Combined use of chemical data and biomarkers in aquatic key spicies : an ecotoxicological study in Óbidos lagoon - Kowalski, Patrícia Pereira (2011)
As lagoas costeiras têm sido sujeitas a fortes pressões antrópicas capazes de causarem stresse nos organismos residentes. Neste contexto, o presente trabalho constitui um estudo de biomonitorização investigativa na Lagoa de Óbidos (Portugal) dado que este sistema representa um paradigma de lagoa costeira com sintomas de eutrofização e de contaminação moderada por metais. Foi adoptada uma abordagem ampla que combinou a avaliação dos níveis de exposição externa com marcadores de bioacumulação e efeitos bioquímicos em três espécies-alvo – Ulva sp. (alface do mar), Carcinus maenas (caranguejo verde) e Liza aurata (taínha-garrento). Foi investigado em que medida estas espécies-alvo reflectem a contaminação ambiental, tendo sido consideradas três áreas de amostragem: braço da Barrosa e braço do Bom-Sucesso, ambos localizados em áreas confinadas na porção superior da Lagoa, e ainda uma área seleccionada como referência, situada mais próximo da embocadura, na porção central/inferior da Lagoa. Foram quantificados, sazonalmente e numa escala dia-noite, parâmetros de qualidade da água, nomeadamente oxigénio dissolvido, nutrientes e metais na coluna de água. Determinaram-se igualmente as concentrações de metais nos sedimentos superficiais das referidas áreas da Lagoa. As espécies-alvo foram amostradas sazonalmente (Ulva sp., C. maenas) ou, no mínimo, no Inverno e Verão (L. aurata) de forma obter a uma representatividade de períodos de condições ambientais contrastantes, em particular no que concerne às fontes de metais e à disponibilidade de nutrientes. Foram medidos os níveis de peroxidação lipídica (LPO) e respostas antioxidantes (catalase – CAT, glutationa peroxidase – GPx, glutationa reductase – GR, glutationa-S-transferase – GST, glutationa total – GSHt) em Ulva sp., hepatopancreas de caranguejo, e órgãos-chave (brânquias, fígado e rim) de taínha. A capacidade de biotransformação - actividade da etoxiresorufina-O-desetilase (EROD) - foi igualmente avaliada em hepatopancreas de C. maenas. As concentrações de metais (Mn, Cu, Ni, Cr, Pb e Cd) foram determinadas em Ulva sp., C. maenas e L. aurata e investigadas as associações entre a respectiva acumulação e os efeitos bioquímicos. Os dados de respostas bioquímicas de Ulva sp., C. maenas e L. aurata foram integrados de forma a calcular um índice geral de stresse (“Integrated Biomarker Response” – IBR). Os resultados em termos de níveis de metais nos sedimentos indicaram uma contaminação moderada da Lagoa. Para além disso, foram registadas apenas pequenas diferenças entre ambos os braços e o corpo central da Lagoa, enquanto diferenças mais acentuadas foram detectadas entre os braços e a Lagoa inferior. Todavia, registaram-se aumentos de metais na coluna de água do braço da Barrosa em períodos húmidos devido às entradas de água doce. Por outro lado, os níveis de metais aumentaram na coluna de água do braço da Barrosa durante a noite, apontando para a importância crucial dos processos de remobilização na disponibilidade de metais em períodos estivais. Estes processos foram considerados particularmente relevantes no braço da Barrosa dado que esta zona foi classificada neste estudo como eutrófica. De facto, esta área confinada apresentou os níveis mais elevados de nutrientes (amónia, nitrato+nitrito, fosfato), em especial no Inverno. Por conseguinte, os organismos aquáticos residentes no braço da Barrosa estarão expostos a metais no Inverno e Verão, provenientes de entradas de água doce e da remobilização do sedimento, respectivamente. De um modo geral, a Ulva sp. (Outono, Primavera, Verão) apresentou concentrações de metais mais elevadas no braço da Barrosa, tal como as brânquias e fígado de L. aurata (Inverno). As diferenças espaciais de metais acumulados no rim de L. aurata (Inverno e Verão) e hepatopancreas de C. maenas (Outono, Inverno e Verão) foram menos evidentes. As correlações de Pearson entre metais acumulados e os níveis na água foram investigadas nas três espécies, sendo significativas apenas para Ulva sp. Porém, as brânquias e o fígado da L. aurata apresentaram aumentos de metais no braço da Barrosa no Inverno, em concordância com a maior disponibilidade ambiental. Os metais acumulados nas três espécies-alvo variaram entre o Inverno e o Verão. No braço da Barrosa, apenas os níveis de Mn em Ulva sp. registaram máximos no Verão em comparação com o Inverno, eventualmente em resultado de uma maior incorporação