Published June 1, 2015 | Version v1
Publication Open

Some like it hot: Thermal tolerance and oxygen supply capacity in two eurythermal crustaceans

Description

Thermal sensitivity of the cardiorespiratory oxygen supply capacity has been proposed as the cardinal link underlying the upper boundary of the temperature niche in aquatic ectotherms. Here we examined the evidence for this link in two eurythermal decapods, the Giant tiger shrimp (Penaeus monodon) and the European crayfish (Astacus astacus). We found that both species have a temperature resistant cardiorespiratory system, capable of maintaining oxygen delivery up to their upper critical temperature (Tcrit). In neither species was Tcrit reduced in hypoxia (60% air saturation) and both species showed an exponential increase in heart and gill ventilation rates up to their Tcrit. Further, failure of action potential conduction in preparations of A. astacus motor neurons coincided with Tcrit, indicating that compromised nervous function may provide the underlying determinant for Tcrit rather than oxygen delivery. At high temperatures, absolute aerobic scope was maintained in P. monodon, but reduced in A. astacus. However, A. astacus also displayed reduced exercise intensity indicating that impaired muscle performance with resulting reduced tissue oxygen demand may explain the reduced scope rather than insufficient oxygen supply capacity. This interpretation agrees with early literature on aquatic ectotherms, correlating loss of nervous function with impaired locomotion as temperatures approach Tcrit.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم اقتراح الحساسية الحرارية لقدرة إمداد الأكسجين القلبي التنفسي كحلقة وصل أساسية تكمن وراء الحد العلوي لمكانة درجة الحرارة في الحرارة الخارجية المائية. هنا قمنا بفحص الأدلة على هذا الرابط في اثنين من عشريات الأرجل الحرارية، روبيان النمر العملاق (Penaeus monodon) وجراد البحر الأوروبي (Astacus astacus). وجدنا أن كلا النوعين لديه نظام تنفسي قلبي مقاوم للحرارة، قادر على الحفاظ على توصيل الأكسجين حتى درجة الحرارة الحرجة العليا (Tcrit). في كلا النوعين، تم تقليل Tcrit في نقص الأكسجة (60 ٪ من تشبع الهواء) وأظهر كلا النوعين زيادة هائلة في معدلات تهوية القلب والخياشيم حتى Tcrit. علاوة على ذلك، تزامن فشل توصيل جهد الفعل في مستحضرات الخلايا العصبية الحركية A. astacus مع Tcrit، مما يشير إلى أن الوظيفة العصبية المعرضة للخطر قد توفر المحدد الأساسي لـ Tcrit بدلاً من توصيل الأكسجين. في درجات الحرارة المرتفعة، تم الحفاظ على النطاق الهوائي المطلق في P. monodon، ولكن تم تقليله في A. astacus. ومع ذلك، أظهر A. astacus أيضًا انخفاضًا في كثافة التمرين مما يشير إلى أن ضعف أداء العضلات مع انخفاض الطلب على الأكسجين في الأنسجة قد يفسر انخفاض النطاق بدلاً من عدم كفاية قدرة الإمداد بالأكسجين. يتفق هذا التفسير مع الأدبيات المبكرة حول الحرارة الخارجية المائية، مما يربط فقدان الوظيفة العصبية بضعف الحركة مع اقتراب درجات الحرارة من Tcrit.

Translated Description (French)

La sensibilité thermique de la capacité d'approvisionnement en oxygène cardiorespiratoire a été proposée comme le lien cardinal sous-jacent à la limite supérieure de la niche de température dans les ectothermes aquatiques. Ici, nous avons examiné les preuves de ce lien chez deux décapodes eurythermiques, la crevette tigrée géante (Penaeus monodon) et l'écrevisse européenne (Astacus astacus). Nous avons constaté que les deux espèces ont un système cardiorespiratoire résistant à la température, capable de maintenir l'apport d'oxygène jusqu'à leur température critique supérieure (Tcrit). Dans aucune des espèces, le Tcrit n'a été réduit en hypoxie (saturation de l'air de 60%) et les deux espèces ont montré une augmentation exponentielle des taux de ventilation cardiaque et branchiale jusqu'à leur Tcrit. De plus, l'échec de la conduction du potentiel d'action dans les préparations de motoneurones d'A. astacus a coïncidé avec le Tcrit, indiquant qu'une fonction nerveuse compromise peut fournir le déterminant sous-jacent du Tcrit plutôt que l'apport d'oxygène. À des températures élevées, la portée aérobie absolue a été maintenue chez P. monodon, mais réduite chez A. astacus. Cependant, A. astacus a également présenté une intensité d'exercice réduite, ce qui indique qu'une altération de la performance musculaire entraînant une réduction de la demande en oxygène des tissus peut expliquer la portée réduite plutôt qu'une capacité d'approvisionnement en oxygène insuffisante. Cette interprétation est en accord avec la littérature ancienne sur les ectothermes aquatiques, corrélant la perte de la fonction nerveuse avec une altération de la locomotion à mesure que les températures approchent du Tcrit.

