Os núcleos da rafe são agrupamentos celulares cujo principal tipo é o serotoninérgico. Em anuros adultos a estimulação elétrica e química da rafe bulbar não causa alteração na ventilação, enquanto que em mamíferos, dependendo da localização exata desta estimulação, a ventilação pode ser inibida ou estimulada. Ainda em mamíferos, os núcleos bulbares da rafe participam da resposta cardiorrespiratória à hipóxia (5% O2) e hipercarbia (5% CO2), enquanto que em anfíbios isto ainda não foi investigado. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar a participação dos núcleos da rafe nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia em sapos (Rhinella schneideri). Para isso, primeiramente os núcleos da rafe foram localizados e identificados na espécie estudada. Imunorreatividade para proteínas Fosrelacionadas foi utilizada para verificar se estes núcleos são ativados ou inibidos durante o estímulo hipóxico e hipercárbico, e, adicionalmente, o papel dos núcleos magno e pontino da rafe nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia foi investigado por meio da lesão nãoseletiva com ácido ibotênico. A ventilação pulmonar foi medida diretamente pelo método pneumotacográfico e a pressão arterial por canulação da artéria femoral. Os resultados demonstram que os núcleos bulbares da rafe são inibidos após o estímulo hipóxico e hipercárbico. A hipóxia causou aumento da ventilação pulmonar e da frequência cardíaca nos grupos veículo e lesado. A hipercarbia causou aumento da ventilação pulmonar em ambos os grupos. A lesão nãoseletiva dos núcleos magno e pontino da rafe não teve efeito na ventilação basal (durante normóxia normocárbica) e nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia, sugerindo que estes núcleos não participam do controle da ventilação em condições basais ou durante a hipóxia e hipercarbia em sapos. / The raphe nuclei are brainstem cell groups and the main cell type is serotonergic. In adult anurans electrical or chemical stimulation of the medullary raphe has no effect on ventilation, whereas in mammals depending on the specific site of stimulation, an excitatory or inhibitory response is elicited. In mammals the medullary raphe participate in the ventilatory and cardiovascular response to hypoxia and hipercarbia while in amphibians there are no data available. Thus the present study was designed to investigate whether the raphe nuclei of toads (Rhinella schneideri) participate in the ventilatory and cardiovascular response to hypoxia (5% O2) and hipercarbia (5% CO2). First the raphe nuclei were located and identified. Fosrelated immunoreactivity was used to verify whether the raphe nuclei are activated or inhibited by hypoxia or hypercarbia. In addition, the role of raphe magnus and pontis in the respiratory and cardiovascular responses to hypoxia and hypercarbia were investigated by nonselective lesioning with ibotenic acid. Pulmonary ventilation was directly measured by pneumotachographic method and the arterial pressure by a femoral catheter. The results indicate that the medullary raphe nuclei are inhibited after hypoxic and hypercarbic stimulus (2,5h). Hypoxia caused hyperventilation and increase in the cardiac frequency in the vehicle and lesioned groups. Hypercarbia caused hyperventilation in both groups. Chemical lesions in the raphe magnus and pontis did not affect ventilatory or cardiovascular variables under resting conditions (normoxic normocárbica) or during the response to hypoxia or hipercarbia.

