Um predador generalista na fronteira entre ecossistemas: interações tróficas e os processos ecossitêmicos bromelícolas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudio de las características tróficas y modelación de ecosistema de la Charca de Maspalomas

Programa de Oceanografía Biológica

Dinâmica de interações tróficas de Euschistus heros (Hemiptera: Pentatomidae) com Telenomus podisi e Trissolcus basalis (Hymenoptera: Platygastridae)

Dentre os insetos que causam prejuízo a produção de soja, os percevejos fitófagos destacam-se como o principal grupo de pragas, sendo Euschistus heros (Fabricius, 1798), atualmente, a principal espécie de praga da cultura, que está distribuída em todas as regiões brasileiras de cultivo da leguminosa. Para o controle das populações destes insetos, o método mais utilizado é o controle químico. No entanto, as exigências tem sido crescentes no que diz respeito à redução do uso de agroquímicos. Dentre as alternativas, o uso dos parasitoides de ovos Telenomus podisi Ashmead, 1881 e Trissolcus basalis Wollaston, 1858 emerge com bom potencial para programas de controle biológico. O uso desses agentes de controle deve ser baseado em estudos que assegurem a eficiência dos insetos no manejo da população da praga. O presente estudo combina experimentação laboratorial e de campo com modelagem matemática para investigar o potencial dos parasitoides como controladores do percevejo da soja. Foram realizados estudos relacionados aos parâmetros biológicos e potenciais reprodutivos de T. podisi e T. basalis através de tabelas de vida de fertilidade. Foram determinadas as exigências térmicas de ambos os parasitoides de ovos e observou-se o efeito da idade dos ovos de E. heros no parasitismo por T. podisi e T. basalis. Foi também avaliada a interação entre as duas espécies de parasitóides e determinado o número ideal de cada espécie de parasitoide a ser liberado de acordo com a densidade de ovos do hospedeiro. Finalmente um modelo matemático foi proposto visando simular interações e liberações em parasitoides, para o controle de E. heros. Com a combinação entre os experimentos e a implementação de metodologia analítica através de modelagem ecológica espera-se incrementar estratégias de controle da praga, para fundamentar a recomendação do uso do parasitoide mais eficiente para controlar E. heros, ou mesmo a melhor forma de combinar o o uso das espécies de inimigos naturais.

Dinâmica de interações intraguilda em Chrysoperla externa (Neuroptera: Chrysopidae), Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) com Diaphorina citri (Hemiptera: Psyllidae)

A necessidade por recursos alimentares move os insetos predadores na busca por presas, para garantir a sobrevivência. Existem vários fatores que podem influenciar o comportamento de busca e escolha por presas e, sob determinadas circunstâncias, o inseto pode escolher se alimentar de presas não alvo, como, por exemplo, inimigos naturais e assim prejudicar a população de organismos benéficos. Garantir a estabilidade do agroecossistema é uma forma de manter as populações de pragas em níveis compatíveis com a ação de inimigos naturais e, consequentemente obter o sucesso no controle biológico. Programas bem sucedidos de manejo de pragas requerem previamente a realização de estudos sobre comportamento de insetos. Com o intuito de compreender os fatores que governam o comportamento predatório e as interações ecológicas entre Harmonia axyridis e Chrysoperla externa, considerando a presença de Diaphorina citri como presa, objetivou-se estudar o efeito de interações intraguilda sobre a predação de D. citri, experimentalmente e utilizando modelos estatísticos para compreender a dinâmica de interações tróficas no contexto de potenciais guildas presentes em citros. Três experimentos distintos foram realizados para investigar o comportamento dos insetos predadores. Foram realizados testes com escolha entre larvas dos predadores C. externa e H. axyridis e testes com e sem escolha comparando machos e fêmeas do predador H. axyridis, a fim de investigar padrões de escolha de presas. O segundo experimento foi realizado para investigar o comportamento predatório entre larvas de segundo instar dos predadores sob diferentes densidades de D. citri como presa. As combinações foram: sem escolha de presas intraguilda, combinações com escolha de presas intraguilda e combinações com a presença de dois predadores da mesma espécie para possibilitar o canibalismo. As densidades de D. citri utilizadas foram 5, 10, 15, 30, 60, 80. No último experimento avaliou-se a interação entre larvas de C. externa e H. axyridis, ao longo do desenvolvimento, simulando a existência de apenas uma presa, como fonte de alimento. O desenvolvimento dos predadores foi avaliado e comparado utilizando-se duas presas diferentes, ninfas de D. citri e ovos de Ephestia kuehniella para cada larva de primeiro instar dos predadores C. externa e H. axyridis. As combinações de predadores foram as mesmas citadas no experimento anterior. Observou-se a duração do desenvolvimento larval nas diferentes combinações de predadores e presa, bem como o percentual de predações intraguilda e canibalismos ocorridos. Nem a densidade de presas, nem o tipo de presa ofertada influenciou o comportamento das larvas dos predadores para a realização de predação intraguilda ou canibalismo. O principal fator foi a diferença de idade que reflete no tamanho dos predadores, podendo direcionar a predação intraguilda ou o canibalismo e até mesmo acelerar o ciclo de desenvolvimento do predador intraguilda envolvido. Predadores em estágio inicial de vida buscaram por qualquer tipo de presa para garantir sua sobrevivência, não demonstrando qualquer padrão em suas escolhas. No caso dos adultos de H. axyridis, há diferença de comportamento entre os sexos, dependendo da densidade de presas disponíveis, fêmeas poderão ser mais ágeis na busca e consumo de presas.

