Revista de Biología Tropical (Mar 2012)
Preliminary results with a torsion microbalance indicate that carbon dioxide and exposed carbonic anhydrase in the organic matrix are the basis of calcification on the skeleton surface of living corals
Abstract
Ocean acidification is altering the calcification of corals, but the mechanism is still unclear. To explore what controls calcification, small pieces from the edges of thin plates of Agaricia agaricites were suspended from a torsion microbalance into gently stirred, temperaturecontrolled, seawater. Net calcification rates were monitored while light, temperature and pH were manipulated singly. The living coral pieces were sensitive to changes in conditions, especially light, and calcification was often suspended for one or two hours or overnight. The mean calcification rate increased from 0.06 in the dark to 0.10 mg.h-1.cm-2 (T test, n=8, pLa acidificaión de los océanos está alterando la calcificón de los corales. Sin embargo, el mecanismo no es todavía claro. Para explorar que controla la calcificación piezas pequeñas del borde de láminas delgadas de Agaricia agaricites fueron suspendidas de una microbalanza de torsión en agua de mar ligeramente agitada y con temperatura controlada. La tasa neta de calcificación fue monitoreada mientras se manipulaba la luz, temperatura y pH. Las piezas de coral vivo fueron sensibles a cambios en las condiciones, especialmente de luz, y la calcificación se suspendía por una o dos horas o de un día para otro. La tasa media de calcificación aumentó de 0.06 en la oscuridad a 0.10 mg h-1 cm-2 (prueba T, n=8, p<0.01) en luminosidad baja (15 μmol s-1 m-2) y mostró una relación lineal positiva con la temperatura. Con una reducción en el pH promedio de 8.2 a 7.6 la tasa de calcificación media en la luz (65 μmol.s-1.m-2) aumentó de 0.19 a 0.28 mg h-1 cm-2 (prueba T, n=8, p<0.05) indicando una dependencia de dióxido de carbono. Después de remover el tejido y exponer la superficie de los esqueletos/matriz orgánica a agua de mar, la calcificación tiene un marcada aumento inicial de más de un orden de magnitud y después decrese siguiendo una curva generalizada Michaelis-Menten de crecimiento no-lineal hasta alcanzar una tasa estable. La tasa de calcificación de esqueletos recién limpiados no estaba influenciada por la luz y estaba positivamente correlacionado con la temperatura. Pra una reducción media de pH de 8.1 a 7.6 la tasa media de calcificaión aumentó de 0.18 a 0.32 mg h-1 cm-2 (prueba T, n=11, p<0.02) de nuevo indicando la dependencia en el dióxido de carbono. La calcificación cesó en la presencia de azolamida un inhibidor de la anhidrasa carbónica. Tinciones confirmaron la presencia de anhidrasa carbónica, particularmente en las crestas de los septos. Después de sumergir esqueletos sin tejido en agua de mar por 48 horas la ganancia y pérdida de peso se volvió lineal y relacionada positivamente con la temperatura. Cuando el pH promedio se reducía de 8.2 a 7.5 la tasa media de ganacia de peso decrecía de 0.25 a 0.13 mg h-1 cm-2 (prueba T, n=6, p<0.05) indicando una dependencia en carbonato. A un pH de 6.5 la tasa de pérdida de peso esquelético fue de 1.8 mg h-1 cm-2. La relación entre calcificaión neta y pH (n=2) indican que la gancia de peso se vuele pérdida a pH 7.4. Estos experimentos confirman que la calcificación es un proceso de dos pasos, involucrando la secreción de la capa de matriz orgánica que incorpora anhidrasa carbónica para producir una superficie de calcificación activa que usa dióxido de carbono en vez de carbonato. Es también poco probable que la superficie de calcificación esté en contacto directo con el agua de mar. La depositación o disolución inorgánica del esqueleto en áreas expuestas de corales muertos en un fenómeno diferente y está relacionado a los carbonatos. El gran ámbito de resultados de este y otros estudios sobre tasas de calcificación y dióxido de carbono pueden ser explicados en términos de la razón entre las zonas vivas y muertas de los corales.
