pelos torácicos) e coloração (valor de claridade) na tolerância térmica das abelhas. Como os criadores de abelhas sem ferrão frequentemente realocam suas colônias ao longo do gradiente altitudinal, como uma tentativa inicial de explorar potenciais respostas sociais à variabilidade climática, também monitoramos por várias semanas a temperatura e umidade da cria em ninhos de três espécies em ambas as altitudes. Descobrimos que o CT<inf>Min</inf> diminuiu com a altitude enquanto o CT<inf>Max</inf> foi semelhante entre as altitudes. CT<inf>Min</inf> e CT<inf>Max</inf> aumentaram (baixa tolerância ao frio e alta tolerância ao calor) com o aumento do ITD, comprimento dos pelos e valor de claridade, mas essas relações foram fracas e explicaram no máximo 10% da variância. Nem CT<inf>Min</inf> nem CT<inf>Max</inf> exibiram sinal filogenético significativo. A temperatura do ninho da cria acompanhou mais de perto as variações diurnas ambientais no local de baixa altitude, mas foi constante e mais alta no local de alta altitude. Em contraste, a umidade do ninho da cria foi uniforme ao longo do dia, independentemente da altitude. A resposta mais forte no CT<inf>Min</inf>, e um CT<inf>Max</inf> semelhante entre as altitudes, segue um padrão de variação documentado em uma ampla gama de táxons que é comumente conhecido como hipótese da invariância ao calor de Brett. Nossos resultados indicam sensibilidades térmicas diferenciais e potenciais adaptações térmicas ao clima local, que apoiam políticas de conservação em andamento para restringir as realocações de longa distância de colônias. Eles também lançam luz sobre como a termorregulação do ninho pode ser maleável entre diferentes altitudes. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Neotropical stingless bees display a strong response in cold tolerance with changes in elevation: Tropical pollinators are expected to experience substantial effects due to climate change, but aspects of their thermal biology remain largely unknown. We investigated the thermal tolerance of stingless honey-making bees, the most ecologically, economically and culturally important group of tropical pollinators. We assessed changes in the lower (CT<inf>Min</inf>) and upper (CT<inf>Max</inf>) critical thermal limits of 17 species (12 genera) at two elevations (200 and 1500 m) in the Colombian Andes. In addition, we examined the influence of body size (intertegular distance, ITD), hairiness (thoracic hair length) and coloration (lightness value) on bees’ thermal tolerance. Because stingless beekeepers often relocate their colonies across the altitudinal gradient, as an initial attempt to explore potential social responses to climatic variability, we also tracked for several weeks brood temperature and humidity in nests of three species at both elevations. We found that CT<inf>Min</inf> decreased with elevation while CT<inf>Max</inf> was similar between elevations. CT<inf>Min</inf> and CT<inf>Max</inf> increased (low cold tolerance and high heat tolerance) with increasing ITD, hair length and lightness value, but these relationships were weak and explained at most 10% of the variance. Neither CT<inf>Min</inf> nor CT<inf>Max</inf> displayed significant phylogenetic signal. Brood nest temperature tracked ambient diel variations more closely in the low-elevation site, but it was constant and higher at the high-elevation site. In contrast, brood nest humidity was uniform throughout the day regardless of elevation. The stronger response in CT<inf>Min</inf>, and a similar CT<inf>Max</inf> between elevations, follows a pattern of variation documented across a wide range of taxa that is commonly known as the Brett’s heat-invariant hypothesis. Our results indicate differential thermal sensitivities and potential thermal adaptations to local climate, which support ongoing conservation policies to restrict the long-distance relocations of colonies. They also shed light on how malleable nest thermoregulation can be across elevations. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

A temperatura ambiental é um fator importante que restringe a dinâmica populacional de insetos. Devido ao atual aquecimento global, o interesse pelo impacto do estresse térmico em insetos tem crescido. A alta temperatura no verão é uma barreira chave para Bradysia odoriphaga (Diptera: Sciaridae), uma praga devastadora de vegetais na China. É bem conhecido que o endurecimento térmico moderado pode aumentar a termotolerância de muitos insetos, o que é benéfico para a adaptação ao estresse térmico ambiental. Para determinar se o endurecimento térmico era benéfico para B. odoriphaga se adaptar às altas temperaturas do verão, estudamos o desempenho biológico, respostas antioxidantes e expressão de hsp70 e hsp90 de larvas do 4º instar e adultos de B. odoriphaga após pré-exposição a temperaturas moderadas de endurecimento térmico (30–36°C). O endurecimento térmico moderado (32–36°C) aumentou a tolerância térmica larval ao estresse térmico extremo. No entanto, os parâmetros de vida foram significativamente inibidos, o desenvolvimento foi atrasado, a longevidade foi encurtada e a fecundidade foi diminuída. O endurecimento térmico moderado (30–34°C) causou sérios efeitos adversos nos parâmetros de vida e menor aumento da resistência ao calor para larvas do 4º instar. O endurecimento térmico moderado a 36°C enfraqueceu a tolerância ao calor dos adultos. A atividade de quatro enzimas antioxidantes em B. odoriphaga mudou drasticamente após o endurecimento térmico a 32–36°C. Durante a recuperação a 25°C, catalase (CAT), peroxidase (POD) e glutationa-S-transferase (GST) nas larvas testadas mantiveram atividades sucessivamente mais altas após o endurecimento térmico. Simultaneamente, os níveis de expressão de hsp70 e hsp90 aumentaram significativamente após o endurecimento térmico. Níveis mais altos de expressão também foram detectados em larvas, pupas e adultos após 48 horas de recuperação a 25°C. No geral, o endurecimento térmico moderado desempenhou um papel importante na plasticidade da tolerância ao calor das larvas de B. odoriphaga, e o sistema antioxidante e os genes hsp70 e hsp90 foram extremamente relevantes para este processo de adaptação. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of heat hardening on life parameters and thermostability of Bradysia odoriphaga larva and adults: Environmental temperature is an important factor restricting insect population dynamics. Due to the ongoing global warming, interest in the impact of heat stress on insects has grown. High temperature in summer is a key barrier for Bradysia odoriphaga (Diptera: Sciaridae), a devastating vegetable pest o in China. It is well known that moderate thermal hardening can enhance the thermotolerance of many insects, which is beneficial for adaptation to environmental thermal stress. In order to determine whether heat hardening was beneficial for B. odoriphaga to adapt to high summer temperatures, we studied the biological performance, antioxidant responses and hsp70 and hsp90 expression of B. odoriphaga 4th instar larvae and adults after pre-exposure to mild heat hardening temperatures (30–36°C). Mild heat hardening (32–36°C) enhanced the larval thermal tolerance to extreme heat stress. However, life parameters were significantly inhibited, development was delayed, longevity was shortened, and fecundity was decreased. Mild heat hardening (30–34°C) caused serious adverse effects on life parameters and less enhancement of heat resistance for 4th instar larvae. Mild heat hardening at 36°C weakened the heat tolerance of adults. The activity of four antioxidant enzymes in B. odoriphaga changed dramatically after heat hardening at 32–36°C. During recovery at 25°C, catalase (CAT), peroxidase (POD) and glutathione-S-transferase (GST) in tested larvae maintained successive higher activities after heat hardening. Simultaneously, the expression levels of hsp70 and hsp90 increased significantly after thermal hardening. Higher expression levels were also detected in larvae, pupae and adults after 48 hr recovery at 25°C. Overall, mild heat hardening played an important role in heat tolerance plasticity of B. odoriphaga larvae, and the antioxidant system and hsp70 and hsp90 genes were extremely relevant to this adaptation process. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Prevê-se que futuras mudanças climáticas não apenas aumentarão as temperaturas globais, mas também alterarão a variação temporal na temperatura. Como as tolerâncias térmicas formam um componente importante do nicho de uma espécie, mudanças no regime de temperatura têm a capacidade de impactar negativamente as espécies e, portanto, a diversidade das comunidades que habitam. Neste estudo, utilizamos microcosmos de protistas para avaliar como a temperatura média, bem como a variação temporal na temperatura, afetaram a diversidade. As comunidades consistiam em sete espécies em uma rede alimentar multitrófica. Cada ecossistema foi inoculado com as mesmas abundâncias de cada espécie no início do experimento, e as densidades das espécies, números de Hill (baseados na diversidade de Shannon), o número de extinções e a probabilidade de o microcosmo conter predadores foram todos calculados ao final do experimento. Para avaliar como a temperatura média e as flutuações de temperatura afetam a estabilidade, também medimos as densidades populacionais ao longo do tempo. Descobrimos que o aumento da variação temporal na temperatura aumentou as densidades finais, aumentou os números de Hill (em temperaturas médias baixas), diminuiu as taxas de extinção e aumentou a probabilidade de os predadores sobreviverem até o final do experimento. As temperaturas médias não afetaram significativamente nem o número de extinções nem a probabilidade de predadores, mas reduziram o efeito positivo do aumento da variação temporal na temperatura sobre a diversidade geral. Nossos resultados indicam que as mudanças climáticas têm o potencial de impactar a composição das comunidades ecológicas, alterando múltiplos componentes dos regimes de temperatura. No entanto, dado que algumas previsões climáticas estão prevendo o aumento das temperaturas médias e a redução da variabilidade, nossa descoberta de que o aumento da temperatura média e a redução da variação temporal estão geralmente associados a consequências negativas é um tanto preocupante. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Contributions of mean temperature and temperature variation to population stability and community diversity: Future climate changes are predicted to not only increase global temperatures but also alter temporal variation in temperature. As thermal tolerances form an important component of a species’ niche, changes to the temperature regime have the capacity to negatively impact species, and therefore, the diversity of the communities they inhabit. In this study, we used protist microcosms to assess how mean temperature, as well as temporal variation in temperature, affected diversity. Communities consisted of seven species in a multitrophic food web. Each ecosystem was inoculated with the same abundances of each species at the start of the experiment, and species densities, Hill's numbers (based on Shannon diversity), the number of extinctions, and the probability the microcosm contained predators were all calculated at the end of the experiment. To assess how mean temperature and temperature fluctuations affect stability, we also measured population densities through time. We found that increased temporal variation in temperature increased final densities, increased Hill's numbers (at low mean temperatures), decreased rates of extinctions, and increased the probability that predators survived till the end of the experiment. Mean temperatures did not significantly affect either the number of extinctions or the probability of predators, but did reduce the positive effect of increased temporal variation in temperature on overall diversity. Our results indicate that climatic changes have the potential to impact the composition of ecological communities by altering multiple components of temperature regimes. However, given that some climate forecasts are predicting increased mean temperatures and reduced variability, our finding that increased mean temperature and reduced temporal variation are both generally associated with negative consequences is somewhat concerning. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Pequenas diferenças nas respostas fisiológicas são conhecidas por influenciar taxas demográficas como a sobrevivência. Testamos diferenças nas respostas de aclimatação fisiológica de duas espécies de salamandras próximas que frequentemente coexistem, Ambystoma maculatum e A. opacum. Especificamente, medimos mudanças na temperatura crítica máxima (CT<inf>max</inf>), taxas metabólicas padrão (SMRs) e perda de água da área de superfície respiratória (RSAWL) após exposição a três tratamentos de temperatura em condições laboratoriais. Embora a magnitude das respostas de aclimatação de RSAWL e CT<inf>max</inf> ao aquecimento não tenha diferido entre as espécies estudadas, a SMR foi mantida através das temperaturas de aclimatação entre A. maculatum, mas declinou entre A. opacum aclimatadas a temperaturas mais quentes. A compensação metabólica pode facilitar a manutenção dos níveis de atividade de A. maculatum durante períodos quentes após a estação reprodutiva relativamente fria da primavera. Em contraste, a supressão metabólica pode permitir que A. opacum conserve energia quando exposta a condições de superfície durante a reprodução de outono e guarda do ninho. Simulamos como essas diferentes respostas de SMR provavelmente alterariam a sobrevivência pós-metamórfica em nossas espécies de estudo usando dados previamente coletados representando seis semanas sob condições seminaturais relativamente quentes. Nossa simulação indicou que, após o aquecimento e sob condições de estudo idênticas, a compensação metabólica pode permitir que juvenis de A. maculatum mantenham probabilidades de sobrevivência, enquanto a depressão metabólica pode fazer com que juvenis de A. opacum experimentem maior sobrevivência. Esses achados reforçam que respostas fisiológicas comparáveis entre espécies ecologicamente similares e simpátricas não podem ser presumidas. Além disso, os resultados deste estudo sugerem que respostas metabólicas podem desempenhar um papel importante na persistência de espécies de anfíbios conforme as temperaturas aumentam devido à modificação do habitat e mudanças climáticas. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Divergent physiological acclimation responses to warming between two co-occurring salamander species and implications for terrestrial survival: Small differences in physiological responses are known to influence demographic rates such as survival. We tested for differences in the physiological acclimation responses of two closely-related salamander species that often co-occur, Ambystoma maculatum and A. opacum. Specifically, we measured changes in critical thermal maxima (CT<inf>max</inf>), standard metabolic rates (SMRs), and respiratory surface area water loss (RSAWL) following exposure to three temperature treatments under laboratory conditions. While the magnitude of RSAWL and CT<inf>max</inf> acclimation responses to warming did not differ between the study species, SMR was maintained across acclimation temperatures among A. maculatum, but declined among A. opacum acclimated to warmer temperatures. Metabolic compensation may facilitate maintained A. maculatum activity levels during warm periods following the relatively cool spring breeding season. In contrast, metabolic suppression may allow A. opacum to conserve energy when exposed to surface conditions during fall breeding and nest guarding. We simulated how these different SMR responses would likely alter post-metamorphic survival in our study species using previously collected data representing six weeks under relatively warm seminatural conditions. Our simulation indicated that, following warming and under identical study conditions, metabolic compensation may allow juvenile A. maculatum to maintain survival likelihoods, whereas metabolic depression may cause juvenile A. opacum to experience increased survivorship. These findings underscore that comparable physiological responses among ecologically similar, sympatric species cannot be assumed. Further, results of this study suggest that metabolic responses may play an important role in amphibian species persistence as temperatures increase due to habitat modification and climate change. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Embora essencial para compreender os impactos das mudanças climáticas nos organismos, a variação circadiana permanece um componente subestudado da variação temporal nos limites de tolerância térmica [ou seja, o mínimo térmico crítico (CTmin) e o máximo térmico crítico (CTmax)]. Por exemplo, um CTmax mais alto poderia ser esperado para um indivíduo se a medição for realizada durante o dia (quando o estresse térmico é mais provável de ocorrer) em vez de à noite. Medimos a tolerância térmica (CTmin e CTmax) durante o dia e à noite em 101 lagartixas e escincídeos noturnos e diurnos em Hong Kong e na África do Sul, representando seis espécies e abrangendo uma variedade de habitats. Descobrimos que o período de medição (dia vs. noite) apenas afetou o CTmin na África do Sul (mas não em Hong Kong) e que o CTmax não foi afetado. O tamanho corporal e a espécie foram fatores importantes para determinar o CTmax em Hong Kong e o CTmin na África do Sul, respectivamente. No geral, entretanto, não encontramos variação circadiana consistente da tolerância térmica e sugerimos que as medições dos limites térmicos críticos podem ser influenciadas pelo momento da medição - mas que tais efeitos, quando presentes, provavelmente são dependentes do contexto. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

No consistent effect of daytime versus night-time measurement of thermal tolerance in nocturnal and diurnal lizards: While essential in understanding impacts of climate change for organisms, diel variation remains an understudied component of temporal variation in thermal tolerance limits [i.e. the critical thermal minimum (CTmin) and maximum (CTmax)]. For example, a higher Ctmax might be expected for an individual if the measurement is taken during the day (when heat stress is most likely to occur) instead of at night. We measured thermal tolerance (Ctmin and Ctmax) during both the daytime and night-time in 101 nocturnal and diurnal geckos and skinks in Hong Kong and in South Africa, representing six species and covering a range of habitats. We found that period of measurement (day vs. night) only affected Ctmin in South Africa (but not in Hong Kong) and that Ctmax was unaffected. Body size and species were important factors for determining Ctmax in Hong Kong and Ctmin in South Africa, respectively. Overall, however, we did not find consistent diel variation of thermal tolerance and suggest that measurements of critical thermal limits may be influenced by timing of measurement - but that such effects, when present, are likely to be context-dependent. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Este estudo utiliza as temperaturas da superfície do nível 2 coleção 2 dos Landsat 5, 7 e 8 para examinar as condições de adequação do habitat no período de 1985–2019, em relação à tolerância térmica do endêmico e ameaçado peixe delta smelt (Hypomesus transpacificus) e duas espécies de peixes não nativos, o achigã (Micropterus salmoides) e o peixe-prata do Mississippi (Menidia beryllina) no alto Estuário de São Francisco. Este produto foi validado usando dados de radiômetro térmico coletados de 2008 a 2019 em um local de validação numa plataforma no Mar Salton (RMSE = 0,78 °C, r = 0,99, R² = 0,99, p < 0,01 e n = 237). O habitat termicamente inadequado, indicado pelas temperaturas máximas anuais da superfície da água que excedem as temperaturas máximas críticas para cada espécie, aumentou 1,5 km² por ano para o delta smelt com uma relação inversa ao índice de abundância do delta smelt do Departamento de Pesca e Vida Selvagem da Califórnia (r = −0,44, R² = 0,2, p < 0,01). A regressão quantílica e de Theil–Sen mostrou que o delta smelt é incapaz de prosperar quando o habitat termicamente inadequado excede 107 km². Um habitat inadequado para o delta smelt, mas sobrevivível para os não nativos, está se expandindo a 0,82 km² por ano. O aquecimento das águas no Estuário de São Francisco está reduzindo o habitat disponível para o delta smelt. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Decline in Thermal Habitat Conditions for the Endangered Delta Smelt as Seen from Landsat Satellites (1985–2019): This study uses Landsat 5, 7, and 8 level 2 collection 2 surface temperature to examine habitat suitability conditions spanning 1985–2019, relative to the thermal tolerance of the endemic and endangered delta smelt (Hypomesus transpacificus) and two non-native fish, the largemouth bass (Micropterus salmoides) and Mississippi silverside (Menidia beryllina) in the upper San Francisco Estuary. This product was validated using thermal radiometer data collected from 2008 to 2019 from a validation site on a platform in the Salton Sea (RMSE = 0.78 °C, r = 0.99, R2 = 0.99, p < 0.01, and n = 237). Thermally unsuitable habitat, indicated by annual maximum water surface temperatures exceeding critical thermal maximum temperatures for each species, increased by 1.5 km2 yr–1 for the delta smelt with an inverse relationship to the delta smelt abundance index from the California Department of Fish and Wildlife (r = −0.44, R2 = 0.2, p < 0.01). Quantile and Theil–Sen regression showed that the delta smelt are unable to thrive when the thermally unsuitable habitat exceeds 107 km2. A habitat unsuitable for the delta smelt but survivable for the non-natives is expanding by 0.82 km2 yr–1. Warming waters in the San Francisco Estuary are reducing the available habitat for the delta smelt. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

À medida que as temperaturas globais mudam devido a impactos antropogênicos, espera-se que as temperaturas sazonais em ecossistemas aquáticos rasos aumentem. Estudos anteriores sobre peixes de água doce que experimentam mudanças significativas de temperatura durante as estações anuais encontraram reestruturação fisiológica pronunciada não observada em animais que habitam ambientes mais termicamente estáveis. Estudos que avaliam a bioenergética mitocondrial em peixes são frequentemente realizados em animais aclimatados a temperaturas constantes em laboratório. No entanto, habitats naturais são muito mais complexos. Peixes podem experimentar variação substancial diária e sazonal na temperatura, requisitos energéticos e disponibilidade de recursos, que são impossíveis de emular em estudos de aclimatação. Nosso estudo explora os efeitos desses ambientes naturais mais complexos na tolerância térmica do organismo inteiro e na bioenergética mitocondrial no peixe-sol de orelha azul (Lepomis macrochirus), um peixe nativo da zona temperada da América do Norte. Mecanismos compensatórios e variações nos limiares fisiológicos foram observados em espécimes aclimatados ao outono em comparação com espécimes aclimatados às estações de primavera e verão. Índices somáticos, como pesos relativos e índices hepatossomáticos, mostraram diferenças significativas entre as estações e os máximos térmicos críticos diminuíram significativamente nos espécimes aclimatados ao frio. Mitocôndrias hepáticas de L. macrochirus também mostraram condutância de prótons desacoplada significativamente maior, atividade da citocromo c oxidase (COX) e razões de controle respiratório reduzidas em indivíduos amostrados na estação mais fria. Esses achados sugerem que mecanismos que regulam a condutância de prótons e a atividade da COX modulam a função mitocondrial entre as estações para sustentar a aptidão fisiológica em ectotérmicos que habitam habitats aquáticos rasos e interiores. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal changes in mitochondrial bioenergetics and physiological performance of the bluegill sunfish, Lepomis macrochirus, from a shallow, Midwest river: As global temperature shifts due to anthropogenic impacts, seasonal temperatures in shallow aquatic ecosystems are expected to increase. Previous studies on freshwater fishes that experience significant temperature changes during the annual seasons found pronounced physiological restructuring not observed in animals inhabiting more thermally stable environments. Studies evaluating mitochondrial bioenergetics in fish are often performed on animals acclimated to constant temperatures in the laboratory. However, natural habitats are much more complex. Fishes may experience substantial daily and seasonal variation in temperature, energy requirements and resource availability, which are impossible to emulate on acclimation studies. Our study explores the effects of these more complex natural environments on whole-organism thermal tolerance and mitochondrial bioenergetics in bluegill sunfish (Lepomis macrochirus), a native fish to the temperate zone of North America. Compensatory mechanisms and variations in physiological thresholds were observed in specimens acclimatized to the fall season compared to specimens acclimatized to spring and summer seasons. Somatic indices, such as relative weights and hepatosomatic indices, showed significant differences across seasons and critical thermal maxima significantly decreased in the cold acclimatized specimens. Liver mitochondria from L. macrochirus also showed significantly higher uncoupled proton conductance, cytochrome c oxidase (COX) activity, and reduced respiratory control ratios in individuals sampled in the colder season. These findings suggest that mechanisms regulating proton conductance and COX activity modulate mitochondrial function across seasons to sustain physiological fitness in ectotherms inhabiting shallow, inland aquatic habitats. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

O metabolismo das pradarias de ervas marinhas tem sido medido há décadas para obter insights sobre a energia do ecossistema, produção de biomassa, dinâmica da teia alimentar e, mais recentemente, para informar seu potencial em amenizar a acidificação oceânica (AO). Este extenso corpo de literatura pode ser usado para inferir tendências e direcionadores do metabolismo das pradarias de ervas marinhas. Aqui, sintetizamos os resultados de 56 estudos que relatam taxas in situ de produtividade primária bruta, respiração e/ou produtividade líquida da comunidade de ervas marinhas para destacar a variabilidade espacial e temporal nos fluxos de oxigênio (O2). Ilustramos que a produção líquida da comunidade diurna (NCP) é positiva no geral e similar entre estações e geografias. As taxas de NCP de dia completo, que ilustram o efeito cumulativo potencial dos bancos de ervas marinhas na biogeoquímica da água do mar integrado ao longo do dia e noite, também foram positivas no geral, mas foram maiores nos meses de verão em ecossistemas tropicais e temperados. Embora nossas análises sugiram que as pradarias de ervas marinhas são geralmente autotróficas, os efeitos no oxigênio da água do mar são relativamente pequenos em magnitude. Também encontramos correlações positivas entre produção primária bruta e temperatura, embora este efeito possa variar entre geografias temperadas e tropicais e possa mudar sob futuros cenários climáticos se as ervas marinhas se aproximarem dos limites de tolerância térmica. Além disso, ilustramos que períodos quando a NCP de dia completo é mais alta podem estar associados com menor O2 noturno e maior variabilidade diurna no O2 da água do mar. Estes resultados podem servir como estimativas de primeira ordem de quando e onde a amenização da AO por ervas marinhas pode ser provável. No entanto, o entendimento aprimorado das variações nas razões NCPDIC:NCPO2 e o aumento do trabalho medindo diretamente alterações metabolicamente direcionadas no pH da água do mar informarão ainda mais o potencial das pradarias de ervas marinhas para servir neste contexto. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Reviews and syntheses: Spatial and temporal patterns in seagrass metabolic fluxes: Seagrass meadow metabolism has been measured for decades to gain insight into ecosystem energy, biomass production, food web dynamics, and, more recently, to inform its potential in ameliorating ocean acidification (OA). This extensive body of literature can be used to infer trends and drivers of seagrass meadow metabolism. Here, we synthesize the results from 56 studies reporting in situ rates of seagrass gross primary productivity, respiration, and/or net community productivity to highlight spatial and temporal variability in oxygen (O2) fluxes. We illustrate that daytime net community production (NCP) is positive overall and similar across seasons and geographies. Full-day NCP rates, which illustrate the potential cumulative effect of seagrass beds on seawater biogeochemistry integrated over day and night, were also positive overall but were higher in summer months in both tropical and temperate ecosystems. Although our analyses suggest seagrass meadows are generally autotrophic, the effects on seawater oxygen are relatively small in magnitude. We also find positive correlations between gross primary production and temperature, although this effect may vary between temperate and tropical geographies and may change under future climate scenarios if seagrasses approach thermal tolerance thresholds. In addition, we illustrate that periods when full-day NCP is highest could be associated with lower nighttime O2 and increased diurnal variability in seawater O2. These results can serve as first-order estimates of when and where OA amelioration by seagrasses may be likely. However, improved understanding of variations in NCPDIC:NCPO2 ratios and increased work directly measuring metabolically driven alterations in seawater pH will further inform the potential for seagrass meadows to serve in this context. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os recifes de coral estão restritos a águas quentes, mas estão cada vez mais ameaçados pelo branqueamento de corais induzido por temperaturas elevadas sustentadas da superfície do mar. Propôs-se que a resiliência térmica dos endossimbiontes de coral depende, pelo menos em parte, da composição lipídica de suas membranas tilacoidais, que influencia o desempenho fotossintético em condições térmicas subótimas e supraótimas em organismos fotossintéticos. Simbiontes dinoflagelados de recifes de coral de alta latitude experimentam grandes mudanças sazonais de temperatura, exigindo uma ampla faixa de tolerância térmica, e portanto as respostas térmicas de seus lipídios de membrana são de particular interesse. Usando cromatografia gasosa-espectrometria de massa, investigamos a composição e resposta ao estresse por temperatura alta e baixa dos ácidos graxos tilacoidais de simbiontes dinoflagelados isolados de corais da Ilha de Lord Howe, o recife de coral mais meridional do mundo. Detectamos diferenças genótipo-específicas na qualidade dos ácidos graxos tilacoidais de dois consórcios/genótipos Cladocopium ITS2, C100/118 e C111*, simbiontes locais comuns dos corais Pocillopora damicornis e Porites heronensis. A capacidade de ajustar a composição de ácidos graxos tilacoidais em resposta à temperatura diferiu entre distintos genótipos de Cladocopium, e entre o mesmo consórcio Cladocopium (C100/118) na mesma espécie de coral de diferentes localizações. Os ajustes de ácidos graxos foram altamente semelhantes em resposta a estresses de frio e calor de curto prazo, com aumentos substanciais em ácidos graxos poli-insaturados de cadeia longa e um aumento correspondente na razão de ácidos graxos insaturados para saturados, mas essas mudanças não se correlacionaram com o rendimento quântico do fotossistema II. A resposta da composição de ácidos graxos tilacoidais a mudanças de temperatura foi uma função do genótipo do simbionte, espécie de coral hospedeiro e, potencialmente, histórico ambiental. Nossos dados sugerem a existência de respostas comuns a estresses de temperatura alta e baixa e que a saturação de ácidos graxos tilacoidais é um preditor não confiável da eficiência do fotossistema sob estresse térmico em simbiontes dinoflagelados. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thylakoid fatty acid composition and response to short-term cold and heat stress in high-latitude Symbiodiniaceae: Coral reefs are restricted to warm waters, but are increasingly threatened by coral bleaching induced by sustained high sea surface temperatures. Coral endosymbiont thermal resilience has been proposed to depend, at least in part, on the lipid composition of their thylakoid membranes, which influences photosynthetic performance under sub- and super-optimal thermal conditions in photosynthetic organisms. Dinoflagellate symbionts of high-latitude coral reefs experience large seasonal changes in temperature, requiring a wide range of thermal tolerance, and so the thermal responses of their membrane lipids are of particular interest. Using gas chromatography–mass spectrometry, we investigated the composition and response to high- and low-temperature stress of thylakoid fatty acids of dinoflagellate symbionts isolated from corals of Lord Howe Island, the world’s southernmost coral reef. We detected genotype-specific differences in the quality of thylakoid fatty acids of two Cladocopium ITS2 consortia/genotypes, C100/118 and C111*, common local symbionts of the corals Pocillopora damicornis and Porites heronensis. The capability to adjust thylakoid fatty acid composition in response to temperature differed between distinct Cladocopium genotypes, and between the same Cladocopium consortium (C100/118) in the same coral species from different locations. Fatty acid adjustments were highly similar in response to short-term cold and heat stresses, with substantial increases in long-chain polyunsaturated fatty acids and a corresponding increase in the ratio of unsaturated to saturated fatty acids, but these changes did not correlate with the quantum yield of photosystem II. The response of thylakoid fatty acid composition to changes in temperature was a function of symbiont genotype, coral host species and, potentially, environmental history. Our data suggest the existence of common responses to high- and low-temperature stresses and that thylakoid fatty acid saturation is an unreliable predictor of photosystem efficiency under thermal stress in dinoflagellate symbionts. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento dos oceanos desafia a resiliência dos organismos marinhos, especialmente para espécies que experimentam temperaturas próximas aos seus limites térmicos superiores. Um potencial aumento na tolerância térmica pode reduzir significativamente o risco de declínio populacional, que está intrinsecamente ligado à variabilidade das temperaturas locais do habitat. Nosso objetivo foi avaliar o potencial plástico e genético de resposta a temperaturas elevadas em um modelo de bivalve tropical, Pinctada margaritifera. Beneficiamo-nos de dois ecótipos para os quais as condições ambientais locais são caracterizadas por grandes variações diurnas nas poças de maré (arquipélago das Marquesas) ou baixa temperatura média com variações sazonais estáveis a moderadas (arquipélago de Gambier). Exploramos a base fisiológica das respostas individuais à temperatura elevada, divergência genética, bem como plasticidade e aclimatação, combinando abordagens lipidômicas e transcriptômicas. Mostramos que P. margaritifera tem certas capacidades de ajuste a temperaturas elevadas de longo prazo que foram até agora largamente subestimadas. A variação genética entre populações sobrepõe-se com a expressão gênica e envolve a maquinaria de respiração mitocondrial, um processo fisiológico central que contribui para a sensibilidade térmica das espécies e suas faixas de distribuição. Nossos resultados apresentam evidências de potencial de aclimatação em P. margaritifera e alertam para a necessidade de estudos de longo prazo para avaliar a resiliência das populações diante das mudanças climáticas. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Gene expression plasticity, genetic variation and fatty acid remodelling in divergent populations of a tropical bivalve species: Ocean warming challenges marine organisms' resilience, especially for species experiencing temperatures close to their upper thermal limits. A potential increase in thermal tolerance might significantly reduce the risk of population decline, which is intrinsically linked to variability in local habitat temperatures. Our goal was to assess the plastic and genetic potential of response to elevated temperatures in a tropical bivalve model, Pinctada margaritifera. We benefit from two ecotypes for which local environmental conditions are characterized by either large diurnal variations in the tide pools (Marquesas archipelago) or low mean temperature with stable to moderate seasonal variations (Gambier archipelago). We explored the physiological basis of individual responses to elevated temperature, genetic divergence as well as plasticity and acclimation by combining lipidomic and transcriptomic approaches. We show that P. margaritifera has certain capacities to adjust to long-term elevated temperatures that was thus far largely underestimated. Genetic variation across populations overlaps with gene expression and involves the mitochondrial respiration machinery, a central physiological process that contributes to species thermal sensitivity and their distribution ranges. Our results present evidence for acclimation potential in P. margaritifera and urge for longer term studies to assess populations resilience in the face of climate change. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

A distribuição geográfica de organismos, como a espécie fundamental de alga Saccharina latissima, é principalmente impulsionada pela temperatura. O aumento global da temperatura da superfície do mar e a intensificação das ondas de calor marinhas já resultaram na extinção local de populações de algas em todo o mundo. No presente estudo, investigamos a variação temporal na suscetibilidade térmica de S. latissima avaliando as respostas ao estresse de esporófitos coletados em campo em Helgoland (Mar do Norte alemão) em junho de 2018, agosto de 2018 e agosto de 2019 em cenários de ondas de calor. Analisamos sobrevivência, crescimento, rendimento quântico máximo do fotossistema II (F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf>) e composição de pigmentos. A sobrevivência diminuiu com o aumento das temperaturas ambientais e experimentais. O crescimento revelou padrões sazonais, sendo maior em junho do que em agosto, enquanto F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf> diminuiu com o aumento da temperatura, independentemente do tempo de amostragem. Encontramos um aumento na concentração de pigmentos de captação de luz e no estado de desepoxidação do ciclo das xantofilas com maior temperatura de tratamento. Este padrão foi ainda mais pronunciado em temperaturas ambientais mais altas antes do experimento (junho de 2018 < agosto de 2019 < agosto de 2018). Nossos resultados mostram que a tolerância térmica de S. latissima a ondas de calor no verão é significativamente afetada pelo histórico ambiental previamente vivenciado. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal and inter-annual variability in the heatwave tolerance of the kelp Saccharina latissima (Laminariales, Phaeophyceae): The geographical distribution of organisms, such as the foundation kelp species Saccharina latissima, is mainly driven by temperature. Globally increasing sea surface temperature and further intensification of marine heatwaves have already resulted in local extinction of kelp populations worldwide. In the present study, we investigated temporal variation in the thermal susceptibility of S. latissima by assessing stress responses of field sporophytes sampled from Helgoland (German Bight) in June 2018, August 2018 and August 2019 in heatwave scenarios. We analyzed survival, growth, maximum quantum yield of photosystem II (F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf>) and pigment composition. Survival decreased with increasing environmental and experimental temperatures. Growth revealed seasonal patterns, being higher in June than in August, whereas F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf> decreased with increasing temperature, independent of the sampling time. We found an increase in the concentration of light harvesting pigments and in the de-epoxidation state of the xanthophyll cycle with higher treatment temperature. This pattern was even more pronounced at higher environmental temperature prior to the experiment (June 2018 < August 2019 < August 2018). Our results show that the thermal tolerance of S. latissima towards heatwaves in summer is significantly affected by the environmental history it previously experienced. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

