Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Sex and symbionts: New discoveries in local and regional patterns of coral ecology and reproduction
Stockholm University, Faculty of Science, Department of Systems Ecology.
2011 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)Alternative title
SINH SẢN VÀ SINH VẬT CỘNG SINH : Khám phá mới về đặc điểm địa phương và khu vực trong sinh thái học và sự sinh sản của san hô (Undetermined)
Abstract [en]

Coral reefs belong to the most diverse and the most threatened ecosystems on earth. Anthropogenic stressors and climate change have led to mortalities at levels unprecedented in modern times. The aims of this thesis are to investigate aspects of the corals’ ability to reproduce, disperse, adapt and survive. Papers I-III study reproduction in a common soft coral species, Sarcophyton elegans, with previously unknown reproductive modes. Paper IV investigates genetic distribution of coral-symbiont associations in Galaxea fascicularis focusing on adaptation to the environment along the coastline of Vietnam.

Sarcophyton  elegans is a gonochoric broadcast spawner with a 1:1 sex ratio. Reproduction is strictly size dependent. Oogenesis takes 19-24 months, with a new cycle commencing every year. Spermatogenesis takes 10-12 months. The majority of gametes were released during the annual austral mass spawning event after full moon in November, but spawning also occur between August and February. The polyps at the outer edge of the colonies released their gametes first, followed by polyps situated closer to the center during subsequent months. Colonies upstream in the prevailing current spawn earlier than those downstream. The colonies were arranged in clusters of alternating males and females, which spawned simultaneously and were of the same genotype. Fission and buddying is a common mode to expand locally. Additionally, females undergoing fission divided into the most fecund size classes.

The G. fascicularis and their associated symbionts were not genetically coupled to each other but to environmental factors. The host displayed an inshore-offshore zonation, with higher diversity offshore. The D1a symbiont exhibited an inshore- offshore zonation. In contrast; the 5 different C symbiont types showed a latitudinal distribution gradient, which shifted in dominance north to south. The study highlights the importance of protecting resilient coral and algal genotypes in stressed areas and the need to understand reproductive modes for coral conservation.

Abstract [un]

Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái có tính đa dạng và bị đe dọa cao nhất trên trái đất. Các áp lực từ con người và nhiệt độ nước biển tăng (SSTs) đã gây ra hiện tượng “tẩy trắng” gây chết san hô ở mức độ cao chưa từng thấy trong thời điểm hiện tại. Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm hiểu khả năng của san hô trong thích nghi, phân tán và sống sót nhằm duy trì quần thể. Bài báo số II-III là những nghiên cứu đầu tiên về đặc điểm sinh sản của loài san hô mềm phổ biến, Sarcophyton elegan tại Australia. Bài báo số IV nghiên cứu về phân bố nguồn gen của tảo cộng sinh trong loài san hô Galaxea fascicularis, tập trung vào sự thích nghi với môi trường dọc theo vùng biển Việt Nam, khu vực bị ô nhiễm từ lục địa.

Sarcophyton elegans được biết với đặc điểm sinh sản cả vô tính và hữu tính. Loài này là loài sinh sản bằng cách phân tán trứng, với tỷ lệ giới tính là 1:1 và sự sinh sản hữu tính bị khống chế nghiêm ngặt bởi kích cỡ của tập đoàn (Bài báo II, phần phương pháp của Bài báo I). Quá trình tạo trứng kéo dài từ 19 đến 24 tháng với chu kỳ sinh sản lặp lại hàng năm, và sự sinh tinh kéo dài từ 10 đến 12 tháng. Phần lớn giao tử được giải phóng trong một thời gian ngắn sau ngày trăng tròn của tháng 11, nhưng giao tử vẫn được giải phóng trong ngày trăng tròn của các tháng từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau. Các polyp autozooid nằm phía ngoài của tập đoàn giải phóng giao tử trước, sau đó là các polyp nằm gần lõi trong các tháng tiếp theo. Các tập đoàn ngược lên trong dòng chảy thịnh hành đẻ trứng sớm hơn các tập đoàn xuôi dòng khoảng một tháng (Bài báo II). Các tập đoàn được sắp xếp thành từng đám từ 7 đến hàng trăm tập đoàn trong mỗi nhóm, bao gồm cả đực và cái. Các tập đoàn trong cùng một nhóm sinh sản cùng một thời điểm. (Bài báo II) và mỗi nhóm có cùng một kiểu di truyền (Bài báo III) có đầy đủ 13 (có thể là 22) kiểu di truyền  khác nhau. Sự phân đôi và kết đôi phụ thuộc hoàn toàn vào kích thước và có lẽ là phương thức mở rộng phổ biến nhất. Sự phân đôi phải mất 2 năm hoặc hơn mới hoàn thành. Thêm vào đó, con cái trải qua quá trình phân đôi thành kích cỡ có khả năng sinh sản cao nhất (Bài báo III).

