Mercury in feral fish: distribution, accumulation and toxicity

O principal objectivo desta dissertação foi estudar a acumulação de mercúrio em vários tecidos de peixes marinhos, a sua relação com factores biológicos e as respectivas respostas bioquímicas. O trabalho realizado permitiu obter novos conhecimentos sobre a acumulação de mercúrio em peixes, possibilitando avaliar a influência da biodisponibilidade do elemento e as suas possíveis implicações no ambiente. O trabalho foi desenvolvido na Ria de Aveiro (Portugal), uma zona costeira onde existe um gradiente ambiental de mercúrio, o que oferece a oportunidade de estudar a sua acumulação e os seus efeitos tóxicos em condições realísticas. As amostragens foram efectuadas em dois locais considerados críticos em termos de contaminação por mercúrio – Largo do Laranjo (L1 e L2) e num local afastado da principal fonte de poluição, usado como termo de comparação (Referência; R); L1 e L2 corresponderam a locais moderadamente e altamente contaminados, respectivamente. Foram escolhidos juvenis de duas espécies ecologicamente diferentes e representativas da comunidade piscícola local, a tainha garrento (Liza aurata) e o robalo (Dicentrarchus labrax). Em cada local foram recolhidas amostras de água e de sedimento para determinação de mercúrio. Foram quantificadas as concentrações de mercúrio total (T-Hg) e orgânico (O-Hg) em vários tecidos dos peixes, escolhidos tendo em conta a sua função relativamente à toxicocinética e toxicodinâmica de metais. As respostas antioxidantes (Catalase- CAT, glutationa peroxidase- GPx, glutationa reductase- GR, glutationa –S-transferase- GST e conteúdo em glutationa total- GSHt), o dano peroxidativo (LPO) e o conteúdo em metalotioninas (MTs) foram também avaliados. A acumulação de T-Hg foi semelhante para as duas espécies de peixes estudadas, embora D. labrax tenha apresentado concentrações tendencialmente maiores. Ambas as espécies demonstraram capacidade de reflectir o grau de contaminação ambiental existente, indicando claramente que a acumulação depende da concentração ambiental. A acumulação revelou-se específica de cada tecido. O padrão da acumulação em L. aurata foi rim > fígado > músculo > cérebro > guelras > sangue e em D. labrax foi fígado > rim > músculo > cérebro ≈ guelras > sangue. Relativamente à acumulação de OHg, verificou-se que D. labrax exibiu concentrações mais elevadas que L. aurata. Todos os tecidos foram capazes de reflectir diferenças entre R e L2. Os níveis de O-Hg no fígado, músculo e nos conteúdos intestinais foram diferentes entre espécies, sendo mais elevados para D. labrax. As guelras e o intestino foram os tecidos onde se obtiveram os valores mais baixos de O-Hg e observaram-se valores idênticos para as duas espécies. Com excepção das guelras, as concentrações de O-Hg variaram em função do valor observado nos conteúdos intestinais, indicando que a alimentação é a via dominante da acumulação. As concentrações de O-Hg nos conteúdos intestinais revelaram ser uma informação relevante para prever a acumulação de O-Hg nos tecidos, pois verificou-se uma razão praticamente constante entre o teor de mercúrio no fígado, no músculo e nos conteúdos intestinais. A percentagem de O-Hg no músculo e no fígado variou de acordo com o grau de contaminação ambiental e com o tipo de assimilação preferencial do elemento (alimentação vs. água), sugerindo que o fígado exerce um papel protector em relação à acumulação de mercúrio nos outros órgãos. Ambas as espécies de peixes demonstraram ser boas sentinelas da contaminação ambiental com mercúrio (T-Hg e O-Hg), sendo o cérebro e o músculo os tecidos que melhor reflectiram o grau de acumulação com o elemento. A análise conjunta dos dados de bioacumulação e de respostas ao stress oxidativo permitiram estabelecer uma relação entre as concentrações de mercúrio nas guelras, fígado, rim e cérebro e a sua toxicidade. As respostas do cérebro aos efeitos tóxicos do mercúrio revelaram ser específicas de cada espécie. Enquanto que para o cérebro de L. aurata se verificou um decréscimo de todos os parâmetros antioxidantes estudados nos locais contaminados, sem haver evidência de qualquer mecanismo compensatório, no D. labrax observaram-se respostas ambivalentes, que indicam por um lado a activação de mecanismos adaptativos e, por outro, o decréscimo das respostas antioxidantes, ou seja, sinais de toxicidade. Embora em ambas as espécies de peixe fosse evidente uma condição pró-oxidante, o cérebro parece possuir mecanismos compensatórios eficientes, uma vez que não se verificou peroxidação lipídica. As respostas antioxidantes do cérebro de D. labrax foram comparadas em diferentes períodos do ano - quente vs. frio. O período quente mostrou ser mais crítico, uma vez que no período frio não se verificaram diferenças nas respostas entre locais, ou seja, a capacidade antioxidante do cérebro parece ser influenciada pelos factores ambientais. As guelras revelaram susceptibilidade à contaminação por mercúrio, uma vez que se verificou uma tendência para o decréscimo da actividade de CAT em L2 e ausência de indução em L1. O fígado e o rim demonstraram mecanismos adaptativos face ao grau de contaminação moderada (L1), evidenciados pelo aumento de CAT. O rim também demonstrou adaptabilidade face ao grau elevado de contaminação (L2), uma vez que se verificou um aumento GST. Embora o grau de susceptibilidade tenha sido diferente entre os órgãos, não se verificou peroxidação lipídica em nenhum. A determinação do conteúdo em MTs em D. labrax e em L. aurata revelou que este parâmetro depende não só da espécie, mas também do tecido em causa. Assim, em D. labrax foi observado um decréscimo de MTs no cérebro, bem como a incapacidade de síntese de MTs no sangue, guelras, fígado, rim e músculo. Em L. aurata observou-se um aumento do conteúdo em MTs no fígado e no músculo. Estes resultados indicam que a aplicabilidade das MTs como biomarcador de exposição ao mercúrio parece ser incerta, revelando limitações na capacidade de reflectir os níveis de exposição ao metal e por consequência o grau de acumulação. Este trabalho comprova a necessidade de se integrarem estudos de bioacumulação com biomarcadores de efeitos, de modo a reduzir os riscos de interpretações erróneas, uma vez que as respostas nem sempre ocorrem para os níveis mais altos de contaminação ambiental com mercúrio.