Mudanças sazonais inferidas às alterações climáticas influenciam inevitavelmente a temperatura crítica máxima (CTmax) de peixes fluviais. Neste estudo, investigamos a CTmax como tolerância térmica para quatro peixes fluviais comuns, ou seja, Danio regina, Channa gachua, Rasbora caudimaculata e Mystacoleucus chilopterus, no sistema fluvial Kwae Noi no oeste da Tailândia. A tolerância térmica aguda foi menor na estação chuvosa (temperatura média do rio ∼25 °C) e maior na estação seca (temperatura média do rio ∼23 °C) com medianas de CTmax da estação chuvosa para esses quatro peixes de 35,3 ± 0,4; 36,2 ± 0,5; 37,3 ± 0,5 e 37,5 ± 0,6 °C, respectivamente, e valores altos de CTmax da estação seca de 37,4 ± 0,5; 38,3 ± 0,5; 38,7 ± 0,7 e 39,1 ± 0,5 °C, respectivamente. As variações de CTmax para todas as quatro espécies neste estudo, ao longo das estações chuvosa e seca, atribuem-se à sua plasticidade sazonal em resposta à dinâmica do estresse térmico. Sob variabilidade climática e mudanças climáticas com aumento das temperaturas mais altas do ar e do rio, e alteração do habitat, R. caudimaculata e M. chilopterus apresentaram maiores capacidades de tolerar o estresse térmico agudo através das estações chuvosa e seca. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal Changes in Upper Thermal Tolerances of Freshwater Thai Fishes: Seasonal change inferred to climate change inevitably influences Critical thermal maximum (CTmax) of riverine fishes. In this study, we investigated CTmax as thermal tolerance for four common riverine fishes, i.e., Danio regina, Channa gachua, Rasbora caudimaculata and Mystacoleucus chilopterus, in the Kwae Noi river system in western Thailand. The acute thermal tolerance was lower in the wet season (mean river temperature ∼25 °C) and higher in the dry season (mean river temperature ∼23 °C) with medians of wet season-CTmax for those four fishes of 35.3 ± 0.4, 36.2 ± 0.5, 37.3 ± 0.5 and 37.5 ± 0.6 °C, respectively, and high values of dry season-CTmax of 37.4 ± 0.5, 38.3 ± 0.5, 38.7 ± 0.7 and 39.1 ± 0.5 °C, respectively. The variations of CTmax for all of the four species in this study, throughout the wet and dry seasons, attribute to their seasonal plasticity in response to the dynamics of thermal stress. Under climate variability and climate change with increasing the higher temperatures of air and river, and altering the habitat, R. caudimaculata and M. chilopterus had higher capacities to tolerate the acute heat stress across wet and dry seasons. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Para prever os impactos potenciais das mudanças climáticas nos organismos marinhos, é fundamental entender como múltiplos estressores limitam a fisiologia e distribuição das espécies. Avaliamos os efeitos das mudanças sazonais na temperatura da água do mar e da acidificação oceânica futura próxima (AO) nas características organísmicas e sub-organísmicas associadas ao desempenho térmico de Eleginops maclovinus, uma espécie nototenoide subantártica com importância econômica para pescas esportivas e artesanais no sul da América do Sul. Juvenis foram expostos às temperaturas médias superficiais do mar de inverno e verão (4 e 10 °C) nos níveis atuais e futuros próximos de pCO₂ (~500 e 1800 μatm). Após um mês, o máximo e mínimo térmico crítico (CTmax, CTmin) dos peixes foram medidos usando a Metodologia Térmica Crítica e o escopo aeróbico dos peixes foi medido com base na diferença entre suas taxas máximas e padrão determinadas por respirometria de fluxo intermitente. A peroxidação lipídica e a capacidade antioxidante também foram quantificadas para estimar o dano oxidativo potencialmente causado aos tecidos branquiais e hepáticos. Embora CTmax e CTmin tenham sido maiores nos indivíduos aclimatados às temperaturas de verão versus inverno, o aumento no CTmax foi mínimo nos juvenis expostos aos níveis futuros próximos de pCO₂ em comparação com os níveis atuais (houve uma interação significativa entre temperatura e pCO₂ no CTmax). A redução na faixa de tolerância térmica sob temperaturas de verão e condições futuras próximas de AO foi associada a uma redução no escopo aeróbico observado no nível elevado de pCO₂. Além disso, uma condição de estresse oxidativo foi detectada nos tecidos branquiais e hepáticos. Assim, a exposição crônica à AO e às temperaturas atuais de verão impõe limites ao desempenho térmico de juvenis de E. maclovinus nos níveis organísmicos e sub-organísmicos, tornando esta espécie vulnerável ao aquecimento projetado pelas mudanças climáticas. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Ocean acidification and seasonal temperature extremes combine to impair the thermal physiology of a sub-Antarctic fish: To predict the potential impacts of climate change on marine organisms, it is critical to understand how multiple stressors constrain the physiology and distribution of species. We evaluated the effects of seasonal changes in seawater temperature and near-future ocean acidification (OA) on organismal and sub-organismal traits associated with the thermal performance of Eleginops maclovinus, a sub-Antarctic notothenioid species with economic importance to sport and artisanal fisheries in southern South America. Juveniles were exposed to mean winter and summer sea surface temperatures (4 and 10 °C) at present-day and near-future pCO<inf>2</inf> levels (~500 and 1800 μatm). After a month, the Critical Thermal maximum and minimum (CTmax, CTmin) of fish were measured using the Critical Thermal Methodology and the aerobic scope of fish was measured based on the difference between their maximal and standard rates determined from intermittent flow respirometry. Lipid peroxidation and the antioxidant capacity were also quantified to estimate the oxidative damage potentially caused to gill and liver tissue. Although CTmax and CTmin were higher in individuals acclimated to summer versus winter temperatures, the increase in CTmax was minimal in juveniles exposed to the near-future compared to present-day pCO<inf>2</inf> levels (there was a significant interaction between temperature and pCO<inf>2</inf> on CTmax). The reduction in the thermal tolerance range under summer temperatures and near-future OA conditions was associated with a reduction in the aerobic scope observed at the elevated pCO<inf>2</inf> level. Moreover, an oxidative stress condition was detected in the gill and liver tissues. Thus, chronic exposure to OA and the current summer temperatures pose limits to the thermal performance of juvenile E. maclovinus at the organismal and sub-organismal levels, making this species vulnerable to projected climate-driven warming. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

As mudanças climáticas em regiões montanhosas têm exposto espécies de alta altitude a temperaturas em rápida transformação. Embora a exposição climática possa ser reduzida em certos microclimas, a qualidade dos refúgios microclimáticos também pode se degradar com as mudanças climáticas. O pika-americano (Ochotona princeps) frequentemente habita elevadas altitudes e é considerado sensível ao clima devido à sua estreita tolerância térmica e recentes extirpações em algumas porções mais quentes de sua distribuição. Os pikas termorregulam comportamentalmente refugiando-se nos microclimas subsuperficiais encontrados em taludes e outros habitats rochosos, onde as flutuações térmicas diárias são atenuadas e parcialmente dissociadas das temperaturas do ar livre. Mudanças no microclima podem reduzir a eficácia desta termorregulação comportamental. Este estudo compara temperaturas subsuperficiais recentes (2009-2021) em um local de estudo de longo prazo do pika com um raro exemplo de dados históricos (1963-1964) do mesmo local. Também contextualizamos microclimas históricos e recentes usando dados de longo prazo sobre temperaturas do ar livre da mesma área. As temperaturas recentes do ar livre foram frequentemente mais quentes que os registros históricos, e as temperaturas subsuperficiais exibiram aquecimento ainda mais forte entre os períodos. As temperaturas medidas no talude foram frequentemente dramaticamente mais quentes nos registros recentes, especialmente na mais profunda das duas posições de sensores subsuperficiais neste estudo. Os meses de inverno mostraram as maiores mudanças tanto nas temperaturas do talude quanto do ar livre. As diferenças entre microclimas históricos e recentes não foram explicadas pelo posicionamento preciso dos sensores, uma vez que as temperaturas recentes foram semelhantes em uma ampla variedade de posicionamentos subsuperficiais, e mudanças temporais nas temperaturas do ar livre no local de estudo histórico também foram refletidas em dados de estações meteorológicas próximas. Juntos, estes resultados sugerem que os microclimas subsuperficiais importantes para a termorregulação do pika mudaram nas últimas décadas, talvez ainda mais rapidamente que as mudanças observadas nas temperaturas do ar livre. A generalidade destes resultados e suas potenciais ramificações para processos e serviços ecossistêmicos devem ser exploradas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Revisiting talus and free-air temperatures after 50 years of change at an American pika (Ochotona princeps) study site in the Southern Rockies: Climate change in mountain regions has exposed high-elevation species to rapidly changing temperatures. Although climate exposure can be reduced in certain microclimates, the quality of microclimatic refugia might also degrade with climate change. The American pika (Ochotona princeps) often inhabits high elevations, and is considered climate-sensitive due to its narrow thermal tolerance and recent extirpations in some warmer portions of its range. Pikas behaviorally thermoregulate by taking refuge in the subsurface microclimates found in taluses and other rocky habitats, where daily thermal fluctuations are attenuated and somewhat decoupled from free-air temperatures. Changes in microclimate might reduce the efficacy of this behavioral thermoregulation. This study compares recent (2009-2021) subsurface temperatures at a long-term pika study site with a rare instance of historical (1963-1964) data from the same location. We also place historical and recent microclimates in context using long-term data on free-air temperatures from the same area. Recent freeair temperatures were often warmer than historical records, and subsurface temperatures exhibited even stronger warming between periods. Temperatures measured in the talus were often dramatically warmer in recent records, especially at the deeper of two subsurface sensor placements in this study. Winter months showed the greatest changes in both talus and free-air temperatures. Differences between historical and recent microclimates were not explained by the precise placement of sensors, as recent temperatures were similar across a wide variety of subsurface placements, and temporal changes in free-air temperatures at the historical study site were also reflected in data from nearby weather stations. Together, these results suggest that subsurface microclimates important for pika thermoregulation have changed over the past few decades, perhaps even faster than observed changes in free-air temperatures. The generality of these results and their potential ramifications for ecosystem processes and services should be explored. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Aclimatação térmica, mudanças plásticas na fisiologia térmica em resposta a condições climáticas recentes, é considerada adaptativa em ambientes altamente sazonais onde a variabilidade térmica é alta, mas previsível. Assim, lagartos de ambientes desérticos de média latitude devem exibir plasticidade em seus limites de tolerância térmica, as temperaturas corporais superiores (CTmax) e inferiores (CTmin) que podem suportar mantendo o funcionamento fisiológico, associadas a mudanças nas variações climáticas sazonais (ou seja, quando as flutuações diárias de temperatura são maiores, os lagartos devem ter amplitudes de tolerância térmica mais amplas [CTmax-CTmin]). Medimos os limites de tolerância térmica de duas espécies de lagartos Phrynosomatídeos, Uta stansburiana e Sceloporus tristichus, que ocorrem em simpatria em três pontos temporais para testar a variação temporal na fisiologia térmica em resposta à variação climática. Descobrimos que lagartos de ambas as espécies medidos durante períodos em que a variabilidade climática era alta tinham amplitudes de tolerância térmica mais amplas do que lagartos medidos quando a variabilidade climática era menor. Embora o CTmax fosse amplamente invariável, o CTmin variou em resposta à temperatura mínima do ar, conduzindo a diferença observada na amplitude de tolerância térmica entre os períodos de amostragem. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal climatic variability predicts thermal tolerance in two sympatric lizard species: Thermal acclimatization, plastic shifts in thermal physiology in response to recent climatic conditions, is thought to be adaptive in highly seasonal environments where thermal variability is high but predictable. Thus, lizards from mid-latitude, desert environments should exhibit plasticity in their thermal tolerance limits, the upper (CTmax) and lower (CTmin) body temperatures they can withstand while maintaining physiological functioning, associated with changes in seasonal changes in climatic variation (i.e., when daily fluctuations in temperature are greater, lizards should have wider thermal tolerance breadths [CTmax-CTmin]). We measured the thermal tolerance limits of two Phrynosomatid lizard species, Uta stansburiana and Sceloporus tristichus, occurring in sympatry at three time points to test for temporal variation in thermal physiology in response to climatic variation. We found that lizards of both species measured during times when climatic variability was high had wider thermal tolerance breadths than lizards measured when climatic variability was lower. While CTmax was largely invariable, CTmin varied in response to minimum air temperature, driving the observed difference in thermal tolerance breadth among the sampling periods. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

A tolerância ao calor é uma característica fundamental para compreender as respostas dos insetos a eventos de calor extremo, mas a tolerância pode ser modulada por mudanças na disponibilidade de alimentos e pela variabilidade sazonal da temperatura. Diferenças na sensibilidade e resistência entre os estágios de vida também são determinantes importantes das respostas das espécies. Utilizando um desenho experimental fatorial completo, investigamos aqui os efeitos da inanição larval, inanição adulta e morfo sazonal (temperatura de desenvolvimento) na tolerância ao calor de uma borboleta polifênica sazonal, Mycalesis mineus, em ambos os estágios larval e adulto. Embora a inanição e a temperatura de criação tenham influenciado profundamente várias características de história de vida no inseto, nenhum dos tratamentos afetou a tolerância ao calor adulta. Também não houve evidência de tolerância ao calor reduzida em larvas sob estresse de inanição, embora a tolerância térmica larval tenha sido maior em ~1 °C na temperatura de desenvolvimento mais alta. A ausência de efeito da inanição foi inesperada dado o custo fisiológico geral dos mecanismos de tolerância ao calor. Isso pode ser atribuído à capacidade de tolerar o calor sendo preservada sob compensações baseadas em recursos devido ao seu papel crítico em garantir a sobrevivência do inseto. A tolerância ao calor invariável em M. mineus mostra que alguns insetos podem ter capacidade térmica para lidar com calor extremo sob inanição de curto prazo e interrupções sazonais, embora mudanças mais prolongadas possam ter consequências maiores. A capacidade de manter a função fisiológica-chave sob múltiplos estressores será crucial para a resiliência das espécies em futuros ambientes novos. © 2022 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Consistent heat tolerance under starvation across seasonal morphs in Mycalesis mineus (Lepidoptera: Nymphalidae): Heat tolerance is a key trait for understanding insect responses to extreme heat events, but tolerance may be modulated by changes in food availability and seasonal variability in temperature. Differences in sensitivity and resistance across life stages are also important determinants of species responses. Using a full-factorial experimental design, we here investigated the effects of larval starvation, adult starvation, and seasonal morph (developmental temperature) on heat tolerance of a seasonally polyphenic butterfly, Mycalesis mineus, in both larval and adult stages. While starvation and rearing temperature profoundly influenced various life history traits in the insect, none of the treatments affected adult heat tolerance. There was also no evidence of reduced heat tolerance in larvae under starvation stress, though larval thermal tolerance was higher by ~1 °C at the higher developmental temperature. The lack of a starvation effect was unexpected given the general physiological cost of heat tolerance mechanisms. This might be attributed to the ability to tolerate heat being preserved under resource-based trade-offs due to its critical role in ensuring insect survival. Invariant heat tolerance in M. mineus shows that some insects may have thermal capacity to cope with extreme heat under short-term starvation and seasonality disruptions, though more prolonged changes may have greater consequences. The capacity to maintain key physiological function under multiple stressors will be crucial for species resilience in future novel environments. © 2022 Elsevier B.V., All rights reserved.

A conservação de espécies que enfrentam mudanças ambientais requer uma compreensão da variação fisiológica interpopulacional. No entanto, os dados fisiológicos são frequentemente escassos e, portanto, agrupados entre populações e espécies, apagando variabilidades potencialmente importantes entre populações. A variação interpopulacional na fisiologia térmica foi observada dentro da família Salmonidae, embora não tenha sido associada a fenótipos migratórios sazonalmente distintos (ou seja, migrações sazonais). Para determinar se a fisiologia térmica está associada à estratégia de história de vida, aclimatamos quatro populações de salmão Chinook juvenil (Oncorhynchus tshawytscha) do Rio Sacramento (migração de outono de Coleman, migração de outono do Rio Feather, migração de primavera do Rio Feather e migração de inverno do Rio Sacramento) exibindo diferentes fenótipos migratórios sazonais (migrações de outono, primavera e inverno), a 11, 16 e 20°C e avaliamos a variação na taxa de crescimento, máximos térmicos críticos e características metabólicas dependentes da temperatura. Identificamos diferenças populacionais nos parâmetros fisiológicos medidos e encontramos evidências convincentes de que a população de salmão Chinook de migração de inverno do Rio Sacramento, criticamente ameaçada e endêmica, exibe fisiologia térmica associada à sua estratégia de história de vida de migração precoce. A aclimatação a temperaturas quentes limitou o crescimento e a capacidade metabólica do salmão Chinook de migração de inverno, destacando o risco do futuro aquecimento ambiental para esta população endêmica. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Interpopulation variation in thermal physiology among seasonal runs of Chinook salmon: Conservation of species facing environmental change requires an understanding of interpopulation physiological variation. However, physiological data are often scarce and therefore pooled across populations and species, erasing potentially important variability between populations. Interpopulation variation in thermal physiology has been observed within the Salmonidae family, although it has not been associated with seasonally distinct migratory phenotypes (i.e., seasonal runs). To resolve whether thermal physiology is associated with life-history strategy, we acclimated four Sacramento River juvenile Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) populations (Coleman fall-run, Feather River fall-run, Feather River spring-run, and Sacramento River winter-run) exhibiting different seasonal migratory phenotypes (fall-, spring-, and winter-run), at 11, 16, and 20◦C and assessed variation in growth rate, critical thermal maxima, and temperature-dependent metabolic traits. We identified population differences in the physiological parameters measured and found compelling evidence that the critically endangered and endemic Sacramento River winter-run Chinook population exhibits thermal physiology associated with its early-migration life-history strategy. Acclimation to warm temperatures limited the growth and metabolic capacity of winter-run Chinook salmon, highlighting the risk of future environmental warming to this endemic population. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento dos oceanos e as ondas de calor marinhas induzidas pelas mudanças climáticas estão impactando os recifes de coral globalmente, levando ao branqueamento e mortalidade de corais. No entanto, a resistência e resiliência dos corais ao aquecimento não são uniformes entre locais de recife, e os corais podem mostrar variabilidade inter e intraespecífica. Para entender mudanças na saúde dos corais e elucidar mecanismos de tolerância térmica dos corais, são necessários dados basais sobre a dinâmica do desempenho do holobionte coralino sob condições não estressadas. Monitoramos a dinâmica sazonal de simbiontes algais (família Symbiodiniaceae) hospedados por corais de um recife cronicamente aquecido e termicamente variável em comparação com um recife termicamente estável no sul de Taiwan ao longo de 15 meses. Avaliamos os gêneros e a eficiência fotoquímica de Symbiodiniaceae em três espécies de coral: Acropora nana, Pocillopora acuta e Porites lutea. Tanto Durusdinium quanto Cladocopium estavam presentes em todas as espécies de coral em ambos os locais de recife em todas as estações, mas as tendências gerais em sua detecção (com base no ciclo de qPCR) variaram entre locais e entre espécies. A eficiência fotoquímica (ou seja, rendimento quântico máximo; Fv/Fm) foi relativamente similar entre os locais de recife, mas diferiu consistentemente entre as espécies; nenhuma evidência clara de tendências sazonais em Fv/Fm foi encontrada. A quantificação da dinâmica natural de Symbiodiniaceae pode ajudar a facilitar uma interpretação mais abrangente da resposta de tolerância térmica, bem como do potencial de plasticidade do holobionte coralino. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Baseline dynamics of Symbiodiniaceae genera and photochemical efficiency in corals from reefs with different thermal histories: Ocean warming and marine heatwaves induced by climate change are impacting coral reefs globally, leading to coral bleaching and mortality. Yet, coral resistance and resilience to warming are not uniform across reef sites and corals can show inter- and intraspecific variability. To understand changes in coral health and to elucidate mechanisms of coral thermal tolerance, baseline data on the dynamics of coral holobiont performance under non-stressed conditions are needed. We monitored the seasonal dynamics of algal symbionts (family Symbiodiniaceae) hosted by corals from a chronically warmed and thermally variable reef compared to a thermally stable reef in southern Taiwan over 15 months. We assessed the genera and photochemical efficiency of Symbiodiniaceae in three coral species: Acropora nana, Pocillopora acuta, and Porites lutea. Both Durusdinium and Cladocopium were present in all coral species at both reef sites across all seasons, but general trends in their detection (based on qPCR cycle) varied between sites and among species. Photochemical efficiency (i.e., maximum quantum yield; F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf>) was relatively similar between reef sites but differed consistently among species; no clear evidence of seasonal trends in F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf> was found. Quantifying natural Symbiodiniaceae dynamics can help facilitate a more comprehensive interpretation of thermal tolerance response as well as plasticity potential of the coral holobiont. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Espécies intimamente relacionadas que utilizam recursos similares frequentemente diferem em seus padrões sazonais de atividade, mas os fatores que limitam suas distribuições ao longo das estações são desconhecidos para a maioria das espécies. Uma hipótese para explicar a variação sazonal nas distribuições das espécies envolve uma compensação entre capacidade competitiva e tolerância ao frio, onde a tolerância ao frio compromete a capacidade competitiva em temperaturas mais quentes (benignas), seja no nível do indivíduo ou da população. Testamos ambos os mecanismos em nível individual e populacional desta hipótese em duas espécies coexistentes de besouros necrófagos temperados (Silphidae: Nicrophorus sayi, N. orbicollis) que diferem em seus padrões sazonais de atividade. Medimos a tolerância ao frio, a atividade reprodutiva em função da temperatura e a capacidade competitiva em função da temperatura e da estação. Consistente com nossa hipótese, o N. orbicollis de meia temporada foi menos capaz de funcionar nas temperaturas frias que caracterizam o início da primavera, quando o N. sayi de início de temporada está mais ativo. O besouro maior, no entanto, sempre venceu os testes competitivos individuais em temperaturas quentes, independentemente da espécie, inconsistente com uma compensação em nível individual. O N. orbicollis era geralmente maior e bem-sucedido ao competir pela mesma carniça mais tarde na temporada, principalmente devido ao seu maior tamanho populacional, consistente com uma compensação entre capacidade competitiva e tolerância ao frio atuando no nível populacional. Nossos achados sugerem que as temperaturas frias limitam o N. orbicollis de meia temporada de emergir mais cedo na primavera, enquanto a pressão competitiva do N. orbicollis mais abundante e maior restringe o N. sayi de início de temporada de permanecer ativo durante o verão. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

A test of the competitive ability–cold tolerance trade-off hypothesis in seasonally breeding beetles: Closely related species that use similar resources often differ in their seasonal patterns of activity, but the factors that limit their distributions across seasons are unknown for most species. One hypothesis to explain seasonal variation in the distributions of species involves a trade-off between competitive ability and cold tolerance, where tolerance to the cold compromises competitive ability in warmer (benign) temperatures, either at the level of the individual or population. We tested both individual-level and population-level mechanisms of this hypothesis in two co-occurring species of temperate burying beetles (Silphidae: Nicrophorus sayi, N. orbicollis) that differ in their seasonal patterns of activity. We measured cold tolerance, breeding activity as a function of temperature, and competitive ability as a function of temperature and season. Consistent with our hypothesis, the mid-season N. orbicollis was less able to function at the cold temperatures that characterise early spring, when the early-season N. sayi is most active. The larger beetle, however, always won one-on-one competitive trials at warm temperatures, regardless of species, inconsistent with an individual-level trade-off. N. orbicollis was usually larger and successful when competing for the same carrion later in the season, mostly because of its larger population size, consistent with a trade-off between competitive ability, and cold tolerance acting at the population level. Our findings suggest that cold temperatures limit the mid-season N. orbicollis from earlier spring emergence, while competitive pressure from the more abundant, larger N. orbicollis constrains the early-season N. sayi from remaining active through the summer. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Espera-se que a mudança climática global tenha efeitos generalizados na diversidade e distribuição das espécies, particularmente em ectotérmicos cujas temperaturas corporais dependem das temperaturas ambientais. No entanto, esses impactos permanecem difíceis de prever, em parte porque os ectotérmicos podem se adaptar ou aclimatar a novas condições ou podem usar a termorregulação comportamental para reduzir sua exposição a microclimas estressantes. Aqui examinamos o potencial de mudanças fisiológicas e comportamentais para mitigar os efeitos do aquecimento ambiental em cinco espécies de formigas em um habitat florestal temperado sujeito ao aquecimento urbano. Trabalhamos em oito locais urbanos e oito florestais não urbanos na Carolina do Norte, EUA; os locais apresentaram uma variação de 1,1°C nas temperaturas médias do ar no verão. Em cada local, documentamos microclimas específicos por espécie (temperaturas operativas das formigas, Tₑ) e atividade das formigas em um transecto de 14 estações de isca em três horários do dia. No laboratório, medimos a tolerância térmica superior (CTₘₐₓ) e a preferência térmica (Tₚᵣₑ𝒻) para cada espécie focal. Em seguida, questionamos se as características térmicas mudaram em locais mais quentes e se as formigas evitaram microclimas não preferidos no campo. CTₘₐₓ e Tₚᵣₑ𝒻 não aumentaram em locais mais quentes, indicando que essas populações não se adaptaram ou aclimataram ao aquecimento urbano. Consistente com a termorregulação comportamental, quatro das cinco espécies foram menos propensas a ocupar iscas onde Tₑ se afastou de Tₚᵣₑ𝒻. A aparente termorregulação resultou de padrões fixos de atividade diurna que ajudaram as formigas a evitar as temperaturas mais inadequadas, mas não compensaram a variação de temperatura diária ou espacial: locais mais quentes tiveram formigas mais quentes. Este estudo usa uma abordagem inovadora para detectar termorregulação comportamental e aquecimento subletal em insetos forrageadores. Os resultados sugerem que a adaptação e o comportamento podem não proteger formigas florestais temperadas comuns de um clima em aquecimento, e destacam a necessidade de avaliar os efeitos do aquecimento crônico e subletal em pequenos ectotérmicos. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Can behaviour and physiology mitigate effects of warming on ectotherms? A test in urban ants: Global climate change is expected to have pervasive effects on the diversity and distribution of species, particularly ectotherms whose body temperatures depend on environmental temperatures. However, these impacts remain difficult to predict, in part because ectotherms may adapt or acclimate to novel conditions or may use behavioural thermoregulation to reduce their exposure to stressful microclimates. Here we examine the potential for physiological and behavioural changes to mitigate effects of environmental warming on five species of ants in a temperate forest habitat subject to urban warming. We worked in eight urban and eight non-urban forest sites in North Carolina, USA; sites experienced a 1.1°C range of mean summer air temperatures. At each site, we documented species-specific microclimates (ant operative temperatures, T<inf>e</inf>) and ant activity on a transect of 14 bait stations at three times of day. In the laboratory, we measured upper thermal tolerance (CT<inf>max</inf>) and thermal preference (T<inf>pref</inf>) for each focal species. We then asked whether thermal traits shifted at hotter sites, and whether ants avoided non-preferred microclimates in the field. CT<inf>max</inf> and T<inf>pref</inf> did not increase at warmer sites, indicating that these populations did not adapt or acclimate to urban warming. Consistent with behavioural thermoregulation, four of the five species were less likely to occupy baits where T<inf>e</inf> departed from T<inf>pref</inf>. Apparent thermoregulation resulted from fixed diel activity patterns that helped ants avoid the most inappropriate temperatures but did not compensate for daily or spatial temperature variation: Hotter sites had hotter ants. This study uses a novel approach to detect behavioural thermoregulation and sublethal warming in foraging insects. The results suggest that adaptation and behaviour may not protect common temperate forest ants from a warming climate, and highlight the need to evaluate effects of chronic, sublethal warming on small ectotherms. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Um único limite térmico crítico é frequentemente usado para explicar e inferir o impacto das mudanças climáticas na distribuição geográfica e abundância populacional. No entanto, ele tem aplicação limitada na descrição da dinâmica temporal e dos impactos cumulativos de temperaturas extremas. Aqui, utilizamos uma abordagem de panorama de tolerância térmica para abordar os impactos de eventos térmicos extremos na sobrevivência de espécies de afídeos coexistentes (Metopolophium dirhodum, Sitobion avenae e Rhopalosiphum padi). Especificamente, construímos modelos de tempo de morte térmica (TDT) com base em conjuntos de dados detalhados de sobrevivência de três espécies de afídeos com três idades em uma ampla faixa de temperaturas altas (34–40 °C) e baixas (−3∼−11 °C) estressantes para comparar as variações interespecíficas e de estágio de desenvolvimento na tolerância térmica. Usando esses parâmetros de TDT, realizamos uma avaliação de risco térmico calculando o acúmulo potencial diário de injúria térmica associado às variações de temperatura regional em três locais de cultivo de trigo ao longo de um gradiente de latitude. Os resultados mostraram que M. dirhodum foi o mais vulnerável ao calor, mas mais tolerante a baixas temperaturas do que R. padi e S. avenae. R. padi sobreviveu melhor em altas temperaturas do que Sitobion avenae e M. dirhodum, mas foi sensível ao frio. R. padi foi estimado acumular maior injúria por frio do que as outras duas espécies durante o inverno, enquanto M. dirhodum acumulou mais injúria por calor durante o verão. O local mais quente apresentou maiores riscos de injúria por calor e o local mais frio apresentou maiores riscos de injúria por frio ao longo do gradiente de latitude. Esses resultados apoiam observações recentes de campo de que a proporção de R. padi aumenta com a maior frequência de ondas de calor. Também descobrimos que ninfas jovens geralmente tinham menor tolerância térmica do que ninfas mais velhas ou adultos. Nossos resultados fornecem um conjunto de dados e método úteis para modelar e prever as consequências das mudanças climáticas na dinâmica populacional e estrutura da comunidade de pequenos insetos. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Interspecific differences in thermal tolerance landscape explain aphid community abundance under climate change: A single critical thermal limit is often used to explain and infer the impact of climate change on geographic range and population abundance. However, it has limited application in describing the temporal dynamic and cumulative impacts of extreme temperatures. Here, we used a thermal tolerance landscape approach to address the impacts of extreme thermal events on the survival of co-existing aphid species (Metopolophium dirhodum, Sitobion avenae and Rhopalosiphum padi). Specifically, we built the thermal death time (TDT) models based on detailed survival datasets of three aphid species with three ages across a broad range of stressful high (34–40 °C) and low (−3∼−11 °C) temperatures to compare the interspecific and developmental stage variations in thermal tolerance. Using these TDT parameters, we performed a thermal risk assessment by calculating the potential daily thermal injury accumulation associated with the regional temperature variations in three wheat-growing sites along a latitude gradient. Results showed that M. dirhodum was the most vulnerable to heat but more tolerant to low temperatures than R. padi and S. avenae. R. padi survived better at high temperatures than Sitobion avenae and M. dirhodum but was sensitive to cold. R. padi was estimated to accumulate higher cold injury than the other two species during winter, while M. dirhodum accrued more heat injury during summer. The warmer site had higher risks of heat injury and the cooler site had higher risks of cold injury along a latitude gradient. These results support recent field observations that the proportion of R. padi increases with the increased frequency of heat waves. We also found that young nymphs generally had a lower thermal tolerance than old nymphs or adults. Our results provide a useful dataset and method for modelling and predicting the consequence of climate change on the population dynamics and community structure of small insects. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

A hibernação é um comportamento notável adotado por uma diversidade de endotérmicos em muitos clados que reduz drasticamente a necessidade metabólica, mas também possui custos somáticos. A hibernação em endotérmicos modernos é frequentemente considerada uma adaptação que permite aos animais evitar condições térmicas extremas ou escassez de alimentos em ambientes sazonais. No entanto, muitos animais hibernam quando as condições de forrageamento são energeticamente vantajosas, sugerindo que outros fatores causais influenciam o comportamento de hibernação. Compreender as pressões seletivas responsáveis pela variação intraespecífica no tempo e duração da hibernação pode ajudar a elucidar as influências evolutivas relativas das causas ecológicas últimas da hibernação. Testamos quatro hipóteses mecanicistas previamente propostas para explicar a variação intraespecífica na fenologia da hibernação no esquilo-terrestre do norte de Idaho (Urocitellus brunneus), ameaçado federalmente: (1) tolerância térmica, (2) limitação alimentar, (3) evitação de predação e (4) seleção sexual. As hipóteses de evitação de predação e seleção sexual receberam o maior apoio, embora também tenhamos encontrado algum suporte para as hipóteses de tolerância térmica e limitação alimentar. Esquilos pesados aumentaram a duração da hibernação independentemente das condições ambientais, conforme previsto exclusivamente pela hipótese de evitação de predação. Machos reprodutivos emergiram da hibernação mais cedo na primavera do que outras classes de sexo-idade, um padrão previsto pela hipótese de seleção sexual. Temperatura e disponibilidade de alimentos explicaram uma quantidade muito menor da variação no comportamento de hibernação, apoiando apenas parcialmente as previsões das hipóteses de tolerância térmica e limitação alimentar. Nossos resultados indicam que os animais navegam em trade-offs de história de vida entre alocação energética para sobrevivência e reprodução por meio da otimização dependente do estado da fenologia da hibernação. Consequentemente, quaisquer mudanças ambientais futuras que influenciem a condição corporal terão implicações para a ecologia populacional e evolução da história de vida de animais hibernantes devido às acentuadas diferenças na probabilidade diária de sobrevivência entre a hibernação e a estação ativa.