Estratégias tróficas do peixe traíra, Hoplias malabaricus e do peixe cascudo, Hypostomus pusarum do açude Marechal Dutra, Rio Grande do Norte, Brasil

The fish, Hoplias malabaricus (Osteichthyes: Erythrinidae) and armored catfish, Hypostomus pusarum (Loricariidae) are of freshwater origin from the neotropical region, and are considered ecologically and economically of important. This work investigated the trophic strategies, the morphology and histology of the digestive tract of these fish captured from the Marechal Dutra reservoir, Acari, the semiarid region of Rio Grande do Norte, Brazil. A total of 133 individuals of H. malabaricus and 118 specimens of H. pusarum were analyzed. The two study species occupy different levels in the food chain and spatial distribution in the water column of the reservoir. The results of this study are presented in the form of four scientific papers. The first article describes the morphology and histology of the digestive tract and the feeding habits of H. malabaricus (Bloch, 1794). This fish has a short intestine, with an intestinal coefficient of 0.72 ± 0.09. The dietary importance index indicates that H. malabaricus feeds preferentially on animal matter, especially on fish (72.8%) and prawns (27.2%). The histology of its digestive tract confirms the carnivorous feeding habit. The second article discusses about the pioneering work on the feeding strategy and the characterization of anatomy and histology of the digestive tract of H. pusarum. The intestine of this fish is long, with an intestinal coefficient of 10.8±0.7. The dietary importance index indicates that H. pusarum feeds preferentially on organic matter in decomposition (88.7%) and on filamentous microalgae and diatoms (11.3%). The third article compares the morphological aspects of the digestive tract of H. malabaricus and H. pusarum, in relation to their food habits. The arrangement of the digestive organs in both species is directly related to the shape of the peritoneal cavity and the form of the body. The short intestine of H. malabaricus and the long intestine of H. pusarum are associated with their feeding habits. The morphology of the digestive tracts of H. malabaricus and H. pusarum confirm their food habits, carnivorous and detritivorous / herbivorous, respectively. The fourth article discusses the food and reproductive aspects (length and weight, length-weight relationship, type of growth and sex ratio) of H. pusarum. This species has a negatively allometric growth, with the predominance of females in the sampled population. H. malabaricus inhabits the pelagic environment and is a carnivore, while H. pusarum, lives in the benthic environment and is characterized as a detritivore/herbivore. Each species studied shows a very different diet, without trophic competition between them. The morphological and anatomical structures of the digestive tract reflect their feeding strategy.

Bacterioplâncton de quatro lagos rasos subtropicais com distintas características tróficas

