Distribution patterns of decapod crustaceans in polar areas: a result of magnesium regulation?

Abstract

Nearly all decapod crustaceans found in Antarctic waters south of the Antarctic Convergence are caridean shrimps (Natantia) while the group of Reptantia is largely absent in this area. Progress in the development of a physiological hypothesis is reported, which explains this distribution pattern based on differences in the regulation of magnesium levels in the haemolymph (

Oxygen limited thermal tolerance in fish?

“…For example, enhanced sensitivity to the anaesthetizing effect of magnesium reflects such a phylogenetic constraint in the special case of marine reptant decapod crustaceans (anurans and brachyurans). High magnesium levels in the haemolymph of this group likely limit its capability to adapt to extremely cold temperatures below 0 • C by the mechanisms outlined above and, thereby, excludes them from the respective temperature regimes in polar areas (Frederich et al, 2001). In contrast, marine ectothermic teleosts exist at all temperatures of the ocean.…”

Die Evolutionsgeschichte antarktischer Zehnfußkrebse: Leben am Limit

“…Im Falle der Decapoda wurde nachgewiesen, dass hohe Magnesiumkonzentrationen in der Hämolymphe, die die hohen Magnesiumgehalte des Meerwassers übernimmt, insbesondere in Kombination mit niedrigen Temperaturen narkotisierend wirken können [8]. Dies schränkt auch lebenswichtige Prozesse wie Häutung, Wachstum, Fortpflanzung, Nahrungsaufnahme oder Brutpflege ein oder macht sie sogar unmöglich.…”

“…Garnelen kön-nen diesem kombinierten Effekt in polaren Gewässern entgegenwirken, indem sie die Magnesiumkonzentration der Hämolymphe aktiv herabregulieren. Die meisten anderen Decapoden, beispielsweise ᮣ brachyure und ᮣ anomure Krabben, verfügen jedoch nicht über einen effizienten Regulationsmechanismus, was ihre Abwesenheit in polaren Gewässern erklären könnte [8].…”

“…Die geringe physiologische Anpassungsfähigkeit brachyurer Krabben an niedrige Temperaturbedingungen in Kombination mit hohen Magnesiumkonzentrationen im Blut war möglicherweise ausschlaggebend für ihr Verschwinden [8]. Ein indirekter Hinweis darauf könnte der Umstand sein, dass diese Gruppe noch in der warmen Kreidezeit sehr verbreitet war [13].…”

“…Im Gegensatz dazu sind die Gewässer südlich der ᮣ Polarfront, welche die eigentliche Antarktis ozeanographisch und klimatisch isoliert, nur von etwa zwei Dutzend benthischen und pelagischen Garnelenarten sowie einigen erst kürzlich beschriebenen benthischen Steinkrabben (Lithodidae, Abbildungen 1, 2a, 7a) besiedelt [9,16]. Auf dem hochantarktischen Kontinentalschelf des Weddell-und Rossmeeres bei etwa 72°S werden die Decapoda nur noch von etwa fünf benthischen Garnelenarten (Abbildungen 3a und b, 6a) vertreten, die ganzjährig niedrige Wassertemperaturen von -1,4 bis -1,9°C überstehen [3,8,9]. Zusätzlich zu diesen frostigen Lebensbedingungen bewirken die kurzen Sommer der Antarktis eine zeitlich sehr beschränkte Verfügbar-keit von frischer Nahrung aus Algenblüten.…”