Mapping multi-species habitat use for marine conservation planning

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (Biologia Marinha)

Parâmetros citogenéticos de espécies comerciais de carangidae (perciformes), com vistas a sua empregabilidade na conservação biológica e piscicultura marinha

Worldwide, families Carangidae and Rachycentridae represent one of the groups most important commercial fish, used for food, and great potential for marine aquaculture. However, the genetic bases that can underpin the future cultivation of these species, cytogenetic between these aspects are very weak. The chromosomal patterns have provided basic data for the exploration of biotechnological processes aimed at handling chromosomal genetic improvement, such as induction of polyploidy, androgenesis and ginogenesis, as well as obtaining monosex stocks and interspecific hybridizations. This paper presents a comprehensive cytogenetic survey in 10 species, seven of the family Carangidae and the monotypic family Rachycentridae. Classical cytogenetic analysis and in situ mapping of multigene sequences were employed, and additionally for the genus Selene and morphotypes of Caranx lugubris, comparisons were made using geometric morphometrics. In general, conservative species exhibit a marked chromosome number (2n=48). Although present in large part, different karyotypic form, retain many characteristics typical of chromosomal Order Perciformes, the high number of elements monobrachyal, Ag-NORs/18S rDNA sites and heterochromatin simply reduced, preferably centromeric. The main mechanisms involved in karyotypic diversification are the pericentric inversions, with secondary action of centric fusions. In addition to physical mapping and chromosome detail for the species are presented and discussed patterns of intra-and interspecific diversity, cytotaxonomic markers. This data set provides a better understanding of these patterns caryoevolutyonary groups and conditions for the development of protocols based on Biotechnology for chromosomal manipulation Atlantic these species

Mapeamento cromossômico de genes ribossomais em espécies estuarinas da família Gerreidae Identificação de uniformidade cariotípica e sua empregabilidade com fins biotecnológicos - REPROGEN

