Response of the coccolithophore Emiliania huxleyi to future ocean acidification conditions: from gene expression to physiological rates

Abstract

After the Industrial Revolution, the CO2 produced by humans and emitted to the atmosphere has been increased exponentially. As a result of this CO2 increase, the ocean surface absorbs one third of the carbon emissions per year. In this investigation planning we propose to test the CO2 effects in different marine phytoplankton species, which are really important as primary producers in the Earth. The investigation planning is going to be focused in the effect of the CO2 increase in the Carbon Concentrating Mechanisms (CCMs)and its physiological and metabolic consequences to the cell system, population and community, this last one by analyzing the effect of CO2 in marine natural samples. Recent works demonstrate that the downregulation of these mechanisms are more responsible of the increase of marine primary production than the CO2 atmospheric increase. These results have been observed basically in diatoms and it is not known how they affect to other phytoplankton groups and marine ecosystem. The experimental approach is going to be test by the physiological and metabolic responses to CO2 increase in phytoplankton laboratory cultures and in phytoplankton natural samples of Ría de Vigo exposing them to different environmental factors.

A partir de la Revolución Industrial, el CO2 producido por el hombre y vertido a la atmósfera, ha aumentado exponencialmente. Como resultado de este aumento de CO2 la superficie del océano absorbe un tercio de las emisiones de carbono cada año. En este plan de investigación proponemos testar los efectos del CO2 en varias especies fitoplanctónicas marinas importantes como productores primarios a nivel global. El plan de trabajo se centrará sobre el efecto el incremento de CO2 en la regulación de los mecanismos concentradores de CO2 (Carbon Concentrating Mechanisms, CCMs), las consecuencias fisiológicas y metabólicas de dicha regulación y la repercusión de estas respuestas a nivel celular, poblacional y de comunidad, en este último caso mediante análisis del efecto del CO2 en muestras naturales marinas. Estudios recientes han demostrado que la regulación a la baja de dichos mecanismos, más que el propio aumento de concentración de CO2, es la responsable del incremento de producción primaria marina. Estos resultados han sido observados principalmente en diatomeas pero aún se desconoce la respuesta en otros grupos funcionales fitoplanctónicos así como su repercusión para el ecosistema marino. La aproximación experimental se realizará mediante el estudio de las respuestas fisiológicas y metabólicas al incremento de CO2 en cultivos bajo condiciones controladas en laboratorio y en muestras naturales de la Ría de Vigo expuestas a la interacción con diferentes factores ambientales.

A partir da Revolución Industrial, o CO2 producido polo home e vertido á atmósfera aumentou exponencialmente. Coma resultado deste aumento de CO2 a superficie do océano absorbe un tercio das emisions de carbono cada ano. Neste plan de investigación propoñemos testar os efectos do CO2 en varias especies fitoplanctónicas mariñas importantes como productores primarios a nivel global. O plan de traballo concentrarase sobre o efecto do incremento de CO2 na regulación dos mecanismos concentradores de CO2 (Carbon Concentrating Mechanisms, CCMs), as consecuencias fisiolóxicas e metabólicas de dita regulación e a repercusión destas respostas a nivel celular, poblacional e de comunidade, neste último caso mediante análise do efecto do CO2 en mostras naturais mariñas. Estudos recentes han demostrado que aa regulación á baixa de ditos mecanismos, máis ca o propio aumento da concentración de CO2, é a responsable do incremento de producción primaria mariña. Estos resultados han sido observados principalmente en diatomeas pero aínda se descoñece aa resposta en outros grupos funcionais fitoplanctónicos así coma a súa repercusión para o ecosistema mariño. A aproximación experimental realizarase mediante o estudo deas respostas fisiolóxicas e metabólicas ao incremento de CO2 en cultivos baixo condicións controladas en laboratorio e en mostras naturais da Ría de Vigo expostas á interacción con diferentes factores ambientais.