Respostas bioquímicas e populacionais de Daphnia a um herbicida

Abstract

As crescentes exigências alimentares da população humana levaram a um aumento no uso de produtos sintéticos designados como pesticidas. No entanto, estes xenobióticos produzem efeitos que vão além dos ecossistemas e organismos alvo, afetando as populações e comunidades biológicas dos ecossistemas aquáticos nas vizinhanças dos terrenos agrícolas. Uma vez no sistema aquático, estes compostos podem perturbar mecanismos moleculares comuns a vários organismos, podendo levar à diminuição da performance de espécies mais sensíveis, acabando por desequilibrar o ecossistema em causa. Neste trabalho pretendeu-se avaliar o efeito do herbicida Primextra® Gold TZ (herbicida aplicado em culturas de milho) e do seu principal princípio ativo (Smetolacloro), em populações de cladóceros de água doce, a diferentes níveis de organização biológica. O milho é uma cultura importante em Portugal e na Europa, e são várias as formulações comerciais de herbicidas para esta cultura que incluem o S-metolacloro como princípio ativo. O estudo foi realizado em Daphnia longispina (Crustacea: Cladocera) pela posição chave que ocupa na transferência de massa e energia na teia trófica de ecossistemas lênticos. Em primeiro lugar, pretendeu-se avaliar os efeitos destes xenobióticos no crescimento e reprodução de D. longispina, utilizando ensaios agudos e crónicos de acordo com protocolos padronizados. Ambos os compostos apresentaram efeitos negativos nos parâmetros reprodutivos deste crustáceo, sendo a formulação ligeiramente mais tóxica que o princípio ativo. Concluiu-se que estas substâncias são prejudiciais ao ecossistema aquático a partir de 4,0 mg/L de S-metolacloro. Com base nestes valores, pretendeu-se determinar alterações nos perfis lipídicos desta espécie, quando exposta a concentrações subletais do princípio ativo, e perceber possíveis impactos multigeracionais da referida exposição. Os biomarcadores lipídicos são importantes indicadores da dinâmica das teias tróficas, permitindo identificar a condição fisiológica dos organismos. Mais ainda, é importante compreender os efeitos do herbicida nos ácidos gordos essenciais (e.g. ácidos gordos poli-insaturados: PUFA e HUFA), dado o seu papel na reprodução e crescimento destes herbívoros. A identificação e quantificação dos ácidos gordos em D. longispina foram efetuadas com recurso a cromatografia gasosa com detetor FID (flame ionization detector), após extração dos mesmos através da transesterificação (ou metanólise) dos triglicéridos e separação dos metil-ésteres produzidos. Não foram observadas alterações significativas nos parâmetros populacionais (exceto na 1ª ninhada) após exposição ao S-metolacloro. A análise dos ácidos gordos também não revelou alterações significativas nos perfis lipídicos que possam ser provocadas pelo composto testado. Mais importante ainda, a experiência demonstrou que o S-metolacloro não produziu efeitos na geração seguinte, o que sugere que as comunidades poderão recuperar depois de expostas a este xenobiótico.

The growing demand of the human population has led to an increase in the use of synthetic products, mainly pesticides. However, these xenobiotics may produce effects going beyond target organisms and ecosystems, affecting the biotic populations and communities in agroecosystems. Once in the aquatic system, these chemicals may disturb molecular mechanisms, common to several organisms, leading to underperformance of the most sensitive species, causing ecosystem unbalance. In this study, we studied the effect of a commercial formulation of an herbicide (Primextra® Gold TZ) and its active ingredient (S-metolachlor) on freshwater cladoceran populations, at different levels of biological organization. S-metolachlor is used in many herbicide formulations applied in corn/maize cultures, which is a relevant culture in Portugal and in Europe. The model organism chosen is a common cladoceran species (Daphnia longispina; Crustacea: Cladocera), which occupies a key position in the food web of lentic systems. First, the effect of the xenobiotics on the survival and reproduction of D. longispina was tested using standard acute and chronic assays. Both chemicals negatively affected the cladoceran’s reproductive parameters, with the commercial formulation being slightly more toxic than the active principle. We concluded that these chemicals are prejudicial to the aquatic ecosystems above 4.0 mg/L of S-metolachlor. Based on these values, we determined changes in the fatty acid profiles of the species, when exposed to sublethal concentrations of the active principle. The experimental design also allowed assessing potential multigenerational impacts of the exposure to S-metolachlor. Lipid biomarkers are important indicators of food web dynamics, allowing the identification of the organisms’ physiological status. Moreover, we intended to understand the effects of the herbicide on essential fatty acids (namely polyunsaturated fatty acids, PUFA and HUFA), given their role on the growth and reproduction of the model herbivores. The identification and quantification of fatty acids in D. longispina was performed with gas chromatography with a flame ionization detector, after extraction through transesterification (or methanolysis) of triglycerides and separation of the resultant methyl-esters. No significant populational changes (except in the 1st clutch) were found after exposure to S-metolachlor. Fatty acids analyzes also did not show significant changes in lipid profiles caused by the tested compound. More important, this experiment showed that S-metolachlor did not cause effects in the subsequent generation, thus suggesting that biotic communities may recover after exposure to the xenobiotic.