Perciformes are dominant in the marine environment, characterized as the largest and most diverse fish group. Some families, as Gerreidae, popularly known as silver jennies, carapebas, or mojarras have a high economic potential to marine fish farming, natural explotation and game fishing. Genetic information of these species are of fundamental importance for their management and production. Despite exist over 13,000 marine fish species described, only 2% were cytogenetically analyzed and less than 1% have some reproductive characteristics known. Induced breeding, cytogenetic characterization and cryopreservation of gametes, represent important areas in applied fish studies. In this project cytogenetic analyzes were performed to acess genetic aspects of Gerreidae species, distributed in coastal and estuarine regions of Northeast Brazil. Different methods for identifying chromosomal regions were employed using conventional techniques (Ag-NORs, C-banding), staining with base-specific fluorochromes (DAPI-CMA3), and physical mapping of ribosomal genes 18S and 5S rDNA, through hybridization in situ with fluorescent probes (FISH). The six species analyzed showed remarkable chromosome conservatism. The 18S and 5S ribosomal genes when analyzed in phylogenetic perspective demonstrate varied evolutionary dynamics, suggesting ocurrence of stasis process in some groups and greater dynamism in others. Double FISH with 18S and 5S probes showed both how efficient cytotaxonomic markers in the homogeneous karyotypes of this group of species. The karyotypic pattern identified in addition to the evolutionary aspects of karyotype, are suggestive of existence of low potential of post-zygotic barrier, prompting further research to prospect for artificial interspecific hybridization of these species of commercial importance

Processos carioevolutivos na ordem tetraodontiformes: uma visão através de suas diferentes linhagens

Given the great diversity of fishes, the Order Tetraodontiformes stands to show genetic and morphological characteristics enough singular. The fishes of this order have a compact DNA which favors molecular studies, as well as comparisons with more basal species. Model of genome evolution, there are still many gaps in knowledge about their chromosomal patterns and how evolutionary rearrangements influence the marked variation in DNA content of this order. In view of this, we present cytogenetic analyzes of the species Acanthostracion quadricornis (Ostraciidae), A. polygonius (Ostraciidae) Melichthys niger (Balistidae) Cantherhines macrocerus (Monacanthidae) and C. pullus (Monacanthidae), Lagocephalus laevigatus, Colomesus psittacus and Canthigaster figueiredoi (Tetraodontidae), to contribute with cytogenetic data for this group. The analysis was performed by C-banding, Ag-RONs, coloring with base-specific fluorochromes DAPI-CMA3, restriction enzymes AluI, EcoRI, TaqI, PstI and HinfI and in situ hybridization with probes for ribosomal DNA 18S and 5S. The heterochromatic ultrastructure of A. quadricornis and A. polygonius revealed a outstanding heterochromatin content, which may indicate that the accumulation or loss of extensive heterochromatin content could be responsible for large variations in genomic content displayed in different Tetraodontiformes families. The species Cantherhines macrocerus, C. pullus (Monacanthidae) and Melichthys niger (Balistidae) shows a huge karyotypic similarity both numerically and structural. L. laevigatus showed similar cytogenetic features (2n = 44 and single RONs) to the species of the genus Takifugu, which reinforces the idea of their phylogenetic relationships. C. psittacus presented the highest diploid number described for the family (2n = 56) and large amount of HC, features that related with its sister family Diodontidae. Cytogenetic analysis in C. figueiredoi revealed heterochromatic polymorphisms, RONs multiple and Bs chromosomes. These events are rare in marine fishes, and are possibly associated with the strong restructuring and genomic reduction that this family has been suffered. These features, plus the morphological and molecular data suggests that these species share the same ancestral branch, with a possible monophyletic origin. In this study, new contributions to the knowledge of evolutionary patterns facing by Tetraodontiformes are provided and discussed under cytotaxonomyc, genomic and evolutionary perspectives.

First record of Tuxophorus caligodes (Siphonostomatoida, Tuxophoridae) in sea-farmed cobia, Rachycentron canadum, in Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estratégia reprodutiva do peixe-voador, Hirundichthys affinis e do peixe agulha preta, Hemiramphus brasiliensis no litoral de Caiçara do Norte, Rio Grande do Norte, Brasil

