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Disease dynamics and the potential role of thermal stress in the sea urchin, Strongylocentrotus purpuratus

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Abstract:

Evidence from field and laboratory data indicates that warmer ocean temperatures likely play a critical role in the disease dynamics of intertidal populations of the sea urchin, Strongylocentrotus purpuratus. Urchin populations along the west coast of North America have experienced numerous disease epidemics in the past several decades, and yet little is known about disease transmission, the geographic extent, or contributing factors to these outbreaks. In this study, we examine disease in Pacific Strongylocentrotus urchins over a broad geographic range with repeated sampling. We suggest that what has been assumed to be a single disease might be two distinct diseases presenting two disparate pathologies. Both potential pathologies were extremely rare or absent north of Point Conception, California, in a region associated with strong upwelling and cooler water temperatures but were common at warmer sites in southern California and northern Baja California, Mexico. Furthermore, during the survey period, disease prevalence at some of the study sites was positively correlated with sea surface temperatures as estimated from satellite data, leading us to hypothesize that heat stress may increase urchin susceptibility to disease. In experimentally elevated water temperatures, diseased individuals had significantly larger lesions and a significantly lower gonadal index, which could have important implications for urchin population dynamics.

Des informations provenant de données de terrain et de laboratoire indiquent que les températures plus chaudes de l'océan jouent vraisemblablement un rôle primordial dans la dynamique de la maladie chez les oursins de mer, Strongylocentrotus purpuratus. Les populations d'oursins de la côte occidentale de l'Amérique du Nord ont connu de nombreuses épidémies au cours de plusieurs des dernières décennies; néanmoins, la transmission de la maladie, sa répartition géographique et les facteurs explicatifs des épidémies restent peu connus. Dans notre étude, nous examinons la maladie chez les oursins Strongylocentrotus du Pacifique sur une grande échelle géographique par des échantillonnages répétés. Nous croyons que ce qu'on a présumé être une seule maladie peut en fait en représenter deux qui présentent des pathologies distinctes. Les deux pathologies potentielles sont extrêmement rares ou absentes au nord de Point Conception, Californie, dans une région caractérisée par d'importants affleurements et des températures de l'eau plus fraîches; en revanche, elles sont communes aux sites plus chauds du sud de la Californie et du nord de la Basse-Californie, Mexique. De plus, durant l'inventaire, la prévalence de la maladie à certains sites d'étude était en corrélation positive avec la température de surface de la mer estimée d'après des données provenant des satellites, ce qui nous amène à émettre l'hypothèse selon laquelle le stress thermique peut accroître la vulnérabilité des oursins à la maladie. Dans de l'eau réchauffée expérimentalement, les individus malades ont des lésions significativement plus importantes et un indice gonadique significativement réduit, ce qui pourrait avoir des conséquences sérieuses sur la dynamique de population des oursins.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2007

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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nrc/cjfas/2007/00000064/00000002/art00013
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