Os núcleos da rafe são agrupamentos celulares cujo principal tipo é o serotoninérgico. Em anuros adultos a estimulação elétrica e química da rafe bulbar não causa alteração na ventilação, enquanto que em mamíferos, dependendo da localização exata desta estimulação, a ventilação pode ser inibida ou estimulada. Ainda em mamíferos, os núcleos bulbares da rafe participam da resposta cardiorrespiratória à hipóxia (5% O2) e hipercarbia (5% CO2), enquanto que em anfíbios isto ainda não foi investigado. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar a participação dos núcleos da rafe nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia em sapos (Rhinella schneideri). Para isso, primeiramente os núcleos da rafe foram localizados e identificados na espécie estudada. Imunorreatividade para proteínas Fosrelacionadas foi utilizada para verificar se estes núcleos são ativados ou inibidos durante o estímulo hipóxico e hipercárbico, e, adicionalmente, o papel dos núcleos magno e pontino da rafe nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia foi investigado por meio da lesão nãoseletiva com ácido ibotênico. A ventilação pulmonar foi medida diretamente pelo método pneumotacográfico e a pressão arterial por canulação da artéria femoral. Os resultados demonstram que os núcleos bulbares da rafe são inibidos após o estímulo hipóxico e hipercárbico. A hipóxia causou aumento da ventilação pulmonar e da frequência cardíaca nos grupos veículo e lesado. A hipercarbia causou aumento da ventilação pulmonar em ambos os grupos. A lesão nãoseletiva dos núcleos magno e pontino da rafe não teve efeito na ventilação basal (durante normóxia normocárbica) e nas respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e hipercarbia, sugerindo que estes núcleos não participam do controle da ventilação em condições basais ou durante a hipóxia e hipercarbia em sapos. / The raphe nuclei are brainstem cell groups and the main cell type is serotonergic. In adult anurans electrical or chemical stimulation of the medullary raphe has no effect on ventilation, whereas in mammals depending on the specific site of stimulation, an excitatory or inhibitory response is elicited. In mammals the medullary raphe participate in the ventilatory and cardiovascular response to hypoxia and hipercarbia while in amphibians there are no data available. Thus the present study was designed to investigate whether the raphe nuclei of toads (Rhinella schneideri) participate in the ventilatory and cardiovascular response to hypoxia (5% O2) and hipercarbia (5% CO2). First the raphe nuclei were located and identified. Fosrelated immunoreactivity was used to verify whether the raphe nuclei are activated or inhibited by hypoxia or hypercarbia. In addition, the role of raphe magnus and pontis in the respiratory and cardiovascular responses to hypoxia and hypercarbia were investigated by nonselective lesioning with ibotenic acid. Pulmonary ventilation was directly measured by pneumotachographic method and the arterial pressure by a femoral catheter. The results indicate that the medullary raphe nuclei are inhibited after hypoxic and hypercarbic stimulus (2,5h). Hypoxia caused hyperventilation and increase in the cardiac frequency in the vehicle and lesioned groups. Hypercarbia caused hyperventilation in both groups. Chemical lesions in the raphe magnus and pontis did not affect ventilatory or cardiovascular variables under resting conditions (normoxic normocárbica) or during the response to hypoxia or hipercarbia.

Many of the habitats occupied by fish are highly dynamic, naturally demonstrating substantial abiotic fluctuations over diurnal, tidal or seasonal cycles. It is also the case that throughout their 545 million year evolutionary history, fish have existed in aquatic environments very different to those of the present day. However, the past several decades have seen unprecedented rates of environmental change, at local and global scales, arising from human activities. The two major themes of the present thesis are: 1) Respiratory responses of fish to changes in environmental oxygen and temperature in the context of exploring intra- and inter-specific trait variation and its ecological implications 2) The effects of environmental factors (oxygen, carbon dioxide, temperature and seawater chemistry) on the intestinal precipitation and excretion of calcium carbonate by marine teleosts. In the first study (chapter two) a comprehensive database of fish critical PO2 (Pcrit) data compiled from the published literature is presented. The systematic review of this literature provided the opportunity to critically examine methodologies for determining Pcrit as well as its usefulness as an indicator of hypoxia tolerance in fish. The second study (chapter three) examines whether inter- and intra-specific variation in thermal and hypoxia tolerance in two reef snapper species (Lutjanus carponotatus and Lutjanus adetii) reflects their distributions across the contrasting biophysical environments of the reef flat and reef slope surrounding Heron Island on the Great Barrier Reef. L. carponotatus was clearly the most thermally and hypoxia tolerant of the two species, demonstrating a ~3.5 °C wider thermal tolerance zone (higher CTmax, lower CTmin) and ~26% lower Pcrit than L. adetii. These results suggest that the contrasting distribution of these species between flat and slope reef zones is reflected in their physiological tolerances. However, there was no evidence of intra-species variation in tolerance between flat and slope caught L. carponotatus individuals, indicating that this species does not form physiologically distinct subpopulations between these reef zones. The third study (chapter four) experimentally quantified the effect of hypercarbia (3000 μatm) and hypoxia (50% air saturation) on gut carbonate production by the European flounder (Platichthys flesus). Both hypercarbia and hypoxia resulted in a significant increase in carbonate excretion rate (1.5-fold and 2.4-fold, respectively) and acted synergistically when combined. In the final study (chapter five), gut carbonate production was measured in the European flounder undergoing conditions simulating the ‘calcite seas’ of the Cretaceous. The results of this study support the hypothesis that ocean conditions prevalent during the Cretaceous period resulted in piscine carbonate production rates substantially higher (~14-fold) than the present day. Ultimately, this thesis directly links the environmental physiology of fish at the individual level to wider scale implications (past, present and future), ranging from local ecological patterns all the way up to global carbon cycles.