Why hibernate? Tests of four hypotheses to explain intraspecific variation in hibernation phenology: Hibernation is a remarkable behaviour deployed by a diverse array of endotherms within many clades that greatly reduces metabolic need, but also has somatic costs. Hibernation in modern endotherms is often assumed to be an adaptation allowing animals to avoid extreme thermal conditions or food shortages in seasonal environments. However, many animals hibernate when foraging conditions are energetically profitable, suggesting other causal factors influence hibernation behaviour. Understanding the selection pressures responsible for intraspecific variation in the timing and duration of hibernation can help elucidate the relative evolutionary influences of the ultimate ecological causes of hibernation. We tested four previously proposed mechanistic hypotheses to explain intraspecific variation in hibernation phenology in the federally threatened northern Idaho ground squirrel (Urocitellus brunneus): (1) thermal tolerance, (2) food limitation, (3) predation avoidance and (4) sexual selection. The predation avoidance and sexual selection hypotheses received the most support, although we also found some support for the thermal tolerance and food limitation hypotheses. Heavy squirrels increased hibernation duration regardless of environmental conditions, as predicted solely by the predation avoidance hypothesis. Reproductive males emerged from hibernation earlier in spring than other sex–age classes, a pattern predicted by the sexual selection hypothesis. Temperature and food availability explained a much smaller amount of the variation in hibernation behaviour, only partially supporting predictions of the thermal tolerance and food limitation hypotheses. Our results indicate that animals navigate life-history trade-offs between energetic allocation to survival and reproduction via state-dependent optimization of hibernation phenology. Consequently, any future environmental changes that influence body condition will have implications for population ecology and life-history evolution of hibernating animals due to stark differences in daily survival probability between hibernation and the active season. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os artrópodes terrestres no Ártico são expostos a temperaturas altamente variáveis que frequentemente atingem extremos frios e quentes. No entanto, estudos ecofisiológicos sobre insetos árticos normalmente se concentram na capacidade das espécies de tolerar baixas temperaturas, enquanto estudos investigando adaptações fisiológicas das espécies a temperaturas periodicamente quentes e variáveis são poucos. Neste estudo, investigamos mudanças temporais nas tolerâncias térmicas e no transcriptoma do percevejo groenlandês Nysius groenlandicus, coletado no campo em diferentes momentos e temperaturas no sul da Groenlândia. Descobrimos que mudanças plásticas nas tolerâncias ao calor e ao frio ocorreram rapidamente (dentro de horas) e em escala diária no campo, e que essas mudanças estão correlacionadas com a variação térmica diurna. Usando sequenciamento de RNA, fornecemos fundamentos moleculares dos ajustes rápidos na tolerância térmica através de temperaturas ambientais de campo e em laboratório. Mostramos que as respostas transcricionais são sensíveis a mudanças diárias de temperatura, e dias caracterizados por alta variação de temperatura induziram padrões de expressão marcadamente diferentes de dias termicamente estáveis. Além disso, genes associados com respostas ao calor induzidas em laboratório, incluindo expressão de proteínas de choque térmico e vitelogeninas, foram compartilhados entre experimentos de laboratório e campo, mas induzidos em momentos associados com temperaturas mais baixas no campo. Respostas ao estresse por frio não se manifestaram no nível transcriptômico. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal regulation of temperature tolerances and gene expression in an arctic insect: Terrestrial arthropods in the Arctic are exposed to highly variable temperatures that frequently reach cold and warm extremes. Yet, ecophysiological studies on arctic insects typically focus on the ability of species to tolerate low temperatures, whereas studies investigating physiological adaptations of species to periodically warm and variable temperatures are few. In this study, we investigated temporal changes in thermal tolerances and the transcriptome in the Greenlandic seed bug Nysius groenlandicus, collected in the field across different times and temperatures in Southern Greenland. We found that plastic changes in heat and cold tolerances occurred rapidly (within hours) and at a daily scale in the field, and that these changes are correlated with diurnal temperature variation. Using RNA sequencing, we provide molecular underpinnings of the rapid adjustments in thermal tolerance across ambient field temperatures and in the laboratory. We show that transcriptional responses are sensitive to daily temperature changes, and days characterized by high temperature variation induced markedly different expression patterns than thermally stable days. Further, genes associated with laboratory-induced heat responses, including expression of heat shock proteins and vitellogenins, were shared across laboratory and field experiments, but induced at time points associated with lower temperatures in the field. Cold stress responses were not manifested at the transcriptomic level. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

A mudança ambiental sazonal é uma das variáveis ambientais mais rápidas e marcantes. Embora adaptações relativamente rápidas a mudanças ambientais ao longo de vários anos ou décadas tenham sido descritas em muitos táxons, as respostas rápidas a ambientes sazonais são delicadas e, portanto, a detecção das respostas evolutivas requer métodos sensíveis. Neste estudo, examinamos mudanças sazonais em fenótipos relacionados à tolerância térmica e características morfológicas de Drosophila lutescens coletadas nos períodos de primavera e outono de uma única localização. Primeiro demonstramos que as moscas nos dois períodos sazonais eram quase geneticamente idênticas usando sequenciamento de DNA associado a sítios de restrição de dupla digestão e análise. Usando um desenho experimental para eliminar o efeito de possíveis fatores de confusão que influenciam os fenótipos (ou seja, efeitos maternos e as condições ambientais em que cada fenótipo foi analisado), mostramos que a tolerância ao calor de D. lutescens foi significativamente maior na população de outono do que na população de primavera. Além disso, a tolerância ao frio foi ligeiramente maior na população de primavera do que na de outono. Embora o comprimento da asa e o comprimento do tórax não tenham mudado significativamente entre as estações, a razão entre o comprimento da asa e o comprimento do tórax mudou significativamente entre elas. Esses resultados sugerem que a heterogeneidade ambiental sazonal induz mudanças fenotípicas rápidas dentro de um ano. Finalmente, discutimos a possibilidade de respostas evolutivas rápidas a mudanças sazonais. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Rapid seasonal changes in phenotypes in a wild Drosophila population: Seasonal environmental change is one of the most rapid and striking environmental variables. Although relatively rapid adaptation to environmental changes over several years or several decades has been described in many taxa, rapid responses to seasonal environments are delicate, and therefore, the detection of the evolutionary responses requires sensitive methods. In this study, we examined seasonal changes in phenotypes related to thermal tolerance and morphological traits of Drosophila lutescens collected at the spring and autumn periods from a single location. We first demonstrated that flies in the two seasonal periods were almost genetically identical using double-digest restriction site-associated DNA sequencing and analysis. Using an experimental design to eliminate the effect of possible confounding factors that influence phenotypes (i.e., maternal effects and the environmental conditions in which each phenotype was analyzed), we showed that the heat tolerance of D. lutescens was significantly higher in the autumn population than in the spring population. Furthermore, cold tolerance was slightly higher in the spring population than in the autumn one. Although wing length and thorax length did not change significantly between seasons, the ratio of wing length to thorax length changed significantly between them. These results suggest that seasonal environmental heterogeneity induces rapid phenotypic changes within a year. Finally, we discuss the possibility of rapid evolutionary responses to seasonal changes. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os simbiontes microbianos associados aos corais, particularmente os dinoflagelados da família Symbiodiniaceae, desempenham um papel significativo na capacidade dos corais de sobreviver e se recuperar de ondas de calor marinhas e eventos de branqueamento em massa. No entanto, ainda existem dados limitados sobre até que ponto as associações de microalgas endossimbiontes mudam in situ durante e após o estresse térmico prolongado e em pequenas escalas espaciais, potencialmente limitando a alteração das comunidades de simbiontes como ferramenta de restauração. Em 2019, Mo'orea, Polinésia Francesa, experimentou uma anomalia térmica massiva acompanhada por branqueamento generalizado e mortalidade de corais. Usando o sequenciamento de amplicons ITS2, avaliamos a possibilidade de comunidades de microalgas explicarem a variabilidade observada na tolerância térmica e dinâmica de recuperação de Acropora hyacinthus entre habitats recifais. Nossos dados revelam flexibilidade nas associações de simbiontes de A. hyacinthus, mas mostram que essas associações estavam fortemente ligadas tanto à resposta ao estresse térmico quanto ao habitat recifal onde a colônia residia, indicando um papel proeminente dos ambientes locais na moldagem das comunidades de simbiontes in hospite e, consequentemente, na tolerância térmica do holobionte. Notavelmente, colônias resistentes ao branqueamento foram invariavelmente dominadas por Symbiodinium durante e após o evento de branqueamento. Embora não tenhamos detectado mudanças temporais nas comunidades de simbiontes durante a recuperação do estresse térmico, esta nova observação de A. hyacinthus em associação com Symbiodinium sugere que o estresse térmico pode ter facilitado uma mudança. Além disso, identificamos perfis de tipos de simbiontes que são potencialmente diagnósticos de suscetibilidade ao branqueamento. Nossos achados elucidam a extensão da flexibilidade de simbiontes para esta espécie e localização, com implicações importantes para a recuperação e gestão de recifes de coral em um oceano em rápida mudança. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Reef habitats structure symbiotic microalgal assemblages in corals and contribute to differential heat stress responses: Coral-associated microbial symbionts, particularly dinoflagellates from the family Symbiodiniaceae, play a significant role in corals’ ability to survive and recover from marine heatwaves and mass bleaching events. Yet, there remain limited data on the extent to which microalgal endosymbiont associations shift in situ during and after prolonged heat stress and over small spatial scales, potentially limiting the alteration of symbiont communities as a restoration tool. In 2019, Mo’orea, French Polynesia experienced a massive thermal anomaly accompanied by widespread coral bleaching and mortality. Using ITS2 amplicon sequencing, we assessed the possibility of microalgal assemblages explaining the observed variability in Acropora hyacinthus thermal tolerance and recovery dynamics between reef habitats. Our data reveal flexibility in A. hyacinthus symbiont associations, but show that these associations were strongly linked to both heat stress response and the reef habitat in which the colony resided, indicating a prominent role of local environments in shaping in hospite symbiont communities and, consequently, holobiont thermal tolerance. Notably, bleaching resistant colonies were invariably dominated by Symbiodinium during and after the bleaching event. Although we did not detect temporal changes in symbiont communities during recovery from thermal stress, this novel observation of A. hyacinthus in association with Symbiodinium suggests that heat stress may have facilitated a shift. Further, we identify symbiont type profiles that are potentially diagnostic of bleaching susceptibility. Our findings illuminate the extent of symbiont flexibility for this species and location, with important implications for coral reef recovery and management in a rapidly changing ocean. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

A flutuação ambiental constitui uma estrutura de variabilidade dentro da qual as espécies evoluíram. A flutuação ambiental inclui previsibilidade, como os ciclos diários de flutuação de oxigênio aquático impulsionados por produtores primários. A disponibilidade e flutuação de oxigênio moldam as respostas fisiológicas dos animais aquáticos ao aquecimento, de modo que, em teoria, a flutuação de oxigênio poderia influenciar sua ecologia térmica. Descrevemos a variabilidade anual de oxigênio em canais de drenagem agrícolas e mostramos que a interrupção da flutuação de oxigênio através da dragagem de plantas reduz a tolerância térmica de animais de água doce. Comparamos as respostas de temperatura de caramujos, anfípodes, sanguessugas e mexilhões expostos a flutuação natural de oxigênio ou oxigênio constante in situ sob diferentes períodos de aclimatação. A saturação de oxigênio na água dos canais variou de aproximadamente 0% de saturação à noite para >300% durante o dia. A temperatura mostrou variação sazonal normal e foi quase síncrona com a flutuação diária de oxigênio. Um evento de dragagem em 2020 reduziu drasticamente a variabilidade de oxigênio dissolvido e a correlação entre oxigênio e temperatura foi perdida. A tolerância de invertebrados ao estresse térmico foi significativamente menor quando a flutuação natural na disponibilidade de oxigênio foi reduzida e dissociada da temperatura. Isso destaca a importância dos ciclos naturais de variabilidade e a necessidade de incluir efeitos em escalas mais finas, incluindo efeitos biológicos indiretos, na modelagem das consequências das mudanças climáticas em nível ecossistêmico. Além disso, a restauração e manejo de produtores primários em habitats aquáticos poderia ser importante para melhorar a proteção térmica de invertebrados aquáticos e sua resistência à variação ambiental imposta pelas mudanças climáticas. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Disturbance of primary producer communities disrupts the thermal limits of the associated aquatic fauna: Environmental fluctuation forms a framework of variability within which species have evolved. Environmental fluctuation includes predictability, such as diel cycles of aquatic oxygen fluctuation driven by primary producers. Oxygen availability and fluctuation shape the physiological responses of aquatic animals to warming, so that, in theory, oxygen fluctuation could influence their thermal ecology. We describe annual oxygen variability in agricultural drainage channels and show that disruption of oxygen fluctuation through dredging of plants reduces the thermal tolerance of freshwater animals. We compared the temperature responses of snails, amphipods, leeches and mussels exposed to either natural oxygen fluctuation or constant oxygen in situ under different acclimation periods. Oxygen saturation in channel water ranged from c. 0 % saturation at night to >300 % during the day. Temperature showed normal seasonal variation and was almost synchronous with daily oxygen fluctuation. A dredging event in 2020 dramatically reduced dissolved oxygen variability and the correlation between oxygen and temperature was lost. The tolerance of invertebrates to thermal stress was significantly lower when natural fluctuation in oxygen availability was reduced and decoupled from temperature. This highlights the importance of natural cycles of variability and the need to include finer scale effects, including indirect biological effects, in modelling the ecosystem-level consequences of climate change. Furthermore, restoration and management of primary producers in aquatic habitats could be important to improve the thermal protection of aquatic invertebrates and their resistance to environmental variation imposed by climate change. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Devido às mudanças climáticas, as ondas de calor provavelmente se tornarão mais frequentes, prolongadas e caracterizadas por valores de pico mais altos, comparadas com as médias climatológicas. No entanto, a tolerância térmica dos organismos depende da exposição real, que pode ser modulada pelo contexto ambiental e características do micro-habitat. Este estudo investigou a frequência de ocorrência de eventos de mortalidade em massa nas próximas décadas para duas espécies de bivalves cultivados, o mexilhão Mytilus galloprovincialis e a amêijoa Ruditapes philippinarum, em uma lagoa costeira rasa, caracterizada por marcadas oscilações diurnas da temperatura da água. O efeito das ondas de calor foi estimado por meio de modelos de paisagem de tolerância, que preveem a ocorrência de 50% de mortalidade com base na intensidade e duração da exposição. Cenários de temperatura da água até o ano 2100 foram modelados combinando dois componentes mecanísticos, a saber: 1) temperaturas médias mensais da água, simuladas usando um modelo hidrodinâmico incluindo o balanço de calor; 2) oscilações diárias, estimadas a partir da análise harmônica de uma série temporal de vinte anos de temperatura da água específica do local. Cenários de temperatura média diária do sedimento foram estimados por meio de um modelo de correlação cruzada, usando como entrada a temperatura da água: os parâmetros do modelo foram estimados com base em um conjunto abrangente de observações específicas do local de temperatura da água e do sedimento. Os resultados indicam que para ambas as espécies o risco de mortalidade em massa aumenta rapidamente a partir da década de 2060. Além disso, os padrões diários de temperatura da água pareceram relevantes, pois durante a noite ela cai abaixo dos limiares de mortalidade previstos por algumas horas. Esses achados sugerem que estudos adicionais devem abordar: 1) o aprimoramento dos modelos de paisagem de tolerância, a fim de levar em conta o efeito integrado de eventos repetidos de estresse não letal sobre a taxa de mortalidade; 2) a previsão da temperatura ambiental em habitats específicos, por meio de modelos baseados em processos e orientados por dados. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Coupling habitat-specific temperature scenarios with tolerance landscape to predict the impacts of climate change on farmed bivalves: Due to climate change, heatwaves are likely to become more frequent, prolonged and characterized by higher peak values, compared with climatological averages. However, the thermal tolerance of organisms depends on the actual exposure, which can be modulated by environmental context and microhabitat characteristics. This study investigated the frequency of occurrence of mass mortality events in the next decades for two species of farmed bivalves, the mussel Mytilus galloprovincialis and the clam Ruditapes philippinarum, in a shallow coastal lagoon, characterised by marked diurnal oscillations of water temperature. The effect of heatwaves was estimated by means of tolerance landscape models, which predict the occurrence of 50% mortality based on the exposure intensity and duration. Scenarios of water temperature up to the year 2100 were modelled by combining two mechanistic components, namely: 1) monthly mean water temperatures, simulated using a hydrodynamic model including the heat budget; 2) daily oscillations, estimated from the harmonic analysis of a twenty year-long site-specific time series of water temperature. Scenarios of mean daily sediment temperature were estimated by means of a cross-correlation model, using as input the water temperature one: the model parameters were estimated based on a comprehensive set of site-specific water and sediment temperature observations. The results indicate that for both species the risk of mass mortality rapidly increases starting from the 2060s. Furthermore, the daily patterns of water temperature seemed to be relevant, as overnight it falls below the predicted mortality thresholds for a few hours. These findings suggest that further studies should address: 1) the improvement of tolerance landscape models, in order to take into account the integrated effect of repeated non-lethal stress events on mortality rate; 2) the prediction of environmental temperature in specific habitat, by means of both process-based and data driven models. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os aumentos previstos das ondas de calor e eventos hipóxicos induzidos pelas mudanças climáticas terão efeitos profundos nos peixes, porém a capacidade dos pais de alterar o fenótipo da prole via herança não genética e amortecer contra esses estressores combinados não é clara. Este estudo testou como a exposição prolongada de zebrafish adultos a ciclos diários combinados de estresse térmico e hipóxia afeta a sobrevivência inicial e o desenvolvimento da prole, o investimento parental de cortisol e proteínas de choque térmico (HSPs), as respostas ao estresse da prole larval e a tolerância ao calor e hipóxia tanto dos pais quanto da prole. A exposição parental ao estressor combinado não afetou a fecundidade, mas aumentou a mortalidade, produziu embriões menores e atrasou a eclosão. O tratamento combinado também reduziu a deposição materna de cortisol e aumentou os níveis embrionários de hsf1, hsp70a, HSP70, hsp90aa e HSP90. Nas larvas, os níveis basais de cortisol não diferiram entre os tratamentos, mas a exposição aguda ao estresse térmico combinado e hipóxia aumentou os níveis de cortisol nas larvas controle sem efeito nas larvas de pais expostos. Em contraste, enquanto os níveis basais larvais de hsf1, hsp70a e hsp90aa diferiram entre os tratamentos parentais, o estressor agudo combinado eliciou respostas transcricionais semelhantes entre os tratamentos. Além disso, o estressor agudo combinado apenas induziu um aumento marcante nos níveis de HSP47 nas larvas derivadas de pais expostos. Finalmente, a hipóxia combinada e temperaturas elevadas aumentaram tanto a tolerância térmica quanto à hipóxia em adultos e conferiram um aumento na tolerância térmica, mas não na tolerância à hipóxia da prole. Estes resultados demonstram que a aclimatação intergeracional ao estresse térmico combinado e hipóxia elicia complexos efeitos remanescentes na responsividade ao estresse e tolerância da prole com consequências potenciais para a resiliência. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Intergenerational plasticity to cycling high temperature and hypoxia affects offspring stress responsiveness and tolerance in zebrafish: Predicted climate change-induced increases in heat waves and hypoxic events will have profound effects on fishes, yet the capacity of parents to alter offspring phenotype via non-genetic inheritance and buffer against these combined stressors is not clear. This study tested how prolonged adult zebrafish exposure to combined diel cycles of thermal stress and hypoxia affect offspring early survival and development, parental investment of cortisol and heat shock proteins (HSPs), larval offspring stress responses, and both parental and offspring heat and hypoxia tolerance. Parental exposure to the combined stressor did not affect fecundity, but increased mortality, produced smaller embryos and delayed hatching. The combined treatment also reduced maternal deposition of cortisol and increased embryo hsf1, hsp70a, HSP70, hsp90aa and HSP90 levels. In larvae, basal cortisol levels did not differ between treatments, but acute exposure to combined heat stress and hypoxia increased cortisol levels in control larvae with no effect on larvae from exposed parents. In contrast, whereas larval basal hsf1, hsp70a and hsp90aa levels differed between parental treatments, the combined acute stressor elicited similar transcriptional responses across treatments. Moreover, the combined acute stressor only induced a marked increase in HSP47 levels in the larvae derived from exposed parents. Finally, combined hypoxia and elevated temperatures increased both thermal and hypoxia tolerance in adults and conferred an increase in offspring thermal but not hypoxia tolerance. These results demonstrate that intergenerational acclimation to combined thermal stress and hypoxia elicit complex carryover effects on stress responsiveness and offspring tolerance with potential consequences for resilience. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento global é uma grande ameaça à biodiversidade; o aumento da temperatura média mais a maior frequência e intensidade de ondas de calor podem afetar severamente os organismos ao expô-los a temperaturas além de seus limites de tolerância. Ectotérmicos de desertos são particularmente vulneráveis devido à sua dependência de temperaturas ambientais em um habitat extremo. A tolerância térmica muda dependendo das condições ambientais; estudar essas flutuações proporciona uma melhor compreensão da suscetibilidade das espécies ao aquecimento global. Tenebrionídeos são táxons ectotérmicos bem-sucedidos em desertos devido a uma série de adaptações para tolerância ao calor e perda de água. Estudamos a variação sazonal (aclimatação) da tolerância térmica em Megelenophorus americanus, uma espécie amplamente distribuída no Deserto do Monte (Argentina). Para isso, medimos temperaturas ambientais e operacionais: temperatura corporal (T<inf>b</inf>), temperatura do solo (T<inf>s</inf>), temperatura do ar (T<inf>a</inf>), temperatura ambiental (T<inf>e</inf>) e temperatura máxima (T<inf>max</inf>), e indicadores de tolerância: máximo térmico voluntário (VT<inf>max</inf>), liberação de fluido (FR) e máximo térmico crítico (CT<inf>max</inf>) em uma população de M. americanus da província de San Juan, Argentina, de outubro a março (temporada completa de atividade). Descobrimos que T<inf>s</inf> e T<inf>a</inf> são preditores precisos de T<inf>b</inf>, sugerindo termoconformismo. Todos os indicadores de tolerância mostraram diferenças entre os meses, sugerindo um processo natural de aclimatação in situ. Os insetos foram encontrados operando além do VT<inf>max</inf> (estresse térmico), mas estavam longe de atingir o CT<inf>max</inf> sob condições naturais. Os organismos apresentam diferentes graus de plasticidade de tolerância que devem ser considerados ao prever os impactos potenciais das mudanças climáticas. © 2023 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal variation of thermal sensitivity to global warming: Acclimatization in the guitarist beetle, Megelenophorus americanus (Coleoptera: Tenebrionidae) from the Monte Desert: Global warming is a major threat to biodiversity, the increase in mean temperature plus the higher rate and intensity of heat waves can severely affect organisms by exposing them to temperatures beyond their tolerance limits. Desert ectotherms are particularly vulnerable due to their dependence on environmental temperatures in an extreme habitat. Thermal tolerance changes depending on environmental conditions, studying these fluctuations provides a better understanding of species susceptibility to global warming. Tenebrionids are successful desert-inhabiting ectotherm taxa because of a series of adaptations for heat tolerance and water loss. We studied the seasonal variation (acclimatization) of thermal tolerance in Megelenophorus americanus, a widely distributed species in the Monte Desert (Argentina). To do this, we measured environmental and operative temperatures: body temperature (T<inf>b</inf>), soil temperature (T<inf>s</inf>), air temperature (T<inf>a</inf>), environmental temperature (T<inf>e</inf>) and maximum temperature (T<inf>max</inf>), and tolerance proxies volunteer thermal maximum (VT<inf>max</inf>)<inf>,</inf> Fluid release (FR) and critical thermal maximum (CT<inf>max</inf>) in a population of M. americanus from San Juan province, Argentina from October to March (full activity season). We found that T<inf>s</inf> and T<inf>a</inf> are accurate predictors of T<inf>b</inf>, suggesting thermoconformism. All tolerance proxies showed differences among months, suggesting a natural acclimatization process in situ. Insects were found operating beyond VT<inf>max</inf> (thermal stress) but they were far from reaching CT<inf>max</inf> under natural conditions. Organisms present different degrees of tolerance plasticity that should be considered when predicting potential impacts of climate change. © 2023 Elsevier B.V., All rights reserved.

Em ecossistemas termicamente variáveis, as temperaturas podem mudar extensivamente em escalas de tempo horárias e sazonais, exigindo que ectotermos possuam uma ampla tolerância térmica (mínima térmica crítica [CTmin] e máxima térmica crítica [CTmax]). No entanto, não está claro se os peixes se aclimatam no laboratório de forma semelhante à sua aclimatação no campo sob variação térmica comparável. Utilizamos dados de temperatura de um pântano de maré para projetar tratamentos de aclimatação laboratorial de 21 dias (estático: 12, 17, 22, 27 °C; variação diária com média de 22 °C: i) amplitude 17-27 °C, ii) amplitude 17-27 °C com extremos irregulares dentro de 12-32 °C). Comparamos os limites térmicos em gobiões-setas (Clevelandia ios) euritermos aclimatados em laboratório e aclimatizados em campo. Peixes aclimatados em temperatura variável e aclimatizados em campo apresentaram CTmin e CTmax semelhantes. Notavelmente, os gobiões-setas mostraram plasticidade rápida em sua tolerância térmica absoluta dentro de um ciclo de maré. As temperaturas médias diárias e máximas experimentadas foram positivamente relacionadas com CTmax e CTmin, respectivamente. Este estudo demonstra que tratamentos de aclimatação laboratorial ecologicamente informados podem produzir resultados de tolerância aplicáveis a peixes selvagens. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Pairing lab and field studies to predict thermal performance of wild fish: In thermally variable ecosystems, temperatures can change extensively on hourly and seasonal timescales requiring ectotherms to possess a broad thermal tolerance (critical thermal minima [CTmin] and maxima [CTmax]). However, whether fish acclimate in the laboratory similarly as they acclimatize in the field under comparable thermal variation is unclear. We used temperature data from a tidal salt marsh to design 21-day lab-acclimation treatments (static: 12, 17, 22, 27 °C; daily variation with mean 22 °C: i) range 17-27 °C, ii) range 17-27 °C with irregular extremes within 12-32 °C). We compared thermal limits in lab-acclimated and field-acclimatized eurythermal arrow goby (Clevelandia ios). Variable temperature-acclimated and acclimatized fish had similar CTmin and CTmax. Notably, arrow gobies showed rapid plasticity in their absolute thermal tolerance within one tidal cycle. The daily mean and max temperatures experienced were positively related to CTmax and CTmin, respectively. This study demonstrates that ecologically informed lab acclimation treatments can yield tolerance results that are applicable to wild fish. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Devido à ectotermia e à alta permeabilidade de sua pele, a biologia térmica e o balanço hídrico dos anfíbios anuros são altamente influenciados por variações na temperatura ambiental e disponibilidade de água. A variação sazonal nessas variáveis climáticas é frequentemente acompanhada por ajustes concomitantes na biologia térmica e balanço hídrico dos anuros. Investigamos a variação sazonal na biologia térmica e balanço hídrico das pererecas-narigudas, Scinax fuscovarius (Anura, Hylidae), uma perereca noturna de porte médio com atividade contínua ao longo do ano. Medimos a temperatura corporal quando ativas no campo (Tcampo), preferência térmica (Tpref) em um gradiente térmico no laboratório, e as temperaturas críticas mínima e máxima (CTmin e CTmax, respectivamente). Em relação ao balanço hídrico, medimos as taxas de perda de água por evaporação (EWL) e a resistência da pele (Rs) à evaporação em três temperaturas (15, 25 e 35°C), tolerância à desidratação e taxas de absorção de água (WU), ambas a 25°C. As medições foram realizadas no meio da primavera-verão quente e úmido e do outono-inverno frio e seco. Verificamos que Tcampo, Tpref, tolerância à desidratação e WU foram maiores no período quente-úmido em comparação com o período frio-seco. As taxas de perda de água por evaporação aumentaram com a temperatura experimental, mas não variaram sazonalmente. Não houve variação sazonal na tolerância térmica para CTmax ou CTmin. Nossos dados mostram que S. fuscovarius experimenta ajustes sazonais em alguns parâmetros de sua biologia térmica e balanço hídrico, mas não em outros. Esta variação pode refletir diferentes níveis de plasticidade entre as variáveis amostradas e muito provavelmente compromissos funcionais entre a regulação da temperatura corporal e o balanço hídrico. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal Variation in Thermal Biology and Water Balance in a Year-Round Active Neotropical Treefrog, Scinax fuscovarius: Because of ectothermy and the high permeability of their skin, the thermal biology and water balance of anuran amphibians are highly influenced by variations in environmental temperature and water availability. Seasonal variation in these climatic variables are often followed by concurrent adjustments in frogs' thermal biology and water balance. We investigated seasonal variation in the thermal biology and water balance of snouted treefrogs, Scinax fuscovarius (Anura, Hylidae), a midsize nocturnal treefrog with continuous activity throughout the year. We measured body temperature when active in the field (Tfield), thermal preference (Tpref) in a thermal gradient in the laboratory, and the minimum and maximum critical temperatures (CTmin and CTmax, respectively). Regarding water balance, we measured rates of evaporative water loss (EWL) and the skin resistance (Rs) to evaporation at three temperatures (15, 25, and 358C), dehydration tolerance, and rates of water uptake (WU), both at 258C. Measurements were carried out in the middle of the hot and wet spring-summer and the cold and dry autumn-winter. We found that Tfield, Tpref, dehydration tolerance, and WU were higher in the hot-wet compared to the cold-dry season. Evaporative water loss rates increased with experimental temperature but did not vary seasonally. There was no seasonal variation in thermal tolerance for either CTmax or CTmin. Our data show that S. fuscovarius experience seasonal adjustments in some parameters of their thermal biology and water balance, but not in others. This variation may reflect different levels of plasticity among the sampled variables and quite likely functional compromises between body temperature regulation and water balance. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A temperatura em muitos ambientes aquáticos naturais segue um ciclo diário, mas até o momento sabemos pouco sobre como os ciclos térmicos diários afetam a biologia dos peixes. O presente estudo investiga o crescimento, desenvolvimento e desempenho fisiológico do salmão do Atlântico selvagem coletado nos rios Miramichi e Restigouche (NB, Canadá). Os peixes foram coletados como parr e aclimatados a ciclos térmicos diários de 16–21 ou 19–24°C durante as fases de vida de parr e smolt. Tanto o salmão do Atlântico do Miramichi quanto do Restigouche cresceram em taxas similares durante as aclimatações a 16–21 ou 19–24°C. No entanto, como smolts, as taxas de crescimento dos peixes do Miramichi (−8% de massa corporal por dia) e do Restigouche (−38% de massa corporal por dia) foram significativamente mais lentas a 19–24°C, e foram de fato negativas, indicando perda de massa neste grupo. A aclimatação a 19–24°C também aumentou a CT<inf>max</inf> do salmão do Atlântico. Nossos achados sugerem que tanto o estágio de vida quanto a origem do rio impactam o crescimento e desempenho do salmão do Atlântico na faixa térmica utilizada neste estudo. Estes achados fornecem evidências para adaptação local do salmão do Atlântico, maior vulnerabilidade ao aquecimento das temperaturas, e destacam os impactos diferenciais destes ciclos térmicos diários ecologicamente relevantes sobre os estágios de vida juvenis nesta espécie. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The impacts of diel thermal variability on growth, development and performance of wild Atlantic salmon (Salmo salar) from two thermally distinct rivers: Temperature in many natural aquatic environments follows a diel cycle, but to date, we know little on how diel thermal cycles affect fish biology. The current study investigates the growth, development and physiological performance of wild Atlantic salmon collected from the Miramichi and Restigouche rivers (NB, Canada). Fish were collected as parr and acclimated to either 16–21 or 19–24◦C diel thermal cycles throughout the parr and smolt life stages. Both Miramichi and Restigouche Atlantic salmon parr grew at similar rates during 16–21 or 19–24◦C acclimations. However, as smolts, the growth rates of the Miramichi (−8% body mass day−1) and Restigouche (−38% body mass day−1) fish were significantly slower at 19–24◦C, and were in fact negative, indicating loss of mass in this group. Acclimation to 19–24◦C also increased Atlantic salmon CT<inf>max</inf>. Our findings suggest that both life stage and river origin impact Atlantic salmon growth and performance in the thermal range used herein. These findings provide evidence for local adaptation of Atlantic salmon, increased vulnerability to warming temperatures, and highlight the differential impacts of these ecologically relevant diel thermal cycles on the juvenile life stages in this species. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

As escalas espaço-temporais têm uma influência clara na distribuição e diversidade das comunidades microbianas e devem, portanto, ser aplicadas para estudar a dinâmica dos microrganismos. A espécie de carrapato invasora Hyalomma marginatum estabeleceu-se recentemente no sul da França. Ela pode carregar patógenos de interesse médico e veterinário, incluindo o vírus da febre hemorrágica da Crimeia-Congo, Rickettsia aeschlimannii, Theileria equi e Anaplasma phagocytophilum. As comunidades patogênicas de H. marginatum foram identificadas e sua distribuição espacial caracterizada, mas sua dinâmica temporal permanece desconhecida. Carrapatos Hyalomma marginatum foram coletados de hospedeiros em intervalos mensais de fevereiro a setembro de 2022 em um local no sul da França para estudar sua presença e dinâmica temporal. Dos 281 carrapatos analisados, detectamos patógenos incluindo R. aeschlimannii, Anaplasma spp. e T. equi com taxas de infecção atingindo 47,0%, 4,6% e 11,0%, respectivamente. Um total de 14,6% dos carrapatos estavam infectados com pelo menos Theileria ou Anaplasma, com flutuações mensais variando de 2,9% a 28,6%. Padrões temporais fortes foram observados para cada patógeno detectado, particularmente para R. aeschlimannii, cujas taxas de infecção aumentaram dramaticamente no início do verão, correlacionadas com as temperaturas médias mensais no local. Com base nesses resultados, hipotetizamos que R. aeschlimannii pode ser um simbionte secundário de H. marginatum e poderia estar envolvido na resposta ao estresse por aumento de temperatura e mediar a tolerância térmica de H. marginatum. A análise das flutuações mensais e sazonais nos patógenos transmitidos por H. marginatum nos levou a concluir que o risco de infecção é baixo, mas persiste ao longo do período de atividade de H. marginatum, com um aumento notável no verão. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal dynamics of the Hyalomma marginatum-borne pathogens in southern France: Spatio-temporal scales have a clear influence on microbial community distribution and diversity and should thus be applied to study the dynamics of microorganisms. The invasive tick species Hyalomma marginatum has recently become established in southern France. It may carry pathogens of medical and veterinary interest including the Crimean-Congo haemorrhagic fever virus, Rickettsia aeschlimannii, Theileria equi and Anaplasma phagocytophilum. Pathogenic communities of H. marginatum have been identified and their spatial distribution characterized, but their temporal dynamics remain unknown. Hyalomma marginatum ticks were collected from hosts at monthly intervals from February to September 2022 in a site in southern France to study their presence and temporal dynamics. Of the 281 ticks analysed, we detected pathogens including R. aeschlimannii, Anaplasma spp. and T. equi with infection rates reaching 47.0%, 4.6% and 11.0%, respectively. A total of 14.6% of ticks were infected with at least Theileria or Anaplasma, with monthly fluctuations ranging from 2.9% to 28.6%. Strong temporal patterns were observed for each pathogen detected, particularly for R. aeschlimannii, whose infection rates increased dramatically at the beginning of summer, correlated with monthly mean temperatures at the site. Based on these results, we hypothesise that R. aeschlimannii may be a secondary symbiont of H. marginatum and could be involved in the stress response to temperature increase and mediate thermal tolerance of H. marginatum. Analysis of monthly and seasonal fluctuations in pathogens transmitted by H. marginatum led us to conclude that the risk of infection is low but persists throughout the period of H. marginatum activity, with a notable increase in summer. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

N/A

Why not 35°C? Reasons for reductions in limits of human thermal tolerance and their implications: N/A