O papel exercido pelas bactérias é reconhecido como fundamental no metabolismo de qualquer sistema aquático, não só pela mineralização da matéria orgânica, como também pela transferência de matéria e energia para níveis tróficos superiores (“microbial loop”). Para a realização deste estudo foram escolhidos quatro lagos com diferentes estados tróficos no Campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande – FURG - RS. O Lago Biguás e o da Base possuem características de ambientes eutrófico - hipereutrófico, enquanto que, o Lago Polegar é caracterizado como um ambiente oligo-mesotrófico e o Lago Negro é considerado um ambiente distrófico. Em um estudo anterior em nove lagos rasos nesta mesma região, incluindo os quatro analisados no presente trabalho, Souza (2007) sugeriu que as bactérias livres atuariam como mineralizadoras e o seu crescimento seria limitado pela disponibilidade de fosfato (controle “bottom-up”), enquanto que as bactérias aderidas participariam da decomposição dos agregados orgânicos. Também foi sugerido que as bactérias aderidas seriam controladas principalmente pela predação por flagelados e ciliados (controle “top-down”), provavelmente devido ao seu maior biovolume. Porém, estas informações foram obtidas a partir de relações estatísticas de dados coletados em uma única amostragem. Assim, neste estudo a comunidade bacteriana (abundância e biomassa) e outros parâmetros físicos, químicos e biológicos dos quatro lagos rasos sub-tropicais foram estudados em amostragens quinzenais no decorrer de um ano entre junho de 2008 e maio de 2009. Nossos resultados indicam que a disponibilidade de carbono orgânico dissolvido produzido pelo fitoplâncton parece ser um dos principais fatores controladores da dinâmica de bactérias nestes lagos. Entretanto, a predação no Lago Negro parece ter sido de maior magnitude no controle das bactérias neste ambiente, uma vez que não houve um incremento na abundância bacteriana deste lago proporcional ao incremento da clorofila a. A presença de um maior número de nano - e microflagelados neste lago dá suporte a esta hipótese. Para testar esta hipótese, foi realizado um experimento utilizando-se a Técnica da Diluição em conjunto com a técnica a de FISH (Hibridização in situ Fluorescente) para identificar as taxas de produção e consumo não só dos diferentes morfotipos, mas também dos diferentes grupos filogenéticos (Archaea, Eubacteria, Alfa- Beta- e Gama-Proteobacteria e Cytophaga-Flavobacter) de uma amostra de água do Lago Negro. Os resultados deste experimento indicaram que as bactérias estão, de fato, sendo consumidas por vi protozoários na mesma proporção que estão sendo produzidas. Além disso, no Lago Negro a predação parece estar vinculada ao tamanho/biovolume celular, sendo os morfotipos de tamanho reduzido mais resistentes a predação e, por isso, mais abundantes.

Análise da composição da dieta de seis espécies de peixes coexistentes em um reservatório tropical (Reservatório de Ribeirão das Lajes, Piraí-RJ)

O presente estudo analisou o conteúdo digestório de 221 indivíduos de seis espécies de peixes, do reservatório de Ribeirão das Lajes (Piraí-RJ), sendo 44 exemplares da espécie Loricariichthys castaneus, 56 de Parauchenipterus striatulus, 46 de Metynnis maculatus, 40 de Astyanax bimaculatus, 31 de Astyanax parahybae e 4 de Rhamdia quelen. O intuito foi o de estabelecer suas dietas, através do emprego do índice de importância alimentar (IAi), verificar a existência de diferenças na alimentação entre épocas seca e chuvosa e ainda as suas relações tróficas no ambiente aquático em questão. Não foram observadas grandes alterações da dieta das espécies estudadas entre épocas do ano. Foi evidenciada uma utilização de recursos alimentares semelhantes entre as espécies, que puderam ser divididas em dois grupos: um composto por espécies de hábitos onívoros com tendência a insetivoria e que empregaram recursos alóctones em suas dietas, formado por A. bimaculatus, A. parahybae e P. striatulus e outro contendo L. castaneus, R. quelen e M. maculatus que apresentaram uma maior amplitude de itens ingeridos, sendo muitos itens associados ao substrato e alguns a coluna dágua. Existiu uma sobreposição alimentar entre as espécies onívoras, todavia a ampla disponibilidade de recursos alimentares passíveis de serem explorados pelos peixes no reservatório faz com que esta sobreposição não se converta em possível competição por alimentos. Além disso, as espécies exploraram secundariamente itens alimentares diferenciados em suas dietas.

Bioacumulação de mercúrio total (HgT) em tecidos de atuns e afins coletados no Sudeste do Brasil

