Toxicidade de metais: uma avaliação em níveis molecular, individual e riscos para os ecossistemas aquáticos da Amazônia
| dc.contributor.advisor-co1 | Moreira, Raquel Aparecida | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4388003923600701 | por |
| dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-9392-8067 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Rocha, Odete | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7577441794992601 | por |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-0798-3316 | por |
| dc.contributor.author | Gomes, Diego Ferreira | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4901565121295295 | por |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0003-4434-0683 | por |
| dc.date.accessioned | 2024-09-04T21:14:52Z | |
| dc.date.available | 2024-09-04T21:14:52Z | |
| dc.date.issued | 2024-03-08 | |
| dc.description.abstract | The continuous entry of metals into aquatic ecosystems is a global reality, exacerbated in developing countries. In Brazil, especially in the North region, where most of the Legal Amazon is located, multiple pollution sources have multiplied for decades, posing risks to the aquatic biota. In this perspective, ecotoxicological studies, including the use of biomarkers, and ecological risk assessment protocols, can provide relevant information about the environmental conditions of aquatic ecosystems in this biome. Thus, the main objective of this study was to describe a new species of ostracode and assess its acute sensitivity to metallic salts (CuSO4, CdCl2, HgCl2, ZnCl2), both individually and in combination, as well as to evaluate if environmentally relevant concentrations induce oxidative stress. Finally, an ecological risk assessment protocol was conducted to examine the risks associated with exposure to these metals. Individuals of the species Strandesia rondoniensis used in this study were collected in the Natural Park of Porto Velho, in the Amazon region (state of Rondônia, Brazil), acclimatized, and cultured in laboratory. The growth and reproduction rates of eleven adult individuals of S. rondoniensis were analyzed. The ecotoxicological evaluation involved the simultaneous exposure to each metal individually and in a mixture, through a factorial design for toxicity with 25 different combinations over 48 hours. For the ecological risk assessment, concentrations of metals measured in the waters of various aquatic environments in the Amazon basin were considered based on the risk quotient values. Furthermore, investigations into the responses of biomarkers (Reduced Glutathione – GSH, Lipoperoxides – LPO, Metallothionein – MT, Superoxide Dismutase – SOD, and DNA Strandbreak) were conducted for all metals. The results of taxonomic identification of the species showed a high morphological resemblance to Neostrandesia striata and Bradleytriebella lineata, even though the new species belongs to Strandesia genus, indicating evolutionary convergence. Life cycle analysis showed that individuals of S. rondoniensis exhibit rapid growth and high reproductive rates, favoring their use in laboratory studies. The ecotoxicological results indicated that the toxicity gradient of metals was Cd > Hg > Cu > Zn. Toxicity in the mixture showed that the combination of Cu-Cd and Cu-Zn fit the model better (CA), indicating primarily synergism when copper predominated in the mixture. Meanwhile, the Cu-Hg interaction fit the model better (IA), again indicating synergism when copper was at a higher concentration. The survey conducted in this study shows that, although metal concentrations in the water were generally low, these values were well above the limits established by current national legislation in many areas, showing higher concentrations for the metals Co, Pb, Cr, Cu, and Ni. Concentrations of Mn, Cu, Ba, Pb, Co, Ni, Cr, Zn, Cd, and As were particularly high in sediment for various evaluated environments. Ecological risk assessment for the water compartment revealed that 56% of the studied areas presented a high risk (RQ>1) for aquatic biota. In sediment, 66% of the locations showed high risk and 40% medium risk (RQ = 0.1-1). The contamination factor indicated that 49% of the sampling points showed high contamination, and only 24% showed low contamination. Furthermore, sublethal exposures showed that the antioxidant and detoxification system (SOD, GSH and MT) were activated by exposure to metals; however, not enough to contain oxidative damage; thus, increasing LPO levels, resulting in DNA breakage. Therefore, the continuous contamination of aquatic ecosystems in the Amazon region represents a concerning threat to aquatic biota, as the concentrations found in our study are considerably above tolerance limits for many species, especially for the ostracode S. rondoniensis used in this study. | eng |