A rápida adaptação evolutiva poderia reduzir os impactos negativos das mudanças climáticas se existir suficiente herdabilidade de características-chave sob condições climáticas futuras. Respostas plásticas às mudanças climáticas também poderiam reduzir impactos negativos. Compreender quais populações são prováveis de responder via evolução ou plasticidade poderia, portanto, melhorar as estimativas de risco de extinção. Um grande corpo de pesquisa sugere que o potencial evolutivo e plástico de uma população pode ser previsto pelo grau de variação climática espacial e temporal que ela experimenta. No entanto, sabemos pouco sobre a escala em que essas relações se aplicam. Aqui, testamos se a variação espacial e temporal na temperatura afeta a variação genética e plasticidade da aptidão e uma característica-chave de tolerância térmica (máximo térmico crítico; CT<inf>max</inf>) em escalas microgeográficas usando uma metapopulação de Daphnia magna em poças de rocha de água doce. Especificamente, perguntamos se (a) há uma adaptação microgeográfica do CT<inf>max</inf> e aptidão a diferenças de temperatura entre as poças, (b) poças com maior variação temporal de temperatura têm mais variação genética ou plasticidade no CT<inf>max</inf> ou aptidão, e (c) aumentos de temperatura afetam a herdabilidade do CT<inf>max</inf> e aptidão. Embora tenhamos observado variação genética e plasticidade no CT<inf>max</inf> e aptidão, e diferenças na aptidão entre as poças, não encontramos suporte para as relações previstas entre variação de temperatura e variação genética ou plasticidade. Além disso, a variação genética e plasticidade que observamos no CT<inf>max</inf> são provavelmente insuficientes para reduzir os impactos das mudanças climáticas. A plasticidade do CT<inf>max</inf> foi mínima e a herdabilidade foi 72% menor quando D. magna se desenvolveu nas temperaturas mais altas previstas sob mudanças climáticas. Em contraste, a herdabilidade da aptidão aumentou 53% sob temperaturas mais quentes, sugerindo um aumento no potencial evolutivo geral não relacionado ao CT<inf>max</inf> sob mudanças climáticas. Mais pesquisas são necessárias para entender o potencial evolutivo e plástico sob mudanças climáticas e como esse potencial será alterado em climas futuros. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Macroecological predictors of evolutionary and plastic potential do not apply at microgeographic scales for a freshwater cladoceran under climate change: Rapid evolutionary adaptation could reduce the negative impacts of climate change if sufficient heritability of key traits exists under future climate conditions. Plastic responses to climate change could also reduce negative impacts. Understanding which populations are likely to respond via evolution or plasticity could therefore improve estimates of extinction risk. A large body of research suggests that the evolutionary and plastic potential of a population can be predicted by the degree of spatial and temporal climatic variation it experiences. However, we know little about the scale at which these relationships apply. Here, we test if spatial and temporal variation in temperature affects genetic variation and plasticity of fitness and a key thermal tolerance trait (critical thermal maximum; CT<inf>max</inf>) at microgeographic scales using a metapopulation of Daphnia magna in freshwater rock pools. Specifically, we ask if (a) there is a microgeographic adaptation of CT<inf>max</inf> and fitness to differences in temperature among the pools, (b) pools with greater temporal temperature variation have more genetic variation or plasticity in CT<inf>max</inf> or fitness, and (c) increases in temperature affect the heritability of CT<inf>max</inf> and fitness. Although we observed genetic variation and plasticity in CT<inf>max</inf> and fitness, and differences in fitness among pools, we did not find support for the predicted relationships between temperature variation and genetic variation or plasticity. Furthermore, the genetic variation and plasticity we observed in CT<inf>max</inf> are unlikely sufficient to reduce the impacts of climate change. CT<inf>max</inf> plasticity was minimal and heritability was 72% lower when D. magna developed at the higher temperatures predicted under climate change. In contrast, the heritability of fitness increased by 53% under warmer temperatures, suggesting an increase in overall evolutionary potential unrelated to CT<inf>max</inf> under climate change. More research is needed to understand the evolutionary and plastic potential under climate change and how that potential will be altered in future climates. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A temperatura é indiscutivelmente um dos fatores ambientais mais críticos que impactam os organismos em níveis moleculares, organismais e ecológicos. A variação de temperatura ao longo da altitude pode causar seleção divergente nos limites térmicos críticos fisiológicos (CT<inf>MÁX</inf> e CT<inf>MÍN</inf>). Geralmente, prevê-se que populações de alta altitude suportem temperaturas ambientais mais baixas do que populações de baixa altitude. Os organismos também podem exibir plasticidade fenotípica quando a temperatura varia, embora a teoria e evidências empíricas sugiram que ectotérmicos tropicais tenham capacidade relativamente limitada de aclimatação. Para estudar o efeito da variação de temperatura ao longo de transectos altitudinais nos limites térmicos, medimos CT<inf>MÁX</inf> e CT<inf>MÍN</inf> de 934 girinos de uma espécie de rã venenosa, Epipedobates anthonyi, ao longo de dois gradientes altitudinais (200–1700 m acima do nível do mar) no sudoeste do Equador para investigar sua tolerância térmica através da altitude. Também testamos se os girinos poderiam deslocar plasticamente seus limites térmicos críticos em resposta à exposição a diferentes temperaturas representando a faixa de temperaturas que eles experimentam na natureza (20 °C, 24 °C e 28 °C). No geral, descobrimos que CT<inf>MÁX</inf> não mudou através da altitude. Em contraste, CT<inf>MÍN</inf> foi menor em altitudes mais elevadas, sugerindo que a variação altitudinal na temperatura influencia esta característica térmica. Além disso, todas as populações deslocaram seus CT<inf>MÁX</inf> e CT<inf>MÍN</inf> de acordo com as temperaturas de tratamento, demonstrando uma resposta de aclimatação. Globalmente, as tendências em CT<inf>MÍN</inf> entre populações de alta, média e baixa altitude foram mantidas apesar das respostas plásticas à temperatura de tratamento. Estes resultados demonstram que, para girinos de E. anthonyi através de gradientes altitudinais tropicais, a temperatura atua como uma força seletiva para CT<inf>MÍN</inf>, mesmo quando as populações mostram capacidades de aclimatação tanto em CT<inf>MÁX</inf> quanto em CT<inf>MÍN</inf>. Nossos achados avançam nossa compreensão sobre como a variação ambiental afeta as trajetórias evolutivas dos organismos e suas habilidades de persistir em um clima em mudança em um hotspot de biodiversidade tropical. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal limits along tropical elevational gradients: Poison frog tadpoles show plasticity but maintain divergence across elevation: Temperature is arguably one of the most critical environmental factors impacting organisms at molecular, organismal, and ecological levels. Temperature variation across elevation may cause divergent selection in physiological critical thermal limits (CT<inf>MAX</inf> and CT<inf>MIN</inf>). Generally, high elevation populations are predicted to withstand lower environmental temperatures than low elevation populations. Organisms can also exhibit phenotypic plasticity when temperature varies, although theory and empirical evidence suggest that tropical ectotherms have relatively limited ability to acclimate. To study the effect of temperature variation along elevational transects on thermal limits, we measured CT<inf>MAX</inf> and CT<inf>MIN</inf> of 934 tadpoles of a poison frog species, Epipedobates anthonyi, along two elevational gradients (200–1700 m asl) in southwestern Ecuador to investigate their thermal tolerance across elevation. We also tested if tadpoles could plastically shift their critical thermal limits in response to exposure to different temperatures representing the range of temperatures they experience in nature (20 °C, 24 °C, and 28 °C). Overall, we found that CT<inf>MAX</inf> did not change across elevation. In contrast, CT<inf>MIN</inf> was lower at higher elevations, suggesting that elevational variation in temperature influences this thermal trait. Moreover, all populations shifted their CT<inf>MAX</inf> and CT<inf>MIN</inf> according to treatment temperatures, demonstrating an acclimation response. Overall, trends in CT<inf>MIN</inf> among high, mid, and low elevation populations were maintained despite plastic responses to treatment temperature. These results demonstrate that, for tadpoles of E. anthonyi across tropical elevational gradients, temperature acts as a selective force for CT<inf>MIN</inf>, even when populations show acclimation abilities in both, CT<inf>MAX</inf> and CT<inf>MIN</inf>. Our findings advance our understanding on how environmental variation affects organisms’ evolutionary trajectories and their abilities to persist in a changing climate in a tropical biodiversity hotspot. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Organismos de água doce enfrentam múltiplas ameaças aos seus ecossistemas, incluindo o aquecimento associado às mudanças climáticas e o baixo oxigênio dissolvido (hipóxia ambiental), que estão aumentando em frequência e extensão nos sistemas de água doce. Compreender os limiares de tolerância para esses estressores ambientais, bem como a plasticidade das respostas, é fundamental para informar a conservação de espécies ameaçadas. A medição direta de espécies ameaçadas pode ser difícil, e o uso de espécies substitutas (não ameaçadas mas próximas filogeneticamente) tem sido proposto como solução, mas o grau em que os dados de espécies substitutas são representativos das espécies ameaçadas não foi amplamente validado. Neste estudo, medimos o desempenho fisiológico de duas espécies: uma listada federalmente como Ameaçada no Canadá (Mato Grosso Anogenus, Miniellus anogenus) e um congênere não ameaçado (Mato Grosso Heterodon, Miniellus heterodon). A tolerância à hipóxia (tensão crítica de oxigênio e perda de equilíbrio) e a tolerância térmica superior (CT<inf>max</inf>) foram medidas à beira do rio durante um período de 5 meses. Descobrimos que o Mato Grosso Anogenus ameaçado tinha menor tolerância tanto à temperatura elevada quanto à hipóxia do que o Mato Grosso Heterodon não ameaçado. As espécies também diferiram em suas respostas ao oxigênio dissolvido (OD) ambiental. O CT<inf>max</inf> do Mato Grosso Anogenus teve uma relação positiva com o OD, de modo que o CT<inf>max</inf> foi reduzido quando o OD ambiental era baixo, enquanto não houve efeito do OD no CT<inf>max</inf> do Mato Grosso Heterodon. O Mato Grosso Heterodon também mostrou plasticidade da tolerância à hipóxia em resposta a mudanças no OD ambiental, enquanto o Mato Grosso Anogenus mostrou pouca plasticidade. Concluímos que o Mato Grosso Anogenus pode ser mais sensível a ondas de calor e hipóxia associadas às mudanças climáticas. Também afirmamos que os pesquisadores devem ser cautelosos ao usar espécies substitutas para informar os limites de tolerância de espécies ameaçadas e destacamos o valor de medir espécies ameaçadas diretamente quando possível. Sumário Leigo Neste estudo, investigamos o uso do Mato Grosso Heterodon (Miniellus heterodon) como espécie substituta para o Mato Grosso Anogenus ameaçado (Miniellus anogenus). Descobrimos que o Mato Grosso Anogenus era menos tolerante a altas temperaturas e hipóxia e, portanto, alertamos sobre o uso de espécies substitutas para informar limiares fisiológicos de tolerância. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal variation in thermal tolerance and hypoxia tolerance of a threatened minnow and a non-imperilled congener: a cautionary tale for surrogate species in conservation: Freshwater organisms face multiple threats to their ecosystems, including warming associated with climate change and low dissolved oxygen (environmental hypoxia), which are both increasing in frequency and extent in freshwater systems. Understanding tolerance thresholds for these environmental stressors as well as the plasticity of responses is the key for informing the conservation of imperilled species. Direct measurement of imperilled species can be difficult, and the use of surrogate (non-imperilled but closely related) species has been proposed as a remedy, but the degree to which surrogate data are representative of the imperilled species has not been widely validated. In this study, we measured physiological performance of two species: one federally listed as Threatened in Canada (Pugnose Shiner, Miniellus anogenus) and a non-imperilled congener (Blackchin Shiner, Miniellusheterodon). Hypoxia tolerance (critical oxygen tension and loss of equilibrium) and upper thermal tolerance (CT<inf>max</inf>) were measured streamside over a period of 5 months. We found that the Threatened Pugnose Shiner had lower tolerance to both elevated temperature and hypoxia than the non-imperilled Blackchin Shiner. The species also differed in their responses to environmental dissolved oxygen (DO). CT<inf>max</inf> of Pugnose Shiner had a positive relationship with DO such that CT<inf>max</inf> was lowered when environmental DO was low, whereas there was no effect of DO on CT<inf>max</inf> of Blackchin Shiner. Blackchin Shiner also showed plasticity of hypoxia tolerance in response to changes in environmental DO, while Pugnose Shiner showed little plasticity. We conclude that Pugnose Shiner may be more sensitive to heat waves and hypoxia associated with climate change. We also assert that researchers should be cautious when using surrogate species to inform tolerance limits of imperilled species and highlight the value of measuring imperilled species directly when possible. Lay Summary In this study, we investigated the use of Blackchin Shiner (Miniellus heterodon) as a surrogate species for the threatened Pugnose Shiner (Miniellus anogenus). We found Pugnose Shiner was less tolerant of high temperature and hypoxia, and we therefore caution the use of surrogate species to inform physiological tolerance thresholds. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

O rápido aquecimento dos oceanos está afetando globalmente as florestas de kelp. Embora o estágio de vida do esporófito tenha sido bem estudado para muitas espécies, os estágios microscópicos de vida das laminárias têm sido pouco estudados, particularmente no que diz respeito às variações espaciais e temporais na tolerância térmica e sua interação. Investigamos a tolerância térmica de crescimento, sobrevivência, desenvolvimento e fertilização de gametófitos de Ecklonia radiata, derivados de zoósporos amostrados em dois locais na Tasmânia, Austrália, ao longo de um ano, em um gradiente de temperatura (3–30°C). Para o crescimento, encontramos um ótimo térmico relativamente estável em ~20,5°C e máximas térmicas estáveis (25,3–27,7°C). A magnitude do crescimento foi altamente variável e dependeu da estação e do local, sem padrão espacial consistente para crescimento e tamanho dos gametófitos. A sobrevivência também teve um ótimo térmico relativamente estável de ~17°C, 3°C abaixo do ótimo para crescimento. Os gametófitos cresceram como células únicas entre 5 e 25°C, mas esporófitos só foram observados entre 10 e 20°C, indicando falha reprodutiva fora desta faixa. Os resultados revelam efeitos complexos da população de origem e da estação de coleta no desempenho dos gametófitos em E. radiata, com implicações ao comparar resultados de material coletado em diferentes localidades e épocas. Na Tasmânia, os gametófitos crescem consideravelmente abaixo das máximas térmicas estimadas e dos ótimos térmicos que atualmente só são alcançados durante ondas de calor no verão, enquanto os ótimos para sobrevivência (~17°C) são frequentemente alcançados e ultrapassados durante ondas de calor, o que pode afetar a persistência e recrutamento de E. radiata em um clima mais quente. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal performance curves identify seasonal and site-specific variation in the development of Ecklonia radiata (Phaeophyceae) gametophytes and sporophytes: Rapid ocean warming is affecting kelp forests globally. While the sporophyte life stage has been well studied for many species, the microscopic life stages of laminarian kelps have been understudied, particularly regarding spatial and temporal variations in thermal tolerance and their interaction. We investigated the thermal tolerance of growth, survival, development, and fertilization of Ecklonia radiata gametophytes, derived from zoospores sampled from two sites in Tasmania, Australia, throughout a year, over a temperature gradient (3–30°C). For growth we found a relatively stable thermal optimum at ~20.5°C and stable thermal maxima (25.3–27.7°C). The magnitude of growth was highly variable and depended on season and site, with no consistent spatial pattern for growth and gametophyte size. Survival also had a relatively stable thermal optimum of ~17°C, 3°C below the optimum for growth. Gametophytes grew to single cells between 5 and 25°C, but sporophytes were only observed between 10 and 20°C, indicating reproductive failure outside this range. The results reveal complex effects of source population and season of collection on gametophyte performance in E. radiata, with implications when comparing results from material collected at different localities and times. In Tasmania, gametophytes grow considerably below the estimated thermal maxima and thermal optima that are currently only reached during summer heatwaves, whereas optima for survival (~17°C) are frequently reached and surpassed during heatwaves, which may affect the persistence and recruitment of E. radiata in a warmer climate. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Nos ecossistemas alpinos, a elevação funciona amplamente como um gradiente térmico acentuado, com comunidades vegetais expostas a flutuações regulares de temperaturas quentes e frias. Essas condições levam a uma filtragem seletiva, potencialmente contribuindo para variação em nível de espécie na tolerância térmica e divergência genética em nível populacional. Poucos estudos exploraram a amplitude das tolerâncias térmicas de plantas alpinas através de um gradiente térmico ou a variação genética subjacente às mesmas. Medimos os limites térmicos de calor (T<inf>crit-hot</inf>) e frio (T<inf>crit-cold</inf>) do fotossistema de dez espécies alpinas australianas através de gradientes de elevação e caracterizamos sua variação genética neutra. Para revelar os fatores biogeográficos por trás das assinaturas genéticas atuais, também reconstruímos mudanças temporais na adequação do habitat através das áreas de distribuição potenciais. Encontramos variação intraespecífica nos limites térmicos, mas esta não estava associada à elevação, nem sustentada por diferenciação genética em escala local. Em vez disso, a diferenciação populacional regional e a homozigosidade considerável dentro das populações podem, em parte, ser impulsionadas por contrações distribucionais, persistência de longo prazo e migrações seguindo a adequação do habitat. Nossos modelos de adequação do habitat sugerem que plantas alpinas distribuídas em climas frios podem estar ameaçadas por um clima em aquecimento. No entanto, as amplas tolerâncias térmicas observadas não refletiram essa vulnerabilidade. Esforços de conservação devem buscar compreender as variações na tolerância térmica em nível de espécie através dos microclimas alpinos. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Environmental and Biogeographic Drivers behind Alpine Plant Thermal Tolerance and Genetic Variation: In alpine ecosystems, elevation broadly functions as a steep thermal gradient, with plant communities exposed to regular fluctuations in hot and cold temperatures. These conditions lead to selective filtering, potentially contributing to species-level variation in thermal tolerance and population-level genetic divergence. Few studies have explored the breadth of alpine plant thermal tolerances across a thermal gradient or the underlying genetic variation thereof. We measured photosystem heat (T<inf>crit-hot</inf>) and cold (T<inf>crit-cold</inf>) thresholds of ten Australian alpine species across elevation gradients and characterised their neutral genetic variation. To reveal the biogeographical drivers of present-day genetic signatures, we also reconstructed temporal changes in habitat suitability across potential distributional ranges. We found intraspecific variation in thermal thresholds, but this was not associated with elevation, nor underpinned by genetic differentiation on a local scale. Instead, regional population differentiation and considerable homozygosity within populations may, in part, be driven by distributional contractions, long-term persistence, and migrations following habitat suitability. Our habitat suitability models suggest that cool-climate-distributed alpine plants may be threatened by a warming climate. Yet, the observed wide thermal tolerances did not reflect this vulnerability. Conservation efforts should seek to understand variations in species-level thermal tolerance across alpine microclimates. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Mudanças sazonais nas condições ambientais exigem respostas fisiológicas substanciais para a persistência populacional. A plasticidade fenotípica é um mecanismo comum para tolerar essas mudanças, mas para organismos com tempos de geração curtos, a adaptação rápida também pode ser um fator contribuinte. Aqui, usamos um delineamento de jardim comum (11 °C e 18 °C) para separar os impactos da adaptação da plasticidade fenotípica na tolerância térmica do copépode calanóide Acartia hudsonica coletado ao longo da primavera e verão de um único ano. Acartia hudsonica foi coletado em cinco pontos temporais ao longo da estação e a tolerância térmica foi determinada usando o máximo térmico crítico CT<inf>max</inf> seguido por medições adicionais após uma geração de jardim comum. À medida que a temperatura da superfície do mar aumentou ao longo da estação, os indivíduos coletados em campo mostraram aumentos correspondentes na tolerância térmica, mas diminuições no tamanho corporal. Apesar das diferentes tolerâncias térmicas das coletas selvagens, após uma geração de jardim comum os animais não diferiram no CT<inf>max</inf> dentro dos tratamentos térmicos. Em vez disso, houve evidências de plasticidade fenotípica onde temperaturas mais altas foram toleradas pelos animais do tratamento de 18 °C versus os do tratamento de 11 °C em todas as coletas. Apesar de diferenças persistentes entre as coletas devido a adaptação ou efeitos parentais, a aclimatação também teve efeitos significativos no tamanho corporal, com o tratamento quente resultando em indivíduos menores, consistente com a regra do tamanho-temperatura. Portanto, as diferenças na tolerância térmica e tamanho corporal observadas em A. hudsonica coletados em campo foram predominantemente impulsionadas por plasticidade em vez de adaptação. No entanto, a diminuição observada no tamanho corporal sugere que a disponibilidade de nutrientes para níveis tróficos superiores e o funcionamento do ecossistema poderiam ser impactados se as temperaturas aumentarem consistentemente sem mudança na abundância de copépodes. Este é o primeiro registro de A. hudsonica no Mar Báltico conhecido pelos autores. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Phenotypic plasticity drives seasonal thermal tolerance in a Baltic copepod: Seasonal changes in environmental conditions require substantial physiological responses for population persistence. Phenotypic plasticity is a common mechanism to tolerate these changes, but for organisms with short generation times rapid adaptation may also be a contributing factor. Here, we used a common garden design (11 °C and 18 °C) to disentangle the impacts of adaptation from phenotypic plasticity on thermal tolerance of the calanoid copepod Acartia hudsonica collected throughout spring and summer of a single year. Acartia hudsonica were collected from five time points across the season and thermal tolerance was determined using critical thermal maximum CT<inf>max</inf> followed by additional measurements after one generation of common garden. As sea surface temperature increased through the season, field collected individuals showed corresponding increases in thermal tolerance but decreases in body size. Despite different thermal tolerances of wild collections, after one generation of common garden animals did not differ in CT<inf>max</inf> within thermal treatments. Instead, there was evidence of phenotypic plasticity where higher temperatures were tolerated by the 18 °C versus the 11 °C treatment animals across all collections. Despite persisting differences between collections due to either adaptation or parental effects, acclimation also had significant effects on body size, with the warm treatment resulting in smaller individuals, consistent with the temperature size rule. Therefore, the differences in thermal tolerance and body size observed in field collected A. hudsonica were predominantly driven by plasticity rather than adaptation. However, the observed decrease in body size suggests that nutrient availability for higher trophic levels and ecosystem functioning could be impacted if temperatures consistently increase with no change in copepod abundance. This is the first record of A. hudsonica in the Baltic Sea known to the authors. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A compreensão dos limites térmicos e da variação entre regiões geográficas é fundamental para prever como qualquer população pode responder às mudanças globais. Clines latitudinais, em particular, têm sido usados para demonstrar que as populações podem estar localmente adaptadas ao seu próprio ambiente térmico e, como resultado, nem todas as populações serão igualmente impactadas por um aumento de temperatura. Mas quão robustos são esses sinais de adaptação térmica aos outros desafios ecológicos que os animais comumente enfrentam na natureza? Mudanças sazonais na densidade populacional, disponibilidade de alimentos ou fotoperíodo são desafios ecológicos comuns que poderiam perturbar os padrões de tolerância térmica ao longo de um cline se cada população usasse diferencialmente esses sinais para antecipar temperaturas futuras e ajustar suas tolerâncias térmicas de acordo. Neste estudo, objetivamos testar a robustez de um cline na tolerância térmica a sinais simulados de heterogeneidade sazonal. Os animais experimentais foram derivados de clones da pulga-d'água australiana, Daphnia carinata, amostrados de nove populações distintas ao longo de um transecto latitudinal no Leste da Austrália. Em seguida, combinamos fatorialmente fotoperíodos de verão (18 h luz, 6 h escuro) e inverno (6 h luz, 18 h escuro) com disponibilidades alimentares altas (5 milhões de células de algas indivíduo⁻¹ dia⁻¹) e baixas (1 milhão de células de algas indivíduo⁻¹ dia⁻¹), antes de realizar ensaios de choque térmico estático para medir a tolerância térmica. Descobrimos que as tolerâncias térmicas das populações clonais foram sensíveis a ambas as medidas de mudança sazonal. Em geral, maior disponibilidade de alimentos levou a um aumento nas tolerâncias térmicas, com a magnitude do aumento variando por clone. Em contraste, uma mudança no fotoperíodo levou a alterações na ordem de classificação das tolerâncias térmicas, com a resistência ao calor aumentando para alguns clones e diminuindo para outros. No entanto, a resistência ao calor ainda diminuiu com o aumento da latitude, independentemente da manipulação dos sinais sazonais, com clones de populações do norte sempre mostrando maior resistência térmica, provavelmente impulsionada pela adaptação às condições térmicas de inverno. Embora o fotoperíodo e a disponibilidade de alimentos possam claramente moldar as tolerâncias térmicas para populações específicas, é improvável que superem os sinais predominantes de adaptação térmica e, portanto, os clines observados na resistência ao calor provavelmente permaneceram robustos a essas formas de heterogeneidade sazonal. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Anticipating change: The impact of simulated seasonal heterogeneity on heat tolerances along a latitudinal cline: An understanding of thermal limits and variation across geographic regions is central to predicting how any population may respond to global change. Latitudinal clines, in particular, have been used to demonstrate that populations can be locally adapted to their own thermal environment and, as a result, not all populations will be equally impacted by an increase in temperature. But how robust are these signals of thermal adaptation to the other ecological challenges that animals commonly face in the wild? Seasonal changes in population density, food availability, or photoperiod are common ecological challenges that could disrupt patterns of thermal tolerance along a cline if each population differentially used these signals to anticipate future temperatures and adjust their thermal tolerances accordingly. In this study, we aimed to test the robustness of a cline in thermal tolerance to simulated signals of seasonal heterogeneity. Experimental animals were derived from clones of the Australian water flea, Daphnia carinata, sampled from nine distinct populations along a latitudinal transect in Eastern Australia. We then factorially combined summer (18 h light, 6 h dark) and winter (6 h light, 18 h dark) photoperiods with high (5 million algal cells individual−1 day−1) and low (1 million algal cells individual−1 day−1) food availabilities, before performing static heat shock assays to measure thermal tolerance. We found that the thermal tolerances of the clonal populations were sensitive to both measures of seasonal change. In general, higher food availability led to an increase in thermal tolerances, with the magnitude of the increase varying by clone. In contrast, a switch in photoperiod led to rank-order changes in thermal tolerances, with heat resistance increasing for some clones, and decreasing for others. Heat resistance, however, still declined with increasing latitude, irrespective of the manipulation of seasonal signals, with clones from northern populations always showing greater thermal resistance, most likely driven by adaptation to winter thermal conditions. While photoperiod and food availability can clearly shape thermal tolerances for specific populations, they are unlikely to overwhelm overarching signals of thermal adaptation, and thus, observed clines in heat resistance will likely have remained robust to these forms of seasonal heterogeneity. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A variação natural de temperatura em muitos ecossistemas marinhos é estocástica e imprevisível, e modelos de mudança climática indicam que essa irregularidade térmica provavelmente aumentará. A aclimatação à temperatura pode ser mais desafiadora quando as condições são altamente variáveis e estocásticas, e há uma necessidade de dados fisiológicos empíricos nestes ambientes térmicos. Usando o rivulus de mangue anfíbio e hermafrodita (Kryptolebias marmoratus), hipotetizamos que, comparado com flutuações térmicas diárias regulares de aquecimento, flutuações quentes estocásticas afetariam negativamente o desempenho fisiológico. Para testar isso, aclimatamos peixes a: (1) flutuações térmicas não estocásticas e (2) estocásticas com uma carga térmica similar (27−35°C), e (3) uma temperatura controle estável/consistente na extremidade inferior do ciclo (27°C). Determinamos que a fecundidade foi reduzida em ambos os ciclos, com a reprodução cessando em ambientes térmicos estocásticos. Peixes aclimatados a ciclos térmicos não estocásticos tiveram taxas de crescimento menores do que as dos peixes controle. A exposição a ciclos quentes e flutuantes não afetou a temperatura de emersão, e apenas ciclos diários regulares aumentaram modestamente a tolerância térmica crítica. Previmos que temperaturas cíclicas diárias quentes aumentariam a área superficial das brânquias. Notavelmente, peixes aclimatados a qualquer ciclo térmico tiveram uma área superficial branquial reduzida e massa celular intralamelar aumentada quando comparados com peixes controle. Esta diminuição da área superficial branquial com o aquecimento contrasta com o que é observado para peixes exclusivamente aquáticos e sugere uma resposta branquial preparatória para emersão nestes peixes anfíbios. Coletivamente, nossos dados revelam a importância de considerar a variabilidade térmica estocástica ao estudar os efeitos da temperatura em peixes. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Warming, stochastic diel thermal fluctuations affect physiological performance and gill plasticity in an amphibious mangrove fish: Natural temperature variation in many marine ecosystems is stochastic and unpredictable, and climate change models indicate that this thermal irregularity is likely to increase. Temperature acclimation may be more challenging when conditions are highly variable and stochastic, and there is a need for empirical physiological data in these thermal environments. Using the hermaphroditic, amphibious mangrove rivulus (Kryptolebias marmoratus), we hypothesized that compared with regular, warming diel thermal fluctuations, stochastic warm fluctuations would negatively affect physiological performance. To test this, we acclimated fish to: (1) non-stochastic and (2) stochastic thermal fluctuations with a similar thermal load (27−35°C), and (3) a stable/ consistent control temperature at the low end of the cycle (27°C). We determined that fecundity was reduced in both cycles, with reproduction ceasing in stochastic thermal environments. Fish acclimated to non-stochastic thermal cycles had growth rates lower than those of control fish. Exposure to warm, fluctuating cycles did not affect emersion temperature, and only regular diel cycles modestly increased critical thermal tolerance. We predicted that warm diel cycling temperatures would increase gill surface area. Notably, fish acclimated to either thermal cycle had a reduced gill surface area and increased intralamellar cell mass when compared with control fish. This decreased gill surface area with warming contrasts with what is observed for exclusively aquatic fish and suggests a preparatory gill response for emersion in these amphibious fish. Collectively, our data reveal the importance of considering stochastic thermal variability when studying the effects of temperature on fishes. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A temperatura impacta significativamente a fisiologia dos ectotérmicos, com a tolerância térmica e as características metabólicas tipicamente variando com a latitude ao longo das distribuições das espécies. No entanto, os fatores que determinam essa variação permanecem pouco claros, apesar das óbvias consequências para a persistência populacional e conservação diante das mudanças globais em curso. Este estudo explorou a adaptação local e a plasticidade fenotípica das taxas metabólicas e limites térmicos no besouro de poças rochosas supralitorais Ochthebius lejolisii. Utilizando populações de localidades em extremos opostos da distribuição da espécie que experimentam variabilidade térmica contrastante, testamos simultaneamente dois dos principais paradigmas da ecologia fisiológica espacial: a adaptação metabólica ao frio (MCA) e a hipótese da variabilidade climática (CVH). A aclimatação recíproca foi conduzida sob regimes de temperatura de primavera de ambas as localidades, incorporando a variação diurna local. As taxas metabólicas foram medidas por respirometria fechada, e os limites de tolerância térmica estimados por termografia. Em conformidade com a MCA, a população de maior latitude (clima mais frio) apresentou taxas metabólicas e coeficientes de temperatura (Q<inf>10</inf>) mais elevados em temperaturas mais baixas do que a população de menor latitude. Como previsto pela CVH, a população de menor latitude (clima mais variável) apresentou maior tolerância térmica superior, mas apenas a população de maior latitude foi capaz de aclimatar os limites térmicos superiores. Este resultado sugere compensações entre os limites térmicos fisiológicos e a plasticidade térmica nesta espécie. Uma capacidade de aclimatação limitada pode tornar as populações nas costas mediterrâneas especialmente vulneráveis diante dos aumentos projetados nas temperaturas extremas sob as mudanças climáticas em curso. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Testing metabolic cold adaptation and the climatic variability hypothesis in two latitudinally distant populations of a supratidal water beetle: Temperature significantly impacts ectotherm physiology, with thermal tolerance and metabolic traits typically varying with latitude across species ranges. The drivers of this variation remain unclear, however, despite obvious consequences for population persistence and conservation in the face of ongoing global change. This study explored local adaptation and phenotypic plasticity of metabolic rates and thermal limits in the supratidal rockpool beetle Ochthebius lejolisii. Using populations from localities at different ends of the species range that experience contrasting thermal variability, we simultaneously tested two of the major paradigms of spatial physiological ecology: metabolic cold adaptation (MCA) and the climatic variability hypothesis (CVH). Reciprocal acclimation was conducted under spring temperature regimes of both localities, incorporating local diurnal variation. Metabolic rates were measured by closed respirometry, and thermal tolerance limits estimated through thermography. In line with MCA, the higher-latitude population (colder climate) showed higher metabolic rates and temperature coefficients (Q<inf>10</inf>s) at lower temperatures than the lower-latitude population. As predicted by the CVH, the lower-latitude population (more variable climate) showed higher upper thermal tolerance but only the higher-latitude population was able to acclimate upper thermal limits. This result suggests trade-offs between physiological thermal limits and thermal plasticity in this species. A limited acclimation capacity could make populations on Mediterranean coasts especially vulnerable in the face of projected increases in extreme temperatures under ongoing climate change. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

O estresse térmico é um dos principais fatores ambientais que prejudicam tanto a produtividade quanto a saúde dos búfalos. O presente estudo foi conduzido para estimar o limiar do índice de temperatura e umidade (THI) e as características genéticas para produção de leite de búfalas Mehsana em primeira lactação usando um modelo de dia de controle de repetibilidade univariado. Os dados incluíram 130.475 registros de produção de leite no dia de controle da primeira lactação (FLTDMY) de 13.887 búfalas Mehsana e a temperatura e umidade diárias. O modelo estatístico incluiu rebanho-dia de controle como efeitos fixos, classes de dias em lactação (DIM), idade do animal, bem como fatores aleatórios como o efeito genético aditivo (AGE) do animal em condições gerais (intercepto), AGE dos búfalos submetidos ao estresse térmico (inclinação), efeito ambiental permanente do animal em condições gerais (intercepto), efeito ambiental permanente do animal sob condições de estresse térmico (inclinação) e efeito residual aleatório. Esperava-se que os efeitos gerais e os efeitos de tolerância ao calor estivessem correlacionados, representados pelos modelos de repetibilidade da presente investigação. Os componentes de variância do FLTDMY no presente estudo foram calculados usando o método REML. O limiar para THI foi 78. No THI abaixo do limiar, a herdabilidade estimada para a característica FLTDMY foi 0,29, e a variância genética aditiva (AGV) para condições de estresse térmico foi 0. No THI de 83, a AGV para condições de estresse térmico foi maior para FLTDMY. A correlação genética do AGE geral para o AGE termotolerante foi −0,40. Os resultados indicaram que uma seleção consistente para produção de leite, evitando a tolerância térmica, pode diminuir a capacidade de tolerância térmica das búfalas Mehsana. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Estimation of the threshold for heat stress and genetic features for milk yield in Mehsana buffaloes in India: Heat stress is one of the primary environmental factors that harm both the productivity and health of buffaloes. The current study was conducted to estimate the threshold of temperature humidity index (THI)1 and genetic features for milk yield of first-lactation Mehsana buffaloes using an univariate repeatability test-day model. The data included 130,475 first lactation test-day milk yield (FLTDMY) records of 13,887 Mehsana buffaloes and the daily temperature and humidity. The statistical model included herd test day as fixed effects, days-in-milk (DIM) classes, age of the animal, as well as random factors such as the additive genetic effect (AGE) of animal in general conditions (intercept), AGE of the buffaloes subjected to heat stress (slope), permanent environmental effect of animal in general conditions (intercept), permanent environmental effect of animal under heat stress conditions (slope) and random residual effect. It was expected that the general effects and the heat-tolerance effects would be correlated, represented by the present investigation's repeatability models. The variance components of FLTDMY in the present study were computed using the REML method. The threshold for THI was 78. At the THI below the threshold, the heritability estimated for the FLTDMY trait was 0.29, and the additive genetic variance (AGV) for heat stress conditions was 0. At THI of 83, AGV for heat stress conditions was highest for FLTDMY. The genetic correlation of general AGE to heat-tolerant AGE was −0.40. The results indicated that a consistent selection for milk production, avoiding the thermal tolerance, may diminish the thermal tolerance capacity of Mehsana buffaloes. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