O mercúrio é um metal pesado que vem sendo reconhecido como um poluente potencialmente perigoso no ecossistema marinho devido à sua alta toxicidade e tendência a sofrer bioacumulação nos organismos e biomagnificação através das teias tróficas, podendo ser encontrado em elevadas concentrações em predadores de topo, como os atuns. O objetivo do presente estudo foi utilizar atuns e afins (Thunnus atlanticus, Thunnus albacares, Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus, Coryphaena hippurus e Sarda sarda) como indicadores da disponibilidade de mercúrio total (HgT) nas teias tróficas oceânicas do Rio de Janeiro. Os indivíduos foram coletados no período entre Fevereiro de 2009 a Janeiro de 2010, no desembarque pesqueiro da cidade de Cabo Frio, no Estado do Rio de Janeiro, no Sudeste do Brasil. A determinação das concentrações de mercúrio total foi baseada em Malm et al. (1989) e Bastos et al. (1998). As alíquotas de músculo e fígado foram digeridas através de uma mistura de ácidos e as concentrações de mercúrio total foram determinadas por espectrofotometria a vapor frio (FIMS-400, Perkin-Elmer). A precisão e exatidão dos métodos analíticos foram determinadas utilizando os materiais certificados, DORM-3 e DOLT-4, (NRC, Canadá). Os dados foram analisados estatisticamente através do programa STATISTICS 7.0 for Windows. As concentrações de mercúrio total (HgT) encontradas nos atuns e afins variaram significativamente entre as espécies para o músculo e fígado. As menores concentrações foram registradas em Coryphaena hippurus, (0,008 mg. Kg-1 no músculo e 0,003 mg. Kg-1 no fígado), enquanto as maiores concentrações foram reportadas no músculo de Thunnus atlanticus (1,300 mg. Kg-1) e no fígado de Sarda sarda (2,495 mg. Kg-1). Foram encontradas diferenças significativas entre as concentrações de mercúrio total musculares e hepáticas para Katsuwonus pelamis, Euthynnus alletteratus e Sarda sarda, com as concentrações mais elevadas encontradas no fígado. Além disso, o tamanho e o peso dos indivíduos foram fatores importantes, sendo positivamente correlacionados com as concentrações de mercúrio total em todas as espécies, com exceção das concentrações hepáticas encontradas em Katsuwonus pelamis e Euthynnus alleteratus. Ademais, nove indivíduos mostraram altas concentrações musculares, acima de 0,5 mg.Kg-1, limite máximo estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em peixes predadores para consumo humano. Estes resultados são preocupantes, uma vez que podem representar potencial risco à saúde. Considerando o mercúrio um micro poluente tóxico, as elevadas concentrações encontradas nesses peixes, podem causar efeitos neles e em seus consumidores. Portanto, é importante um contínuo monitoramento de peixes para auxiliar na sua conservação e permitir identificar quais espécies podem ser consumidas e com qual frequência.

La simbiosis entre pastos y hongos endofitos : su impronta aérea y subterránea en distintos contextos agroecológicos

Las plantas integran interacciones con múltiples especies mutualistas y antagonistas. Recientemente, se ha comenzado a considerar a los microorganismos simbiontes y en particular a hongos endofitos como moduladores de otras interacciones y, en consecuencia, de la estructura y el funcionamiento de las comunidades. El objetivo de esta tesis fue evaluar los efectos de la simbiosis entre pastos y hongos endofitos asexuales (Neotyphodium spp., Clavicipitaceae) sobre las comunidades del suelo y las relaciones de retroalimentación planta-suelo. Se postuló que la simbiosis Lolium multiflorum-N. occultans modifica la estructura de las comunidades aéreas a través de cambios en el suelo, y que estos efectos pueden variar con el contexto ecológico. Se realizaron ocho experimentos (en mesocosmos y a campo) en los que se manipuló la proporción de plantas con endofitos bajo distintas condiciones ambientales generadas por el pastoreo o la historia de uso. La presencia de la simbiosis redujo las tasas de descomposición y modificó la estructura de las redes tróficas del suelo, probablemente a través de la actividad radicular de la planta hospedante. La simbiosis generó respuestas de retroalimentación negativa sobre otras especies herbáceas, mejoró la capacidad invasora de L. multiflorum, aumentó la riqueza de especies vegetales y redujo la cobertura de pastos nativos y exóticos. Sin embargo, estos efectos sobre las comunidades aéreas y subterráneas fueron evidentes solo bajo ciertas condiciones dadas por el pastoreo y la historia de uso del suelo. Las interacciones múltiples que establecen las plantas y la historia del ambiente deberían ser consideradas en los modelos que describen los mecanismos que determinan la estructura y el funcionamiento de las comunidades. Esta tesis sostiene que la simbiosis pasto-endofito es más que un mutualismo defensivo ya que modula interacciones múltiples entre componentes aéreos y subterráneos e influye sobre la invasión y el ensamble de las comunidades