The flyingfish, Hirundichthys affinis (Günther, 1866) (Exocoetidae) and ballyhoo half beak, Hemiramphus brasiliensis (Linnaeus, 1758) (Hemiramphidae) are marine fish species of commercial value, which contribute to artisanal fishery production of Rio Grande do Norte, Brazil. Besides the economic importance, these fish are important from an ecological point of view, being components in pelagic food chain, where they are the preferred prey of larger predators of high commercial value. This study aimed to determine the reproductive strategies of H. affinis and H. brasiliensis and the fishery production of H. affinis in the northern coast of Rio Grande do Norte. The results are presented in the form of six cientific articles and a review paper. The first article presents the morphometric measurements and meristic counts which confirmed the taxonomic status, population structure in length-weight and the gonad development of H. affinis through macroscopic observations of the ovaries and testes. Females of this species were bigger and heavier than males. The second article describes the reproductive tactics, such as, sex ratio, length at first sexual maturity, histological aspects of gonads, fecundity and spawning season, that indicate the reproductive strategy of H. affinis. The third article shows annual changes in the fishery production of H. affinis in Caiçara do Norte, during the period of 1993 to 2010, emphasizing the relevance of this fish in total fishery production of Rio Grande do Norte, besides registering the fall in production in the years 2008 to 2010. The fourth article describes the population structure, with respect to the length and weight, the length-weight relationship, growth type and sex ratio of Hemiramphus brasiliensis. The fifth article describes the reproductive biology of H. brasiliensis, with details about sex ratio, length at first sexual maturity, fecundity, type of breeding and spawning season. The sixth article deals with the reproductive strategy of H. brasiliensis. The review paper presents the topic of age determination of tropical fish using analysis of otoliths. Both species use the coastal waters of Caiçara do Norte for reproductive purposes. The flying fish, H. affinis migrates from the oceanic waters to the coastal waters to reproduce, coinciding with the rainy season. H. affinis presents total spawning and a seasonal reproductive strategy. However, H. brasiliensis lives and reproduces in the coastal waters displaying partial spawning and an equilibrium reproductive strategy

Characterization of small-scale fisheries in the Camamu-Almada basin, southeast state of Bahia, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização morfológica e bioquímica do sistema digestório e identificação por isótopos estáveis de robalo peva e flexa selvagens e de cativeiro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atualizações sobre o uso de óleo de peixe no tratamento de cardiopatia canina

There are cardiopathies that acometem the dogs, being able this being congenital or acquired and lately have grown the number of cases due to the increase of the life expectancy of these animals becoming each time more necessary prevention methods. In recent years innumerable research is being carried through to understand the influence of the fish oil in the cardiopathies. The fish oil ingestion, Omega 3, has shown beneficial effect in the prevention of cardiovascular illnesses in such a way in the men as in the animals. Such effect this related to the presence of acid greasy polyunsaturateds n-3, mainly acid the eicosapentaenóico (EPA) and acid the docosahexaenóico (DHA). These substances can be found in foods as marine cold water fish (salmon, tuna, sardine and Trout), hemp seeds and soy. The present study, therefore, it has as objective to carry through an update on the use of the fish oil in the treatment of cardiopathies in dogs

Análise da composição e distribuição geográfica dos atuns da costa brasileira (Perciformes: Scombridae: Thunnini)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da composição e distribuição geográfica dos atuns da costa brasileira (Perciformes: Scombridae: Thunnini)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Padrões temporais e grau de diversificação cariotípica em espécies atlânticas da família Acanthuridae (Perciformes)

The Acanthuridae family is a representative group from the marine fish that plays a key role in ecological dynamics of coral reefs. Three species are common along coastal reefs of Western Atlantic: Acanthurus coeruleus, Acanthurus bahianus and Acanthurus chirurgus. In the present study, cytogenetic data are presented for these three species Acanthurus based on classical cytogenetic methods and mapping of repetitive sequences such as ribosomal 18S and 5S rDNA and telomeric repeats to improve their karyotype evolutionary analyses. The cytogenetic pattern of these species indicated sequential steps of chromosomal rearrangements dating back 19 to 5 millions of years ago (M.a.) that accounted for their interspecific differences. A. coeruleus (2n=48; 2sm+4st+42a), A. bahianus (2n=36; 12m+2sm+4st+18a) and A. chirurgus (2n=34; 12m+2sm+4st+16a) share an older set of three chromosomal pairs that were originated through pericentric inversions. A set of six large metacentric pairs formed by Robertsonian (Rb) translocations found in A. bahianus and A. chirurgus and a putative in tandem fusion found in A. chirurgus are more recent events. The lack of interstitial telomeric sequences (ITS) in spite of several centric fusions in A. bahianus and A. chirurgus might be related to the long period of time after their occurrence (estimated in 5 M.a.). Furthermore, the homeologies among the chromosome pairs bearing ribosomal genes, in addition to other structural features, highlight large conserved chromosomal regions in the three species. Our findings indicate that macrostructural changes occurred during the cladogenesis of these species were not followed by conspicuous microstructural rearrangements in the karyotypes.