O Mar Mediterrâneo fornece um terreno fértil para compreender a complexa interação entre espécies invasoras e habitats nativos, particularmente no contexto das mudanças climáticas. Este estudo de tolerância térmica revela a notável capacidade de Lophocladia trichoclados, uma espécie de alga vermelha que se mostrou altamente invasora, de se adaptar a temperaturas variáveis, prosperando particularmente em águas mediterrâneas mais frias, onde pode suportar temperaturas tão baixas quanto 14 °C, uma característica não observada em seu habitat nativo. Esta aclimatação rápida, ocorrendo em menos de um século, pode envolver uma compensação com a resistência a altas temperaturas. Além disso, todas as populações amostradas no Mediterrâneo compartilham o mesmo haplótipo, sugerindo uma origem comum e a possibilidade de que possamos estar enfrentando uma linhagem excepcionalmente aclimatável e invasora. Este alto grau de aclimatabilidade pode determinar a capacidade futura de dispersão em um cenário em mudança, destacando a importância de considerar tanto a aclimatação quanto a adaptação na compreensão da expansão das áreas de distribuição de espécies invasoras. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The role of species thermal plasticity for alien species invasibility in a changing climate: A case study of Lophocladia trichoclados: The Mediterranean Sea provides fertile ground for understanding the complex interplay between invasive species and native habitats, particularly within the context of climate change. This thermal tolerance study reveals the remarkable ability of Lophocladia trichoclados, a red algae species that has proven highly invasive, to adapt to varying temperatures, particularly thriving in colder Mediterranean waters, where it can withstand temperatures as low as 14 °C, a trait not observed in its native habitat. This rapid acclimation, occurring in less than a century, might entail a trade-off with high temperature resistance. Additionally, all sampled populations in the Mediterranean share the same haplotype, suggesting a common origin and the possibility that we might be facing an exceptionally acclimatable and invasive strain. This high degree of acclimatability could determine the future spread capacity in a changing scenario, highlighting the importance of considering both acclimation and adaptation in understanding the expansion of invasive species' ranges. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Mudanças rápidas nos ambientes térmicos estão ameaçando muitas espécies em todo o mundo. A aclimatização térmica pode amortecer parcialmente as espécies dos impactos dessas mudanças, mas atualmente o conhecimento sobre a dinâmica temporal da aclimatização permanece limitado. Além disso, fenótipos de aclimatização são tipicamente determinados em condições laboratoriais que carecem da variabilidade e estocasticidade que caracterizam o ambiente natural. Através de um modelo não linear distribuído com defasagem (DLNM), utilizamos dados de campo para avaliar como o momento e a magnitude de exposições térmicas passadas influenciam a tolerância térmica. Aplicamos o modelo a duas espécies escocesas de Ephemeroptera de água doce que vivem em condições térmicas naturais. Os resultados do modelo fornecem evidências de que os efeitos de endurecimento térmico rápido são dramáticos e refletem altas taxas de mudança nas temperaturas experimentadas nas últimas horas a dias. Em contraste, a magnitude da mudança de temperatura impactou a aclimatização ao longo de semanas, mas não teve impacto nas respostas de curto prazo. Nossos resultados também indicam que os indivíduos podem desaclimatizar sua tolerância ao calor em resposta a ambientes mais frios. Com base nas novas perspectivas fornecidas por esta poderosa abordagem de modelagem, recomendamos sua adoção mais ampla entre fisiologistas térmicos para facilitar insights mais nuances em contextos naturais, com o benefício adicional de fornecer evidências necessárias para melhorar o desenho de experimentos laboratoriais. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Determining critical periods for thermal acclimatisation using a distributed lag non-linear modelling approach: Rapid changes in thermal environments are threatening many species worldwide. Thermal acclimatisation may partially buffer species from the impacts of these changes, but currently, the knowledge about the temporal dynamics of acclimatisation remains limited. Moreover, acclimatisation phenotypes are typically determined in laboratory conditions that lack the variability and stochasticity that characterise the natural environment. Through a distributed lag non-linear model (DLNM), we use field data to assess how the timing and magnitude of past thermal exposures influence thermal tolerance. We apply the model to two Scottish freshwater Ephemeroptera species living in natural thermal conditions. Model results provide evidence that rapid heat hardening effects are dramatic and reflect high rates of change in temperatures experienced over recent hours to days. In contrast, temperature change magnitude impacted acclimatisation over the course of weeks but had no impact on short-term responses. Our results also indicate that individuals may de-acclimatise their heat tolerance in response to cooler environments. Based on the novel insights provided by this powerful modelling approach, we recommend its wider uptake among thermal physiologists to facilitate more nuanced insights in natural contexts, with the additional benefit of providing evidence needed to improve the design of laboratory experiments. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Teorias clássicas preveem que ambientes relativamente constantes geralmente devem favorecer especialistas, enquanto ambientes flutuantes devem selecionar generalistas. Entretanto, resultados teóricos e empíricos têm apontado que organismos generalistas podem, ao contrário, ter desempenho ruim sob flutuações. Em particular, se o generalismo é sustentado por plasticidade fenotípica, o desempenho dos generalistas deve ser modulado pelas características temporais das flutuações ambientais. Aqui, utilizamos experimentos em microcosmos de ciliados Tetrahymena thermophila e um modelo matemático para testar se o período ou a autocorrelação das flutuações térmicas mediam as ligações entre o nível de generalismo e o desempenho dos organismos sob flutuações. No experimento, flutuações térmicas consistentemente prejudicaram o desempenho em comparação com condições constantes. No entanto, a intensidade desse efeito dependeu do nível de generalismo: enquanto as linhagens mais especialistas tiveram melhor desempenho sob flutuações rápidas ou negativamente autocorrelacionadas, generalistas plásticos tiveram melhor desempenho sob flutuações lentas ou positivamente autocorrelacionadas. Nosso modelo sugere que esses efeitos das flutuações no desempenho dos organismos podem resultar de um atraso temporal na expressão da plasticidade, restringindo seus benefícios a flutuações suficientemente lentas. Este estudo aponta a necessidade de investigar mais a fundo a dinâmica temporal da plasticidade fenotípica para melhor prever suas consequências na aptidão sob flutuações ambientais. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Phenotypic plasticity and the effects of thermal fluctuations on specialists and generalists: Classical theories predict that relatively constant environments should generally favour specialists, while fluctuating environments should be selected for generalists. However, theoretical and empirical results have pointed out that generalist organisms might, on the contrary, perform poorly under fluctuations. In particular, if generalism is underlaid by phenotypic plasticity, performance of generalists should be modulated by the temporal characteristics of environmental fluctuations. Here, we used experiments in microcosms of Tetrahymena thermophila ciliates and a mathematical model to test whether the period or autocorrelation of thermal fluctuations mediate links between the level of generalism and the performance of organisms under fluctuations. In the experiment, thermal fluctuations consistently impeded performance compared with constant conditions. However, the intensity of this effect depended on the level of generalism: while the more specialist strains performed better under fast or negatively autocorrelated fluctuations, plastic generalists performed better under slow or positively autocorrelated fluctuations. Our model suggests that these effects of fluctuations on organisms’ performance may result from a time delay in the expression of plasticity, restricting its benefits to slow enough fluctuations. This study points out the need to further investigate the temporal dynamics of phenotypic plasticity to better predict its fitness consequences under environmental fluctuations. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Dados de tolerância térmica são importantes para identificar a potencial distribuição de espécies não nativas após introdução e estabelecimento. Tais dados são particularmente importantes para compreender os riscos de invasão de espécies tropicais introduzidas em climas temperados e identificar se elas podem sobreviver fora de regiões tropicais. Uma população reprodutiva do sapo tropical de unhas (Xenopus tropicalis) foi recentemente descoberta no centro-oeste da Flórida, EUA. Esta espécie totalmente aquática é nativa do cinturão de floresta tropical da África Ocidental e não havia sido documentada fora de sua área de distribuição nativa. Devido à falta de histórico de invasão, os dados sobre os limites térmicos para esta espécie são escassos. Utilizamos metodologias de letalidade crônica e térmica crítica para investigar a tolerância térmica em estágios adultos e métodos térmicos críticos em girinos. Devido ao nosso uso de ambas as metodologias, crônica e crítica, também examinamos a literatura para revelar os métodos comuns usados para investigar as temperaturas mínima e máxima em anfíbios, que foram encontrados como sendo dominados pela temperatura crítica máxima. As temperaturas letais crônicas para X. tropicalis adulto foram 9,73 °C e 36,68 °C. As temperaturas críticas foram afetadas pela temperatura de aclimatação e estágio de vida; os adultos foram mais tolerantes a temperaturas extremas. Com base nestes dados térmicos críticos e no fato de que a reprodução tende a ocorrer quando as temperaturas são adequadas para a sobrevivência, é improvável que os estágios de girino sejam afetados por temperaturas extremas. Em vez disso, a expansão da distribuição na Flórida provavelmente será limitada pelos estágios adultos. Nossos achados indicam que o sapo tropical de unhas poderia ocupar grande parte do sul da Península da Flórida e outras regiões tropicais e subtropicais em todo o mundo. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal tolerance for the tropical clawed frog, Xenopus tropicalis with comments on comparative methods for amphibian studies: Thermal tolerance data are important for identifying the potential range of non-native species following introduction and establishment. Such data are particularly important for understanding invasion risks of tropical species introduced to temperate climates and identifying whether they can survive outside tropical regions. A breeding population of the tropical clawed frog (Xenopus tropicalis) was recently discovered in west-central Florida, U.S.A. This fully aquatic species is native to the rainforest belt of west Africa and has not been documented outside its native range. Because of the lack of invasion history, data are sparse on the thermal limits for this species. We used chronic lethal and critical thermal methodologies to investigate thermal tolerance on adult stages and critical thermal methods on tadpoles. Because of our use of both chronic and critical methodologies, we also examined the literature to reveal common methods used to investigate thermal minimum and maximum temperature in amphibians, which were found to be dominated by the critical maximum. Chronic lethal temperatures for adult X. tropicalis were 9.73 °C and 36.68 °C. Critical temperatures were affected by acclimation temperature and life stage; adults were more tolerant of extreme temperatures. Based on these critical thermal data and the fact that breeding tends to occur when temperatures are suitable for survival, tadpole stages are unlikely to be affected by extreme temperatures. Instead, range expansion in Florida will likely be limited by the adult stages. Our findings indicate that the tropical clawed frog could occupy much of southern Peninsular Florida and other tropical and subtropical regions worldwide. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Ambientes de águas rasas há muito são reconhecidos pelos cientistas como sentinelas para mudanças climáticas. Ao analisar os impactos do aquecimento dos oceanos e ondas de calor marinhas (MHW) em espécies dessas áreas, podemos estimar sua plasticidade e, portanto, vulnerabilidade a desafios térmicos. Pomatoschistus microps é uma espécie de peixe bentônico entremarés que habita lagoas costeiras onde flutuações de temperatura são comuns. Aqui, testamos os efeitos de cenários "Presente" e "Verão Futuro" (22 °C e 25 °C) e suas respectivas ondas de calor (27 °C e 30 °C) versus um cenário "Controle" de 19 °C em peixes aclimatados ao calor (verão) e ao frio (inverno). Em seguida, estimamos a plasticidade fenotípica do máximo térmico crítico (CTmax), consumo de oxigênio e respostas de estresse celular (CSR). Efeitos da variação sazonal da temperatura e do peso corporal (como proxy para tamanho corporal) na tolerância térmica dos peixes também foram determinados. Peixes expostos a tratamentos de temperatura mais alta exibiram maior tolerância térmica, com esse padrão sendo consistente para peixes aclimatados ao calor e ao frio. No entanto, essa diferença foi sutil (<4,6%), sugerindo baixa capacidade de aclimatação. Não obstante, peixes aclimatados ao calor (coletados no verão) apresentaram CTmax significativamente maior do que peixes aclimatados ao frio (coletados no inverno), indicando que CTmax é influenciado pela variação térmica sazonal. O peso também representa um fator limitante para a tolerância térmica de P. microps, uma vez que animais mais pesados apresentaram menor CTmax. Nenhuma alteração no consumo de O₂, nem em biomarcadores de CSR foi detectada entre os tratamentos de temperatura, sugerindo que os peixes foram relativamente insensíveis a flutuações térmicas, independentemente da história térmica, dentro dos cenários térmicos testados. No geral, a população estudada de P. microps parece bem adaptada a variações de temperatura em seu ambiente natural, exibindo uma grande margem de segurança térmica (média de 11,02 °C). © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Shallow water fish display low phenotypic plasticity to ocean warming and extreme weather events regardless of previous thermal history: Shallow water environments have long been recognized by scientists as sentinels for climate change. By analysing the impacts of ocean warming and marine heatwaves (MHW) in species from these areas, we can estimate their plasticity and hence vulnerability to thermal challenges. Pomatoschistus microps is a benthic intertidal fish species inhabiting coastal lagoons where temperature fluctuations are common. Here, we tested the effects of “Present” and “Future summer” scenarios (22 °C and 25 °C) and their respective heatwaves (27 °C and 30 °C) versus a “Control” scenario of 19 °C on warm (summer)- and cold (winter)- acclimatized fish. Then, we estimated phenotypic plasticity of critical thermal maximum (CTmax), oxygen consumption and cellular stress responses (CSR). Temperature seasonal variation and body weight (as proxy for body size) effects on fish thermal tolerance were also determined. Fish exposed to higher temperature treatments exhibited higher thermal tolerance, with this pattern being consistent for both warm- and cold-acclimatized fish. However, this difference was subtle (<4.6 %), suggesting a low capacity for acclimation. Nonetheless, warm-acclimatized fish (collected in summer) displayed significantly higher CTmax than cold-acclimatized fish (collected in winter), indicating that CTmax is influenced by seasonal thermal variation. Weight also represents a constraint factor for P. microps thermal tolerance, as heavier animals displayed lower CTmax. No alterations in O<inf>2</inf> consumption, neither in CSR biomarkers were detected across temperature treatments, suggesting that fish were otherwise relatively insensitive to thermal fluctuations, independently of thermal history, within the thermal scenarios tested. Overall, the studied population of P. microps seems well adapted to temperature variations in their natural environment, exhibiting a large thermal safety margin (average of 11.02 °C). © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Este estudo foca na avaliação da percepção de conforto bioclimático dos turistas no contexto urbano do Porto, Portugal, especificamente nas áreas da Avenida dos Aliados e Praça da Liberdade. O estudo examina a relação entre condições meteorológicas, escolhas de vestuário dos turistas e seus níveis de atividade física. O estudo integra medições microclimáticas e pesquisas por questionário realizadas durante os verões de 2019 e 2020, e o inverno de 2019-2020. Um questionário abrangente seguindo padrões internacionais foi administrado a uma amostra representativa de 563 turistas. Os resultados mostram variações significativas na temperatura média do ar (AT), velocidade do vento (Wχ), umidade relativa (RH), radiação global (G_RAD) e temperatura radiante média total (T_MRT) ao longo dos períodos de estudo. A avaliação do Conforto Térmico Externo (OTC) baseia-se nos padrões ASHRAE 55, utilizando a escala de Voto de Sensação Térmica (TSV) e as opiniões dos turistas sobre suas preferências térmicas. As escolhas de vestuário são influenciadas pela AT, com turistas escolhendo roupas mais leves em condições mais quentes. Diferenças de gênero e idade na isolamento do vestuário (Icl) são identificadas, sugerindo potenciais diferenças na percepção do OTC. A AT variou significativamente, com um ponto de inflexão nas escolhas de vestuário em 21,7°C e uma correlação entre AT e redução de camadas de roupa (r2 = 0,846; p < 0,05). O estudo também observa variações sazonais nos níveis de atividade física dos turistas, com níveis mais altos de atividade no verão devido ao clima mais ameno (110,0 W·m⁻2). Ambientes termicamente mais confortáveis tendem a promover uma sensação de bem-estar entre os visitantes, o que afeta diretamente sua satisfação durante a estadia na cidade. Quando os turistas se sentem confortáveis com as condições térmicas do ambiente urbano, são mais propensos a explorar e desfrutar das atrações locais por períodos mais longos, melhorando assim suas experiências culturais e de lazer. Mulheres tendem a usar menos camadas de roupa do que homens no verão, refletindo potenciais diferenças na percepção do OTC. Os resultados alinham-se com estudos anteriores, indicando que o impacto do isolamento do vestuário do indivíduo (Icl) no OTC varia entre locais e culturas. Fatores culturais influenciam preferências de vestuário e tolerância térmica, enfatizando a necessidade de considerações nuances na compreensão das percepções do OTC. O estudo contribui para o entendimento do OTC dos turistas na cidade do Porto, mas também oferece contribuições relevantes para melhorar a experiência do visitante e o desenvolvimento sustentável, nomeadamente em outros contextos geográficos. A principal contribuição desta pesquisa está na análise comparativa do Icl e OTC entre turistas, baseada em medições físicas e pesquisas por questionário realizadas no verão e inverno, fornecendo insights valiosos para o design de pontos turísticos. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Clothing and Outdoor Thermal Comfort (OTC) in tourist environments: a case study from Porto (Portugal): This study focuses on assessing tourists' perception of bioclimatic comfort in the urban context of Porto, Portugal, specifically in the areas of Avenida dos Aliados and Praça da Liberdade. The study examines the relationship between meteorological conditions, tourists' clothing choices, and their physical activity levels. The study integrates microclimatic measurements and questionnaire surveys carried out during the summers of 2019 and 2020, and the winter of 2019-2020. A comprehensive questionnaire following international standards was administered to a representative sample of 563 tourists. The results show significant variations in mean air temperature (AT), wind speed (Wχ), relative humidity (RH), global radiation (G<inf>RAD</inf>), and total mean radiant temperature (T<inf>MRT</inf>) over the study periods. The assessment of Outdoor Thermal Comfort (OTC) is based on ASHRAE 55 standards, using the Thermal Sensation Vote (TSV) scale and the tourists' opinions on their thermal preferences. Clothing choices are found to be influenced by AT, with tourists choosing lighter clothing in warmer conditions. Gender and age differences in clothing insulation (Icl) are identified, suggesting potential differences in OTC perception. AT varied significantly, with an inflection point in clothing choices at 21.7°C and a correlation between AT and reduction in clothing layers (r2 = 0.846; p < 0.05). The study also observes seasonal variations in physical activity levels of tourists, with higher activity levels in summer due to milder weather (110.0 W·m⁻2). More thermally comfortable environments tend to promote a sense of well-being among visitors, which directly affects their satisfaction during their stay in the city. When tourists feel comfortable with the thermal conditions of the urban environment, they are more likely to explore and enjoy local attractions for longer periods of time, thereby enhancing their cultural and leisure experiences. Women tend to wear fewer layers of clothing than men in summer, reflecting potential differences in OTC perception. Results align with previous studies, indicating the impact of clothing insulation of individual subject (Icl) on OTC varies across locations and cultures. Cultural factors influence clothing preferences and thermal tolerance, emphasizing the need for nuanced considerations in understanding OTC perceptions. The study provides to the understanding of the OTC of tourists in the city of Porto, but also offers relevant contributions for improving the visitor experience and sustainable development, namely in other geographical contexts. The major contribution of this research lies in the comparative analysis of Icl and OTC between tourists, based on physical measurements and questionnaire surveys conducted in summer and winter, providing valuable insights for tourist spot design. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A tolerância térmica dos corais está intimamente ligada às suas relações simbióticas com microrganismos fotossintéticos. No entanto, o papel compensatório potencial das bactérias fotossintéticas simbióticas no apoio à fotossíntese de Symbiodiniaceae sob temperaturas extremas de verão permanece amplamente inexplorado. Aqui, examinamos as variações sazonais nas estruturas das comunidades de Symbiodiniaceae e bactérias fotossintéticas em corais Pavona decussata da Ilha de Weizhou, Golfo de Beibu, China, com ênfase particular no papel das bactérias fotossintéticas sob condições de temperatura elevada. Nossos resultados revelaram que a densidade de Symbiodiniaceae e a concentração de Clorofila a foram mais baixas durante o verão e mais altas no inverno. Notavelmente, a comunidade bacteriana de verão foi predominantemente composta pela bactéria proteorrodopsina BD 1-7 _clade, juntamente com um aumento significativo em Cianobactérias, particularmente Synechococcus_CC9902 e Cyanobium_PCC-6307, que representaram 61,85% e 31,48% da comunidade total de Cianobactérias, respectivamente. Experimentos in vitro demonstraram que as Cianobactérias aumentaram significativamente a eficiência fotossintética de Symbiodiniaceae sob condições de alta temperatura. Esses achados sugerem que o aumento na abundância de bactérias fotossintéticas durante o verão pode mitigar os efeitos fisiológicos adversos da densidade reduzida de Symbiodiniaceae, contribuindo assim para a estabilidade dos corais. Nosso estudo destaca uma potencial interação sinérgica entre Symbiodiniaceae e bactérias fotossintéticas, enfatizando a importância de compreender essas interações dinâmicas para sustentar a resiliência dos corais contra o estresse ambiental, embora pesquisas adicionais sejam necessárias para estabelecer seu papel na prevenção do branqueamento de corais. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The Dynamics of Symbiodiniaceae and Photosynthetic Bacteria Under High-Temperature Conditions: Coral thermal tolerance is intimately linked to their symbiotic relationships with photosynthetic microorganisms. However, the potential compensatory role of symbiotic photosynthetic bacteria in supporting Symbiodiniaceae photosynthesis under extreme summer temperatures remains largely unexplored. Here, we examined the seasonal variations in Symbiodiniaceae and photosynthetic bacterial community structures in Pavona decussata corals from Weizhou Island, Beibu Gulf, China, with particular emphasis on the role of photosynthetic bacteria under elevated temperature conditions. Our results revealed that Symbiodiniaceae density and Chlorophyll a concentration were lowest during the summer and highest in the winter. Notably, the summer bacterial community was predominately composed of the proteorhodopsin bacterium BD 1–7 _clade, alongside a significant increase in Cyanobacteria, particularly Synechococcus_CC9902 and Cyanobium_PCC-6307, which represented 61.85% and 31.48% of the total Cyanobacterial community, respectively. In vitro experiments demonstrated that Cyanobacteria significantly enhanced Symbiodiniaceae photosynthetic efficiency under high-temperature conditions. These findings suggest that the increased abundance of photosynthetic bacteria during summer may mitigate the adverse physiological effects of reduced Symbiodiniaceae density, thereby contributing to coral stability. Our study highlights a potential synergistic interaction between Symbiodiniaceae and photosynthetic bacteria, emphasizing the importance of understanding these dynamic interactions in sustaining coral resilience against environmental stress, although further research is necessary to establish their role in preventing coral bleaching. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

As mudanças climáticas estão perturbando a confiabilidade do fotoperíodo como um sinal que indica mudanças sazonais na temperatura. Espécies temperadas e árticas são especialmente vulneráveis a este descompasso entre fotoperíodo e temperatura porque os invernos estão aquecendo mais rapidamente nessas áreas em relação ao resto do mundo. Organismos que dependem de fotoperíodos de outono para desencadear adaptações fisiológicas para sobreviver ao inverno podem cronometrar incorretamente o início do inverno e exibir respostas mal-adaptativas. Expusemos um anfíbio tolerante ao congelamento, a perereca-cinza-oriental (Hyla versicolor), à variação no fotoperíodo e medimos suas reservas de crioprotetores (glicogênio armazenado no fígado), tolerância térmica e crescimento pós-metamórfico. Criamos pererecas sob três fotoperíodos começando no desenvolvimento do ovo até o estágio juvenil no contexto de um ambiente de crescimento quente. Ao final do experimento, os juvenis estavam sob fotoperíodos simulando final de junho, final de setembro e início de novembro (início, médio e final, respectivamente). Mostramos que pererecas sob o fotoperíodo de final de estação acumularam grandes reservas de crioprotetores (ou seja, 'anticongelante') e exibiram maior tolerância ao frio. Pererecas criadas sob o fotoperíodo de final de estação apresentaram tanto maiores concentrações de glicogênio no tecido hepático quanto fígados maiores em comparação com indivíduos dos outros fotoperíodos. Isso resultou em pererecas do fotoperíodo de final de estação exibindo 13,8 vezes mais glicogênio hepático total em comparação com pererecas no fotoperíodo de início de estação e 8,2 vezes mais reservas do que pererecas no fotoperíodo de estação média. Pererecas sob um fotoperíodo de final de estação também exibiram um menor mínimo térmico crítico, mas não um máximo térmico crítico, em comparação com pererecas do fotoperíodo de início de estação. No entanto, pererecas no fotoperíodo de final de estação também tiveram taxas de crescimento específicas por tamanho reduzidas durante o estágio juvenil, indicando um custo potencial para essas estratégias fisiológicas de invernada. O fotoperíodo sozinho, sem diminuições de temperatura, induziu todas essas mudanças fisiológicas. Nossos resultados destacam a importância do fotoperíodo como um sinal para a preparação da invernada em um anfíbio norte-americano amplamente distribuído. No entanto, à medida que as mudanças climáticas continuam a expandir a estação de crescimento, organismos que dependem do fotoperíodo para se preparar para a invernada podem, portanto, entrar em uma armadilha ecológica onde o fotoperíodo não sinaliza mais com precisão as mudanças sazonais na temperatura. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Freeze-tolerant frogs accumulate cryoprotectants using photoperiod: A potential ecological trap: Climate change is disrupting the reliability of photoperiod as a cue signalling seasonal changes in temperature. Temperate and Arctic species are especially vulnerable to this mismatch between photoperiod and temperature because winters are warming more rapidly in these areas relative to the rest of the world. Organisms relying on autumn photoperiods to trigger physiological adaptations to survive winter may incorrectly time the onset of winter and exhibit maladaptive responses. We exposed a freeze-tolerant amphibian, the eastern gray treefrog (Hyla versicolor), to variation in photoperiod and measured its cryoprotectant reserves (glycogen stored in the liver), thermal tolerance and post-metamorphic growth. We raised treefrogs under three photoperiods starting at egg development through the juvenile stage in the context of a warm growing environment. By the end of the experiment, juveniles were under photoperiods simulating late June, late September and early November (early, average and late, respectively). We show that gray treefrogs under the late-season photoperiod accumulated large reserves of cryoprotectants (i.e. ‘antifreeze’) and exhibited greater cold tolerance. Treefrogs raised under the late-season photoperiod had both higher concentrations of glycogen in liver tissue and larger livers compared to individuals from the other photoperiods. This resulted in treefrogs from the late-season photoperiod exhibiting 13.8 times more total liver glycogen compared to treefrogs in the early-season photoperiod and 8.2 times more reserves than treefrogs in the average-season photoperiod. Treefrogs under a late-season photoperiod also exhibited a lower critical thermal minimum but not critical thermal maximum compared to treefrogs from the early-season photoperiod. However, treefrogs in the late-season photoperiod also had reduced size-specific growth rates during the juvenile stage, indicating a potential cost to these physiological overwintering strategies. Photoperiod alone, without decreases in temperature, induced all of these physiological changes. Our results highlight the importance of photoperiod as a cue for overwintering preparation in a widespread North American amphibian. However, as climate change continues to expand the growing season, organisms relying on photoperiod to prepare for overwintering may therefore enter an ecological trap where photoperiod no longer accurately signals seasonal changes in temperature. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

As aves marinhas reprodutoras do Ártico têm experimentado declínios populacionais dramáticos nas últimas décadas. A população de mandriões-do-ártico (Stercorarius parasiticus) nidificando nas Ilhas Faroé, Atlântico Norte, reproduz-se perto do limite sul de sua área de reprodução e está experimentando alguns dos maiores declínios. Acredita-se que isso seja causado em parte pelo aumento do aquecimento devido às mudanças climáticas e, portanto, está se tornando crítico investigar os efeitos proximais e últimos do ambiente térmico na fisiologia parental, comportamento e sucesso reprodutivo. Observações comportamentais em uma colônia de monitoramento de longo prazo de mandriões-do-ártico foram realizadas durante a estação reprodutiva de 2016 para determinar as frequências de ofegamento termorregulatório e eventos de incubação interrompidos. Mandriões-do-ártico incubantes mostraram comportamento termorregulatório em temperaturas do ar (T<inf>a</inf>) de 9 °C, o que sugeriu que podem estar operando perto de seu limite superior de tolerância térmica. Mandriões-do-ártico gastaram significativamente mais tempo ofegando conforme T<inf>a</inf> aumenta, a velocidade do vento diminui e a exposição solar aumenta. Esta relação foi aparente mesmo dentro das faixas estreitas de T<inf>a</inf> (7,5-15 °C) e velocidade do vento (0-5 ms−1) registradas. O esforço de incubação não foi contínuo, com as aves deixando o ninho por até 100% do bloco de observação. Embora não tenhamos encontrado relação entre incubação interrompida e condições ambientais, o ofegamento foi observado apenas em aves que estavam simultaneamente incubando ovos. Estes resultados destacam as restrições sobre as aves durante a fase de incubação da reprodução e indicam um comportamento potencialmente maladaptativo de manter a incubação apesar do aumento do custo da termorregulação sob temperaturas mais quentes nesta espécie. No entanto, a relação entre estresse térmico, ausência do ninho e parâmetros demográficos permanece obscura, destacando a importância de estudos longitudinais e/ou de alta resolução que se concentrem em especialistas do Ártico e nas inter-relações entre fatores ambientais, taxas de ausência do ninho e produtividade. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal stress during incubation in an arctic breeding seabird: Arctic breeding seabirds have experienced dramatic population declines in recent decades. The population of Arctic skuas (Stercorarius parasiticus) nesting on the Faroe Islands, North Atlantic, breed near the southern extent of their breeding range and are experiencing some of the largest declines. This is thought to be caused in part by increased warming due to climate change and thus, it is becoming critical to investigate the proximate and ultimate effects of the thermal environment on parental physiology, behaviour and breeding success. Behavioural observations at an Arctic skua long-term monitoring colony were undertaken during the 2016 breeding season to determine the frequencies of thermoregulatory panting, and interrupted incubation events. Incubating Arctic skuas showed thermoregulatory behaviour at air temperatures (T<inf>a</inf>) of 9 °C, which suggested that they may be operating near their upper thermal tolerance limit. Arctic skuas spent significantly more time panting as T<inf>a</inf> increases, wind speed decreases and sun exposure increases. This relationship was apparent even within the narrow ranges of T<inf>a</inf> (7.5–15 °C) and wind speed (0-5 ms−1) recorded. Incubation effort was not continuous with birds leaving the nest for up to 100% of the observation block. While we found no relationship between interrupted incubation and environmental conditions, panting was only observed in birds that were simultaneously incubating eggs. These results highlight the constraints on birds during the incubation phase of breeding, and indicate a potential maladaptive behaviour of maintaining incubation despite the increased cost of thermoregulation under warming temperatures in this species. However, the relationship between thermal stress, nest absence and demographic parameters remains unclear, highlighting the importance of longitudinal and/or high-resolution studies that focus on Arctic specialists and the interrelationships between environmental factors, nest absence rates and productivity. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A truta arco-íris, ou mykiss (Oncorhynchus mykiss), é uma das espécies mais populares utilizadas na aquicultura e foi naturalizada mundialmente, incluindo na bacia do Balkhash na Ásia Central, que possui uma ictiofauna aborígene única. Tanto a truta arco-íris de fazendas europeias quanto a mykiss selvagem de Kamchatka foram introduzidas em alguns lagos e rios montanhosos da bacia do Balkhash há cerca de 50 anos. Este estudo investiga a distribuição atual e as características de história de vida da espécie alóctone e seu possível impacto na ictiofauna local. Este estudo mostrou que a truta arco-íris ocupa diversos habitats na bacia do Rio Ili: lagos montanhosos, rios montanhosos de fluxo rápido e rios de planície com correntes lentas e água quente (até +27 °C). As trutas arco-íris de fazendas de peixes europeias dominam o Lago Kolsay Médio montanhoso, enquanto a truta selvagem de Kamchatka ocupa o pequeno Rio Ulken Kokpak. Ambas coexistem no Rio Chilik. Contrariamente ao que ocorre em outras regiões, a distribuição da truta arco-íris na bacia do Balkhash permaneceu quase a mesma após sua introdução. Foi revelada uma ampla variabilidade intrapopulacional em termos de tamanho, taxa de crescimento e idade de maturação, aparentemente como resultado da adaptação ao novo ambiente e da competição intrapopulacional. Em particular, a taxa de crescimento diminuiu, mas a vida útil, surpreendentemente, aumentou em comparação com os peixes originalmente introduzidos. A variação intrapopulacional nos padrões de crescimento e maturação também foi observada. Foram descobertas diferenças na coloração da pele entre populações de terras altas (águas frias) e de terras baixas (águas quentes). O modo de alimentação da truta naturalizada é insetívoro (insetos imago), indicando que ocupa seu próprio nicho nas comunidades de peixes locais. A maior população de truta arco-íris foi registrada no Lago Kolsay Inferior, reduzindo a população de espécies de peixes nativas, enquanto em outras localidades, nenhum impacto negativo sobre as comunidades de peixes locais foi registrado. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Alien Rainbow Trout Oncorhynchus mykiss in the Balkhash Basin (Kazakhstan, Central Asia): 50 Years of Naturalization: Rainbow trout, or mykiss (Oncorhynchus mykiss), is one of the most popular species used in aquaculture and has been naturalized worldwide, including in the Central Asian Balkhash basin, which has unique aboriginal fish fauna. Both rainbow trout from European farms and wild mykiss from Kamchatka were introduced to some mountain lakes and rivers of the Balkhash basin about 50 years ago. This study investigates the current distribution and life history traits of the alien species and its possible impact on the local fish fauna. This study showed that the rainbow trout occupies various habitats in the Ili River basin: mountain lakes, fast-flowing mountain rivers, and lowland rivers with slow currents and warm water (up to +27 °C). Rainbow trout from European fish farms dominate the mountain Middle Kolsay Lake, while the wild trout from Kamchatka occupies the small Ulken Kokpak River. Both co-occur in the Chilik River. Contrary to that in other regions, the distribution of rainbow trout in the Balkhash basin remained almost the same after their introduction. Broad intrapopulation variability in terms of size, growth rate, and maturation age was revealed, apparently as a result of adaptation to the new environment and intrapopulation competition. In particular, the growth rate has decreased, but life span, surprisingly, has increased as compared to the originally introduced fish. Intrapopulation variation in growth and maturity patterns was also noted. Differences in skin coloration between highland (cold-water) and lowland (warm-water) populations were discovered. The feeding mode of naturalized trout is insectivorous (insect imago), indicating that it occupies its own niche in the local fish communities. The largest population of rainbow trout was recorded in the Lower Kolsay Lake, lowering the population of native fish species, while in other localities, no negative impact on local fish communities was recorded. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aquecimento climático ameaça as tartarugas marinhas, entre outros efeitos, porque altas temperaturas aumentam a mortalidade embrionária. Entretanto, não se espera que todas as espécies e populações respondam da mesma forma, pois poderiam ter diferentes tolerâncias térmicas e capacidades de adaptação. Testamos o efeito da temperatura de incubação na mortalidade de ovos em uma população de tartarugas verdes (Chelonia mydas) previamente sugerida como menos afetada por eventos climáticos extremos do que outras. Nós (1) avaliamos a relação entre temperatura e sucesso de eclosão, (2) definimos uma faixa ótima de temperaturas que maximizou o sucesso de eclosão e (3) avaliamos a variabilidade na resposta à temperatura entre desovas de diferentes mães, o que poderia permitir adaptação. O sucesso de eclosão foi consistentemente alto nas desovas de tartarugas verdes com uma inclinação para valores elevados, com 50% das desovas tendo sucesso acima de 94%. No entanto, foi levemente afetado pela temperatura, diminuindo tanto em temperaturas baixas quanto altas. A faixa ótima de temperaturas médias de incubação foi entre ~30,5 °C e 32,5 °C. As temperaturas médias atuais (31,3 °C) situam-se no meio da faixa ótima, indicando uma potencial resiliência a novos aumentos na temperatura média do ninho. O sucesso de eclosão foi melhor descrito pela temperatura do ninho e pela interação entre a identidade da fêmea e a temperatura. Este último preditor indicou uma variabilidade na tolerância térmica entre desovas de diferentes mães e, portanto, uma capacidade de adaptação. A população estudada de tartarugas verdes parece ser menos vulnerável do que outras ao aquecimento climático. Compreender como diferentes populações poderiam responder ao aumento das temperaturas pode ajudar a completar o quadro sobre os efeitos potenciais das mudanças climáticas nas tartarugas marinhas. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

High thermal tolerance of egg clutches and potential adaptive capacity in green turtles: Climate warming threatens sea turtles, among other effects, because high temperatures increase embryo mortality. However, not all species and populations are expected to respond the same way because they could have different thermal tolerances and capacities to adapt. We tested the effect of incubation temperature on egg mortality in a population of green turtles (Chelonia mydas) previously suggested to be less affected by extreme climatic events than others. We (1) assessed the relationship between temperature and hatching success, (2) defined an optimal range of temperatures that maximized hatching success and (3) assessed the variability in the response to temperature among clutches laid by different mothers, which could allow adaptation. Hatching success was consistently high in green turtle clutches with a skew toward high values, with 50 % of clutches having a success above 94 %. Yet, it was mildly affected by temperature, declining at both low and high temperatures. The optimal range of mean incubation temperatures was between ~30.5 °C and 32.5 °C. Current mean temperatures (31.3 °C) fall within the middle of the optimal range, indicating a potential resilience to further rises in mean nest temperature. Hatching success was best described by nest temperature and the interaction between female identity and temperature. This last predictor indicated a variability in thermal tolerance among clutches laid by different mothers and therefore, a capacity to adapt. The studied population of green turtles seems to be less vulnerable than others to climate warming. Understanding how different populations could respond to increasing temperatures could help complete the picture on the potential effects of climate change on sea turtles. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Espécies aquáticas que habitam ambientes costeiros produtivos com produtores primários abundantes evoluíram em ambientes altamente dinâmicos com flutuações diárias e sazonais em termos de, por exemplo, temperatura da água e oxigênio dissolvido. No entanto, como as flutuações ambientais moldam a tolerância térmica de espécies marinhas ainda é pouco compreendido. Aqui, hipotetizamos que o grau de previsibilidade das flutuações ambientais diárias na área costeira pode explicar a resposta térmica de espécies marinhas. Para testar esta hipótese, medimos a tolerância térmica de 17 espécies de ectotérmicos marinhos de latitudes tropicais, temperadas quentes e temperadas frias sob dois níveis de oxigênio (próximo à saturação e em supersaturação), e relacionamos os resultados com as flutuações específicas de temperatura e oxigênio de seus locais e sua previsibilidade ambiental. Demonstramos que as flutuações de oxigênio e temperatura em latitudes tropicais têm maior previsibilidade do que aquelas em latitudes temperadas quentes e frias. Além disso, mostramos que espécies marinhas adaptadas à alta previsibilidade têm o potencial de ajustar seu desempenho térmico quando expostas à supersaturação de oxigênio, apesar de estarem confinadas dentro de uma margem de segurança estreita. Defendemos que a previsibilidade da flutuação ambiental precisa ser considerada ao medir e prever a resposta de animais marinhos ao aquecimento global. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The predictability of fluctuating environments shapes the thermal tolerance of marine ectotherms and compensates narrow safety margins: Aquatic species living in productive coastal habitats with abundant primary producers have evolved in highly dynamic diel and seasonally fluctuating environments in terms of, for example, water temperature and dissolved oxygen. However, how environmental fluctuations shape the thermal tolerance of marine species is still poorly understood. Here we hypothesize that the degree of predictability of the diel environmental fluctuations in the coastal area can explain the thermal response of marine species. To test this hypothesis, we measured the thermal tolerance of 17 species of marine ectotherm from tropical, warm temperate and cold temperate latitudes under two levels of oxygen (around saturation and at supersaturation), and relate the results to their site-specific temperature and oxygen fluctuation and their environmental predictability. We demonstrate that oxygen and temperature fluctuations at tropical latitudes have a higher predictability than those at warm and cold temperate latitudes. Further, we show that marine species that are adapted to high predictability have the potential to tune their thermal performance when exposed to oxygen supersaturation, despite being constrained within a narrow safety margin. We advocate that the predictability of the environmental fluctuation needs to be considered when measuring and forecasting the response of marine animals to global warming. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

A pesquisa sobre termotolerância de corais tem se concentrado na capacidade dos holobiontes de coral de maximizar a resistência à exposição ao estresse térmico. No entanto, não está claro se os limiares térmicos se ajustam entre as estações ou permanecem constantes para uma determinada espécie e localização. Aqui, avaliamos os limiares de tolerância térmica ao longo do tempo abrangendo a variação anual de temperatura no Mar Vermelho para colônias de Pocillopora verrucosa e Acropora spp. Utilizando o Sistema Automatizado de Estresse ao Branqueamento de Coral (CBASS), conduzimos ensaios térmicos agudos padronizados expondo os corais a uma faixa de temperaturas (30 a 39 °C) e medindo sua eficiência fotossintética (Fv/Fm). Nossos resultados revelam padrões de tolerância térmica específicos por espécie. P. verrucosa exibiu mudanças sazonais significativas em seus limiares térmicos de cerca de 3 °C, enquanto Acropora spp. permaneceu bastante estável, mostrando mudanças de cerca de
1 °C entre as estações. Nosso trabalho mostra que os limiares térmicos podem variar com flutuações sazonais de temperatura, sugerindo que as espécies de coral podem aclimatar a essas mudanças naturais de temperatura em períodos curtos de maneira específica por espécie. © 2024 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal changes in coral thermal threshold suggest species-specific strategies for coping with temperature variations: Coral thermotolerance research has focused on the ability of coral holobionts to maximize withstanding thermal stress exposure. Yet, it’s unclear whether thermal thresholds adjust across seasons or remain constant for a given species and location. Here, we assessed the thermal tolerance thresholds over time spanning the annual temperature variation in the Red Sea for Pocillopora verrucosa and Acropora spp. colonies. Utilizing the Coral Bleaching Automated Stress System (CBASS), we conducted standardized acute thermal assays by exposing corals to a range of temperatures (30 to 39 °C) and measuring their photosynthetic efficiency (F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf>). Our results reveal species-specific thermal tolerance patterns. P. verrucosa exhibited significant seasonal changes in their thermal thresholds of around 3 °C, while Acropora spp. remained rather stable, showing changes of around 1 °C between seasons. Our work shows that thermal thresholds can vary with seasonal temperature fluctuations, suggesting that coral species may acclimate to these natural temperature hanges over short periods in a species-specific manner. © 2024 Elsevier B.V., All rights reserved.