Host species of bees from the tribe Meliponini Nest in semi - arid Chaco forest near Las Lomitas, Formosa (Argentina)

p.85-91

Host species of bees from the tribe Meliponini Nest in semi - arid Chaco forest near Las Lomitas, Formosa (Argentina)

p.85-91

Methodologies for a sustainable development of estuarine ecosystems

As zonas costeiras, estuarinas e lagunares são consideradas áreas muito produtivas e dotadas de grande biodiversidade sendo, por isso, consideradas de elevado valor ecológico e económico. No entanto, nas últimas décadas tem vindo a verificar-se um aumento da contaminação destes ecossistemas como resultado de diversas actividades antrópicas. As abordagens actualmente disponíveis para avaliação do impacto da poluição em ecossistemas estuarinos e lagunares apresentam diversos tipos de lacunas, pelo que é importante desenvolver metodologias mais eficazes com organismos autóctones. Neste contexto, o objectivo central desta dissertação consistiu em desenvolver e validar métodos ecologicamente relevantes para avaliação da contaminação estuarina e dos seus efeitos, utilizando o góbio-comum (Pomatoschistus microps), quer como organismo-teste quer como espécie sentinela, devido à importante função que desempenha nas cadeias tróficas de diversos estuários da costa Portuguesa. A Ria de Aveiro foi seleccionada como área de estudo principalmente pelo facto de possuir zonas com diferentes tipos de contaminação predominante e de haver conhecimento científico de base abundante e de elevada qualidade sobre este ecosistema. Na primeira fase do estudo, foram investigados os efeitos agudos de dois hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) (benzo[a]pireno e antraceno), de um fuel-óleo e de dois metais (cobre e mercúrio) em P. microps, utilizando ensaios laboratoriais baseados em biomarcadores e em parâmetros comportamentais, os quais foram avaliados utilizando um dispositivo expressamente desenvolvido para o efeito, designado por speed performance device (SPEDE). Como biomarcadores foram utilizados parâmetros envolvidos em funções fisiológicas determinantes para a sobrevivência e desempenho dos animais (neurotransmissão, obtenção de energia, destoxificação e defesas anti-oxidantes), nomeadamente a actividade das enzimas acetilcolinesterase, lactato desidrogenase, CYP1A1, glutationa S-transferases, glutationa reductase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, catalase, tendo ainda sido determinados os níveis de peroxidação lipídica como indicador de danos oxidativos. De forma global, os resultados indicaram que os agentes e a mistura testados têm a capacidade de interferir com a função neurológica, de alterar as vias utilizadas para obtenção de energia celular, induzir as defesas antioxidantes e, no caso do cobre e do mercúrio, de causarem peroxidação lipídica. Foram ainda obtidas relações concentração-resposta a nível dos parâmetros comportamentais testados, nomeadamente a capacidade de nadar contra a corrente e a distância percorrida a nadar contra o fluxo de água, sugerindo que os agentes testados podem, por exemplo, diminuir a capacidade de fuga aos predadores, as probabilidades de captura de presas e o sucesso reprodutivo. Na segunda fase, tendo sido já adaptadas técnicas para determinação de vários biomarcadores em P. microps e estudada a sua resposta a dois grupos de poluentes particularmente relevantes em ecossistemas estuarinos e lagunares (metais e HAPs), foi efectuado um estudo de monitorização utilizando P. microps como bioindicador e que incluiu diversos parâmetros ecológicos e ecotoxicológicos, nomedamente: 20 parâmetros indicativos da qualidade da água e do sedimento, concentração de 9 metais em sedimentos e no corpo de P. microps, 8 biomarcadores e 2 índices de condição na espécie seleccionada. A amostragem foi efectuada em quatro locais da Ria de Aveiro, um considerado como referência (Barra) e três com diferentes tipos predominantes de contaminação (Vagueira, Porto de Aveiro e Cais do Bico), sazonalmente, durante um ano. Os resultados obtidos permitiram uma caracterização ecotoxicológica dos locais, incluindo informação sobre a qualidade da água, concentrações de contaminantes ambientais prioritários nos sedimentos e nos tecidos de P. microps, capacidade desta espécie para bioacumular metais, efeitos exercidos pelas complexas misturas de poluentes presentes em cada uma das zonas de amostragem nesta espécie e possíveis consequências para a população. A análise multivariada permitiu analisar de forma integrada todos os resultados, proporcionando informação que não poderia ser obtida analisando os dados de forma compartimentalizada. Em conclusão, os resultados obtidos no âmbito desta dissertação indicam que P. microps possui características adequadas para ser utilizado como organismoteste em ensaios laboratoriais (e.g. abundância, fácil manutenção, permite a determinação de diferentes tipos de critérios de efeito utilizando um número relativamente reduzido de animais, entre outras) e como organismo sentinela em estudos de monitorização da poluição e da qualidade ambiental, estando portanto de acordo com estudos de menor dimensão previamente efectuados. O trabalho desenvolvido permitiu ainda adaptar a P. microps diversas técnicas bioquímicas vulgarmente utilizadas como biomarcadores em Ecotoxicologia e validá-las quer no laboratório quer em cenários reais; desenvolver um novo bioensaio, utilizando um dispositivo de teste especialmente concebido para peixes epibentónicos baseado na performance natatória de uma espécie autóctone e em biomarcadores; relacionar os efeitos a nível bioquímico com parâmetros comportamentais que ao serem afectados podem reduzir de forma drástica e diversificada (e.g. aumento da mortalidade, diminuição do sucesso reprodutivo, redução do crescimento) a contribuição individual para a população. Finalmente, foi validada uma abordagem multidisciplinar, combinando metodologias ecológicas, ecotoxicológicas e químicas que, quando considerada de forma integrada utilizando análises de estatística multivariada, fornece informação científica da maior relevância susceptível de ser utilizada como suporte a medidas de conservação e gestão em estuários e sistemas lagunares.

