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Mantle cavity water oxygen partial pressure (PO2) in marine molluscs aligns with lifestyle

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Abstract:

Marine invertebrates with open circulatory system establish low and constant oxygen partial pressure (Po2) around their tissues. We hypothesized that as a first step towards maintenance of low haemolymph and tissue oxygenation, the Po2 in molluscan mantle cavity water should be lowered against normoxic (21kPa) seawater Po2, but balanced high enough to meet the energetic requirements in a given species. We recorded Po2 in mantle cavity water of five molluscan species with different lifestyles, two pectinids (Aequipecten opercularis, Pecten maximus), two mud clams (Arctica islandica, Mya arenaria), and a limpet (Patella vulgata). All species maintain mantle cavity water oxygenation below normoxic Po2. Average mantle cavity water Po2 correlates positively with standard metabolic rate (SMR): highest in scallops and lowest in mud clams. Scallops show typical Po2 frequency distribution, with peaks between 3and 10kPa, whereas mud clams and limpets maintain mantle water Po2 mostly<5kPa. Only A. islandica and P. vulgata display distinguishable temporal patterns in Po2 time series. Adjustment of mantle cavity Po2 to lower than ambient levels through controlled pumping prevents high oxygen gradients between bivalve tissues and surrounding fluid, limiting oxygen flux across the body surface. The patterns of Po2 in mantle cavity water correspond to molluscan ecotypes.

Les invertébrés marins à système circulatoire ouvert maintiennent une Po2 faible et constante autour de leurs tissus. Notre hypothèse veut que, comme première étape vers le maintien d’une oxygénation faible de l’hémolymphe et des tissus, la Po2 dans l’eau de la cavité du manteau des mollusques devrait être réduite par rapport à la Po2 de l’eau de mer normoxique (21kPa), mais maintenue à un équilibre suffisamment élevé pour satisfaire les besoins énergétiques de l’espèce en question. Nous avons enregistré la Po2 dans l’eau de la cavité du manteau de cinq espèces de mollusques à modes de vie différents, deux pectinidés (Aequipecten opercularis, Pecten maximus), deux moules de vase (Arctica islandica, Mya arenaria) et une patelle (Patella vulgata). Toutes les espèces maintiennent l’oxygénation de l’eau de la cavité du manteau sous la Po2 normoxique. Il y a une corrélation positive entre la Po2 moyenne de la cavité du manteau et le taux métabolique standard (SMR) qui est maximal chez les pétoncles et minimal chez les moules de vase. Les pétoncles montrent une distribution de fréquence typique des Po2 avec des pics entre 3 et 10kPa, alors que les moules de vase et les patelles maintiennent surtout des valeurs<5kPa. Seuls A. islandica et P. vulgata possèdent des patrons temporels discernables dans leurs séries chronologiques de Po2. L’ajustement de la Po2 de la cavité du manteau à un niveau inférieur aux valeurs ambiantes par pompage contrôlé empêche l’établissement de forts gradients d’oxygène entre les tissus des bivalves et le liquide environnant, ce qui limite le flux d’oxygène à travers la surface corporelle. Les patrons de Po2 dans l’eau de la cavité du manteau correspondent aux écotypes des mollusques.

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-06-01

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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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