Metal cycling in salt marshes and intertidal mudflats : influence of plants, invertebrates and fishes

Tese de doutoramento, Biologia (Ecologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Estuaries face different anthropogenic pressures as a consequence of their privileged location and high productivity, and thus a diverse array of pollutants enter the ecosystem. Metals are of particular concern, due to their persistent and non-degradable character and pernicious effects exerted on the biota. Metals are found in several compartments of the estuarine ecosystem. They may be in dissolved or particulate forms in the water column, sorbeb on the sediments or accumulated in the biota. This thesis aimed to determine the effect of the sediment-organism interactions in metals’ cycling in salt marsh and intertidal sediments. Special attention was given to metal speciation, to assess the mobility and bioavailability of such elements. Total metal concentration was determined in tissues of two fish species occupying different levels in the estuarine trophic web, as well as in bottom sediments, to assess metal exposure and accumulation in fish tissues. Sequential extractions were made in rhizosediments of three halophytes and adjacent bare mud flat sediments from two different salt marshes. Operationally defined fractions were obtained using solution of increasing strength and acidity, to evaluate the effect of halophytes on metal availability. Two laboratory trials were conducted in which metal fractionation was assessed in on sediments before and after passing through the gut of the two species. The results of these works indicate that metal accumulation in estuarine sediments can affect the accumulation in fish tissues. Sediment-organism interactions alter metal mobility in the sediments. Salt marsh plants tend to immobilize metals in their rhizosediments, while the ingestion of sediment by and detritivorous species, and subsequent excretion of fecal pellets, makes some metals more bioavailable to the estuarine trophic web.

Os estuários enfrentam diferentes pressões antropogénicas inerentes à sua localização privilegiada e elevada produtividade, e têm como consequência a presença mais ou menos acentuada de diversos tipos de poluentes. A persistência e o carácter não degradável dos metais no ambiente é particularmente preocupante, tendo em conta os efeitos nocivos que podem exercer no biota. Os metais podem ocupar vários compartimentos num estuário, e.g., na coluna de água (dissolvidos ou particulados), adsorvidos ao sedimento ou acumulados nos organismos. A presente tese teve como objetivo avaliar o efeito das interações organismo-sedimento na dinâmica de metais em sedimentos de sapal e áreas intertidais adjacentes, incidindo em particular na especiação dos metais e na sua disponibilização para a teia trófica estuarina. Para avaliar a exposição de duas espécies de peixes de diferentes níveis da teia trófica estuarina à contaminação por metais no sedimento, determinaram-se as concentrações totais em tecidos e em sedimentos superficiais. Analisou-se também a especiação dos metais nos sedimentos entre raízes de três halófitas e nos sedimentos sem coberto vegetal, em dois sapais. Extraíram-se sequencialmente frações operacionais com soluções de força e/ou acidez crescente, para avaliar o impacto dos organismos na mobilidade dos metais. Realizaram-se ainda duas experiências em que se determinou a especiação dos metais no sedimento antes e depois da ingestão por duas espécies de diferentes grupos taxonómicos. Concluiu-se que a acumulação de metais no sedimento estuarino pode afetar a acumulação nos tecidos das espécies selecionadas. A interação sedimento-organismo conduz a alterações da dinâmica dos metais; a ação das plantas de sapal potencia a imobilização de alguns elementos, sendo o efeito da ingestão de sedimento por organismos detritívoros aparentemente contrário, disponibilizando os metais sob formas mais acessíveis à teia trófica estuarina

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), SFRH/BD/37926/2007, projetos PEst-OE/MAR/UI0199/2014, POCI/MAR/58548/2004