Muitos peixes do Ártico experimentam períodos prolongados de frio extremo e grande variação térmica em escalas de tempo tanto rápidas quanto sazonais, o que desafia funções fisiológicas críticas. No Ártico central canadense, capturamos trutas selvagens adultas (Salvelinus namaycush) aclimatadas às temperaturas de inverno e verão para determinar até que ponto elas ajustam sazonalmente o desempenho térmico cardíaco e o controle adrenérgico. Avaliamos a frequência cardíaca intrínseca e máxima (f<inf>Hint</inf> e f<inf>Hmax</inf>) de peixes anestesiados através de bloqueio colinérgico e bloqueio adrenérgico (f<inf>Hint</inf>) ou estimulação (f<inf>Hmax</inf>) durante aquecimento agudo. Contrariamente às expectativas, S. namaycush mostrou respostas de frequência cardíaca largamente consistentes ao aquecimento agudo entre as estações e tratamentos adrenérgicos. A f<inf>Hmax</inf> aumentou com o aquecimento agudo e atingiu um pico (pico f<inf>H</inf>) de 83 e 93 batimentos min−1 em temperaturas (T<inf>pico</inf>) de 19,6 e 20°C, e arritmia ocorreu em temperaturas (T<inf>arr</inf>) de 22,7 e 22,3°C no inverno e verão, respectivamente. No entanto, no inverno, a estimulação adrenérgica foi importante para atingir o pico f<inf>H</inf> em altas temperaturas; o bloqueio adrenérgico no inverno não afetou T<inf>pico</inf> (18,3°C) ou T<inf>arr</inf> (21°C), mas reduziu o pico f<inf>H</inf> para apenas 68 batimentos min−1 (p < 0,05). Apesar de diferenças sazonais limitadas em f<inf>H</inf>, quando comparados em temperaturas comuns, de frias a moderadas, os peixes aclimatados ao inverno exibiram condução atrioventricular mais lenta (intervalo PR mais longo), despolarização ventricular mais lenta (duração QRS mais longa) e uma duração sistólica geral mais curta (intervalo QT menor). No geral, S. namaycush exibiu nenhuma plasticidade sazonal na tolerância térmica cardíaca e mudanças sazonais modestas no controle adrenérgico em altas temperaturas e na atividade elétrica cardíaca. Esta plasticidade térmica limitada pode restringir sua capacidade de lidar com desafios térmicos sazonalmente distintos, incluindo eventos de calor extremo, e aumentar sua dependência de outros mecanismos de enfrentamento ou evitação quando refúgios térmicos estão disponíveis (por exemplo, termorregulação comportamental). Uma necessidade aumentada de comportamento de evitação poderia limitar a acessibilidade de habitats-chave para forrageamento e desova, que ocorre no final do verão nesta região (Dubos et al., 2024). © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Arctic lake trout (Salvelinus namaycush) show evidence of seasonal acclimation of cardiac adrenergic sensitivity but not heat tolerance: Many Arctic fishes experience prolonged periods of extreme cold and large thermal variation over both rapid and seasonal time scales which challenge critical physiological functions. In the central Canadian Arctic, we caught wild adult lake trout (Salvelinus namaycush) acclimatized to winter and summer temperatures to determine the extent to which they seasonally adjust cardiac thermal performance and adrenergic control. We assessed the intrinsic and maximum heart rate (f<inf>Hint</inf> and f<inf>Hmax</inf>) of anaesthetised fish through cholinergic blockade and either adrenergic blockade (f<inf>Hint</inf>) or stimulation (f<inf>Hmax</inf>) during acute warming. Contrary to expectations, S. namaycush showed largely consistent heart rate responses to acute warming between seasons and adrenergic treatments. The f<inf>Hmax</inf> increased with acute warming and reached a peak (peak f<inf>H</inf>) of 83 and 93 beats min−1 at temperatures (T<inf>peak</inf>) of 19.6 and 20°C and arrhythmia occurred at temperatures (T<inf>arr</inf>) of 22.7 and 22.3°C in winter and summer, respectively. However, in the winter, adrenergic stimulation was important to achieve peak f<inf>H</inf> at high temperatures; adrenergic blockade in winter did not affect T<inf>peak</inf> (18.3°C) or T<inf>arr</inf> (21°C) but lowered peak f<inf>H</inf> to only 68 beats min−1 (p < 0.05). Despite limited seasonal differences in f<inf>H</inf>, when compared at common, cool to moderate temperatures, winter acclimated fish did exhibit slower atrioventricular conduction (longer PR interval), slower ventricular depolarization (longer QRS duration) and a shorter overall systolic duration (lower QT interval). Overall, S. namaycush exhibited no seasonal plasticity in cardiac thermal tolerance and modest seasonal changes in adrenergic control at high temperatures and in cardiac electrical activity. This limited thermal plasticity may constrain their ability to cope with seasonally distinct thermal challenges including extreme heat events and increase their reliance on other coping or avoidance mechanisms when thermal refugia are available (e.g. behavioural thermoregulation). An increased need for avoidance behaviour could limit the accessibility of key habit for foraging and spawning which occurs in late summer in this region (Dubos et al., 2024). © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os moluscos bivalves representam uma importante fonte de proteína animal para a dieta humana, porém espera-se que o atual aquecimento antropogênico dos oceanos diminua marcadamente o potencial produtivo da aquicultura de bivalves. Embora exista uma quantidade substancial de dados sobre a relação entre o aquecimento dos oceanos e a qualidade nutricional ou respostas fisiológicas dos bivalves, a interação entre a dinâmica dos principais nutrientes e a adaptação fisiológica sob o aquecimento dos oceanos permanece pouco compreendida. Aqui, analisando 29 artigos revisados por pares publicados entre 1998 e 2023, este artigo fornece uma revisão integrativa das alterações nos principais nutrientes e fisiologia de moluscos bivalves sob o aquecimento dos oceanos, e propõe estratégias de mitigação. No geral, o aquecimento dos oceanos afeta adversamente os lipídios e carboidratos dos bivalves, com a proteína sendo resiliente ao aquecimento dos oceanos. As variações de nutrientes nos bivalves são influenciadas por cenários de aquecimento, estágios de vida, duração da exposição e tipos de tecidos, e dependem da tolerância térmica específica da espécie, preferências de utilização, dinâmica sazonal e ciclos reprodutivos. No contexto das mudanças climáticas, a avaliação de vulnerabilidade, a aquicultura multitrófica integrada (AMTI) e o melhoramento genético seletivo podem facilitar a gestão adaptativa na aquicultura. Este estudo auxilia na compreensão dos efeitos potenciais do aquecimento dos oceanos sobre os principais nutrientes nos bivalves e propõe estratégias de mitigação baseadas em evidências. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Changes in major nutrients and physiology of bivalve mollusks under ocean warming and potential mitigation strategies: Bivalve mollusks represent an important animal protein source for human diets, yet ongoing anthropogenic ocean warming is expected to markedly diminish the production potential of bivalve aquaculture. Although a substantial amount of data exists concerning the relationship between ocean warming and the nutritional quality or physiological responses of bivalves, the interplay between major nutrient dynamics and physiological adaptation under ocean warming remains poorly understood. Here, by analyzing 29 peer-reviewed papers published between 1998 and 2023, this article provides an integrative review of the changes in major nutrients and physiology of bivalve mollusks under ocean warming, and proposes mitigating strategies. Overall, ocean warming adversely affects the lipid and carbohydrate of bivalves, with protein resilient to ocean warming. Nutrient variations in bivalves are influenced by warming scenarios, life stages, exposure duration, and tissue types, and depend on species-specific thermal tolerance, utilization preferences, seasonal dynamics, and reproductive cycles. In the context of climate change, vulnerability assessment, integrated multi-trophic aquaculture (IMTA), and selective breeding may facilitate adaptive management in aquaculture. This study aids in understanding potential effects of ocean warming on major nutrients in bivalves and proposes evidence-based mitigating strategies. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Se os limites da distribuição das espécies e sua atividade sazonal refletem a tolerância fisiológica a extremos climáticos é uma questão de longa data na ecologia e tem implicações para as respostas das espécies às mudanças climáticas recentes. Exploramos essas associações em borboletas, usando características de tolerância térmica e características que descrevem a distribuição geográfica em 119 espécies de borboletas, bem como características fenológicas da estação de voo dos adultos em 87 espécies, acompanhadas por quase 30 anos de tendências temporais de abundância populacional. Borboletas com bordas frias de distribuição mais próximas dos polos e aquelas que emergiram mais cedo na estação foram mais capazes de tolerar baixas temperaturas. Em contraste, a tolerância ao calor não foi relacionada à posição da borda quente de distribuição próxima ao equador e ao momento do pico de abundância ao longo da estação de voo. No entanto, a diferença entre a tolerância ao calor e os extremos de alta temperatura (tolerância ao aquecimento) revelou diferenças na vulnerabilidade das borboletas em grandes extensões espaciais, desde os trópicos até o subártico. As tolerâncias ao aquecimento nos trópicos se aproximaram de zero ou estavam em déficit para muitas espécies, enquanto as tolerâncias ao aquecimento em latitudes mais altas foram consistentemente grandes. Ainda assim, mesmo entre borboletas em latitudes mais altas, houve substancial variação interespecífica na tolerância ao aquecimento. Esta variação na tolerância ao aquecimento, incluindo seus componentes e correlatos, teve relações complexas com as tendências de abundância populacional de múltiplas décadas. Em alguns casos, nossos resultados implicaram diretamente o clima como um fator associado às tendências populacionais, pois espécies adaptadas ao frio em toda a distribuição tiveram declínios maiores do que espécies mais adaptadas ao calor. Em outros casos, nossos resultados implicaram efeitos indiretos das consequências ecológicas e demográficas da adaptação climática à variação sazonal de temperatura, pois espécies com emergência mais precoce e estações de voo mais longas (características associadas a melhor tolerância ao frio e pior tolerância ao calor) tiveram declínios populacionais menores do que espécies com emergência mais tardia e estações de voo mais curtas. Estes resultados sugerem cautela ao usar análises baseadas em características fisiológicas para prever vulnerabilidade sem uma consideração explícita do mecanismo. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Spatial and temporal exposure to climatic extremes shape butterfly thermal physiology and vulnerability to recent climate change: Whether the limits of species' ranges and their seasonal activity reflect physiological tolerance of climatic extremes is a long-standing question in ecology and has implications for species' responses to recent climate change. We explored these associations in butterflies, using thermal tolerance traits and traits describing geographic distribution across 119 butterfly species, as well as adult flight season phenological traits across 87 species, accompanied by nearly 30 years of temporal population abundance trends. Butterflies with more poleward cold range edges and those that emerged earlier in the season were better able to tolerate low temperatures. By contrast, heat tolerance was unrelated to the equatorward warm range edge position and the timing of peak abundance across the flight season. Nevertheless, the difference between heat tolerance and high-temperature extremes (warming tolerance) revealed differences in vulnerability of butterflies across large spatial extents from the tropics to the subarctic. Warming tolerances in the tropics approached zero or were in deficit for many species, whereas warming tolerances at higher latitudes were consistently large. Yet, even among butterflies at higher latitudes, there was substantial interspecific variation in warming tolerance. This variation in warming tolerance, including its components and correlates, had complex relationships with multi-decadal population abundance trends. In some cases, our results directly implicated climate as a factor associated with population trends, as range-wide coldadapted species had larger declines than more warm-adapted species. In other cases, our results implicated indirect effects of ecological and demographic consequences of climate adaptation to seasonal variation in temperature, as species with earlier emergence and longer flight seasons (traits associated with better cold tolerance and worse heat tolerance) had smaller population declines than species with later emergence and shorter flight seasons. These results suggest caution when using physiological trait-based analyses to forecast vulnerability without an explicit consideration of mechanism. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A mudança ambiental pode impulsionar a adaptação evolutiva e determinar padrões geográficos de biodiversidade. No entanto, em uma época de rápidas mudanças ambientais, nossa capacidade de prever seus impactos evolutivos é incompleta. A mudança ambiental temporal, em particular, envolve uma combinação de componentes principais como mudança abrupta, tendência, mudança cíclica e ruído. Existem previsões teóricas para adaptação a componentes isolados, mas lacunas de conhecimento permanecem em relação aos seus impactos conjuntos. Estendemos a teoria evolutiva clássica para desenvolver um modelo para a evolução da tolerância ambiental pela evolução de uma característica plasticamente desenvolvimental subjacente, em resposta aos principais componentes da mudança temporal. Recuperamos e sintetizamos previsões anteriores de respostas a componentes isolados, e geramos novas previsões para componentes mudando simultaneamente. Notavelmente, mostramos como diferentes formas de previsibilidade ambiental emergindo da interação entre mudança cíclica, mudança estocástica (ruído) e defasagem entre desenvolvimento e seleção moldam as previsões. Em seguida, ilustramos a utilidade do nosso modelo para gerar previsões testáveis para a evolução da adaptação e plasticidade quando parametrizado com dados reais de séries temporais. Especificamente, parametrizamos nosso modelo com séries temporais diárias de temperatura da superfície do mar de um hotspot marinho global no sul da Austrália, e usamos simulações do modelo para prever a evolução da tolerância térmica e diferenças geográficas na tolerância nesta região. Ao sintetizar a teoria sobre adaptação evolutiva a mudanças ambientais temporais e fornecer novos insights sobre os efeitos conjuntos de seus diferentes componentes, nossa estrutura, incorporada em um aplicativo Shiny, oferece um caminho para melhores previsões de respostas biológicas às mudanças climáticas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Predicting adaptation and evolution of plasticity from temporal environmental change: Environmental change can drive evolutionary adaptation and determine geographic patterns of biodiversity. Yet at a time of rapid environmental change, our ability to predict its evolutionary impacts is incomplete. Temporal environmental change, in particular, involves a combination of major components such as abrupt shift, trend, cyclic change, and noise. Theoretical predictions exist for adaptation to isolated components, but knowledge gaps remain regarding their joint impacts. We extend classic evolutionary theory to develop a model for the evolution of environmental tolerance by the evolution of an underlying developmentally plastic trait, in response to major components of temporal change. We retrieve and synthesise earlier predictions of responses to isolated components, and generate new predictions for components changing simultaneously. Notably, we show how different forms of environmental predictability emerging from the interplay of cyclic change, stochastic change (noise) and lag between development and selection shape predictions. We then illustrate the utility of our model for generating testable predictions for the evolution of adaptation and plasticity when parameterised with real time series data. Specifically, we parameterise our model with daily time series of sea-surface temperature from a global marine hotspot in southern Australia, and use model simulations to predict the evolution of thermal tolerance, and geographic differences in tolerance, in this region. By synthesising theory on evolutionary adaptation to temporal environmental change, and providing new insights into the joint effects of its different components, our framework, embedded in a Shiny app, offer a path to better predictions of biological responses to climate change. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Os limites térmicos larvais e de inverno podem ser vitais para compreender as respostas à variabilidade climática, mas muitos estudos sobre limites térmicos críticos de insetos focam em adultos criados em condições benignas (condições de laboratório ou de campo no verão). Para insetos em geral, a variabilidade de temperatura e a amplitude de tolerância térmica estão correlacionadas. Assim, prevemos limites térmicos mais amplos em adultos comparados a larvas menos móveis que se desenvolvem dentro de um microclima restrito. Também prevemos limites de frio mais baixos em adultos de inverno comparados a adultos de verão. Para testar essa variabilidade térmica entre estágios de vida e estações, usamos um banho de recirculação para determinar limites térmicos críticos em duas espécies de besouros-de-carniça do Colorado (Coleoptera: Staphylinidae: Silphinae) cujas larvas se desenvolvem dentro de um microclima de carcaça. Para comparações entre larvas e adultos, usamos Thanatophilus lapponicus (n = 111) e Thanatophilus coloradensis (n = 46) de verão. Para comparações entre inverno e verão, usamos adultos de T. lapponicus (n = 103). Não detectamos diferença entre larvas e adultos em T. lapponicus para limites térmicos superiores (CTmax) ou limites térmicos inferiores (CTmin) para adultos capturados na natureza, larvas criadas em laboratório e adultos criados em laboratório. Em contraste, adultos capturados na natureza de T. coloradensis apresentaram CTmin significativamente menor (−5,7 ± 0,5 °C) comparado a larvas capturadas na natureza (−3,0 ± 1,3 °C) e larvas criadas em laboratório (−3,5 ± 0,8 °C) sem diferença no CTmax. Adultos de T. lapponicus de inverno exibiram CTmin quase um grau menor (−2,8 ± 1,6 °C) que adultos de verão (−1,9 ± 1,9 °C) sem diferença no CTmax. Esses resultados demonstram que mesmo espécies próximas e coocorrentes podem ter estratégias distintas para lidar com temperaturas frias. E, em alguns casos, particularmente para especialistas de alta altitude, as larvas podem se beneficiar de um microclima tamponado termicamente. A tolerância ao calor foi ampla e menos variável entre estágios de vida e estações, enfatizando que a variação em temperaturas frias será crítica para respostas às mudanças climáticas, por exemplo, mudanças nos níveis de neve impactando o isolamento. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The role of life stage and season in critical thermal limits of carrion beetles: Larval and winter thermal limits may be vital for understanding responses to climate variability, but many studies of insect critical thermal limits focus on adults reared in benign conditions (lab or summer field conditions). For insects generally, temperature variability and thermal tolerance breadth are correlated. Thus, we predict broader thermal limits in adults compared to less-mobile larvae developing within a restricted microclimate. We also predict lower cold limits in winter adults compared to summer adults. To test for this thermal variability across life stages and seasons, we used a recirculating bath to determine critical thermal limits in two species of Colorado carrion beetles (Coleoptera: Staphylinidae: Silphinae) in which larvae develop within a carcass microclimate. For larval and adult comparisons, we used summer Thanatophilus lapponicus (n = 111) and Thanatophilus coloradensis (n = 46). For winter and summer comparisons, we used adult T. lapponicus (n = 103). We detected no difference between larvae and adults in T. lapponicus for either upper thermal limits (CTmax) or lower thermal limits (CTmin) for wild caught adults, bred larvae, and bred adults. In contrast, wild caught adults of T. coloradensis had a significantly lower CTmin (−5.7 ± 0.5 °C) compared to wild caught larvae (−3.0 ± 1.3 °C) and bred larvae (−3.5 ± 0.8 °C) with no difference in CTmax. Winter T. lapponicus adults displayed a nearly one-degree lower CTmin (−2.8 ± 1.6 °C) than summer adults (−1.9 ± 1.9 °C) with no difference in CTmax. These results demonstrate that even closely related, co-occurring species can have distinct strategies for coping with cold temperatures. And, in some cases, particularly for high-elevation specialists, larvae may benefit from a temperature-buffered microclimate. Heat tolerance was broad and less variable across life stages and seasons, emphasizing that variation in cold temperatures will be critical for responses to climate change, for example, changes in snow levels impacting insulation. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Em climas tropicais, o estresse térmico é um grande desafio para a produção pecuária. HSP70.1 é uma proteína ubiquitariamente expressa que mantém a maquinaria celular através do correto enovelamento de proteínas desnaturadas e previne a apoptose celular, protegendo a célula do estresse térmico. Portanto, a presente investigação foi realizada para explorar a variabilidade genética no gene HSP70.1 no gado Gangatiri, sua comparação com sequências de búfalos e expressão diferencial em diferentes estações. A variante alélica foi identificada pelo sequenciamento do produto de PCR amplificado do gene HSP70.1 por primer walking. Amostras de RNA total por estação foram preparadas para o estudo de expressão diferencial. A técnica de QPCR Brilliant SYBR Green foi utilizada para estudar a cinética de expressão deste gene. O sequenciamento de DNA por primer walking identificou quatro variantes alélicas no gado Gangatiri. O estudo de alinhamento de sequências revelou quatro, seis e uma substituições na região 5′ não traduzida (5′UTR), codificante e região 3′ não traduzida (3′UTR) do gene HSP70.1, respectivamente. A análise comparativa do gene HSP70.1 revelou que o gado possui 5′UTR e 3′UTR mais curtos que os búfalos. No gado Gangatiri, a estação de verão apresentou expressão significativamente maior (P ≤ 0,05) de HSP70.1 que a primavera e o inverno. A expressão relativa de HSP70.1 aumentou mais de seis vezes no verão e cerca de 1,5 vezes maior no inverno em comparação com a estação da primavera. Portanto, HSP70.1 pode ser considerado como tendo um papel crítico no desenvolvimento da tolerância térmica no gado Gangatiri. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Molecular Characterization and Seasonal Variation in Expression of HSP70.1 Gene in Gangatiri Cattle and Its Comparison with Buffalo: Under tropical climate heat stress is a major challenge for livestock production. HSP70.1 is a ubiquitously expressed protein maintaining cellular machinery through proper folding of denatured proteins and prevents cellular apoptosis and protect cell from heat stress. Therefore, present investigation was undertaken to explore genetic variability in HSP70.1 gene in Gangatiri cattle, its comparison with buffalo sequences and differential expression in different season. The allelic variant was identified by sequencing amplified PCR product of HSP70.1 gene by primer walking. Season-wise total RNA samples was prepared for differential expression study. Brilliant SYBR Green QPCR technique was used to study the expression kinetics of this gene. DNA sequencing by primer walking identified four allelic variants in Gangatiri cattle. Sequence alignment study revealed four, six and one substitutions in the 5′ untranslated region (5′UTR), coding and 3′ untranslated region ((3′UTR) of HSP70.1 gene, respectively. Comparative analysis of HSP70.1 gene revealed that Cattle has shorter 5′UTR and 3′ UTR than the buffalo. In Gangatiri cattle, summer season has significantly higher (P ≤ 0.05) expression of HSP70.1 than the spring and winter. The relative expression of HSP70.1 was increased by more than six folds in summer and nearly 1.5 folds higher in winter in comparison to the spring season. Therefore, HSP70.1 may be considered to have a critical role in the development of thermal tolerance in Gangatiri cattle. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

O padrão de atividade diária dos animais pode ser classificado como diurno, noturno, crepuscular e catemeral, refletindo decisões estratégicas para maximizar acasalamento e forrageamento enquanto reduz riscos de predação e restrições térmicas. Entre mamíferos monomórficos, competição por recursos e diferenças relacionadas ao gênero na fisiologia e estratégias reprodutivas podem se traduzir em diferentes padrões de atividade de machos e fêmeas. Portanto, para entender o padrão de atividade diária tanto acima quanto abaixo do solo do roedor semifossorial Clyomys laticeps, testamos as seguintes hipóteses: (1) machos e fêmeas diferem em seus padrões de atividade nictemeral; (2) machos são ativos por períodos mais longos que fêmeas devido a um sistema de acasalamento promíscuo e fidelidade de local das fêmeas; e (3) temperaturas máximas mais altas restringem a atividade de C. laticeps. O estudo foi realizado no Parque Estadual da Serra de Caldas Novas (Goiás, Brasil) no bioma Cerrado. A atividade de C. laticeps foi registrada usando a técnica de telemetria durante 5 dias e noites (duas vezes em cada estação, chuvosa e seca, entre 2019 e 2021). A atividade de Clyomys laticeps foi bimodal, com 2 picos ao redor do amanhecer e anoitecer, assemelhando-se a um padrão crepuscular. A segregação temporal nos padrões de atividade de machos e fêmeas foi restrita à estação seca, quando a atividade feminina foi mais diurna que a dos machos, que foram principalmente noturnos. Competição intersexual por recursos ou comportamento de evitação de machos por fêmeas durante a estação seca de escassez alimentar poderia contribuir para este padrão, embora também possa ser explicado por diferenças relacionadas ao gênero nas tolerâncias térmicas. No geral, machos foram ativos por períodos mais longos que fêmeas, provavelmente como estratégia para aumentar oportunidades de acasalamento entre os primeiros e fidelidade de local nas últimas. Finalmente, a temperatura impôs grandes restrições às atividades de C. laticeps, que preferiu temperaturas mais amenas e evitou estar ativo em temperaturas acima de sua zona termoneutra. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Thermal constraints and gender-related differences in the activity patterns of the monomorphic rodent Clyomys laticeps: The daily activity pattern of animals can be classified as diurnal, nocturnal, crepuscular, and cathemeral reflecting strategic decisions to maximize mating and foraging while reducing predation risks and thermal constraints. Among monomorphic mammals, competition for resources and gender-related differences in physiology and reproductive strategies may translate into different activity patterns of males and females. Therefore, to understand the daily activity pattern both aboveground and belowground of the semifossorial rodent Clyomys laticeps, we tested the following hypotheses: (1) males and females differ in their diel activity patterns; (2) males are active for longer periods than females due to a promiscuous mating system and female site fidelity; and (3) higher maximum temperatures restrain C. laticeps activity. The study was carried out in the Serra de Caldas Novas State Park (Goiás, Brazil) in the Cerrado biome. The activity of C. laticeps was recorded using the telemetry technique over 5 days and nights (twice in each season, rainy and dry, between 2019 and 2021). Clyomys laticeps activity was bimodal, with 2 peaks around dawn and dusk, resembling a crepuscular pattern. Temporal segregation in male and female activity patterns was restricted to the dry season, when female activity was more diurnal than males who were mainly nocturnal. Intersexual competition for resources or male-avoidance behavior by females during the dry food scarcity season could contribute to this pattern, although it may also be explained by gender-related differences in thermal tolerances. Overall, males were active for longer periods than females, probably as a strategy to increase mating opportunities among the former and site fidelity in the latter. Finally, temperature imposed major constraints on C. laticeps activities who preferred milder temperatures and avoided being active in temperatures above their thermoneutral zone. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

O Mar Vermelho é um mar tropical extremamente quente que abriga ecossistemas diversificados, com organismos marinhos operando no limite superior de sua tolerância térmica. Portanto, no contexto do aquecimento global, é cada vez mais importante compreender o ecossistema do Mar Vermelho, incluindo a variabilidade da clorofila em diferentes escalas espaço-temporais. Usando um modelo biogeoquímico-físico acoplado e dados in situ, investigamos e quantificamos pela primeira vez o ciclo diel na concentração de clorofila do Mar Vermelho, revelando máximos de clorofila próximos ao pôr do sol às 17 ± 1 h horário local em toda a bacia. Este horário de pico de clorofila é consideravelmente mais tarde do que os relatados na maioria dos outros oceanos, refletindo a alta irradiância previamente relatada e sugerindo ainda possíveis baixas taxas de pastejo no Mar Vermelho. Análises baseadas em modelo revelam que o ciclo diel da clorofila é predominantemente controlado pelo ritmo circadiano impulsionado pela luz (ou seja, irradiância), enquanto a variabilidade da clorofila em escalas de tempo mais longas (por exemplo, sazonal) é regulada pela disponibilidade de nutrientes, sugerindo uma produção biológica limitada pela luz em escala diel e uma produção limitada por nutrientes em escala sazonal. O ciclo diel de clorofila identificado compreende um componente fundamental da ecologia do Mar Vermelho e tem implicações para o sensoriamento remoto de clorofila e medições in situ. Nossos achados indicam que futuros estudos de campo investigando o crescimento do fitoplâncton e a dinâmica de pastejo do zooplâncton - como composição da comunidade fitoplanctônica e migração vertical diel do zooplâncton - ainda são necessários para elucidar melhor o ciclo diel de clorofila revelado neste potencialmente único mar tropical. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Observations and Biogeochemical Modeling Reveal Chlorophyll Diel Cycle With Near-Sunset Maxima in the Red Sea: The Red Sea is an extremely warm tropical sea hosting diverse ecosystems, with marine organisms operating at the high end of their thermal tolerance. Therefore, in the context of global warming, it is increasingly important to understand the Red Sea ecosystem, including the variability of chlorophyll at different spatiotemporal scales. Using a coupled physical–biogeochemical model and in situ data, we investigate and quantify the diel cycle in Red Sea chlorophyll concentration for the first time, revealing near-sunset chlorophyll maxima at 17 ± 1 hr local time over the entire basin. This chlorophyll peak time is considerably later than those reported in most other oceans, reflecting the previously reported high irradiance and further suggesting potentially low grazing rates in the Red Sea. Model-based analyses reveal that chlorophyll diel cycle is predominantly controlled by light-driven circadian rhythm (i.e., irradiance), whereas longer-timescale (e.g., seasonal) chlorophyll variability is regulated by nutrient availability, suggesting a light-limited biological production on a diel timescale and a nutrient-limited production on a seasonal scale. The identified chlorophyll diel cycle comprises a fundamental component of the Red Sea ecology and has implications for chlorophyll remote sensing and in situ measurements. Our findings indicate that future field studies investigating phytoplankton growth and zooplankton grazing dynamics—such as phytoplankton community composition and zooplankton diel vertical migration—are still needed to further elucidate the revealed chlorophyll diel cycle in this potentially unique tropical sea. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A variação da temperatura ambiental, ocorrendo naturalmente ou induzida pelas mudanças climáticas, leva os organismos a evoluir respostas comportamentais e fisiológicas para lidar com flutuações térmicas. Entre elas, a plasticidade fenotípica é considerada uma resposta fundamental às variações térmicas naturais. No entanto, sabemos pouco sobre a taxa das respostas de aclimatação térmica e os mecanismos fisiológicos que sustentam a plasticidade fenotípica em invertebrados tolerantes ao congelamento. Avaliamos a dinâmica temporal da plasticidade da tolerância ao calor e ao frio no potworm tolerante ao congelamento Enchytraeus albidus após aclimatação térmica. As respostas de aclimatação foram investigadas em vermes cultivados a 5 ou 20°C e aclimatados por durações variadas (horas a semanas) na mesma temperatura ou transferidos para a temperatura oposta. A taxa das respostas fenotípicas da tolerância térmica foi avaliada através da sobrevivência após exposição a temperaturas estressantes altas e baixas. Vermes cultivados a 5°C foram mais tolerantes ao frio e menos tolerantes ao calor do que vermes cultivados a 20°C. A plasticidade da tolerância térmica em E. albidus variou em alcance e tempo de resposta de acordo com as temperaturas de cultivo e aclimatação: a aclimatação a 20°C de vermes cultivados a 5°C aumentou a sobrevivência ao calor em 1 dia e reduziu a tolerância ao frio em 5 dias, enquanto a aclimatação a 5°C de vermes cultivados a 20°C não afetou a sobrevivência ao calor, mas aumentou consideravelmente e rapidamente, em 1 dia, a tolerância ao frio. Os efeitos da aclimatação também foram avaliados na composição de ácidos graxos fosfolipídicos de membrana (PLFA) e no conteúdo de glicogênio dos vermes, e mostraram que a tolerância melhorada estava ligada a mudanças na dessaturação e comprimento da cadeia dos PLFA de membrana. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Gain of thermal tolerance through acclimation is quicker than the loss by de-acclimation in the freeze-tolerant potworm, Enchytraeus albidus: Environmental temperature variation, naturally occurring or induced by climate change, leads organisms to evolve behavioural and physiological responses to handle thermal fluctuations. Among them, phenotypic plasticity is considered a fundamental response to natural thermal variations. Nevertheless, we know little about the rate of thermal acclimation responses and the physiological mechanisms underpinning phenotypic plasticity in freeze-tolerant invertebrates. We assessed the temporal dynamics of heat and cold tolerance plasticity in the freeze-tolerant potworm Enchytraeus albidus following thermal acclimation. Acclimation responses were investigated in worms cultured at 5 or 20°C and acclimated for varying duration (hours to weeks) at the same temperature or relocated to the opposite temperature. The rate of phenotypic responses of thermal tolerance was evaluated by assessing survival after exposure to high and low stressful temperatures. Worms cultured at 5°C were more cold tolerant and less heat tolerant than worms cultured at 20°C. The plasticity of thermal tolerance in E. albidus varied in scope and response time according to both culture and acclimation temperatures: acclimation at 20°C of worms cultured at 5°C increased heat survival within 1 day and reduced cold tolerance in 5 days, while acclimation at 5°C of worms cultured at 20°C did not affect heat survival but considerably and quickly, within 1 day, increased cold tolerance. Effects of acclimation were also assessed on membrane phospholipid fatty acid (PLFA) composition and glycogen content of worms, and showed that improved tolerance was linked to changes in membrane PLFA desaturation and chain length. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

