Application of a micro-respirometric volumetric method to respiratory measurements of larvae of the Pacific oyster Crassostrea gigas

Application d’une méthode volumétrique de micro-respiration pour l’évaluation de la respiration larvaire chez l’huître creuse Crassostrea gigas

¹ Genetic-Aquaculture & Pathology Research Laboratory, Ifremer, BP 133, 17390 Ronce les Bains, France
² Department of Marine Ecosystems Functioning, Institute of Oceanography, University of Gdansk, Al. Marszalka J. Pilsudskiego 46, 81-378 Gdynia, Poland
³ Scottish Association for Marine Science, Dunstaffnage Marine Laboratory, Dunbeg, Oban, Argyll, PA37 1QA, Scotland, UK
⁴ Institute of Marine Sciences, School of Biological Sciences, University of Portsmouth, Ferry Road, Portsmouth, PO4 9LY, UK

Corresponding author: Philippe.Goulletquer@ifremer.fr

Received: 29 January 2004
Accepted: 7 May 2004

Abstract

The application of a simple, fast and reliable volumetric microrespirometric method to assess respiration of bivalve larvae is discussed. As a model, C. gigas larvae of various sizes were used. Metabolic activity of veliger larvae was assessed by measuring respiratory rate for use in ecophysiological modelling. As an example of the application of this approach, additional measurements of veliger respiratory rates were carried out to assess the effect on larval metabolism of different concentrations of leachate from wood treated with chromated copper-arsenate (CCA). Veligers of Crassostrea gigas (length from 95 to 331 µm) were fed with a mixture of Isochrysis galbana and Chaetoceros pumilum cells. Experiments were performed in a 20 °C constant seawater temperature. The wet and dry weight of four length (L, in µm) classes of larvae were obtained from which the relationship between total dry weight and veliger length was derived {DW = e^{(3.27+L×0.0154)}} (R² = 99%). Moreover, tissue dry weight (TDW; in ng) was calculated according to Gerdes (1983). Since the mathematical model between larval length and respiratory rate explained 88% of the total variability, a more conservative approach using oyster larval dry meat weight (in ng) and respiratory rate (in µl O₂ h⁻¹) was developed to establish a linear model explaining 94.5% of the variability: Resp. = -3.849 × 10^-4 + 5.211 × 10^-6 × TDW. These experiments provided updated figures of C. gigas larval respiratory rates for use in ecophysiological models. The relationship between tissue dry weight and respiratory rate was close to previous estimates obtained by Gerdes (1983) and Hoegh-Guldberg and Manahan (1995) at 25 °C and 20 °C respectively. Our experiments demonstrate that volumetric microrespirometry is suitable for assessing larval respiratory rate and therefore can be used to assess impacts of pollutants on an early larval stage. Oysters exposed to leachates from chromated copper arsenate (CCA) treated timber at 5 kg m⁻³ showed initially highly variable respiratory rates while those rates decreased drastically for a 15 kg m⁻³ CCA treatment exposure. Among bioindicators using physiological response to assess pollutant effects, swimming activity and respiratory rates can be compared, the later showing a significant response at a lower pollutant concentration.

Résumé

L'utilisation d'une méthode simple, rapide et fiable de micro-respiration volumétrique est discutée. Les larves de l'huître creuse C. gigas de différentes tailles sont utilisées en tant que modèle biologique. L'activité métabolique de larves véligères est estimée par une mesure de respiration afin d'être utilisée dans le cadre d'une modélisation en écophysiologie. A titre d'exemple, cette méthode est appliquée pour tester l'effet de différentes concentrations de lixiviats issus de bois traité sous pression au chrome-cuivre-arsenic (CCA) sur le métabolisme larvaire. Les véligères de Crassostrea gigas (taille de 95 à 331 µm) sont nourries d'un mélange de cellules phytoplanctoniques d'Isochrysis galbana et de Chaetoceros pumilum. Les expérimentations sont conduites à une température d'eau de mer constante à 20 °C. Les poids frais et secs de 4 classes de taille (L, en µm) de larves sont mesurés afin d'établir un modèle {DW = e^{(3.27+L×0.0154)}} (R² = 99 %). Le poids de chair sec (TDW, en ng) est calculé
 selon Gerdes (1983). Le modèle mathématique entre la taille et le taux de respiration n'expliquant que 88 % de la variance totale, un modèle linéaire a été établi entre le taux de respiration (en µl O₂ h⁻¹) et le poids de chair sec de la larve (en ng), expliquant 94.5 % de cette variance : Resp. = -3.849 × 10^-4 + 5.211 × 10^-6 × TDW. Ces expérimentations ont permis d'actualiser les taux de respiration larvaire de C. gigas pour le développement de modèles écophysiologiques. Le modèle obtenu est relativement proche des estimations obtenues par Gerdes (1983) et Hoegh-Guldberg and Manahan (1995), respectivement à des températures de 25 °C et 20 °C. Nos expérimentations montrent que la méthode de micro-respiration volumétrique est appropriée pour l'estimation du métabolisme respiratoire larvaire comme pour celle de l'impact de polluants aux premiers stades de développement. Des huîtres exposées à des lixiviats de bois traités sous pression au chrome-cuivre-arsenic (CCA) à 5 kg m⁻³ ont montré une augmentation de la variabilité de la réponse respiratoire, avec une forte réduction de celle-ci à des lixiviats issus d'un traitement CCA à 15 kg m⁻³. Parmi les bioindicateurs utilisant une réponse physiologique pour évaluer les effets de polluants, la mesure du métabolisme respiratoire montre une réponse significative à des teneurs plus faibles en contaminants comparée à une mesure d'activité natatoire.