Acute thermal tolerance correlates with longer-term warming tolerance but not growth during thermal stress in zebrafish

Abstract

For akvatiske ektoterme dyr medfører global oppvarming en økning i eksponering til både akutt-dødelige og langvarige ikke-dødelige temperaturutfordringer. Samtidig er sammenhengen mellom disse dyrenes yteevne og toleranse under disse utfordringene lite utforsket. Det har blitt foreslått at temperaturtrekk, sammen med adferd og livshistorietrekk kan være organisert i et syndrom, og at individer i en populasjon kan sorteres på en akse fra kald-typer til varm-typer. Implisitt sier dette at temperaturtoleranse og yteevne ved ulike temperaturer bør være korrelert. I dette eksperimentet testet vi om ulike temperaturtrekk er korrelerte på tvers av individer ved å måle vekst og øvre kritiske temperatur ved to ulike temperaturøkningsrater for 200 sebrafisk (Danio rerio) akklimert til sub- og supraoptimale veksttemperaturer (22 og 34 °C) i 40 dager. Vi fant en korrelasjon mellom temperaturtoleranse målt under hurtig og langsom temperaturøkning på tvers av individer, men en korrelasjon med vekst ble kun indikert med toleraanse til langsom temperaturøkning hos individene akklimert til 22 °C. Disse resultatene tyder på at temperaturtoleranse til akutt oppvarming deler viktige underliggende mekanismer med temperaturtoleranse for langsom økning og indikerer at relevansen av øvre kritiske temperaturer strekker seg utover den akutte økningen som blir brukt for å måle dem. Resultatene gir noe støtte til en syndromlignende organisering av temperaturtrekk, men mangelen på en kobling mellom temperaturtoleranse og ytelsesevne i form av vekst tilsier en begrenset utrstrekning av et temperatursyndrom.

Global warming is causing an increase in both acute lethal and prolonged sub-lethal thermal challenges for aquatic ectotherms, but a relationship between individual performance and tolerance under these challenges remains unexplored. It has been suggested that thermal traits may be connected to behaviour and life-history syndromes, and that individuals in a population could be placed on a hot-type to cold-type axis. This implies that traits of thermal tolerance and thermal performance should be correlated. In this experiment, we tested whether different thermal traits correlate across individuals by acclimating 200 zebrafish (Danio rerio) to sub- and supra optimal temperatures for growth (22 and 34 °C) for 40 days, and measuring growth and critical thermal maximum under two different thermal ramping rates. We found that tolerance to rapid thermal ramping correlated across individuals with tolerance to slow thermal ramping, but a correlation with growth was only indicated with tolerance to slow thermal ramping in the 22 °C Treatment. The results suggest that tolerance to acute heating shares important underlying mechanisms with tolerance to slower heating, and indicate that the relevance of critical thermal limits extends beyond the rapid ramping rates used to measure them. We thus find some support for a syndrome-like organization of thermal traits, but the lack of connection between tolerance and growth-performance suggest a restricted generality of a thermal syndrome.