Cadmium phytotoxicity and trophic transfer to isopods

O cádmio (Cd) é um metal não essencial e é considerado um poluente prioritário pela comunidade europeia. Este metal atinge o ambiente no decurso de várias actividades antropogénicas e tende a concentrar-se nos solos e sedimentos, onde está potencialmente disponível para as plantas, sendo posteriormente transferido através da cadeia trófica. Neste contexto, o principal objectivo da presente dissertação foi o estudo dos efeitos da assimilação e da acumulação de Cd em plantas e as suas consequências para animais consumidores. Numa primeira fase, foram estudados os principais efeitos fisiológicos e genotóxicos do Cd em plantas. As plantas de alface (Lactuca sativa L.) expostas a Cd apresentaram um decréscimo na eficiência fotossintética, aumento de peroxidação lipídica e alterações significativas na actividade de enzimas de stress oxidativo. Estas alterações culminaram num decréscimo do crescimento da parte aérea no final da exposição. As respostas obtidas pelos parâmetros bioquímicos sugerem que estes poderão ser utilizados como eventuais biomarcadores em testes ecotoxicológicos com Cd em abordagens integrantes em conjunto com parâmetros clássicos. Os efeitos mutagénicos de Cd foram avaliados através da determinação da instabilidade de microsatélites (IM). Não foi observada IM, nem nas folhas nem nas raízes de plantas de alface com 5 semanas de idade expostas a 100 μM Cd durante 14 dias, no entanto observou-se IM em raízes de alface exposta a 10 μM Cd durante 28 dias desde a germinação. A idade da planta e a maior acumulação de Cd nas raízes poderão explicar os resultados obtidos. A clastogenicidade de Cd foi analisada em três espécies vegetais com diferentes capacidades de destoxificação e acumulação de metais através de citometria de fluxo. Foram detectadas alterações significativas nos parâmetros analisados em raízes alface, mas não nas espécies Thlaspi caerulescens J & C Presl e Thlaspi arvense L. Estes resultados sugerem que o stress provocado pelo Cd originou clastogenicidade como consequência da perda de porções de cromossomas, uma vez que o conteúdo de ADN nuclear diminuiu. A transferência trófica através da cadeia alimentar permanece muito pouco estudada em termos ecotoxicológicos. A distribuição subcellular de metais num organismo pode ser utilizada para compreender a transferência trófica de um metal na cadeia alimentar. Como tal, numa última parte é estudado de que modo a distribuição subcellular do Cd em plantas com perfis de acumulação de Cd distintos afecta a biodisponibilidade e transferência trófica de Cd para isópodes. A distribuição de Cd entre as 4 fracções subcelulares obtidas através de centrifugação diferencial revelou a existência de diferenças significativas entre as espécies de plantas. Estes resultados em conjunto com a avaliação directa da eficiência de assimilação (EA) de Cd individual de cada uma das quatro fracções subcelulares das plantas em estudo, resultou em informação de grande relevância para a explicação das diferenças observadas na EA de Cd por parte de isópodes alimentados com folhas de diferentes espécies de plantas. Com base nos resultados obtidos, o Cd ligado a proteínas estáveis à temperatura (e.g. metaloteoninas e fitoquelatinas) é o menos biodisponível, sendo assim o que menos contribuiu para a transferência trófica, enquanto que o Cd ligado a proteínas desnaturadas pela temperatura foi a fracção mais disponível para transferência trófica de Cd ao isópode. Estes resultados realçam a relevância ecológica da distribuição subcelular de Cd em plantas que tem influência directa na tranferência trófica deste metal para os consumidores e ainda o facto de que alterações na distribuição subcelular de Cd em plantas devido a diferentes mecanismos de destoxificação poderá ter um impacto directo na transferência trófica de Cd para o animal consumidor.

