Resumen de tesis de Juan Pablo Sánchez Ovando
Resumen de la tesis que presenta Juan Pablo Sánchez Ovando como requisito parcial para la obtención del grado de Doctor en Ciencias en Ciencias de la Vida
Effects of acclimation temperatures on the ecophysiology of temperate and tropical species, microstructure and mineralogy of calcifying tubeworms of the genus Spirobranchus Blainville, 1818
Resumen aprobado por:
Dra. Ana Denise Re Araujo
Directora de tesis
Resumen en español

El cambio climático antropogénico está incrementando la temperatura superficial del mar y modificando el ambiente térmico de las zonas costeras, poniendo en riesgo a los ectotermos marinos sésiles, en particular a los organismos calcificadores. Bajo este contexto, los poliquetos serpúlidos del género Spirobranchus—abundantes filtradores que construyen tubos y opérculos de carbonato de calcio—son candidatos idóneos para evaluar la vulnerabilidad ecofisiológica frente al calentamiento oceánico en el Pacífico Mexicano. El objetivo general fue evaluar los efectos de distintas temperaturas de aclimatación sobre las respuestas fisiológicas de especies templadas y tropicales de Spirobranchus spp, así como caracterizar la microestructura y mineralogía de sus tubos y opérculos. Para ello, adultos de S. spinosus (aguas templadas) y S. cf. corniculatus (aguas tropicales) fueron aclimatados a cuatro temperaturas representativas de sus hábitats. Se midieron la tasa de consumo de oxígeno (OCR), la excreción de amonio (AER) y la razón atómica O:N; se determinaron los límites críticos de temperatura (CTmin, CTmax), la ventana térmica, la temperatura óptima y los márgenes de seguridad térmica (TSM) en relación con escenarios presentes y futuros de temperatura superficial del mar. Finalmente, se analizó la microestructura y mineralogía de tubos y opérculos de S. spinosus, S. cf. corniculatus y S. incrassatus. La OCR y la AER aumentaron con la temperatura en ambas especies, pero S. cf. corniculatus mostró una depresión de la OCR a 33°C, lo que sugiere un deterioro del desempeño metabólico cercano a su límite superior de tolerancia. La razón O:N se mantuvo baja (0.5-3.9) en todo el gradiente, indicando un predominio del catabolismo proteico. S. spinosus presentó un óptimo térmico y una ventana de tolerancia centrados en temperaturas relativamente bajas, mientras que S. cf. corniculatus exhibió un óptimo desplazado hacia temperaturas más altas y una ventana más amplia, aunque con poca plasticidad de CTmax en temperaturas altas (30-33°C). Los TSM se redujeron marcadamente hacia el límite sur de la distribución de S. spinosus bajo escenarios de calentamiento intenso, mientras que en S. cf. corniculatus se proyectó simultáneamente una reducción de TSM en las zonas más cálidas y una posible expansión hacia latitudes mayores. Los tubos fueron biminerálicos (calcita y aragonita) en las tres especies, con dominio de calcita en S. spinosus y mayores proporciones de aragonita en las dos especies tropicales; los opérculos de las tres especies estuvieron conformados en su totalidad de aragonita. Este tipo de mineralogía, más soluble y sensible a la combinación de calentamiento y acidificación, podría comprometer la integridad mecánica de las estructuras y aumentar los costos de mantenimiento de especies del género Spirobranchus. En conjunto, los resultados demuestran que tanto la especie de hábitat templado como tropical son vulnerables al cambio climático. Por otra parte, se propone el uso de Spirobranchus como grupo centinela, ya que los resultados en un marco ecofisiológico integrado permiten anticipar la respuesta de invertebrados sésiles calcificadores ante el calentamiento oceánico.
Palabras clave: ectotermos, fisiología, opérculo, serpúlidos, temperatura
Resumen en inglés

Anthropogenic climate change is increasing sea surface temperature and altering the thermal environment of coastal zones, placing sessile marine ectotherms at risk, particularly calcifying organisms. In this context, serpulid polychaetes of the genus Spirobranchus—abundant suspension feeders that build tubes and opercula of calcium carbonate—represent ideal candidates to assess ecophysiological vulnerability to ocean warming in the Mexican Pacific. The general objective was to evaluate the effects of different acclimation temperatures on the physiological responses of temperate and tropical Spirobranchus spp., as well as to characterize the microstructure and mineralogy of their tubes and opercula. To this end, adults of S. spinosus (temperate waters) and S. cf. corniculatus (tropical waters) were acclimated to four temperatures representative of their habitats. Oxygen consumption rate (OCR), ammonium excretion rate (AER), and the atomic O:N ratio were measured; critical thermal limits (CTmin, CTmax), thermal window, optimum temperature, and thermal safety margins (TSM) were determined in relation to present and future sea surface temperature scenarios. Finally, the microstructure and mineralogy of tubes and opercula of S. spinosus, S. cf. corniculatus, and S. incrassatus were analyzed. OCR and AER increased with temperature in both species, but S. cf. corniculatus exhibited OCR depression at 33°C, suggesting impaired metabolic performance near its upper tolerance limit. The O:N ratio remained low (0.5-3.9) across the entire gradient, indicating predominant protein catabolism. S. spinosus showed a thermal optimum and a tolerance window centered at relatively low temperatures, whereas S. cf. corniculatus displayed an optimum shifted toward higher temperatures and a broader window, although with limited CTmax plasticity at high temperatures (30-33°C). TSM were markedly reduced toward the southern limit of the distribution of S. spinosus under intense warming scenarios, while in S. cf. corniculatus projections indicated both a reduction of TSM in the warmest areas and a possible expansion toward higher latitudes. Tubes were bimineralic (calcite and aragonite) in all three species, with calcite dominance in S. spinosus and higher proportions of aragonite in the two tropical species; opercula of all three species were composed entirely of aragonite. This type of mineralogy, which is more soluble and sensitive to the combined effects of warming and acidification, could compromise the mechanical integrity of these structures and increase maintenance costs in species of the genus Spirobranchus. Overall, the results demonstrate that both temperate and tropical species are vulnerable to climate change. Furthermore, the use of Spirobranchus as a sentinel group is proposed, as the findings within an integrated ecophysiological framework allow the response of sessile calcifying invertebrates to ocean warming to be anticipated.
Palabras clave: ectotherms, physiology, operculum, serpulids, temperature
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