O estágio larval da lagarta-militar, Euxoa auxiliaris (Grote), é uma praga agrícola na região das Grandes Planícies da América do Norte. A migração de adultos para locais de agregação alpinos para escapar de temperaturas extremas de verão e recursos alimentares esgotados fornece um recurso alimentar crítico para o urso-pardo, Ursus arctos horribilis (Linnaeus, Carnivora: Ursidae), nas Montanhas Rochosas. No entanto, pouco se compreende sobre as consequências ecológicas da tolerância térmica de E. auxiliaris adultos. Portanto, investigamos a tolerância térmica de indivíduos criados em laboratório e capturados na natureza avaliando seus limites térmicos críticos (CTLmax e CTLmin). Usando um ensaio de tolerância progressiva, começamos a 25 °C e ajustamos a temperatura a uma taxa de 0,3 °C/min até que os indivíduos perdessem o controle de sua resposta de endireitamento. As mariposas adultas apresentaram um CTLmax (criadas em laboratório: 44,13 °C, mariposas capturadas na natureza: 43,28 °C) típico para uma espécie de lepidóptero temperado. No entanto, seu CTLmin (criadas em laboratório: -2,24 °C, capturadas na natureza: -1,9 °C) reflete uma capacidade extraordinária de permanecer ativas e se alimentar quando as temperaturas ambientes são baixas. Esses achados fornecem insights sobre a ecologia térmica de E. auxiliaris que são essenciais para prever a distribuição geográfica da espécie e, consequentemente, a disponibilidade contínua desta fonte alimentar chave para os ursos-pardos das Montanhas Rochosas. À medida que as mudanças climáticas continuam a afetar as temperaturas ambientes, esses resultados ressaltam a importância de estudar a tolerância térmica para antecipar mudanças ecológicas e garantir a conservação tanto de E. auxiliaris quanto dos ursos-pardos que deles dependem. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Critical thermal limits of the seasonal migrant, Euxoa auxiliaris (Lepidoptera: Noctuidae): The larval stage of the army cutworm, Euxoa auxiliaris (Grote), is an agricultural pest in the Great Plains region of North America. Adult migration to alpine aggregation sites to escape extreme summer temperatures and depleted food resources provides a critical food resource for the grizzly bear, Ursus arctos horribilis (Linnaeus, Carnivora: Ursidae), in the Rocky Mountains. However, little is understood about the ecological consequences of the thermal tolerance of adult E. auxiliaris. Therefore, we investigated thermal tolerance of lab-reared and wild-caught individuals by assessing their critical thermal limits (CTLmax and CTLmin). Using a ramping tolerance assay, we began at 25 °C and adjusted the temperature at a rate of 0.3 °C/min until individuals lost control of their righting response. Adult moths had a CTLmax (lab-reared: 44.13 °C, wild-caught moths: 43.28 °C) typical for a temperate lepidopteran species. However, their CTLmin (lab-reared:-2.24 °C, wild-caught:-1.9 °C) reflects an extraordinary ability to remain active and feed when ambient temperatures are low. These findings provide insights into the thermal ecology of E. auxiliaris which are essential for predicting the range distribution of the species, and, consequently, the continued availability of this key food source for Rocky Mountain grizzly bears. As climate change continues to affect ambient temperatures, these results underscore the importance of studying thermal tolerance to anticipate ecological shifts and ensure the conservation of both E. auxiliaris and the grizzly bears that depend on them. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A partição de nicho é um mecanismo fundamental para explicar a coexistência de espécies, incluindo a coexistência de formigas em árvores do cerrado brasileiro. No entanto, temos informações limitadas sobre até que ponto as espécies de formigas arbóreas exploram diferentes recursos alimentares e/ou possuem diferentes horários diários de forrageamento. Testamos essas ideias através de um experimento com iscas e medindo a assinatura isotópica (δ15N) e a temperatura crítica máxima (CT<inf>max</inf>) das 14 espécies mais comuns encontradas em uma espécie de árvore típica do cerrado. Embora a maioria das espécies tenha forrageado em todos os tipos de iscas oferecidos, preferências espécie-específicas foram observadas em cerca de um terço das espécies. Também encontramos uma ampla variação no δ15N médio entre as espécies, refletindo diferenças interespecíficas na posição trófica. A maioria (71,4%) das espécies forrageou predominantemente em um determinado período do dia, variando de espécies estritamente noturnas até aquelas que forragearam principalmente à tarde. Espécies com maior tolerância ao calor (CT<inf>max</inf> mais alta) frequentemente forragearam em períodos mais quentes do dia do que aquelas com menor tolerância. Apesar da evidência de partição de nicho trófica e temporal, outros mecanismos, como especialização em locais de nidificação e trade-offs comportamentais, são necessários para explicar a coexistência de espécies nesta assembleia de formigas arbóreas, uma vez que vários pares de espécies sobrepuseram-se amplamente tanto em sua dieta quanto no horário de forrageamento. Importante, nossos resultados fornecem suporte adicional para a ideia de que a restrição fisiológica a altas temperaturas é importante para entender as diferenças interespecíficas nos horários de atividade de forrageamento. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temporal and trophic niche partitioning among arboreal ants in a Neotropical woodland savanna: Niche partitioning is a key mechanism for explaining species coexistence, including the coexistence of ants in trees of the Brazilian savanna (cerrado). However, we have limited information on the extent to which arboreal ant species exploit different food resources and/or have different daily foraging schedules. We tested these ideas through a baiting experiment, and by measuring the isotopic signature (δ15N) and the critical thermal maximum (CT<inf>max</inf>) of the 14 most common species found in a typical cerrado tree species. Although most species foraged on all bait types offered, species-specific preferences were noted for about one-third of the species. We also found a wide variation in mean δ15N between species, reflecting interspecific differences in trophic position. Most (71.4%) species foraged predominantly on a given period of the day, ranging from strictly nocturnal species to those that foraged mainly in the afternoon. Species with a higher heat tolerance (higher CT<inf>max</inf>) often foraged at warmer periods of the day than those with a lower tolerance. Despite the evidence of trophic and temporal niche partitioning, other mechanisms, such as nesting site specialization and behavioural trade-offs, are required to explain species coexistence in this arboreal ant assemblage, as several species pairs largely overlapped both in their diet and time of foraging. Importantly, our results provide additional support for the idea that physiological restriction to high temperatures is important for understanding interspecific differences in foraging activity schedules. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Este estudo utilizou a Baía de Xiangshan como exemplo para ilustrar as características de variação dos ambientes físico-químicos (temperatura, salinidade, luz, nutrientes e correntes) durante um ciclo de cultivo de algas. O estudo foi conduzido de novembro de 2020 a maio de 2021 por meio de observações de acompanhamento. Além disso, os fatores ambientais foram avaliados usando funções de adequação do crescimento das algas, visando fornecer referências para promover o cultivo de algas no sul da China. Discutimos o efeito auto-limitante dos nutrientes na zona de cultivo. Os resultados mostraram que a temperatura média, salinidade e intensidade luminosa durante as campanhas na fazenda de algas da Baía de Xiangshan foram caracterizadas por variações sazonais. A temperatura foi identificada como o fator ambiental mais crítico para determinar a janela de cultivo de algas e, consequentemente, o rendimento na Baía de Xiangshan. As concentrações de nitrogênio inorgânico dissolvido (DIN) inicialmente diminuíram e depois aumentaram, enquanto as concentrações de fósforo inorgânico dissolvido (DIP) continuaram diminuindo junto com o cultivo de algas. As correntes de maré superficiais foram dramaticamente atenuadas pelo cultivo suspenso de algas, enquanto as circulações quase-estacionárias que desempenharam um papel fundamental na suplementação de nutrientes para o cultivo de algas não foram enfraquecidas pelo cultivo. Entre as campanhas, as faixas dos índices de adequação para temperatura, salinidade, luz e nutrientes foram 0,02–0,94, 0,96–0,99, 0,97–1, 0,96–0,97 (DIN) e 0,92–0,95 (DIP), respectivamente. Os resultados das funções de adequação demonstraram que as condições de salinidade e luz na Baía de Xiangshan eram muito adequadas para o cultivo de algas e não causariam riscos significativos de cultivo. Embora as algas cultivadas pudessem absorver grandes quantidades de nutrientes, o índice de adequação de nutrientes permaneceu adequado mesmo durante o estágio final de cultivo, indicando que a escala atual de cultivo de algas não atingiu a capacidade de suporte da Baía de Xiangshan e ainda há muito potencial de desenvolvimento. Para tanto, o melhoramento seletivo adicional da variedade com tolerância térmica tornou-se a chave para melhorar o desempenho do cultivo de algas na Baía de Xiangshan. Enquanto isso, os efeitos auto-limitantes relacionados aos nutrientes não são significativos na fazenda de algas da Baía de Xiangshan, mas podem ser mais significativos em outras fazendas de algas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Implications of Environmental Variations on Saccharina japonica Cultivation in Xiangshan Bay, China: This study took Xiangshan Bay as an example to illustrate the variation characteristics of the physicochemical environments (temperature, salinity, light, nutrients, and currents) during one kelp cultivation cycle. The study was conducted from November 2020 to May 2021 through tracking down observations. Furthermore, the environmental factors were evaluated using suitability functions of kelp growth, aiming to provide references for promoting kelp cultivation in South China. We discussed the self-limiting effect of nutrients in the culture zone. The results showed that the average temperature, salinity, and light intensity during the cruises in Xiangshan Bay kelp farm were characterized by seasonal variations. Temperature was found to be the most critical environmental factor in determining the kelp cultivation window and hence the yield in Xiangshan Bay. The dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentrations initially decreased and then increased, while the dissolved inorganic phosphorus (DIP) concentrations remained decreasing along with the kelp cultivation. The surface tide currents were dramatically attenuated by the suspended kelp cultivation, while the quasi-steady circulations which played a key role in nutrient supplementation for kelp cultivation were not weakened by the kelp cultivation. Among the cruises, the suitability indices’ ranges for temperature, salinity, light, and nutrients were 0.02–0.94, 0.96–0.99, 0.97–1, 0.96–0.97 (DIN), and 0.92–0.95 (DIP), respectively. The results of the suitability functions demonstrated that the salinity and light conditions in Xiangshan Bay were very suitable for kelp cultivation and would not cause significant cultivation risks. Although the cultivated kelp could greatly absorb nutrients, the suitability index of nutrients remained adequate even during the late stage of cultivation, indicating the present kelp cultivation scale has not reached the carrying capacity of Xiangshan Bay and there is still much potential for development. To this end, further selective breeding of the thermal tolerance variety has become the key to improving the kelp cultivation performance in Xiangshan Bay. Meanwhile, the self-limiting effects in relation to nutrients are not significant in the Xiangshan Bay kelp farm, but it might be more significant in other kelp farms. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

1. ricinus e D. reticulatus estão entre os vetores mais importantes de patógenos causadores de doenças transmitidas por carrapatos em humanos e animais. Este estudo investigou sua atividade sazonal no Leste da Polônia, uma região com uma das maiores taxas de incidência de doenças transmitidas por carrapatos em nível nacional. Adicionalmente, examinamos as preferências de habitat dos carrapatos e o impacto de fatores abióticos em seus padrões de atividade. Para este fim, conduzimos monitoramento sistemático da atividade de carrapatos entre 2017 e 2019 em dois habitats ecologicamente distintos: uma floresta mista e um prado. Utilizando Modelos Aditivos Generalizados (GAMs) e Modelos Lineares Generalizados de Efeitos Mistos (GLMMs), analisamos os dados coletados. Nossos achados indicam que I. ricinus atinge o pico de atividade no final da primavera, dentro de uma faixa de temperatura de 9,5–16,5 °C e umidade relativa entre 45,3% e 84,5%. Em contraste, D. reticulatus demonstrou uma tolerância térmica mais ampla, permanecendo ativo em temperaturas variando de 1,0 °C a 32,6 °C e umidade relativa do ar de 33,8–89,0%. Tanto a temperatura quanto a umidade foram consideradas fatores significativos que influenciam a atividade dos carrapatos. Além disso, I. ricinus e D. reticulatus exibiram padrões distintos de atividade sazonal ao longo do ano. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Environmental Factors Driving the Seasonal Dynamics of Ixodes ricinus and Dermacentor reticulatus in Eastern Poland:

1. ricinus and D. reticulatus are among the most important vectors of pathogens causing tick-borne diseases in humans and animals. This study investigated their seasonal activity in Eastern Poland, a region with one of the highest incidence rates of tick-borne diseases nationwide. Additionally, we examined tick habitat preferences and the impact of abiotic factors on their activity patterns. To this end, we conducted systematic monitoring of tick activity between 2017 and 2019 in two ecologically distinct habitats: a mixed forest and a meadow. Using Generalized Additive Models (GAMs) and Generalized Linear Mixed Models (GLMMs), we analyzed the collected data. Our findings indicate that I. ricinus reaches peak activity in late spring, within a temperature range of 9.5–16.5 °C and relative humidity between 45.3% and 84.5%. In contrast, D. reticulatus demonstrated a broader thermal tolerance, remaining active at temperatures ranging from 1.0 °C to 32.6 °C and relative air humidity of 33.8–89.0%. Both temperature and humidity were found to be significant factors influencing tick activity. Moreover, I. ricinus and D. reticulatus exhibited distinct seasonal activity patterns throughout the year. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Estímulos ambientais podem desencadear mudanças plásticas no fenótipo dos organismos, as quais podem ser mantidas através da memória ambiental. No entanto, a duração pela qual as diferenças fenotípicas persistem sob variação ambiental naturalmente ocorrente ainda não é bem compreendida. No presente estudo, a influência do histórico ambiental na plasticidade fenotípica foi investigada usando corais como organismos modelo. Clones genéticos de corais Acropora cervicornis, previamente aclimatados a diferentes condições ambientais, foram transplantados reciprocamente entre um local impactado antropogenicamente e um local mais isolado. Os efeitos do histórico ambiental na fisiologia e desempenho foram caracterizados ao longo de gradientes espaciais e temporais. Nossos resultados sugerem que a variação fisiológica dos corais foi impulsionada por temperatura, luz, condutividade e concentrações de nutrientes. Adicionalmente, a fisiologia dos corais, tolerância térmica aguda e taxas de crescimento diferiram entre os locais. Dentro dos meses iniciais seguintes ao transplante, verificou-se que a influência das condições ambientais prévias na fisiologia e resistência ao estresse superou a do ambiente atual. No entanto, a influência do histórico ambiental variou tanto espacial quanto temporalmente, o que sugeriu compensações limitando o desempenho. Detectamos um aumento na sobreposição entre os nichos fisiológicos de corais nativos e transplantados ao longo do tempo, demonstrando a perda da memória ambiental através da aclimatação a novas condições. De fato, diferenças na fisiologia e tolerância térmica aguda impulsionadas por condições ambientais prévias foram em grande parte perdidas após oito meses seguintes ao transplante. Contudo, o efeito do ambiente original ainda foi observado nas taxas de crescimento dos corais entre oito e doze meses pós-transplante. No geral, o presente trabalho destaca o dinamismo da memória ambiental e da aclimatação através da variação ambiental. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The influence of environmental history on the performance of Acropora cervicornis corals across a spatiotemporal gradient: Environmental cues can trigger plastic changes in organism phenotype which may be maintained through environmental memory. However, the duration through which phenotypic differences persist under naturally occurring environmental variation is not yet well understood. In the present study, the influence of environmental history on phenotypic plasticity was studied using corals as model organisms. Genetic clones of Acropora cervicornis corals, previously acclimatized to different environmental conditions, were reciprocally transplanted between an anthropogenically-impacted and more isolated site. The effects of environmental history on physiology and performance were characterized across spatial and temporal gradients. Our results suggest that coral physiological variation was driven by temperature, light, conductivity, and nutrient concentrations. Additionally, coral physiology, acute thermal tolerance, and growth rates differed between sites. Within the initial months following the transplant, the influence of prior environmental conditions on physiology and stress resistance was found to outweigh that of the current environment. Yet, the influence of environmental history varied both spatially and temporally, which suggested trade-offs constraining performance. We detected an increase in overlap between the physiological niches of native and transplant corals over time, demonstrating the loss of environmental memory through acclimatization to novel conditions. In fact, differences in physiology and acute thermal tolerance driven by previous environmental conditions were largely lost after eight months following the transplant. However, the effect of the original environment was still observed in coral growth rates between eight and twelve months post-transplant. Overall, the present work highlights the dynamism of environmental memory and acclimatization across environmental variation. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Nas últimas décadas, acredita-se que as atividades humanas tenham sido um fator significativo no aumento das concentrações de dióxido de carbono atmosférico, contribuindo assim para a elevação da acidificação e do aquecimento oceânico. Devido à sua natureza séssil, os bivalves marinhos são considerados particularmente vulneráveis a tais alterações do ambiente marinho. Muito permanece desconhecido sobre as estratégias subjacentes pelas quais os bivalves marinhos modificam a demanda energética sob tais condições. Além disso, se a disponibilidade de alimento tem um efeito e desempenha um papel a esse respeito não está claro. No presente estudo, tentamos abordar essas questões investigando o metabolismo e as vias energéticas no mexilhão Mytilus coruscus. O aquecimento, a acidificação e a escassez de alimentos impactaram significativamente o metabolismo, as vias energéticas, os ritmos circadianos, a atividade hormonal e a expressão gênica relacionada ao metabolismo e aos ritmos circadianos em mexilhões, levando a limitações energéticas. Dados de tolerância térmica indicam que M. coruscus tem capacidade adaptativa substancial a estressores ambientais. Os bivalves podem regular as vias de produção de energia modulando os hormônios serotonina e triiodotironina, e a disponibilidade adequada de alimentos aprimora essa regulação. Nossos achados sugerem que o aquecimento e a acidificação oceânica alteram sinergicamente o metabolismo energético em mexilhões, causando limitações energéticas, e que a disponibilidade de alimento é crucial para manter a condição dos mexilhões. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Effects of feed satiation on energy metabolism in the mussel Mytilus coruscus under ocean acidification and warming and possible hormonal regulation: Over the past several decades, it is thought that human activities have been a significant factor in bringing about increased atmospheric carbon dioxide concentrations, thereby contributing to elevated ocean acidification and warming. Due to their sessile nature, marine bivalves are considered to be particularly vulnerable to such alterations of the marine environment. Much remains unknown concerning the underlying strategies by which marine bivalves modify energy demand under such conditions. In addition, whether feed availability has an effect and plays a role in this respect is unclear. In the present study, we attempted to address these questions by investigating metabolism and energy pathways in the mussel Mytilus coruscus. Warming, acidification, and food shortage have significantly impacted metabolism, energy pathways, circadian rhythms, hormone activity, and gene expression related to metabolism and circadian rhythms in mussels, leading to energy limitations. Thermal tolerance data indicate that M. coruscus has substantial adaptive capacity to environmental stressors. Bivalves can regulate energy production pathways by modulating serotonin and triiodothyronine hormones, and adequate food availability enhances this regulation. Our findings suggest that ocean warming and acidification synergistically alter energy metabolism in mussels, causing energy limitations, and that food availability is crucial for maintaining mussel condition. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A resposta de um animal ao aquecimento climático é predominantemente governada por sua tolerância térmica. A variação sazonal de temperatura pode indicar os limites da plasticidade na tolerância térmica de insetos, o que poderia prever a capacidade de adaptação a climas futuros. Aqui, avaliamos as mudanças na amplitude térmica (a diferença entre a temperatura crítica máxima (CTmax) e a temperatura crítica mínima (CTmin)) para estimar a margem de segurança térmica em libélulas Ischnura heterosticta e Xanthagrion erythroneurum em diferentes estações. Para ambas as espécies, CTmax e CTmin aumentaram com a temperatura mensal, com um aumento mais forte de CTmin no verão. No geral, a amplitude térmica foi ampla na primavera e outono (cerca de 41 graus), mas no verão observamos um grande número de indivíduos com amplitude térmica substancialmente mais estreita (até 26-35 graus). Nossos resultados estabelecem uma plasticidade térmica sazonal considerável em libélulas, o que pode fornecer um grau de resiliência em climas futuros, porém durante a estação mais crítica (verão), picos de calor podem empurrar uma proporção substancial da população além de seus limites. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal plasticity of thermal tolerance indicates resilience to future climate in Australian damselflies: An animal’s response to climate warming is predominantly governed by its thermal tolerance. Seasonal temperature variation may indicate the boundaries of plasticity in insect thermal tolerance, which could predict the capacity to adapt to future climates. Here, we assess the changes in thermal breadth (the difference between the critical thermal maximum (CTmax) and critical thermal minimum (CTmin)) to estimate the thermal safety margin in Ischnura heterosticta and Xanthagrion erythroneurum damselflies across different seasons. For both species, CTmax and CTmin increased with monthly temperature, with a stronger increase of CTmin in summer. Overall, thermal breadth was broad in spring and autumn (around 41 degrees) but in summer we observed a large number of individuals with substantially narrower thermal breadth (down to 26–35 degrees). Our results establish considerable seasonal thermal plasticity in damselflies, which might provide a degree of resilience in future climates, yet during the most critical season (summer), heat spikes might push a substantial proportion of the population beyond their limits. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A maioria dos corais escleractínios está sob ameaça do aquecimento global, porém alguns exibem resistência notável ao estresse térmico. A tolerância térmica dos corais depende tanto das propriedades intrínsecas do hospedeiro cnidário quanto da fisiologia de suas algas simbiontes (Symbiodiniaceae). Alguns corais se adaptam ao estresse térmico alterando suas comunidades de Symbiodiniaceae, mas essas mudanças são observadas principalmente em escalas de tempo evolutivas muito curtas, deixando uma lacuna em nossa compreensão da evolução do holobionte coralino em períodos mais longos. Neste estudo, combinamos a análise de DNA antigo de um testemunho de coral com uma abordagem de metabarcoding para reconstruir comunidades passadas de Symbiodiniaceae associadas a uma colônia viva de Porites lobata da Nova Caledônia ao longo do último século. Usando o pipeline analítico SymPortal, identificamos 53 'variantes intragenômicas definidoras' (DIVs) relacionadas a Symbiodiniaceae. O número de DIVs de Symbiodiniaceae por amostra variou de 5 a 22 e não mostrou correlação com a idade da amostra de coraDNA ou com o número total de sequências obtidas. Nossos resultados revelam uma comunidade de Symbiodiniaceae geralmente estável associada a P. lobata, dominada pelo clado C15, embora mudanças substanciais na composição da comunidade tenham coincidido com um evento extremo de inverno quente. Além disso, detectamos a presença de Azadinium spinosum (Dinophyceae) em duas réplicas de coraDNA da mesma posição no testemunho de coral, e sequências do hospedeiro P. lobata em um subconjunto de amostras. Este estudo estabelece as bases para pesquisas futuras sobre a dinâmica evolutiva dos holobiontes coralinos ao nível da colônia em escalas temporais extensas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Reconstructing the dynamics of past coral endosymbiotic algae communities using coral ancient DNA (coraDNA): Most scleractinian corals are under threat from global warming, yet some exhibit remarkable resistance to heat stress. Coral thermal tolerance depends on both the intrinsic properties of the cnidarian host and the physiology of their symbiotic algae (Symbiodiniaceae). Some corals adapt to heat stress by altering their Symbiodiniaceae communities, but these shifts are primarily observed over very short evolutionary timescales, leaving a gap in our understanding of coral holobiont evolution over longer periods. In this study, we combined ancient DNA analysis from a coral core with a metabarcoding approach to reconstruct past Symbiodiniaceae communities associated with a living colony of Porites lobata from New Caledonia over the last century. Using the SymPortal analytical pipeline, we identified 53 ‘defining intragenomic variants’ (DIVs) related to Symbiodiniaceae. The number of Symbiodiniaceae DIVs per sample ranged from 5 to 22 and showed no correlation with the age of the coraDNA sample or the total number of sequences obtained. Our results reveal a generally stable Symbiodiniaceae community associated with P. lobata, dominated by the C15 clade, though substantial shifts in community composition coincided with an extreme warm winter event. Additionally, we detected the presence of Azadinium spinosum (Dinophyceae) in two coraDNA replicates from the same position in the coral core, and sequences of the host P. lobata in a subset of samples. This study lays the groundwork for future research into the evolutionary dynamics of coral holobionts at the colony level across extensive temporal scales. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

O aumento global da temperatura atmosférica e a ocorrência crescente de eventos climáticos extremos exigem uma melhor compreensão dos fatores que influenciam a tolerância térmica a temperaturas extremas. Em particular, a temperatura crítica máxima (CTmax) é um indicador da tolerância térmica superior que é fundamental para avaliar a vulnerabilidade das espécies ao aquecimento. Embora vários mecanismos, como aclimatação de curto prazo e efeitos intergeracionais, possam influenciar a CTmax de espécies ectotérmicas, suas contribuições relativas e interações sob condições naturais permanecem pouco claras. Usando o peixe medaka (Oryzias latipes), este estudo investiga se o aquecimento multigeracional moldou a CTmax após múltiplas gerações de criação em laboratório e explora a interação entre potenciais efeitos intergeracionais e respostas plásticas durante uma onda de calor artificial em mesocosmos. Nossos resultados revelam que sete anos de exposição multigeracional a diferentes temperaturas (30 °C vs. 20 °C) não causaram nenhuma alteração durável detectável na CTmax. Isso sugere que a evolução da CTmax é lenta ou requer fortes pressões seletivas para evoluir rápido o suficiente. Em contraste, os peixes medaka exibiram aclimatação rápida com um aumento de 1,5 °C em sua CTmax após uma onda de calor de duas semanas. Curiosamente, duas semanas após as ondas de calor, não pudemos detectar um efeito significativo da exposição à onda de calor na CTmax, mostrando que esta resposta plástica pode reverter rapidamente. Esses resultados, juntamente com outros estudos sobre tolerância térmica de ectotérmicos, enfatizam o potencial de resposta de curto prazo das espécies às mudanças climáticas através da aclimatação. Nossas descobertas destacam a importância de integrar a plasticidade nas avaliações de vulnerabilidade para melhorar as previsões dos impactos das mudanças climáticas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Rapid and reversible plasticity of upper thermal limit, but no effects of multigenerational warming in medaka: The global rise of atmospheric temperature and the escalating occurrence of extreme climatic events urge for a better understanding of the factors influencing thermal tolerance to extreme temperatures. In particular, the critical thermal maximum (CTmax) is a proxy of the upper thermal tolerance that is key in assessing species vulnerability to warming. While several mechanisms, such as short-term acclimation and intergenerational effects, can influence the CTmax of ectotherm species, their relative contributions and interactions under natural conditions remain unclear. Using the medaka fish (Oryzias latipes), this study investigates whether multigenerational warming has shaped CTmax after multiple generations of laboratory rearing and explores the interplay between potential intergenerational effects and plastic responses during an artificial heatwave in mesocosms. Our findings reveal that seven years of multigenerational exposure to different temperatures (30 °C vs. 20 °C) did not cause any detectable durable change in CTmax. This suggests that evolution of CTmax is slow or requires strong selective pressures to evolve fast enough. In contrast, medaka fish exhibited rapid acclimation with a 1.5 °C increase in their CTmax following a two-week heatwave. Interestingly, two weeks after the heatwaves, we could not detect a significant effect of heatwave exposure on CTmax showing that this plastic response can reverse rapidly. These results, along with other studies on ectotherms thermal tolerance, emphasize the potential for short-term response of species to changing climate through acclimation. Our findings highlight the importance of integrating plasticity into vulnerability assessments to improve predictions of climate change impacts. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Ondas de calor marinhas impulsionadas pelas mudanças climáticas representam um grande risco para organismos marinhos que já enfrentam outros perigos antropogênicos, como a contaminação química em áreas costeiras. Neste estudo, analisamos os impactos das ondas de calor marinhas e da poluição por ésteres de ácido ftálico (PAEs) como estressores únicos e combinados no desenvolvimento do ouriço-do-mar Arbacia lixula. Testamos se a temperatura sugerida como ótima para o desenvolvimento (24 °C) desta espécie termófila aumentaria a tolerância à poluição por PAEs em comparação com a mostrada sob temperatura ambiente (18 °C). Bioensaios embriolarvais foram conduzidos em exposições a duas temperaturas (controle: 18 °C, condição de onda de calor: 24 °C) e dez concentrações de PAEs (controle: 0 mg L−1; tratados: faixa 0,1–50 mg L−1) em todas as combinações. As respostas ecotoxicológicas foram investigadas em três níveis funcionais: i) relações exposição-resposta, constatando que a exposição à onda de calor aumentou a toxicidade induzida por PAEs e as taxas de mortalidade com uma EC₅₀ menor em 76%; ii) morfológico, constatando que a temperatura combinada com PAEs aumentou anormalidades e atrofiou o crescimento do esqueleto; iii) bioquímico, mostrando que a temperatura foi o principal fator para a modulação da atividade de enzimas de resposta ao estresse (fosfatase alcalina, esterase e peroxidase). Mostramos que as condições de onda de calor impactaram negativamente os embriões de ouriço-do-mar enfrentando poluição e diminuíram sua tolerância aos PAEs. Nossos resultados indicam que 24 °C não é a temperatura ótima para o desenvolvimento de A. lixula do sudoeste do Mediterrâneo e destacam que ensaios baseados em apenas um nível biológico ou um único estressor podem ser enganosos para deduzir riscos à saúde de organismos marinhos e seu ótimo térmico, indicando a necessidade de abordagens mais integrativas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Heatwave conditions increase the toxicity of phthalates in marine organisms: Climate change- driven marine heatwaves are major risk for marine organisms already facing other anthropogenic hazards, such as chemical contamination in coastal areas. In this study we analyzed the impacts of marine heatwaves and phthalic acid esters (PAEs) pollution as single and combined stressors on development of the sea urchin Arbacia lixula. We tested whether the temperature suggested as optimal for development (24 °C) of this thermophilus species would enhance tolerance to PAEs pollution compared to that showed under ambient temperature (18 °C). Embryo-larval bioassays were conducted in exposures to two temperatures (control: 18 °C, heatwave condition: 24 °C) and ten PAEs concentrations (control: 0 mg L−1; treated: range 0.1–50 mg L−1) in all combinations. Ecotoxicological responses were investigated at three functional levels: i) exposure–response relationships, finding that heatwave exposure increased PAEs- induced toxicity and mortality rates with an EC<inf>50</inf> lower by 76 %; ii) morphological, finding combined temperature and PAEs increased abnormality and stunted skeleton growth; iii) biochemical, showing that temperature was the main driver for the modulation of activity of stress response enzymes (alkaline phosphatase, esterase and peroxidase). We show that heatwave conditions negatively impacted sea urchin embryos facing pollution and decreased their tolerance to PAEs. Our results indicate that 24 °C is not the optimal temperature for development of A. lixula from the southwestern Mediterranean and highlight that assays based on just one biological level or single stressor can be misleading to deduce health risks to marine organisms and their thermal optimum, indicating the need for more integrative approaches. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Curvas de desempenho térmico (TPCs) são ferramentas importantes para prever a sensibilidade das populações às mudanças climáticas. No entanto, as formas interativas como a temperatura afeta múltiplos componentes da história de vida levam a diferentes resultados de aptidão. Essas interações são pouco compreendidas para animais modulares, especialmente ao longo da vida útil de colônias individuais, o que limita nossa capacidade de conectar respostas fisiológicas e demográficas. O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar as relações entre temperatura e diferentes componentes da história de vida em um animal modular para revelar os mecanismos subjacentes às TPCs para aptidão. Cultivamos clones replicados do briozoário marinho Bugula neritina através de um gradiente térmico (16 valores) variando de 23 a 32°C, que refletiu a faixa térmica superior da variação sazonal no campo. TPCs foram construídas para sobrevivência (medida como estados de zooides dentro de uma colônia), taxa de crescimento, desenvolvimento até a maturidade reprodutiva e capacidade reprodutiva, que foram medidos durante grande parte da vida útil realizada esperada sob condições de campo (~30 dias). O efeito da temperatura foi mais agudo nos estados de zooides em vez da sobrevivência da colônia inteira, e o aumento da temperatura aumentou a frequência de regressão de polipídeos. A maioria das colônias atingiu a maturidade reprodutiva até ~30°C, mas a taxa de crescimento e a reprodução diminuíram em temperaturas acima de ~25°C. O declínio na capacidade reprodutiva em temperaturas acima de ~25°C foi então devido ao declínio na produção de zooides capazes de incubar embriões e zooides transitando para estados regredidos até cerca de 30°C e transitando para estado morto além disso. Temperaturas mais altas são frequentemente consideradas como afetando a reprodução por interferir com a gametogênese e vias pós-zigóticas, mas em animais modulares, mudanças na taxa de crescimento e estados dos módulos poderiam indiretamente causar sensibilidade térmica da reprodução. Nosso estudo tem implicações para o papel da temperatura na condução da dinâmica da população amostrada ao definir o número de gerações que ocorrem durante a janela de tempo quando as temperaturas são propícias à reprodução. Nossos resultados também têm implicações para a generalidade e previsibilidade da temperatura na persistência populacional entre animais unitários e modulares.

Differential effects of temperature on multiple components of fitness in a modular animal reveal how temperature affects reproductive capacity: Thermal performance curves (TPCs) are important tools for predicting the sensitivity of populations to climate change. However, the interactive ways that temperature affects multiple life-history components lead to different fitness outcomes. These interactions are poorly understood for modular animals, especially over the lifespan of individual colonies, which limits our capacity to connect physiological and demographic responses. The goal of this study was to assess and compare the relationships between temperature and different life-history components in a modular animal to reveal the mechanisms underlying TPCs for fitness. We reared replicated clones of the marine bryozoan Bugula neritina across a thermal gradient (16 values) ranging from 23 to 32°C, which reflected the upper thermal range of seasonal variation in the field. TPCs were constructed for survival (measured as zooids states within a colony), growth rate, development to reproductive maturity and reproductive capacity, which were measured over much of the realized lifespan expected under field conditions (~30 days). The effect of temperature was more acute on zooid states rather than whole-colony survival, and increased temperature increased the frequency of polypide regression. Most colonies reached reproductive maturity up to ~30°C, but growth rate and reproduction decreased at temperatures beyond ~25°C. The decline in reproductive capacity over temperatures above ~25°C was then due to the decline in the production of zooids capable of brooding embryos and zooids transitioning to regressed states up until about 30°C and transitioning to dead state beyond that. Higher temperatures are often considered to affect reproduction by interfering with gametogenesis and post-zygotic pathways, but in modular animals, changes in growth rate and module states could indirectly cause temperature sensitivity of reproduction. Our study has implications for the role of temperature in driving the sampled population's dynamics by setting the number of generations that occur during the time window when temperatures are conducive to reproduction. Our results also have implications for the generality and predictability of temperature on population persistence across unitary and modular animals. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A macroescala na qual medimos, modelamos e prevemos mudanças climáticas não se alinha com a microescala na qual pequenos ectotérmicos vivenciam o clima. Para compreender a influência do clima na biodiversidade e os potenciais efeitos ecológicos das mudanças climáticas, mais trabalho é necessário para entender como a fisiologia dos ectotérmicos se relaciona com as temperaturas microclimáticas. Dossel das árvores é um exemplo de habitat que produz microclimas extremos, e artrópodes no dossel de florestas tropicais são ameaçados por calor extremo e aquecimento. A situação no dossel temperado, no entanto, é menos clara. O conhecimento convencional sugere que o frio do inverno limita a diversidade de artrópodes arbóreos em florestas temperadas, mas como o dossel é menos protegido de temperaturas extremas, o calor do verão também poderia ter um papel. Comunidades limitadas por calor e frio responderão diferentemente às mudanças climáticas, portanto essa distinção é crítica. Usando as estruturas da hipótese de adaptação térmica e assimetria de nicho térmico, perguntamos se formigas arbóreas eram fisiologicamente adaptadas ao seu ambiente extremo e se o calor do verão ou o frio do inverno era mais estressante. Acompanhamos microclimas internos de ninhos de formigas no dossel e no solo ao longo do ciclo sazonal em florestas temperadas na Carolina do Norte, EUA. Então, medimos a tolerância ao calor (CT<inf>max</inf>) e ao frio (CT<inf>min</inf>) de formigas operárias no verão e na primavera e as comparamos com os microclimas vivenciados pelas formigas. Ninhos no dossel temperado experimentaram extremos mais quentes e mais frios e acompanharam mais de perto as temperaturas do ar do que ninhos de formigas no solo. Formigas arbóreas aderiram parcialmente à hipótese de adaptação térmica. Elas eram mais tolerantes ao calor do que espécies que nidificam no solo, mas apesar de experimentarem temperaturas mais baixas, eram menos tolerantes ao frio. Formigas aclimataram sua tolerância ao frio de acordo com mudanças sazonais, mas a tolerância ao calor era mais filogeneticamente restrita. O calor do verão não se aproximou da tolerância ao calor das formigas em nenhum estrato, mas as baixas de inverno e primavera no dossel excederam a tolerância ao frio das formigas que nidificam lá. Ao comparar temperaturas microclimáticas e fisiologia térmica, sugerimos que o frio do inverno - e não o calor do verão - provavelmente limita a diversidade de artrópodes no dossel temperado. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Too cold to handle: Climatic constraints on arboreal ants in temperate forests: The macroscale at which we measure, model and predict climate change does not align with the microscale at which small ectotherms experience climate. To understand climate's influence on biodiversity and potential ecological effects of climate change, more work is needed to understand how ectotherm physiology relates to microclimatic temperatures. Tree canopies are an example of a habitat that produces extreme microclimates, and arthropods in tropical forest canopies are threatened by extreme heat and warming. The situation in temperate canopies, however, is less clear. Conventional wisdom suggests that winter cold limits arboreal arthropod diversity in temperate forests, but because the canopy is less buffered from extreme temperatures, summer heat could also play a role. Heat- and cold-limited communities will respond differently to climate change, so this distinction is critical. Using the frameworks of the thermal adaptation hypothesis and thermal niche asymmetry, we asked whether arboreal ants were physiologically adapted to their extreme environment and whether summer heat or winter cold was more stressful. We tracked internal microclimates of ant nests in the canopy and on the ground over the seasonal cycle in temperate forests in North Carolina, USA. Then, we measured the heat (CT<inf>max</inf>) and cold tolerance (CT<inf>min</inf>) of worker ants in summer and spring and compared them with ants' experienced microclimates. Nests in the temperate canopy experienced hotter and colder extremes and more closely tracked air temperatures than ant nests on the ground. Arboreal ants partially adhered to the thermal adaptation hypothesis. They were more heat tolerant than ground-nesting species, but despite experiencing lower temperatures, they were less cold-tolerant. Ants acclimated their cold tolerance in line with seasonal changes, but heat tolerance was more phylogenetically constrained. Summer heat did not approach ants' heat tolerance in either stratum, but winter and spring lows in the canopy exceeded the cold tolerance of ants nesting there. By comparing microclimatic temperatures and thermal physiology, we suggest that winter cold–and not summer heat–likely limits arthropod diversity in the temperate canopy. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