Influence of speciation in the bioavailability of cadmium to an isopod

Devido às actividades antropogénicas várias substâncias químicas têm sido introduzidas no meio ambiente em concentrações que de outro modo não ocorreriam de forma tão elevada naturalmente. Assim, o conhecimento acerca das características de um químico, tais como, o potencial para se acumular em diferentes níveis tróficos, a sua mobilidade dentro do ecossistema, a toxicidade específica e a bioacumulação, é fundamental para compreender os seus efeitos nos ecossistemas. Esta tese investiga a influência de especiação, na biodisponibilidade do cádmio (Cd) para o isópode Porcellio dilatatus, incluindo os efeitos de especiação do metal: (i) na assimilação do Cd, (ii) no modo como o Cd se distribui internamente no organismo, e (iii) como a sobrevivência e a reprodução são afectadas em isópodes terrestres. Num primeiro ensaio laboratorial avaliou-se a importância da transferência trófica na assimilação do Cd em P. dilatatus. Para tal analisou-se a eficiência de assimilação (EA) do Cd em isópodes, adicionado superficialmente ao alimento (alface) na forma de Cd(NO3)2 e contaminando o meio de crescimento da alface. A hipótese era de que a alface contaminada biologicamente através do cultivo em meio hidropónico contaminado teria uma maior proporção de complexos com proteína ou conjugado na forma de Cd (ex. Cd cisteína). A EA de Cd foi maior entre os isópodes que foram alimentados com o sal (71%, SE = 7%), do que entre os isópodes que se alimentaram de alface contaminada biologicamente (52%, SE = 5%), demonstrando-se assim num teste laboratorial que é provável que a especiação do Cd influencie a taxa de assimilação e acumulação do Cd. Na experiência alimentar que se seguiu, estudou-se em detalhe a especiação do metal comparando as EA do Cd conjugado com cisteína (Cd(Cys)2) e na forma de Cd(NO3)2, com os quais se contaminou gelatina com alface. A utilização de Cd-cisteína, proporcionou uma forma experimental para explorar a biodisponibilidade do Cd complexado dentro do tecido biológico. Como esperado, a EA de Cd em isópodes alimentados com nitrato de Cd (64%, SE = 5%) foi maior do que no caso de isópodes alimentados com o conjugado de cisteína (20%, SE = 3%). De seguida estudou-se a distribuição subcelular das espécies de Cd assimilado através de um processo de fraccionamento. Supunha-se que as diferenças de especiação de Cd reflectiria diferentes estratégias de compartimentalização, com consequências ao nível da detoxificação, armazenamento celular e distribuição subcelular do metal. O “sequestro” na forma de metal biologicamente detoxificado (BDM = proteínas estáveis ao calor - HSP e grânulos ricos em metal - RMG) foi maior nos isópodes alimentados com Cd(NO3)2, sugerindo que são mais eficientes na detoxificação de Cd (22%) do que quando alimentados com Cd(Cys)2 (15%). Foi também demonstrado que os isópodes alimentados com Cd(Cys)2 possuíam níveis de armazenamento de Cd superior nas fracções sensíveis ao metal (MSF = organelos e proteínas desnaturadas pelo calor - HDP) consideradas fracções potencialmente vulneráveis e afectando os isópodes em termos de toxicidade. As diferentes distribuições internas que se seguiram à assimilação e detoxificação das diferentes espécies de Cd foram finalmente avaliadas em termos da sobrevivência e reprodução dos isópodes. O tratamento com Cd(Cys)2 teve maior mortalidade, provavelmente devido à maior disponibilidade de Cd ingerido com implicações ao nível dos processos fisiológicos. Os isópodes alimentados com Cd(NO3)2 armazenaram o Cd nos MRG, como estratégia de detoxificação, sendo mais eficientes a detoxificar o Cd ainda que aumentando a concentração total do metal que se tornou menos tóxico para o isópode. Desta forma, o Cd nos grânulos não estava disponível para os processos fisiológicos e deixou de ser tóxico. Isso poderia estar relacionado com a resistência e tolerância aos metais devido à capacidade dos isópodes compartimentalizarem o Cd no hepatopâncreas, que actua como um mecanismo de detoxificação e contribui para a tolerância a altos níveis de cádmio. Em termos de parâmetros reprodutivos, observou-se uma redução de gestações e duração da gestação na presença de ambas as espécies de metal, mas no caso do Cd(Cys)2 as gravidezes não se concluíram. O número de jovens produzido por fêmeas alimentadas com Cd(NO3)2 foi menor do que no controlo, mas os pesos dos juvenis foram superiores. Finalmente sugere-se assim que esta abordagem seja considerada em estudos do movimento trófico de metais nas cadeias alimentares dado que se espera que a especiação de metais implique diferentes fluxos, dentro de uma dada cadeia trófica.

