Is it posssible for native and introduced Ruditapes species to live in sympatry?

Abstract

In marine ecosystems, organisms are exposed to a variety of stressors such as metal/metalloid contamination, climate change, and introduction or spread of invasive species. One of the most successful invasive species is the clam Ruditapes philippinarum but this species may also co-habit in coastal ecosystems with the native species (Ruditapes decussatus). Although some researchers have studied these species to assess environmental contamination, little information is available about both species from different ecosystems. In addition, the effects induced by contaminants and climate change related factors on both species remain poorly understood. Therefore, the present thesis aimed to understand if the native species, R. decussatus, and the introduced species, R. philippinarum, co-exist in the same areas of the Ria de Aveiro and the Óbidos lagoon, and to study their metal(loi)s accumulation, partitioning, and biochemical performances when co-habiting. In addition, in the laboratory, it was also assessed the response of sympatric clam species when exposed to single (As concentrations and salinity, temperature, pH shifts) or combined stressors (pH and As concentrations). Field studies in the Ria de Aveiro and Óbidos lagoon revealed that native and introduced species co-exist in both marine ecosystems and in 2013/2014 the introduced species has not yet supplanted the native one. When present in the same area, both species presented similar metal(loid)s concentrations, cellular metal partition, and biochemical performance, independently of the contamination level of each area and ecosystem. This study also revealed that both species from both ecosystems accumulated higher metal(loid)s concentrations in the least contaminated areas than in the most contaminated areas. In addition to the fieldwork, laboratory studies showed that both species exposed to As contamination presented similar tolerance, being able to regulate As toxicity up to 8.2 mg/L. However, both species under As contamination scenario above 8.2 mg/L were negatively affected, not being able to maintain detoxification mechanisms against As exposure leading to its death. Relatively to temperature exposure, the native species was the most tolerant species to future chronic warming environmental conditions since the temperature rises induced less subcellular and molecular changes in native, than in introduced species. In addition, native species were also tolerant to seawater acidification (7.3) when compared to introduced one. However, low (14) and high (35) salinities affected negatively native species. Similar results were observed for introduced species at high salinity. Regarding the combined effects exposure, results showed that both species were not negatively affected by the predicted seawater acidification. However, the introduced species accumulated higher amount of As than the native clams, suggesting that the predicted seawater acidification may potentiate health risks associated with the consumption of this species. In conclusion, findings reported in this thesis improved the knowledge and provide an important data base about the distribution, contamination and the performance of both species from different ecosystems and the response of both species exposed to different environmental conditions, such as arsenic contamination, temperature increase, salinity shifts, and seawater acidification.

Nos ecossistemas marinhos os organismos estão expostos a uma enorme variedade de stresses tais como a contaminação por metais/metaloides, as alterações climáticas e a introdução de espécies invasoras. Uma das espécies invasoras mais bem-sucedidas é a amêijoa Ruditapes philippinarum, no entanto esta espécie pode também coabitar em ecossistemas costeiros com espécies nativas de amêijoas tais como Ruditapes decussatus. Embora alguns estudos utilizem estas espécies para avaliar a contaminação ambiental, pouca informação está disponível relativamente à abundância e distribuição de R. decussatus e R. philippinarum em diferentes ecossistemas. Além disso, os impactos induzidos por contaminantes e por fatores relacionados com as alterações climáticas em ambas as espécies continuam pouco conhecidos. Posto isto, a presente tese teve como objetivos perceber se a espécie nativa, R. decussatus, e a espécie introduzida, R. philippinarum, coabitam na Ria de Aveiro e na Óbidos lagoon, estudar a acumulação de metais e arsénio, a sua compartimentação e as alterações bioquímicas induzidas nestas espécies quando no ambiente. Para além destes objetivos, pretendeu-se também avaliar, através de ensaios laboratoriais, a resposta de ambas as espécies quando expostas a um stress isolado (contaminação por arsénio e variações de salinidade, temperatura ou pH), ou à combinação de diferentes stresses (contaminação por arsénio e variações de pH). Os estudos de campo efetuados na Ria de Aveiro e na Óbidos lagoon mostraram que as duas espécies coabitam e que a espécie introduzida em 2013 e 2014 ainda não tinha substituído a espécie nativa. Quando presentes na mesma área, ambas as espécies apresentam concentrações e compartimentação semelhante de metais e de arsénio, independentemente da contaminação de cada área e ecossistema. Esta semelhança reflete-se também ao nível da resposta bioquímica. Este estudo evidenciou também que, no ambiente ambas as espécies bioacumularam maior concentração de metais e arsénio nas áreas menos contaminadas do que nas áreas mais contaminadas. Para além dos trabalhos de campo, os estudos de laboratório mostraram que ambas as espécies quando expostas a arsénio apresentaram tolerância semelhante, sendo capazes de tolerar a toxicidade do arsénio até 8.2 mg/L. Contudo, quando expostas a um cenário de contaminação acima desta concentração, ambas as espécies apresentaram elevada mortalidade e reduzida capacidade em manter os seus mecanismos de desintoxicação. Relativamente à exposição a temperaturas elevadas, a espécie nativa provou ser a mais tolerante, uma vez que se verificaram menores alterações celulares e moleculares nesta espécie comparativamente à espécie introduzida. A espécie nativa também evidenciou uma elevada tolerância face à acidificação da água do mar comparativamente à espécie introduzida. No entanto, salinidades altas (35) e baixas (14) afetaram negativamente a espécie nativa. O mesmo se verificou para a espécie introduzida a salinidade 35. Em relação à exposição combinada a pH e arsénio os resultados mostraram que a resposta bioquímica de ambas as espécies não foi afetada negativamente. Contudo a espécie introduzida acumulou mais arsénio que a espécie nativa, pelo que a acidificação da água do mar poderá potenciar o risco associado ao consumo desta espécie. Em conclusão, os resultados reportados nesta tese contribuem para uma melhor compreensão sobre a coexistência de ambas as espécies em diferentes ecossistemas, da acumulação e toxicidade de metais/metaloides e da resposta de ambas as espécies quando expostas a diferentes condições ambientais tais como contaminação por arsénio, aumento da temperatura, flutuação da salinidade, e acidificação da água do mar.