O objetivo do presente estudo foi investigar como as mudanças sazonais na oxidação de substratos energéticos biológicos contribuem para a tolerância térmica de peixes cultivados, bem como explorar a potencial relação entre sazonalidade, vias metabólicas e as reservas energéticas de uma espécie de grande importância para a aquicultura, a dourada Sparus aurata. Em amostras de tecido coletadas mensalmente de uma piscicultura no Golfo de Evoikos na Grécia, foi medida a razão RNA/DNA, representando um índice altamente informativo da condição nutricional e crescimento dos peixes. Adicionalmente, variações sazonais no metabolismo de glicose e lipídios foram avaliadas através de expressões gênicas relativas de enzimas e proteínas metabólicas chave, como transportador de glicose (Glu), lactato desidrogenase (L-LDH), citrato sintase (CS), 3-hidroxiacil-CoA desidrogenase (HOAD), piruvato quinase (PK), proteína quinase ativada por AMP (AMPK) e receptores ativados por proliferadores de peroxissoma (PPARα/γ). Além disso, a expressão de proteínas desacopladoras, NADH desidrogenase (NDH-2), fator induzível por hipóxia-1 alfa (Hif-1a), atividade do sistema de transporte de elétrons (ETS) e seus componentes (complexo I + III) também foi empregada como indicadores da atividade da cadeia respiratória. Os resultados revelam dois períodos metabólicos distintos que afetam a produtividade: uma fase de aclimatação ao frio marcada por significativa acumulação lipídica e uma fase de aclimatação ao calor caracterizada por vias metabólicas de carboidratos elevadas e atividades enzimáticas correspondentes aprimoradas. Entretanto, a atividade enzimática decrescente da CS durante a aclimatação ao calor pode refletir o início de disfunção mitocondrial. Esses ajustes metabólicos ressaltam as respostas adaptativas dos peixes às flutuações sazonais de temperatura, destacando seus mecanismos de tolerância térmica e utilização de energia. Este entendimento é particularmente relevante para práticas de sustentabilidade sob condições térmicas variáveis. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Unraveling the metabolic gene expression and energetic patterns of the seasonally acclimatized gilthead seabream: The aim of the present study was to investigate how seasonal changes in the oxidation of biological energy substrates contribute to the thermal tolerance of farmed fish, as well as to explore the potential relationship between seasonality, metabolic pathways, and the energy reserves of a highly important aquaculture species, i.e., the gilthead sea bream Sparus aurata. In a monthly basis collected tissue samples from a fish farm in Evoikos Gulf in Greece, RNA/DNA ratio was measured, representing a highly informative index of the nutritional condition and growth of fish. Additionally, seasonal variations in glucose and lipid metabolism were assessed through relative gene expressions of key metabolic enzymes and proteins such as glucose transporter (Glu), lactate dehydrogenase (L-LDH), citrate synthase (CS), 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (HOAD), pyruvate kinase (PK), AMP-activated protein kinase (AMPK), and peroxisome proliferator-activated receptors (PPARα/γ). Furthermore, the expression of uncoupling proteins, NADH dehydrogenase (NDH-2), hypoxia-inducible factor-1 alpha (Hif-1a), electron transport system activity (ETS), and its components (complex I + III) was also employed as indicators of the respiratory chain activity. The findings reveal two distinct metabolic periods affecting productivity: a cold acclimatization phase marked by significant lipid accumulation and a warm acclimatization phase characterized by elevated carbohydrate metabolic pathways and enhanced corresponding enzymatic activities. However, the decreasing CS enzymatic activity during warm acclimatization may reflect the initiation of mitochondrial dysfunction. These metabolic adjustments underscore the fish adaptive responses to seasonal temperature fluctuations, highlighting their mechanisms of thermal tolerance and energy utilization. This understanding is particularly relevant for sustainability practices under varying thermal conditions. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A variabilidade espacial em escala fina pode desempenhar um papel fundamental na determinação da distribuição e abundância de organismos que vivem em habitats heterogêneos, onde a variação espacial de temperatura em pequena escala frequentemente pode exceder a variação diária em qualquer local único. No entanto, muitos modelos de distribuição de espécies ignoram essa variabilidade abiótica em escala do organismo e focam apenas em padrões biogeográficos de larga escala. Aqui, investigamos a importância da variabilidade de temperatura em escala fina na resiliência populacional de lapas do entremarés, que são sentinelas amplamente estudadas das mudanças climáticas. Para isso, utilizamos um modelo de balanço térmico acoplado com modelos de superfície recifal em escala fina para prever temperaturas corporais individuais das lapas. A modelagem inicial por 12 anos (2009-2022) mostrou um dia extremamente quente durante o qual as temperaturas corporais previstas de uma lapa exposta excederam 39°C, que é letal para todas as quatro espécies de lapas estudadas (Cellana spp.) com base em tolerâncias térmicas publicadas. Usando este dia como um evento térmico exemplar, incorporamos então modelos topográficos em escala fina (resolução de 0,02 × 0,02 m) de cinco recifes rochosos entremarés da Nova Zelândia no modelo de balanço térmico para quantificar os efeitos da variação topográfica em pequena escala. As temperaturas corporais previstas das lapas durante este dia excepcional foram mais altas em superfícies horizontais e voltadas para o equador. Espécies com comportamento de retorno ao território (Cellana flava e Cellana ornata) tendem a ocupar essas superfícies quentes, mas possuem tolerâncias térmicas mais altas e estimativas médias de sobrevivência relativamente altas (>75%). Espécies com tolerâncias térmicas mais baixas (Cellana radians e C. denticulata) teriam menor sobrevivência se espalhadas aleatoriamente pelo recife (65 ou 72%, respectivamente), mas sua tendência comportamental de se mover para superfícies voltadas para o polo é estimada para aumentar a sobrevivência em 38%-46% (para 95 ou 99%). As estimativas de sobrevivência geralmente concordaram com nossos dados populacionais de longo prazo (seis anos) de lapas, nos quais nenhum declínio extremo foi detectado. Quando o modelo de balanço térmico foi apresentado com uma versão suavizada da topografia, reduzindo a variação causada por microhabitats, a sobrevivência modelada em todo o local de uma espécie diminuiu de ~68% para 38%. Este estudo demonstra a importância de incorporar informações topográficas, fisiológicas e comportamentais relevantes em escala individual para estimar com precisão a resiliência e a persistência de longo prazo das populações após eventos extremos. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

The importance of fine-scale refugia and behavioral thermoregulation in the resilience of intertidal limpet populations: Fine-scale spatial variability can play a key role in determining the distribution and abundance of organisms living in heterogenous habitats, where small-scale spatial variation in temperature can often exceed daily variation at any single location. However, many models of species distributions ignore such organism-scale abiotic variability and instead focus only on large-scale biogeographic patterns. Here, we investigated the importance of fine-scale temperature variability in population resilience of intertidal limpets, which are widely studied sentinels of climate change. To do this, we used a heat-budget model coupled with fine-scale reef-surface models to predict individual-scale limpet body temperatures. Initial modeling for 12 years (2009–2022) showed an extremely hot day during which the predicted body temperatures of an exposed limpet exceeded 39°C, which is lethal for all four of the limpet species studied (Cellana spp.) based on published thermal tolerances. Using this day as an exemplar thermal event, we then incorporated fine-scale (0.02 × 0.02 m resolution) topographic models of five New Zealand intertidal rocky reefs into the heat-budget model to quantify the effects of small-scale topographic variation. Predicted body temperatures of limpets during this exceptional day were highest on horizontal and equator-facing surfaces. Homing species (Cellana flava and Cellana ornata) tend to occupy these hot surfaces but have higher thermal tolerances and relatively high average estimates of survival (>75%). Species with lower thermal tolerances (Cellana radians and C. denticulata) would have lower survival if scattered randomly across the reef (65 or 72%, respectively), but their behavioral tendency to move to poleward-facing surfaces is estimated to increase survival by 38%–46% (to 95 or 99%). Estimates of survival generally agreed with our long-term (six years) limpet population data in which no extreme declines were detected. When the heat-budget model was presented with a smoothed version of the topography, reducing variation caused by microhabitats, sitewide modeled survival of one species decreased from ~68% to 38%. This study demonstrates the importance of incorporating relevant individual-scale topographical, physiological, and behavioral information to accurately estimate resilience and long-term persistence of populations following extreme events. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

A adaptação ou aclimatação dos requisitos térmicos às condições ambientais pode reduzir os custos de termorregulação e aumentar a aptidão, especialmente em ectotérmicos, que dependem fortemente das temperaturas ambientais para termorregulação. Compreender como os nichos térmicos moldaram os requisitos térmicos ao longo da história evolutiva pode ajudar a prever a sobrevivência das espécies durante as mudanças climáticas. O gênero de lagarto Sceloporus possui uma distribuição ampla e habita uma grande variedade de habitats. Avaliamos os efeitos de gradientes geográficos (isto é, altitude e latitude) e temperaturas ambientais locais sobre os requisitos térmicos (isto é, temperatura corporal preferida, temperatura corporal ativa em campo e limites térmicos críticos) de espécies de Sceloporus utilizando dados publicados e coletados em campo, realizando análises comparativas filogenéticas. Para contrastar padrões macro e microevolutivos, também realizamos análises intraespecíficas quando existiam relatos suficientes para uma espécie. Descobrimos que a temperatura corporal preferida aumentou com a altitude, enquanto a temperatura corporal em campo diminuiu com a altitude e aumentou com as temperaturas ambientais locais. Os limites térmicos críticos não foram relacionados ao gradiente geográfico ou às temperaturas ambientais. A aparente falta de relação dos requisitos térmicos com o gradiente geográfico pode aumentar a vulnerabilidade à extinção devido às mudanças climáticas. Entretanto, variações locais e temporais na paisagem térmica determinam oportunidades de termorregulação e podem não ser bem representadas pelo gradiente geográfico e temperaturas ambientais médias. Os resultados mostraram que os lagartos Sceloporus são excelentes termorreguladores, possuem amplas faixas de tolerância térmica e a temperatura preferida foi lábil. Nossos resultados sugerem que os lagartos Sceloporus podem se ajustar a diferentes paisagens térmicas, destacando oportunidades para sobrevivência contínua em ambientes térmicos em mudança. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Flexibility in thermal requirements: a comparative analysis of the wide-spread lizard genus Sceloporus: Adaptation or acclimation of thermal requirements to environmental conditions can reduce thermoregulation costs and increase fitness, especially in ectotherms, which rely heavily on environmental temperatures for thermoregulation. Insight into how thermal niches have shaped thermal requirements across evolutionary history may help predict the survival of species during climate change. The lizard genus Sceloporus has a widespread distribution and inhabits an ample variety of habitats. We evaluated the effects of geographical gradients (i.e. elevation and latitude) and local environmental temperatures on thermal requirements (i.e. preferred body temperature, active body temperature in the field, and critical thermal limits) of Sceloporus species using published and field-collected data and performing phylogenetic comparative analyses. To contrast macro- and micro-evolutional patterns, we also performed intra-specific analyses when sufficient reports existed for a species. We found that preferred body temperature increased with elevation, whereas body temperature in the field decreased with elevation and increased with local environmental temperatures. Critical thermal limits were not related to the geographic gradient or environmental temperatures. The apparent lack of relation of thermal requirements to geographic gradient may increase vulnerability to extinction due to climate change. However, local and temporal variations in thermal landscape determine thermoregulation opportunities and may not be well represented by geographic gradient and mean environmental temperatures. Results showed that Sceloporus lizards are excellent thermoregulators, have wide thermal tolerance ranges, and the preferred temperature was labile. Our results suggest that Sceloporus lizards can adjust to different thermal landscapes, highlighting opportunities for continuous survival in changing thermal environments. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Respostas fisiológicas e bioquímicas a temperaturas elevadas foram estudadas nas fases isomórficas de tetrasporófito (diploide) e gametófito (haploide) de duas espécies de macroalgas vermelhas antárticas (Sarcopeltis antarctica, anteriormente Gigartina skottsbergii - e Iridaea cordata), avaliando se a ploidia afeta as respostas a eventos extremos e rápidos de aquecimento. Os talos de tetrasporófito e gametófito de ambas as espécies foram expostos em laboratório a 2 °C (controle) e 8 °C (evento de aquecimento) por até 3 dias. O desempenho fotossintético e as concentrações de clorofila a, carotenoides totais e aminoácidos semelhantes a micosporinas (MAAs) foram determinados. Diferenças inter e intraespecíficas nas respostas fisiológicas e bioquímicas à temperatura foram observadas. Os aumentos de temperatura estimularam levemente a atividade fotossintética (Fv/Fm) acima de 15% a 8 °C apenas nos gametófitos de ambas as espécies. Variação intraespecífica no conteúdo de MAAs e carotenoides totais também foi observada, com tetrasporófitos de S. antarctica e gametófitos de I. cordata evidenciando uma diminuição significativa de 60% no conteúdo de MAAs (acompanhada por um ligeiro aumento nos carotenoides totais) a 8 °C. Esses resultados destacam o papel dos carotenoides na aclimatação à temperatura elevada e do conteúdo de MAAs nas mais baixas. Embora algumas diferenças intraespecíficas nas respostas da fase do ciclo de vida haplo-diplonte tenham sido observadas, houve baixos efeitos da exposição a 8 °C na fotoquímica, delineando a tolerância fisiológica de ambas as fases de ploidia das espécies do intertidal a pulsos extremos de aumento de temperatura na Antártida. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Comparative thermal tolerance of haploid and diploid phases of two intertidal Antarctic red algae Iridaea cordata and Sarcopeltis antarctica: Physiological and biochemical responses to elevated temperatures were studied in the isomorphic tetrasporophyte (diploid) and gametophyte (haploid) phases of two Antarctic red macroalgal species (Sarcopeltis antarctica, former Gigartina skottsbergii - and Iridaea cordata), assessing whether ploidy affects the responses to extreme and fast warming events. The tetrasporophyte and gametophyte fronds of both species were exposed in the laboratory to 2 °C (control) and 8 °C (warming event) for up to 3 days. Photosynthetic performance and concentrations of chlorophyll a, total carotenoids, and mycosporine-like amino acids (MAAs) were determined. Inter-and intraspecific differences in physiological and biochemical responses to temperature were observed. Temperature increases slightly stimulated photosynthetic activity (F<inf>v</inf>/F<inf>m</inf>) over 15 % at 8 °C only in gametophytes of both species. Intraspecific variation in the content of MAAs and total carotenoids was also observed, with tetrasporophytes of S. antarctica and gametophytes of I. cordata evidencing a significative 60 % MAA content decrease (accompanied by a slight increase in total carotenoid) at 8 °C. These results highlight the role of carotenoids in the acclimation to elevated temperature and MAA content at the lowest ones. Although some intraspecific differences in the responses of haplo-diplontic life cycle phase were observed, there were low effects of exposure to 8 °C on photochemistry, outlining the physiological tolerance of both ploidy phases of intertidal species to extreme pulses of temperature increases in Antarctica. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Destaque de Pesquisa: Kirchner, Michelle; Sorenson, Clyde; Youngsteadt, Elsa (2025). Muito frio para suportar: Restrições climáticas sobre formigas arbóreas em florestas temperadas. Journal of Animal Ecology. As formigas estão entre os animais mais abundantes do planeta e têm um enorme impacto nos ecossistemas em todo o mundo. Sendo ectotérmicas de corpo pequeno, seu crescimento, sobrevivência e reprodução estão intimamente ligados às temperaturas que experimentam (o microclima), e portanto a fisiologia térmica de diferentes espécies de formigas determina sua distribuição global e regional e está sujeita a mudanças sob o aquecimento climático. Habitats florestais apresentam um gradiente climático adicional significativo do solo ao dossel, e suas implicações para espécies de formigas tropicais foram razoavelmente bem exploradas. No entanto, essas descobertas não podem ser facilmente aplicadas a florestas temperadas, onde a variação sazonal de temperatura e vegetação pode significar coisas muito diferentes para as comunidades de formigas. Kirchner, Sorenson e Youngsteadt (2025) abordam essa lacuna de pesquisa medindo a tolerância térmica de formigas coletadas do solo e do dossel, ao longo das estações, juntamente com medições de temperaturas do ar e dos ninhos. Como em outros lugares, formigas que experimentam uma gama mais ampla de temperaturas—neste caso, formigas do dossel—têm uma tolerância térmica mais ampla do que aquelas que experimentam temperaturas mais estáveis—as formigas que habitam o solo. Formigas de ambos os estratos adaptaram sua tolerância ao frio para lidar com o frio do inverno, enquanto a tolerância ao calor não mudou, de acordo com evidências anteriores de que a tolerância ao calor é uma característica menos lábil. No entanto, intrigantemente, as formigas do dossel eram menos tolerantes ao frio do inverno, apesar de estarem muito mais expostas ao frio extremo. Assim, este artigo fornece uma visão intrigante de como as regras ecofisiológicas se manifestam para formigas ao longo do gradiente vertical de florestas temperadas, sugerindo que as formigas do dossel aqui são mais limitadas pela tolerância ao frio do inverno. Isso poderia sugerir que a diversidade dos dosseles de florestas temperadas pode aumentar à medida que os invernos se tornam menos extremos, o que poderia ter implicações importantes para os ecossistemas de florestas temperadas. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Canopy ants are out in the cold in temperate forests: Research Highlight: Kirchner, Michelle; Sorenson, Clyde; Youngsteadt, Elsa (2025). Too cold to handle: Climatic constraints on arboreal ants in temperate forests. Journal of Animal Ecology. Ants are among the most abundant animals on the planet and they have a huge impact of ecosystems worldwide. Being small-bodied ectotherms, their growth, survival and reproduction is closely tied to the temperatures they experience (the microclimate), and hence the thermal physiology of different ant species determines their global and regional distribution and is subject to change under climate warming. Forest habitats present a significant additional climate gradient from ground to canopy, and its implications for tropical ant species have been reasonably well explored. Yet these findings cannot easily be easily applied to temperate forests, where seasonal variation in temperature and vegetation could mean very different things for ant communities. Kirchner, Sorenson, & Youngsteadt (2025) address this research gap by measuring the thermal tolerance of ants collected from the ground and canopy, across seasons, and alongside measurements of air and nest temperatures. As elsewhere, ants that experience a broader range of temperatures—in this case, canopy ants—have a broader thermal tolerance than those experiencing more stable temperatures—the ground-dwelling ants. Ants from both strata adapted their cold tolerance to cope with winter cold, while heat tolerance did not change, in line with previous evidence that heat tolerance is a less labile trait. Perplexingly, however, canopy ants were less tolerant of winter cold despite being far more exposed to extreme cold. Thus, this paper provides an intriguing insight into how ecophysiological rules play out for ants across the vertical gradient of temperate forests, suggesting that canopy ants here are more limited by tolerance of winter cold. This could suggest that the diversity of temperate forest canopies may increase as winters become less extreme, which could have important implications for temperate forest ecosystems. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

As mudanças climáticas ameaçam a biodiversidade e os serviços ecossistêmicos em todo o globo. Apesar da importância das abelhas nativas como polinizadoras, há evidências de declínios globais, e sabemos muito pouco sobre como o clima molda suas distribuições atualmente e no futuro. No presente estudo, combinamos amostragem de campo sazonal em larga escala e aclimatação experimental para examinar se as populações de uma abelha australiana, Exoneura robusta, variam em sua capacidade de se adaptar a diferentes climas. Coletando abelhas fêmeas ao longo de um gradiente latitudinal e examinando a tolerância ao calor e ao frio, descobrimos que as populações não variaram em sua tolerância ao calor ao longo do gradiente latitudinal. Em contraste, as abelhas de latitudes mais altas tenderam a ser mais tolerantes ao frio do que as abelhas de latitudes mais baixas, mas a relação entre tolerância ao frio e latitude diferiu entre o verão e a primavera (pós-inverno). Tal variação sazonal sugere que a plasticidade fenotípica desempenha um papel na formação da tolerância ao frio, pois é provável que as abelhas pertençam à mesma geração do verão à primavera. Para desvendar os papéis da plasticidade e da variação genética na formação da variação na tolerância térmica entre as estações, aclimatamos fêmeas adultas de três populações que abrangem a distribuição da espécie a 21 ou 26°C em estufas (aproximando as temperaturas de verão e primavera/outono experimentadas em toda sua distribuição). Em seguida, estimamos a tolerância ao calor e ao frio. As respostas de aclimatação contrastantes observadas nas estufas em comparação com as observadas no campo apontam para a plasticidade fenotípica na tolerância ao frio, em vez de variação genética, como base da variação populacional. Em contraste, a tolerância ao calor variou pouco no campo e em nossos experimentos em estufa. Esses resultados sugerem que as abelhas podem ter pouca capacidade de aumentar sua tolerância ao calor, que é alta em ~47°C, por meio de respostas genéticas ou plásticas à medida que o clima muda. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Phenotypic plasticity underlies seasonal and latitudinal variation in thermal tolerance in a native bee: Climate change threatens biodiversity and ecosystem services around the globe. Despite the importance of native bees as pollinators, there is evidence of global declines, and we know very little about how climate shapes their distributions now and into the future. In the current study, we combined large-scale seasonal field sampling and experimental acclimation to examine whether populations of an Australian bee, Exoneura robusta, vary in their capacity to adapt to different climates. Collecting female bees across a latitudinal cline and examining heat and cold tolerance, we found populations did not vary in their heat tolerance along a latitudinal gradient. In contrast, bees from higher latitudes tended to be more cold-tolerant than bees from lower latitudes, but the relationship between cold tolerance and latitude differed between summer and spring (post-winter). Such seasonal variation suggests that phenotypic plasticity plays a role in shaping cold tolerance, as bees are likely to belong to the same generation from summer to spring. To untangle the roles of plasticity and genetic variation in shaping variation in thermal tolerance across seasons, we acclimated adult females from three populations spanning the species' distributional range to either 21 or 26°C in glasshouses (approximating summer and spring/autumn temperatures experienced throughout their range). We then estimated heat and cold tolerance. Contrasting acclimation responses observed in the glasshouses to those observed in the field point to phenotypic plasticity in cold tolerance rather than genetic variation underpinning population variation. In contrast, heat tolerance varied little in the field and in our glasshouse experiments. These results suggest bees may have little capacity to increase their heat tolerance, which is high at ~47°C, via genetic or plastic responses as climate changes. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

As mudanças climáticas globais têm levado ao declínio de muitas espécies de peixes recreativas e comerciais. O peixe-espátula americano (Polyodon spathula) sustenta pescarias importantes nos Estados Unidos e pode sofrer pesca e soltura em uma variedade de temperaturas devido às regulamentações atuais de manejo. Atualmente, o impacto da variação térmica nos peixes-espátula não foi definido, impedindo que os gestores tomem decisões termicamente informadas relacionadas ao momento e duração das temporadas de pesca e colheita. Portanto, quantificamos a resposta de peixes-espátula perseguidos até a exaustão e expostos ao ar em uma variedade de temperaturas. Para isso, peixes-espátula juvenis foram aclimatados a 13, 17,5 e 22 °C. Os peixes foram então submetidos a uma interação de pesca simulada e permitidos recuperar por 0,5 h, 4 h ou 8 h para avaliar a recuperação dos parâmetros fisiológicos. Após o exercício, os perfis de recuperação diferiram entre as temperaturas de aclimatação, com peixes-espátula aclimatados à temperatura mais quente (22 °C) apresentando recuperação prolongada do lactato plasmático, em comparação com peixes expostos a temperaturas mais frias (13,0 °C e 17,5 °C). Um segundo grupo de peixes-espátula de cada temperatura foi submetido a um teste de temperatura crítica máxima (CT<inf>max</inf>). O CT<inf>max</inf> do peixe-espátula foi influenciado pela temperatura de aclimatação, mas experimentou um limite térmico superior, com os peixes ganhando um pequeno mas não significativo aumento na tolerância térmica quando aclimatados a temperaturas acima de 17,5 °C. Juntos, os resultados indicam que peixes-espátula expostos a temperaturas de água mais quentes têm desempenho reduzido em relação aos peixes em águas mais frias, sugerindo que a pesca ou soltura em temperaturas acima de 17,5 °C resultará em um período de recuperação prolongado, e os peixes-espátula podem ter capacidade limitada de aclimatação a temperaturas mais quentes. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Temperature alters thermal tolerance and physiological response to simulated angling in paddlefish: Global climate change has led to the decline of many recreational and commercial fish species. American Paddlefish (Polyodon spathula) support important fisheries across the United States and can experience angling and release across a range of temperatures due to current management regulations. Currently, the impact of thermal variation on paddlefish has not been defined, precluding managers from making thermally-informed decisions related to the timing and duration of angling and harvest seasons. Therefore, we quantified the response of paddlefish chased to exhaustion and air-exposed across a range of temperatures. To accomplish this, juvenile paddlefish were acclimated to 13, 17.5, and 22 °C. Fish were then subjected to a simulated angling interaction and allowed to recover for 0.5 h, 4 h, or 8 h to evaluate recovery of physiological parameters. Following exercise, recovery profiles differed among acclimation temperatures, with paddlefish acclimated to the warmest temperature (22 °C) having prolonged recovery of plasma lactate, compared to fish experiencing cooler temperatures (13.0 °C and 17.5 °C). A second group of paddlefish from each temperature was subjected to a critical thermal maximum test (CT<inf>max</inf>). Paddlefish CT<inf>max</inf> was influenced by acclimation temperature, but experienced an upper thermal limit, with fish gaining a small but non-significant increase in thermal tolerance when acclimated to temperatures above 17.5 °C. Together, results indicate that paddlefish experiencing warmer water temperatures have reduced performance relative to cooler fish, suggesting that angling or release at temperatures over 17.5 °C will result in an extended recovery period, and paddlefish may have limited capacity for acclimation to warmer temperatures. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Em meio ao aumento das temperaturas da superfície do mar, compreender como os organismos marinhos se aclimatam às flutuações de temperatura é fundamental. Esse entendimento não é necessário apenas para antecipar as ramificações ecológicas das condições climáticas futuras, mas também forma a base de nossos esforços para restaurar e salvaguardar efetivamente esses valiosos habitats marinhos. Os mecanismos de aclimatação na fisiologia das algas em resposta às mudanças sazonais de temperatura ainda não foram suficientemente explorados. Aqui, examinamos as respostas fisiológicas de duas algas fundamentais, Ecklonia radiata e Phyllospora comosa, à variação sazonal da temperatura da superfície do mar (SST). Nossa abordagem combinou um sistema de sensor de O₂ com fluoróforo para medir a respiração e fluorescência da clorofila para avaliar os limites térmicos críticos (T<inf>crit</inf>) com o PSII. Ao medir T<inf>crit</inf> e respiração ao longo de um ano completo, exploramos os custos metabólicos e algumas compensações na aclimatação das algas e examinamos se um T<inf>crit</inf> mais alto implica um maior custo de carbono respiratório, ou se a respiração se aclimata à medida que a SST aumenta, reduzindo as despesas metabólicas. Nossos achados revelam mudanças sazonais significativas no T<inf>crit</inf> para ambas as espécies. Para a atividade metabólica, Phyllospora exibiu respiração temporalmente estável, indicando regulação homeostática, enquanto Ecklonia demonstrou possíveis déficits energéticos durante os meses mais quentes. Esses achados estão provavelmente ligados às diferenças de habitat das espécies, com Phyllospora ocupando ambientes entremarés variáveis e extremos, e Ecklonia residindo em habitats submersos mais estáveis. A relação entre a temperatura prevista na respiração máxima (T<inf>max</inf>) e T<inf>crit</inf> indicou um acoplamento entre a estabilidade térmica da respiração e da fotossíntese nas algas. Nossa abordagem revelou conexões importantes entre tolerância térmica e respiração, fornecendo novos insights sobre a fisiologia das algas que oferecem uma base para futuras pesquisas e estratégias de conservação sob o aquecimento global. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonal response of respiration and thermal tolerance of PSII to sea surface temperature variation in two foundation seaweed species: Amidst escalating sea surface temperatures, comprehending how marine organisms acclimate to temperature fluctuations is paramount. This understanding is not only needed to anticipate the ecological ramifications of future climatic conditions, but also forms the cornerstone of our efforts to effectively restore and safeguard these invaluable marine habitats. The mechanisms of acclimation in seaweed physiology in response to seasonal shifts in temperature have not yet been sufficiently explored. Here, we examined the physiological responses of two foundational seaweeds, Ecklonia radiata and Phyllospora comosa, to seasonal sea surface temperature (SST) variation. Our approach combined a fluorophore O₂-sensor system to measure respiration and chlorophyll fluorescence to assess critical heat thresholds (T<inf>crit</inf>) with PSII. By measuring T<inf>crit</inf> and respiration across a full year, we explored the metabolic costs and some of the trade-offs in seaweed acclimation and examined whether a higher T<inf>crit</inf> entails a greater respiratory carbon cost, or, whether respiration acclimates as SST increases, reducing metabolic expenses. Our findings reveal significant seasonal shifts in T<inf>crit</inf>, for both species. For metabolic activity, Phyllospora exhibited temporally stable respiration, indicating homeostatic regulation, while Ecklonia demonstrated potential energy deficits during warmer months. These findings are likely linked to the species' habitat differences, with Phyllospora occupying variable and extreme intertidal environments, and Ecklonia residing in more stable subtidal habitats. The relationship between the predicted temperature at maximum respiration (T<inf>max</inf>) and T<inf>crit</inf> indicated a coupling between thermal stability of respiration and photosynthesis within seaweeds. Our approach has uncovered important connections between thermal tolerance and respiration, providing new insights into seaweed physiology which offer a foundation for future research and conservation strategies under global warming. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Flutuações na temperatura da água do mar influenciam os ecossistemas marinhos rasos ao interromper as atividades de bioturbação (escavação e mistura de sedimentos) de espécies bentônicas, o que pode, por sua vez, afetar fortemente a ciclagem geoquímica do fundo do mar, incluindo a oxigenação do sedimento, a degradação da matéria orgânica e a regeneração de nutrientes. Embora se espere que as mudanças climáticas aumentem as temperaturas da água em uma variedade de ambientes, particularmente em ambientes costeiros de latitudes médias a altas, há compreensão limitada sobre como a dinâmica temporal dessas mudanças (por exemplo, taxa, duração e frequência do aquecimento) moldará os comportamentos dos bioturbadores. Neste estudo, utilizamos bioturbadores bentônicos comuns (poliquetas e anfípodes) da costa de Connecticut para investigar como condições simulando tanto ondas de calor marinhas (MHWs) quanto aquecimento gradual influenciam a bioturbação e as características das tocas em experimentos de mesocosmo. Além disso, usamos observações experimentais de mudanças na morfologia das tocas para desenvolver novos critérios para diagnosticar o impacto do aquecimento a partir de assembleias de fósseis de vestígios, fornecendo assim uma nova janela para o impacto de episódios passados de aquecimento em comunidades do fundo do mar. Nossos achados indicam que condições simulando ondas de calor marinhas (isto é, aquecimento episódico e pontuado) têm efeitos distintos e contrastantes nos bioturbadores em relação ao aquecimento gradual. Observamos que, para poliquetas nereídeos, o aquecimento gradual aumentou a área das tocas e diminuiu a profundidade máxima das tocas, enquanto as condições de MHW tiveram efeito limitado. Para poliquetas eunicídeos, o aquecimento gradual aumentou a profundidade máxima das tocas, enquanto as MHWs diminuíram a área das tocas. Para anfípodes, tanto a área das tocas quanto a profundidade máxima das tocas aumentaram sob condições de MHW. Esses resultados destacam que os efeitos das variações de temperatura nos bioturbadores são específicos por espécie e ecologia; diferentes táxons infaunais vivendo dentro da mesma comunidade têm tolerâncias térmicas notavelmente diferentes. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Neoichnological experiments reveal key differences between marine bioturbator responses to gradual warming compared to marine heat waves: Seawater temperature fluctuations influence shallow marine ecosystems by disrupting the bioturbating (burrowing and sediment-mixing) activities of benthic species, which can, in turn, strongly affect seafloor geochemical cycling, including sediment oxygenation, organic matter degradation and nutrient regeneration. Although climate change is expected to increase water temperatures across a range of settings, particularly in mid-to high-latitude coastal environments, there is limited understanding of how the temporal dynamics of these changes (e.g., rate, duration and frequency of warming) will shape bioturbator behaviors. In this study, we used common benthic bioturbators (polychaetes and amphipods) from the Connecticut coast to investigate how conditions simulating both marine heat waves (MHWs) and gradual warming influence bioturbation and burrow features in mesocosm experiments. In addition, we use experimental observations of changes in burrow morphology to develop new criteria for diagnosing the impact of warming from trace fossil assemblages, thus providing a new window into the impact of past episodes of warming on seafloor communities. Our findings indicate that conditions simulating marine heat waves (i.e., episodic, punctuated warming) have distinct and contrasting effects on bioturbators relative to gradual warming. We observe that, for nereid polychaetes, gradual warming increased burrow area and decreased maximum burrow depth, whereas MHW conditions had limited effect. For eunicid polychaetes, gradual warming increased maximum burrow depth, whereas MHWs decreased burrow area. For amphipods, both burrow area and maximum burrow depth increased under MHW conditions. These results highlight that the effects of temperature variations on bioturbators are species- and ecology-specific; different infaunal taxa living within the same community have notably different thermal tolerances. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.

Peixes mediterrâneos como a Sparus aurata estão sujeitos a extremos de alta e baixa temperatura favorecidos pelos efeitos das mudanças climáticas, resultando em aumento do estresse oxidativo e respostas inflamatórias. Para explorar esses fenômenos, a expressão dos genes tnf-a e nfkb, bem como os níveis de TNF-α e IL-6 foram avaliados em relação à inflamação, enquanto a expressão dos genes sod, cat e gr, bem como os níveis de atividade de SOD, GR e catalase foram medidos para avaliar a resposta antioxidante. Os resultados revelaram respostas distintas específicas dos tecidos, dividindo a fase de aclimatação em padrões distintos de frio e calor. Em tecidos altamente vascularizados (coração e músculo vermelho) foram observados níveis inflamatórios aumentados com o aumento das temperaturas da água do mar, destacando o forte efeito oxidativo da sazonalidade, que não pode ser amenizado pela resposta enzimática antioxidante aumentada. No entanto, a expressão diminuída dos genes antioxidantes durante este período provavelmente destaca a alocação de energia para processos diferentes da defesa antioxidante. Um padrão oposto foi exibido no músculo branco e no fígado, seguindo o padrão de temperatura, com níveis decrescentes com temperaturas decrescentes, provavelmente mostrando uma depressão metabólica durante temperaturas diminuídas, e uma tendência crescente (principalmente em relação à defesa antioxidante) durante o aquecimento. Esses ajustes elucidam as respostas adaptativas dos peixes que refletem flutuações da temperatura sazonal, e os mecanismos subjacentes de tolerância térmica durante a exposição ao estresse oxidativo ambiental sazonal. Compreender essas respostas ajuda os cientistas a aprender como os peixes lidam com o estresse relacionado ao clima, o que é importante para gerenciar populações de peixes e apoiar a aquicultura sustentável em um mundo em aquecimento. © 2025 Elsevier B.V., Todos os direitos reservados.

Seasonality effects on the inflammatory and antioxidant responses in the gilthead seabream (Sparus aurata): Mediterranean fish such as Sparus aurata are subjected to extremes of high and low temperature favored by climate change effects, resulting to increased oxidative stress and inflammatory responses. To explore these phenomena, tnf-a and nfkb gene expression, as well as TNF-α and IL-6 levels were evaluated regarding inflammation, while sod, cat and gr gene expression, as well as SOD, GR and catalase activity levels were measured to assess antioxidant response. Findings revealed distinct tissue specific responses, dividing acclimatization phase into distinct cold and warm patterns. In highly vascular tissues (heart and red muscle) increased inflammatory levels were observed at increasing sea water temperatures, highlighting seasonality's strong oxidative effect, which cannot be ameliorated by the increased antioxidant enzymatic response. However, the decreased expression of the antioxidant genes during this period probably highlights energy allocation for processes other than antioxidant defense. An opposite pattern was exhibited in the white muscle and the liver, following the temperature pattern, with lowering levels with decreasing temperatures, probably showing a metabolic depression during decreased temperatures, and an increasing trend (mostly regarding antioxidant defense) during warming. These adjustments enlighten the adaptive responses of fish which reflect fluctuations of seasonal temperature, and the underlying thermal tolerance mechanisms during exposure to seasonal environmental oxidative stress. Understanding these responses helps scientists learn how fish cope with climate-related stress, which is important for managing fish populations and supporting sustainable aquaculture in a warming world. © 2025 Elsevier B.V., All rights reserved.