Camuflagem biofluorescente? Trazendo os quítons à luz! Quítons, recifes pedregosos e ecologia visual

Abstract

A fluorescência é um fenômeno visualmente intrigante, revelando um mundo de cores que vão além da percepção humana sob luz natural. No entanto, as interações ecológicas e evolutivas não são moldadas segundo a nossa visão, mas pelos diversos sistemas visuais que evoluíram para interpretar o ambiente de maneira adaptativa. Compreender essas interações exige olhar pelo ponto de vista dos próprios organismos. Neste estudo, investigamos a biofluorescência do quíton Ischnoplax pectinata, um molusco poliplacóforo de distribuição restrita ao Atlântico Ocidental, encontrado sob rochas instáveis de recifes costeiros. Esses organismos emergem em momentos específicos para se alimentar nas laterais das rochas, período no qual encontram-se expostos a predação por predadores visuais. Nosso objetivo foi avaliar se a distribuição espacial de I. pectinata está relacionada à cobertura de substratos fluorescentes na lateral das rochas e se essa fluorescência contribui para sua camuflagem contra predadores visuais. No Capítulo I, revisamos quem são os predadores dos quítons, identificando 64 espécies predadoras, incluindo aves, peixes, estrelas-do-mar, caranguejos, lagostas, poliquetas, polvos e gastrópodes, além de documentar uma nova interação entre I. pectinata e o polvo Octopus insularis em um recife do Nordeste brasileiro. No Capítulo II, analisamos a correlação entre a abundância de I. pectinata e a cobertura de substratos fluorescentes nas laterais das rochas, identificando uma associação positiva e destacando o papel também dos briozoários incrustantes como preditores críticos, enquanto a espécie de algas vermelhas incrustantes não afetou essa relação. No Capítulo III, documentamos e caracterizamos espectralmente a biofluorescência de I. pectinata, separando matematicamente seus componentes de refletância e fluorescência. Modelos visuais baseados nos sistemas de seus principais predadores indicaram que a fluorescência reduz o contraste cromático e acromático dos quítons contra substratos de algas vermelhas incrustantes, tornando-os menos visíveis a determinados predadores. Além disso, observamos que a área fluorescente da concha diminui à medida que os indivíduos crescem, sugerindo que este mecanismo possa ser mais importante em estágios juvenis. Nossos resultados sugerem que a relação entre I. pectinata e algas vermelhas incrustantes vai além da alimentação, envolvendo dinâmicas visuais e comportamentais mediadas pela fluorescência. Compreender como pistas visuais moldam interações ecológicas pode fornecer informações cruciais sobre a resiliência e a vulnerabilidade dos ecossistemas costeiros em um cenário de rápidas mudanças ambientais.

Abstract: Fluorescence is a visually stunning phenomenon, revealing a world of colors beyond human perception under natural light. However, eco-evolutionary interactions are not shaped by our vision but by the diverse visual systems that have evolved to interpret the environment adaptively. Understanding these interactions requires viewing the world from the perspective of the organisms themselves. In this study, we investigated the biofluorescence of the chiton Ischnoplax pectinata, a polyplacophoran mollusk with a restricted distribution in the Western Atlantic, found beneath unstable boulders in intertidal reefs. These organisms emerge at specific times to feed along the sides of boulders, a period in which they are exposed to predation by visually guided predators. Our objective was to assess whether the spatial distribution of I. pectinata is related to the coverage of fluorescent substrates on boulder's side surfaces and whether this fluorescence contributes to their camouflage against visual predators. In Chapter I, we reviewed the known predators of chitons, identifying 64 predator species, including birds, fish, sea stars, crabs, lobsters, polychaetes, octopuses, and sea snails. Additionally, we documented a new interaction between I. pectinata and the octopus Octopus insularis in an intertidal reef in northeastern Brazil. In Chapter II, we analyzed the correlation between I. pectinata abundance and fluorescent substrate coverage on boulder's side, identifying a positive association and highlighting the role of encrusting bryozoans as key predictors, while the species of encrusting red algae did not affect this relationship. In Chapter III, we documented and spectrally characterized the biofluorescence of I. pectinata, mathematically separating its reflectance and fluorescence components. Visual models based on the sensory systems of its main predators indicated that fluorescence reduces both chromatic and achromatic contrast against encrusting red algae substrates, making chitons less visible to certain predators. Additionally, we observed that the fluorescent area of the shell decreases as individuals grow, suggesting that this mechanism may be more important in juvenile stages. Our results suggest that the relationship between I. pectinata and encrusting red algae extends beyond feeding, involving visual and behavioral dynamics mediated by fluorescence. Understanding how visual cues shape ecological interactions can provide crucial insights into the resilience and vulnerability of coastal ecosystems in the face of rapid environmental changes.