Có 6 nhóm haplotypes (mtDNA) của loài G. fascicularis và tảo cộng sinh Symbiodinium (ITS2 rDNA) không đóng cặp với nhau nhưng lại gắn với các yếu tố môi trường, có thể như kết quả của phương thức sinh sản của vật chủ (Bài báo IV). Vật chủ có sự phân vùng rõ rệt giữa gần bờ và xa bờ, với sự đa dạng cao hơn hẳn của các rạn xa bờ so với các rạn gần bờ, khu vực thường xuyên bị độ đục, ô nhiễm và lắng đọng trầm tích tác động. Tảo cộng sinh Symbiodinium D1a ITS2 điểm hình của sự phân vùng gần bờ và xa bờ. Ngược lại, 5 loại C khác lại có sự phân vùng theo vĩ tuyến, với sự tăng lên rõ rệt theo chiều Bắc-Nam, cùng với sự ổn định SST và sự tăng lên của các SST. Nghiên cứu này đã chỉ rõ tầm quan trọng trong bảo vệ các loài san hô và tảo biển bản địa tại các khu vực bị đe dọa (Bài báo IV) và sự cần thiết phải hiểu các phương thức sinh sản (Bài báo II-III) và các thông số môi trường trong việc xác định mức độ đa dạn sinh học và sự hấp thụ của sinh vật cộng sinh trong san hô cứng và san hô mềm.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: Department of Systems Ecology, Stockholm University , 2011. , 53 p.
Keyword [en]
Indo-Pacific, S. elegans, G. fascicularis, Symbiodinium, size, reproduction, allozymes, ITS2, mtDNA, geography, environment
National Category
Ecology
Research subject
Marine Ecotoxicology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:su:diva-56781ISBN: 978-91-7447-310-0OAI: oai:DiVA.org:su-56781DiVA: diva2:413086
Public defence
2011-05-27, De Geersalen, Geovetenskapens hus, Svante Arrhenius väg 14, Stockholm, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note
At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript. Paper 4: Manuscript.Available from: 2011-05-05 Created: 2011-04-27 Last updated: 2011-05-13Bibliographically approved
List of papers
1. Robustness of size measurements in soft corals
Open this publication in new window or tab >>Robustness of size measurements in soft corals
2011 (English)In: Coral reefs (Print), ISSN 0722-4028, E-ISSN 1432-0975, Vol. 30, no 3, 787-790 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Accurate colony size measurement in soft-bodied sessile aquatic invertebrates is more difficult than in hard corals because of the variable state of the hydroskeleton in the former. The present study examined variation in colony height, oral disc diameter and basal circumference in three species of soft coral of different morphological types (Sarcophyton elegans, Sinularia flexibilis and Dendronephthya sp.) over a 24-h period. Individual colonies changed considerably in size over this period. Coefficients of variation for height measurements and oral disc were 0.09–0.36 and 0.08–0.28, respectively, but were only 0.02–0.09 for basal circumference, in all three species. Measurements of basal circumference in the field showed the highest correlation with colony biomass (volume after water displacement in formalin) confirming basal circumference to be a sound measure of colony size in repeated measurement studies.