durante a noite devido à remobilização de Mn do sedimento. Contrariamente à macroalga, os metais nos caranguejos e peixes aumentaram no Inverno (comparativamente com o Verão) e, portanto, a fonte externa de metais (água doce) sobrepôs-se à sua libertação intermitente durante as noites de Verão. O braço da Barrosa revelou a presença de compostos que estimularam a produção de H2O2, expressa nos aumentos de CAT e GPx em Ulva sp. (Outono e Verão), no hepatopancreas de C. maenas (Outono) e nas brânquias, no fígado e no rim de L. aurata (principalmente no Verão). Para além disso, a exposição a compostos pró-oxidantes no braço da Barrosa provocou um aumento de GST na Ulva sp. (Outono), nos caranguejos (Outono e Verão) e no rim dos peixes (Inverno). Ademais, a GSHt diminuiu nos animais (hepatopancreas de caranguejos no Verão e fígado de peixes no Inverno), tendo aumentado pontualmente em Ulva sp. (Outono). As espécies-alvo mostraram incapacidade para combater eficazmente as espécies reactivas de oxigénio (ROS) produzidas ao nível celular, tendo-se observado aumento de LPO em Ulva sp. (Outono e Primavera), C. maenas (Outono), bem como em brânquias e fígado de L. aurata (Inverno). Os resultados de LPO enfatizaram a degradação ambiental do braço da Barrosa relativamente a outras áreas da Lagoa. A comparação sazonal das respostas bioquímicas nas três espéciesalvo revelou que apenas os caranguejos e peixes apresentaram diferenças entre o Inverno e Verão ao nível das respostas de stresse oxidativo. Os resultados de IBR corroboraram a indicação de que o braço da Barrosa é a área mais deteriorada da Lagoa. Com base na análise de Pearson, a actividade de GPx na Ulva sp, bem como nas brânquias e no rim de L. aurata, foi correlacionada com os níveis de metais acumulados (Mn, Zn e Cu, respectivamente). Por outro lado, foram identificadas correlações significativas entre GST em Ulva sp. e o Cd acumulado. De igual modo, a GST nas brânquias, no fígado e no rim de L. aurata foi correlacionada com os níveis acumulados de Cu, Pb e Cu, respectivamente. Apesar das correlações encontradas, outros factores relacionados com o processo de eutrofização foram putativamente associados aos efeitos bioquímicos registados no braço da Barrosa. Por exemplo, neste trabalho sugeriu-se que a grande flutuação do oxigénio dissolvido registada no Verão induz a activação de defesas antioxidantes nas brânquias das taínhas. Por outro lado, no Inverno, as elevadas concentrações de amónia e nitrito estarão eventualmente associadas às respostas bioquímicas nas macroalgas, caranguejos e peixes. O presente trabalho contribuiu com novas perspectivas para a biomonitorização, através da identificação de espécies e órgãos sensíveis. De facto, a Ulva sp., que tem sido pouco empregue como sentinela, demonstrou capacidade de traduzir os níveis de metais na água da Lagoa de Óbidos através dos níveis acumulados. Por outro lado, a sua capacidade de resposta em termos de parâmetros de stresse oxidativo foi comparável à dos caranguejos e dos peixes. Adicionalmente, os níveis de metais e efeitos bioquímicos nas brânquias de peixes reflectiram a condição ambiental da Lagoa de Óbidos, tendo-se este órgão de interface revelado uma importante via de absorção de metais. Com base nestas evidências, as brânquias de L. aurata foram consideradas uma “porta espelhada” no contexto da contaminação aquática. Os resultados desta tese também recomendam a separação de géneros em programas de monitorização com C. maenas. Padrões espaciais e temporais comuns às diferentes espécies-alvo foram difíceis de identificar e os biomarcadores (acumulação e efeitos bioquímicos) nas taínhas mostraram padrões específicos para cada órgão. Porém, através da análise combinada de níveis de exposição, concentrações acumuladas e respostas bioquímicas foi possível confirmar a existência de condições de risco no braço da Barrosa. De facto, a contaminação da Lagoa de Óbidos, ainda que em concentrações sub-letais, induziu alterações ao nível bioquímico nas espécies-alvo estudadas. Por conseguinte, a estratégia adoptada demonstrou a sua fiabilidade na avaliação do estado de saúde ambiental. Tendo isto em consideração, este estudo constituiu uma contribuição para a avaliação ambiental da Lagoa de Óbidos, fornecendo informação base às entidades de gestão locais. Adicionalmente, as conclusões desta tese poderão ser particularmente úteis para futuros programas de monitorização investigativa em lagoas costeiras, à escala mundial, afectadas por processos de eutrofização e contaminação moderada por metais.