Toxicity of eucalypt and pine leaf extracts in fish and frogs

Abstract

A desmatação de florestas naturais, aliada à crescente extensão de florestas plantadas, de monoculturas, como o eucalipto e o pinheiro, leva à perda de biodiversidade e tem outras consequências que são particularmente nefastas em ribeiros intermitentes, prejudicando os organismos aquáticos, como peixes e anfíbios. O presente estudo teve como principais objetivos: (i) avaliar as características físico-químicas de extratos aquosos de folhas de eucalipto e pinheiro produzidos em laboratório, e de amostras de água recolhidas em poças de rios intermitentes localizados em florestas de eucalipto, pinheiro e caducas nativas; (ii) avaliar a toxicidade dos extratos de eucalipto e pinheiro em três espéciesmodelo, peixe-zebra (Danio rerio), rã-verde (Pelophylax perezi) e rã-de-unhasafricana (Xenopus laevis), e comparar a sensibilidade das espécies usadas aos diferentes extratos, tendo em conta a mortalidade e as malformações; (iii) avaliar os efeitos sub-letais dos extratos aquosos de eucalipto e pinheiro no peixe-zebra, com recurso aos biomarcadores vitelogenina (vtg), catalase (CAT), glutationa S-transferase (GST) e colinesterase (ChE). No geral, os extratos de folhas de eucalipto e pinheiro reduziram oxigénio e pH, e aumentaram fenóis, terpenos, lípidos e condutividade. O extrato de eucalipto mostrou ser mais tóxico do que o de pinheiro, para P. perezi e D. rerio, enquanto para X. laevis a toxicidade dos extractos é semelhante. A sensibilidade dos embriões aos extratos de eucalipto foi: D. rerio > X. laevis P perezi; e para o de pinheiro: X. laevis > D. rerio P. perezi. As malformações mais observadas foram cauda torcida e edemas. Os extratos aquosos de eucalipto e pinheiro induziram efeitos teratogénicos nos embriões do X. laevis. A actividade da CAT diminuiu em ambas as exposições (eucalipto e pinheiro), enquanto a GST diminuiu quando os organismos foram expostos ao extrato de eucalipto, mas aumentou quando expostos ao extrato de pinheiro. Não se verificaram diferenças significativas na vtg e na ChE com nenhum dos extratos. Os resultados obtidos sugerem que os extratos de folhas de eucalipto e pinheiro têm efeitos, sobre o peixe-zebra, ao nível do stress oxidativo, mas não parecem ter acção anti-colinérgica ou de disrupção endócrina. Com base nos efeitos tóxicos causados a embriões de peixes e anfíbios, obtidos neste estudo, por exposição dos mesmos a concentrações de extratos aquosos de folhas de eucalipto e pinheiro, que poderão ser encontradas no contexto real, afirmam-se os efeitos deletérios que os lixiviados das florestas plantadas de eucalipto e pinheiro podem ter nos estágios de vida primários das espécies aquáticas.

Deforestation of natural forests allied to the increasing extent of monoculture plantation forests, such as eucalypt and pine, causes biodiversity loss and has other consequences that are particularly damaging in intermittent streams, harming aquatic organisms, like fishes and amphibians. The present study aimed to: (i) assess the physico-chemical characteristics of laboratory aqueous extracts of eucalypt and pine leafs, and of intermittent stream summer pools draining eucalypt, pine or broadleaf forests; (ii) evaluate the toxicity of leaf extracts of pine and eucalypt in the embryos of three model species, the Zebrafish Danio rerio, the Perez’s frog Pelophylax. perezi and the African clawed frog Xenopus laevis, and compare the sensitivity of the studied species to the different leaf extracts using malformations and mortality as main endpoints; (iii) assess the sub-lethal effects of eucalypt and pine leaf aqueous extracts in zebrafish embryos, using the biomarkers vitellogenin (vtg), catalase (CAT) glutathione S-transferase (GST) and cholinesterase (ChE) as main endpoints. In general, leaf extracts were found to reduce water oxygen and pH, and increase dissolved phenolics, terpenes, lipids and conductivity. The eucalypt leaf extracts were more toxic than pine extracts for P. perezi and D. rerio embryos. Whereas for X. laevis the toxicity of these extracts seems to be similar. The sensitivity of the embryos to the eucalypt extracts was: D. rerio > X. laevis P. perezi; and to the pine extracts: X. laevis > D. rerio P. perezi. The malformations most commonly observed were tail curvation and edemas. We observed that exposure to eucalypt and pine leaf extracts induced teratogenicity in X. laevis embryos. CAT activity decreased for the eucalypt and pine leaf extracts. GST activity decreased in organisms exposed to the eucalypt leaf extract and increased for the pine. There were no significant differences in vtg nor in ChE for any of the extracts tested. These results suggest that eucalypt and pine leaf aqueous extracts affect the zebrafish embryos causing oxidative stress, but do not seem to have anti-cholinergic action nor to cause endocrine disruption. Based on the toxic effects to fish and amphibian embryos, obtained in this study, by exposing them to concentrations of eucalypt and pine leaf aqueous extracts, which can be found in the real context, the harmful effects that eucalypt and pine plantation forest leachates might have on the aquatic species early life stages are affirmed.