Keyword
Soft coral, Soft-bodied sessile invertebrate, Morphology, Size variation
National Category
Ecology
Research subject
Marine Ecotoxicology
Identifiers
urn:nbn:se:su:diva-57216 (URN)10.1007/s00338-011-0760-4 (DOI)000293536600029 ()
Available from: 2011-05-04 Created: 2011-05-04 Last updated: 2012-12-10Bibliographically approved
2. Multiple spawning events and sexual reproduction in the octocoral Sarcophyton elegans (Cnidaria: Alcyonacea) on Lizard Island, Great Barrier Reef
Open this publication in new window or tab >>Multiple spawning events and sexual reproduction in the octocoral Sarcophyton elegans (Cnidaria: Alcyonacea) on Lizard Island, Great Barrier Reef
2010 (English)In: Marine Biology, ISSN 0025-3162, E-ISSN 1432-1793, Vol. 157, no 2, 383-392 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Sarcophyton elegans is a common symbiotic (zooxanthellate) octocoral species in the shallow waters of the Great Barrier Reef (GBR). Study of a population at Lizard Island (14°40′S, 145°28′E) on the GBR from October 1991 to January 1994 revealed that, as is typical of tropical alcyonarian corals, S. elegans is a gonochoric broadcast spawner with a 1:1 sex ratio. Sexual reproduction was closely correlated with colony size, with first reproduction at 13-cm basal stalk circumference for females and 12 cm for males. Oogenesis took 19–24 months, with a new cycle commencing every year, and spermatogenesis took 10–12 months. The majority of gametes were released during the annual austral mass coral spawning event after the full moon in November, but gametes were also released after the full moon in each month between August and February. All autozooid polyps participated in reproduction, but those at the outer edge of a colony released their gametes first. During subsequent months, the polyps closer to the center of the colony released their gametes. This is a novel strategy of gamete release, reported here for the first time, which accommodates the demands of feeding and reproduction in a different way than other corals where individual polyps have separate feeding or reproductive roles. Colonies upstream in the prevailing current spawned up to 1 month earlier than those downstream and ceased 1 month earlier. The mechanism controlling this spatial differentiation in spawning time, repeatedly observed over three seasons, is unknown. Sarcophyton elegans appears to have a dual strategy of providing protection for its gametes by releasing most of them concurrently with the single, annual mass spawning of a large number of cnidarians, while also hedging its bets by individual colonies spawning a fraction of their gametes over an extended period of 6 months.

National Category
Ecology
Identifiers
urn:nbn:se:su:diva-32857 (URN)10.1007/s00227-009-1325-8 (DOI)
Available from: 2009-12-17 Created: 2009-12-17 Last updated: 2011-05-04Bibliographically approved
3. Mode of vegetative reproduction and genetic identification of spawning groups, in the soft coral Sarcophyton elegans, Lizard Island, Northern Great Barrier Reef
Open this publication in new window or tab >>Mode of vegetative reproduction and genetic identification of spawning groups, in the soft coral Sarcophyton elegans, Lizard Island, Northern Great Barrier Reef
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
National Category
Ecology
Research subject
Marine Ecotoxicology
Identifiers
urn:nbn:se:su:diva-57218 (URN)
Available from: 2011-05-04 Created: 2011-05-04 Last updated: 2011-05-04Bibliographically approved
4. Symbiodinium spp. diversity in a single host species, Galaxea fascicularis, Vietnam: Impact of environmental factors, host traits, and diversity hot spots
Open this publication in new window or tab >>Symbiodinium spp. diversity in a single host species, Galaxea fascicularis, Vietnam: Impact of environmental factors, host traits, and diversity hot spots
Show others...
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
Abstract [en]

We determined the distribution of zooxanthellate ITS2 types within one broadcast spawning coral species,

Galaxea fascicularis with horizontal symbiont uptake, in both inshore and offshore reef habitats over a 3200 km range along the coast of Vietnam, covering 11 degrees of latitude. Host traits (mtDNA genotype) and environmental factors (visibility, sea surface temperatures and Chlorophyll a derived from satellite data, regional measures of coral species diversity and distance from land (inshore/offshore)) were measured to test whether symbiont type distribution was determined by host characteristics or by environmental factors. The G. fascicularis and their associated symbionts were not genetically coupled to each other but to environmental factors The host displayed an inshore-offshore zonation, with higher diversity offshore. The D1a symbiont exhibited an inshore- offshore zonation. In contrast; the 5 different C symbiont types showed a latitudinal distribution gradient, which shifted in dominance north to south. We found regional differences in symbiont type; these were related to environmental differences and not to genetic characteristics in the coral G. fascicularis.

National Category
Natural Sciences
Research subject
Marine Ecotoxicology
Identifiers
urn:nbn:se:su:diva-57221 (URN)
Available from: 2011-05-09 Created: 2011-05-04 Last updated: 2014-03-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1152 kB)958 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1152 kBChecksum SHA-512
85fefd3b17feb264b90cbc318c434363f9e9485e1c8ca0a3aee2dab3003cb5031478af247662548040e2ef6d6a621ff9a4af75adac045aacf6c8258c5b885f4d
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Hellström, Micaela
By organisation
Department of Systems Ecology
Ecology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 958 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 583 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link