| dc.description.resumo | A entrada contínua de metais nos ecossistemas aquáticos é uma realidade global, agravada nos países em desenvolvimento. No Brasil, especialmente na região Norte, onde está localizada a maior parte da Amazônia Legal, múltiplas fontes de poluição se multiplicaram durante décadas, trazendo riscos à biota aquática. Nessa perspectiva, estudos ecotoxicológicos, incluindo o uso de biomarcadores, e protocolos de avaliação de riscos ecológicos, podem fornecer informações relevantes sobre as condições ambientais dos ecossistemas aquáticos deste bioma. Assim, o objetivo principal deste estudo foi descrever uma nova espécie de ostracode e avaliar sua sensibilidade aguda a sais metálicos (CuSO4, CdCl2, HgCl2, ZnCl2), tanto individualmente quanto em combinação, bem como avaliar se concentrações ambientalmente relevantes induzem estresse oxidativo. Finalmente, foi realizado um protocolo de avaliação de risco ecológico para examinar os riscos associados à exposição a estes metais. Indivíduos da espécie Strandesia rondoniensis utilizados neste estudo foram coletados no Parque Natural de Porto Velho, na região Amazônica (estado de Rondônia, Brasil), aclimatados e cultivados em laboratório. Foram analisadas as taxas de crescimento e reprodução de onze indivíduos adultos de S. rondoniensis. A avaliação ecotoxicológica envolveu a exposição simultânea a cada metal individualmente e em mistura, através de um planejamento fatorial para toxicidade com 25 combinações diferentes ao longo de 48 horas. Para a avaliação do risco ecológico foram consideradas concentrações de metais medidas nas águas de diversos ambientes aquáticos da bacia amazônica com base nos valores do quociente de risco. Além disso, investigações sobre as respostas de biomarcadores (Glutationa Reduzida – GSH, Lipoperóxidos – LPO, Metalotioneína – MT, Superóxido Dismutase – SOD e DNA Strandbreak) foram realizadas para todos os metais. Os resultados da identificação taxonômica das espécies mostraram alta semelhança morfológica com Neostrandesia striata e Bradleytriebella lineata, embora a nova espécie pertença ao gênero Strandesia, indicando convergência evolutiva. A análise do ciclo de vida mostrou que indivíduos de S. rondoniensis apresentam rápido crescimento e altas taxas reprodutivas, favorecendo sua utilização em estudos laboratoriais. Os resultados ecotoxicológicos indicaram que o gradiente de toxicidade dos metais foi Cd > Hg > Cu > Zn. A toxicidade na mistura mostrou que a combinação de Cu-Cd e Cu-Zn se ajustou melhor ao modelo (CA), indicando principalmente sinergismo quando o cobre predominou na mistura. Enquanto isso, a interação Cu-Hg ajustou-se melhor ao modelo (IA), novamente indicando sinergismo quando o cobre estava em maior concentração. O levantamento realizado neste estudo mostra que, embora as concentrações de metais na água fossem geralmente baixas, esses valores estavam bem acima dos limites estabelecidos pela legislação nacional vigente em muitas áreas, mostrando concentrações mais elevadas para os metais Co, Pb, Cr, Cu e Não. As concentrações de Mn, Cu, Ba, Pb, Co, Ni, Cr, Zn, Cd e As foram particularmente elevadas nos sedimentos para vários ambientes avaliados. A avaliação do risco ecológico para o compartimento hídrico revelou que 56% das áreas estudadas apresentavam alto risco (RQ>1) para a biota aquática. Nos sedimentos, 66% dos locais apresentaram risco alto e 40% risco médio (RQ = 0,1-1). O fator de contaminação indicou que 49% dos pontos amostrais apresentaram alta contaminação e apenas 24% apresentaram baixa contaminação. Além disso, as exposições subletais mostraram que o sistema antioxidante e de desintoxicação (SOD, GSH e MT) foi ativado pela exposição a metais; porém, não o suficiente para conter o dano oxidativo; assim, aumentando os níveis de LPO, resultando na quebra do DNA. Portanto, a contaminação contínua dos ecossistemas aquáticos na região Amazônica representa uma ameaça preocupante à biota aquática, uma vez que as concentrações encontradas em nosso estudo estão consideravelmente acima dos limites de tolerância para muitas espécies, especialmente para o ostracode S. rondoniensis utilizado neste estudo. | por |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
| dc.description.sponsorshipId | 141304/2020-0 | por |
| dc.identifier.citation | GOMES, Diego Ferreira. Toxicidade de metais: uma avaliação em níveis molecular, individual e riscos para os ecossistemas aquáticos da Amazônia. 2024. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20473. | por |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20473 | |
| dc.language.iso | eng | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERN | por |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
| dc.subject | Amazônia | por |
| dc.subject | Avaliação de risco ecológico | por |
| dc.subject | Ecotoxicologia aquática | por |
| dc.subject | Espécies nativas | por |
| dc.subject | Metais | por |
| dc.subject | Amazon | eng |
| dc.subject | Ecological risk assessment | eng |
| dc.subject | Aquatic ecotoxicology | eng |
| dc.subject | Native species | eng |
| dc.subject | Metals | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA | por |
| dc.title | Toxicidade de metais: uma avaliação em níveis molecular, individual e riscos para os ecossistemas aquáticos da Amazônia | por |
| dc.title.alternative | Metals toxicity: an assessment at molecular, individual, levels and risks to Amazon aquatic ecosystems | eng |
| dc.type | Tese | por |
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