Microphytobenthos vs Hydrobia: trophic coupling in estuarine environment

Os estuários são ambientes complexos, biologicamente diversos e muito importantes no que respeita à produtividade primária. As zonas intertidais destes ecossistemas são ocupadas por organismos que possuem uma elevada capacidade de sobrevivência e adaptação face às variadas e rápidas alterações nos factores ambientais (tais como temperatura, salinidade, conteúdo hídrico, etc.). As cadeias tróficas com origem no ecossistema estuarino bentónico são essencialmente herbívoras, regulando o fluxo de energia desde o fundo sedimentar e através do ecossistema. Nas áreas estuarinas intertidais a produção primária é essencialmente suportada pelo microfitobentos (MPB). Estas comunidades de microalgas bênticas constituem uma importante fonte de matéria orgânica e são por si só a principal fonte alimentar para as populações de Hydrobia. Neste contexto, a interacção MPB - Hydrobia é um modelo-chave na investigação da cadeia trófica estuarina de origem bentónica, actuando como um importante canal de transporte de energia para os níveis tróficos superiores, especialmente se considerarmos que Hydrobia é uma importante presa para peixes, aves e caranguejos. O presente estudo tem por objectivos gerais: i) a investigação do controlo ambiental (particularmente da luz e do teor em água do sedimento) e endógeno na migração vertical do MPB e ii) a identificação e potencial utilização de marcadores tróficos (pigmentos e ácidos gordos) úteis à investigação da interacção MPB – Hydrobia em laboratório e em condições naturais, considerando a existência de uma elevada plasticidade trófica por parte da Hydrobia e a elevada densidade populacional que estes organismos podem apresentar. A primeira fase de investigação resultou na comparação do papel dos estímulos ambientais e do controlo endógeno nos padrões de comportamento migratório vertical do microfitobentos, demonstrando a existência de um controlo essencialmente endógeno na formação e desintegração do biofilme superficial. A regulação e manutenção da biomassa à superfície do sedimento são claramente controladas pela variação dos factores ambientais, em especial da luz, cuja presença é essencial à formação total do biofilme microalgal à superfície do sedimento intertidal. Foi proposta uma nova abordagem metodológica com vista à estimativa nãodestrutiva do teor de água de sedimentos intertidais vasosos , possibilitando o estudo da influência da acção do vento no conteúdo hídrico dos sedimentos e o consequente impacto da dessecação na comunidade microfitobêntica. Observou-se que a dessecação provoca efeitos limitantes não só na biomassa superficial mas também na actividade fotossintética dos biofilmes microfitobênticos, conduzindo à diminuição da produtividade primária. No que respeita à dinâmica trófica da interacção MPB - Hydrobia foi estabelecido o uso do pigmento feoforbide a, quantificado nas partículas fecais da fauna, como marcador trófico que permite estimar a quantidade de biomassa de microalgas (clorofila a) incorporada pelos organismos animais.Para tal foi investigada e comprovada a existência de uma relação significativa entre a concentração de feopigmentos excretados e a concentração de clorofila a ingerida. Estes estudos foram desenvolvidos numa primeira fase à escala diária, considerando os efeitos dos ciclos sazonais, dia-noite e maré, e depois com a validação em condições naturais, numa escala mensal. A taxa de ingestão média de indivíduos de H. ulvae varia ao longo do dia, com o máximo em torno dos períodos diurnos de maré baixa, o que pode estar relacionado com a disponibilidade de MPB. As taxas de ingestão (TI) de H. ulvae variam ainda em função da estação do ano (TI verão > TI primavera) e em função da densidade de indivíduos (> densidade, < ingestão). Verificou-se um efeito negativo na concentração de clorofila disponível após herbívoria independentemente da densidade de indivíduos. Finalmente, a comparação dos perfis de ácidos gordos de H. ulvae provenientes de diferentes habitats com os perfis de potenciais fontes alimentares permitiu demonstrar que os ácidos gordos são ferramentas úteis na identificação do habitat ocupado por estes organismos. No entanto, apesar da ocupação de diferentes habitats e da integração de múltiplas fontes de produção primária na sua dieta foram sempre observados significativos níveis de ácidos gordos específicos de microalgas (em particular diatomáceas), reforçando o papel importante das comunidades de microalgas bênticas na dieta das populações de H. ulvae.