Translated Description (Spanish)

La sensibilidad térmica de la capacidad de suministro de oxígeno cardiorrespiratorio se ha propuesto como el eslabón cardinal subyacente al límite superior del nicho de temperatura en las ectotermas acuáticas. Aquí examinamos la evidencia de este vínculo en dos decápodos euritérmicos, el camarón tigre gigante (Penaeus monodon) y el cangrejo de río europeo (Astacus astacus). Encontramos que ambas especies tienen un sistema cardiorrespiratorio resistente a la temperatura, capaz de mantener el suministro de oxígeno hasta su temperatura crítica superior (Tcrit). En ninguna de las especies se redujo la Tcrit en hipoxia (60% de saturación de aire) y ambas especies mostraron un aumento exponencial en las tasas de ventilación cardíaca y branquial hasta su Tcrit. Además, el fracaso de la conducción del potencial de acción en las preparaciones de neuronas motoras de A. astacus coincidió con Tcrit, lo que indica que la función nerviosa comprometida puede proporcionar el determinante subyacente para Tcrit en lugar de la administración de oxígeno. A altas temperaturas, el alcance aeróbico absoluto se mantuvo en P. monodon, pero se redujo en A. astacus. Sin embargo, A. astacus también mostró una intensidad de ejercicio reducida, lo que indica que el deterioro del rendimiento muscular con la consiguiente reducción de la demanda de oxígeno tisular puede explicar el alcance reducido en lugar de la insuficiente capacidad de suministro de oxígeno. Esta interpretación concuerda con la literatura temprana sobre ectotermos acuáticos, que correlaciona la pérdida de la función nerviosa con el deterioro de la locomoción a medida que las temperaturas se acercan a Tcrit.

Files

srep10743.pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5d945bef93152b86b769c1fb8a5748ea
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
البعض يحبها ساخنة: التسامح الحراري وقدرة الإمداد بالأكسجين في اثنين من القشريات الحرارية
Translated title (French)
Certains l'aiment chaud : tolérance thermique et capacité d'approvisionnement en oxygène chez deux crustacés eurythermiques
Translated title (Spanish)
A algunos les gusta caliente: tolerancia térmica y capacidad de suministro de oxígeno en dos crustáceos euritérmicos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2255762944
DOI
10.1038/srep10743

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1536598425
  • https://openalex.org/W1587053733
  • https://openalex.org/W1673483003
  • https://openalex.org/W1904282458
  • https://openalex.org/W1967665370
  • https://openalex.org/W1968938034
  • https://openalex.org/W1969295339
  • https://openalex.org/W1973581437
  • https://openalex.org/W1975947816
  • https://openalex.org/W1982677894
  • https://openalex.org/W1995467600
  • https://openalex.org/W1998360738
  • https://openalex.org/W1998393024
  • https://openalex.org/W2000013928
  • https://openalex.org/W2002585906
  • https://openalex.org/W2004703719
  • https://openalex.org/W2008283523
  • https://openalex.org/W2010606320
  • https://openalex.org/W2015177658
  • https://openalex.org/W2015638299
  • https://openalex.org/W2017103573
  • https://openalex.org/W2019830431
  • https://openalex.org/W2026129983
  • https://openalex.org/W2031607540
  • https://openalex.org/W2032355607
  • https://openalex.org/W2033464544
  • https://openalex.org/W2049239133
  • https://openalex.org/W2050101656
  • https://openalex.org/W2050158953
  • https://openalex.org/W2052454847
  • https://openalex.org/W2052792022
  • https://openalex.org/W2059508094
  • https://openalex.org/W2076284008
  • https://openalex.org/W2077400609
  • https://openalex.org/W2079974870
  • https://openalex.org/W2085995748
  • https://openalex.org/W2086118027
  • https://openalex.org/W2103558693
  • https://openalex.org/W2106142804
  • https://openalex.org/W2108260661
  • https://openalex.org/W2116404913
  • https://openalex.org/W2127653157
  • https://openalex.org/W2136316447
  • https://openalex.org/W2139950757
  • https://openalex.org/W2146484634
  • https://openalex.org/W2146992469
  • https://openalex.org/W2147995821
  • https://openalex.org/W2148596844
  • https://openalex.org/W2152675382
  • https://openalex.org/W2156863914
  • https://openalex.org/W2160571552
  • https://openalex.org/W2163397829
  • https://openalex.org/W2164223435
  • https://openalex.org/W2264280898
  • https://openalex.org/W2329117826