Desenvolvimento de um novo protocolo alimentar para Linguado, Solea senegalensis, à base de copépodes congelados

A qualidade do alimento é essencial para que as larvas obtenham os nutrientes necessários para um desencolvimento normal. Como as larvas de peixes marinhos têm um elevado potencial de crescimento, têm igualmente necessidades nutritivas específicas e elevadas. Copépodes são considerados o melhor alimento para a maioria das larvas marinhos, uma vez que o perfil nutricional preenche os requisitos das larvas de peixes. Os copépodes são uma uma excelente fonte de ácidos gordos insaturados (HUFAs) e poliinsaturados (PUFAs), não necessitando de enriquecimento, como a Artemia spp.. A utilização de copépodes congelados (Planktonic AS, Noruega) é uma nova e vantajosa alternativa para a aquacultura, no qual estão disponiveis durante todo o ano e mantêm a composição bioquímica ao longo do ano. Inicialmente estudou-se o comportamento alimentar do linguado face a este novo produto, pois o mesmo não apresenta movimento. Foi desenvolvido um protocolo para a coloração dos copépodes congelados. Taxa de ingestão e/ou comportamento alimentar foram avaliados quando as larvas foram alimentadas com copépodes corados, não corados e artémia. Observou-se que a coloração aumenta a ingestão de copépodes congelados pelas larvas de peixe, embora a uma taxa inferior quando comparado com a artémia. O objetivo deste estudo foi desenvolver um protocolo alimentar à base de copépodes congelados, em substituição das presas habitualmente utilizadas (rotíferos e artémia), durante o período larvar do linguado, Solea senegalensis. Foram testados 2 protocolos alimentares, 50:50 e Agressivo, com a substituição de 50% e 90%, respectivamente, de presas vivas do protocolo alimentar para liguado habitualmente utilizado na Estação Piloto de Piscicultura de Olhão (EPPO), sendo este consideradoo Controlo. O ensaio larvar decorreu desde a abertura de boca até aos 40 dias após a eclosão (DAE). As amostras foram recolhidas periodicamente para avaliar o crescimento, sobrevivência e a condição nutricional das larvas, através da determinação do índice ARN:ADN e da proteína total. Para avaliar a condição das pós-larvas, peixes de todos os tratamentos foram sujeitos a um desmame aos 40 DAE, com uma dieta inerte com incorporação de 10% de copépodes. O desempenho dos peixes foi seguido até aos 50 DAE. As larvas do tratamento Controlo apresentaram maior crescimento e uma maior taxa de ingestão de presas vivas, no entanto as larvas do protocolo 50:50 apresentaram um melhor índice de ARN:ADN. Estes dados sugerem que para o linguado, os copépodes podem substituir quase 50% das presas vivas.

Parâmetros citogenéticos de espécies comerciais de carangidae (perciformes), com vistas a sua empregabilidade na conservação biológica e piscicultura marinha

Worldwide, families Carangidae and Rachycentridae represent one of the groups most important commercial fish, used for food, and great potential for marine aquaculture. However, the genetic bases that can underpin the future cultivation of these species, cytogenetic between these aspects are very weak. The chromosomal patterns have provided basic data for the exploration of biotechnological processes aimed at handling chromosomal genetic improvement, such as induction of polyploidy, androgenesis and ginogenesis, as well as obtaining monosex stocks and interspecific hybridizations. This paper presents a comprehensive cytogenetic survey in 10 species, seven of the family Carangidae and the monotypic family Rachycentridae. Classical cytogenetic analysis and in situ mapping of multigene sequences were employed, and additionally for the genus Selene and morphotypes of Caranx lugubris, comparisons were made using geometric morphometrics. In general, conservative species exhibit a marked chromosome number (2n=48). Although present in large part, different karyotypic form, retain many characteristics typical of chromosomal Order Perciformes, the high number of elements monobrachyal, Ag-NORs/18S rDNA sites and heterochromatin simply reduced, preferably centromeric. The main mechanisms involved in karyotypic diversification are the pericentric inversions, with secondary action of centric fusions. In addition to physical mapping and chromosome detail for the species are presented and discussed patterns of intra-and interspecific diversity, cytotaxonomic markers. This data set provides a better understanding of these patterns caryoevolutyonary groups and conditions for the development of protocols based on Biotechnology for chromosomal manipulation Atlantic these species