AbstractThe frequency, magnitude, and duration of marine heatwaves and deoxygenation events are increasing globally. Recent research suggests that their co-occurrence is more common than previously thought and that their combination can have rapid, dire biological impacts. We used the sea urchin Echinometra lucunter to determine whether mortality occurs faster when deoxygenation events are combined with extreme heating (compound events), compared to deoxygenation events alone. We also tested whether prior exposure to local heatwave conditions accentuates the impacts of compound events. Animals were first exposed for five days to either ambient temperature (28 °C) or a warmer temperature that met the minimum criteria for a local heatwave (30.5 °C). Animals were then exposed to hypoxia, defined as oxygen levels 35% below their average critical oxygen limit, combined with ambient or extreme field temperatures (28 °C, 32 °C). Subsets of animals were removed from the hypoxic treatments every 3 hours for 24 hours to determine how long they could survive. Prior exposure to heatwave conditions did not help or hinder survival under hypoxic conditions, and animals exposed to hypoxia under ambient temperatures experienced little mortality. However, when hypoxia was coupled with extreme temperatures (32 °C), 55% of the animals died within 24 hours. On the reefs at our Panama study site, we found that extreme hypoxic conditions only ever occurred during marine heatwave events, with four compound events occurring in 2018. These results show that short durations (∼1 day) of compound events can be catastrophic and that increases in their duration will severely threaten sea urchin populations.
Spanish AbstractLa frecuencia, magnitud y duración de las olas de calor marinas y los eventos de desoxigenación están aumentando a nivel mundial. Investigaciones recientes sugieren que su coocurrencia es más común de lo que se pensaba anteriormente y que su combinación puede tener impactos biológicos rápidos y nefastos. Usamos el erizo de mar Echinometra lucunter para determinar si la mortalidad de estos ocurre más rápido cuando los eventos de desoxigenación se combinan con un calentamiento extremo (eventos compuestos), en comparación con los eventos de desoxigenación solos. También probamos si la exposición previa a las condiciones locales de olas de calor acentúa los impactos de los eventos compuestos. Primero se expusieron a los animales durante cinco días a temperatura ambiente (28 °C) o una temperatura más cálida que cumpliera con los criterios mínimos para una ola de calor local (30.5 °C). Luego, los animales se expusieron a hipoxia, definida como niveles de oxígeno un 35% por debajo de su límite de oxígeno crítico promedio, combinado con temperaturas ambientales o de campo extremas (28 °C, 32 °C). Se retiraron los subconjuntos de animales de los tratamientos hipóxicos cada 3 horas durante 24 horas para determinar los tiempos de supervivencia. La exposición previa a condiciones de olas de calor no ayudó ni obstaculizó la supervivencia en condiciones hipóxicas, y los animales expuestos a hipoxia en temperatura ambiente experimentaron poca mortalidad. Sin embargo, cuando la hipoxia se combinó con temperaturas extremas (32 °C), el 55% de los animales murió en 24 horas. Las condiciones compuestas en nuestro sitio de estudio en Panamá fueron poco frecuentes y cortas (3 horas). Pero cuando ocurrieron, fueron durante olas de calor marinas, con un total de cuatro eventos compuestos observados en los arrecifes locales durante las olas de calor en 2018. Estos resultados muestran que las duraciones cortas (∼1 día) de eventos compuestos pueden ser catastróficas y aumentar debido al calentamiento, en su duración amenazarán severamente las poblaciones de erizos de mar.