Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/29242
Title: Responses of Daphnia magna and Daphnia similis exposed to chemicals during various generations
Other Titles: Respostas de Daphnia magna e Daphnia similis expostas a químicos durante várias gerações
Author: Araujo, Giuliana Seraphim de
Advisor: Loureiro, Susana Patrícia Mendes
Abessa, Denis Moledo de Souza
Soares, Amadeu
Keywords: Aphnia magna
Daphnia similis
Lead
Mancozeb
Multi-generation
Pulse exposure
Defense Date: 17-Dec-2018
Abstract: Anthropogenic pressure negatively affects natural environments through the introduction of various types of stressors, from chemical, physical or biotic. Different species may present different sensitivities to such stressors, therefore, this research evaluated the sensitivity of two monophyletic species of daphnids, the tropical Daphnia similis and the model temperate species Daphnia magna to a lead (Pb) exposure, as well as combined with the fungicide mancozeb. Moreover, since aquatic organisms may be exposed for long periods, or pulse exposures, the experimental design used was based on a multi-generation exposure to evaluate offspring sensitivity/fitness, sensitivity and possible recovery through generations. The main goals of this study were: 1) Compare the toxicity of chemical compounds to two daphnid species, representing different climate regimes 2) Compare the effects of Pb between species in a long-term exposure, for more realistic responses 3) Estimate if Pb exposure would affect the sensitivity to other chemicals (e.g. pulse exposure), 4) Evaluate if food quantity affect organisms’ sensitivity to long-term exposures and, 5) Assess organisms’ recovery after a generational Pb exposure. In this context, D. magna presented a lower Pb sensitivity than D. similis, and mancozeb triggered opposite outcomes for the two species tested. The nine generation Pb exposure indicated a diminished Pb sensitivity for both species. A lower mancozeb sensitivity for Pb exposed organisms occurred for D. magna, while D. similis showed an opposite response. The generational assay indicated an enhanced rate of population increase (r) for both species, however, enhanced feeding rate occurred only for D. similis. Other contrasting effects among species caused by a long-term Pb exposure was seen for the Net Reproductive Rate (R0) which was not affected for D. magna and was diminished for D. similis. Meanwhile, early reproduction, reduced lifespan and AChE activity were shown for D. magna but not for D. similis. No disparity was shown between species considering adverse Pb effects. Generational Pb exposure led to carapace malformations, possible Pb granules in neonates’ dorsal region, reddish extremities in neonates (possibly indicating increased haemoglobin content). Considering reproduction, negative effects occurred such as male production, ephippias (or dormant haploid egg), eggs color variation (green and white) and abortion. Pb accumulation in D. magna through generations presented a faster and saturated Pb accumulation under usual food and a gradual concentration increase under food restriction, with a successful recovery (both food regimes). Pb exposure presented a general pattern of D. magna failed retrieval (may be due to ephigenetics) and D. similis successful retrieval (phenotypic acclimation) to levels similar to control (successful) organisms. The effect of Pb on reproduction, respiration, induction of malformation, and other adverse effects suggests that a chronic generational exposure can be harmful to both Daphnia species. The most important highlights of this study were; 1) Daphnia magna and Daphnia similis are capable of diminishing Pb sensitivity across a long-term Pb exposure, 2) Pb pre-exposure can affect daphnids’ sensitivity to other chemicals, 3) Pb exposure may increase the population of acclimated organisms in natural habitats, 4) Both species differ regarding recovery (epigenetics or physiological acclimation), 5) Different responses occur in single and generational exposures from monophyletic species (especially under oligotrophic media, typical of natural habitats). These results indicate the importance of accomplishing ecotoxicological assays with species adequate to the environment being evaluated (and of long-term), for a more realistic ecological risk assessment of contaminated areas.
A pressão antropogénica pode afetar negativamente o meio ambiente, através da introdução de vários tipos de stressores, desde químicos, físicos ou bióticos. Diferentes espécies podem apresentar distintas sensibilidades a estes stressores e por isso este estudo comparou a sensibilidade de duas espécies monofiléticas, a espécie tropical Daphnia similis e a espécie modelo de regiões temperadas Daphnia magna a uma exposição a chumbo (Pb), assim como à sua combinação com o fungicida mancozebe. Tendo em conta que os organismos aquáticos podem estar expostos a químicos por longos períodos, ou a pulsos de exposição, o desenho experimental utilizado foi baseado na exposição por várias gerações de forma a avaliar a aptidão dos neonatos, a sua sensibilidade e possível recuperação de efeitos. Os objetivos principais deste estudo foram: 1) Comparar a toxicidade de diferentes químicos a duas espécies de Daphnia, 2) Comparar os efeitos de uma exposição longa a Pb em ambas as espécies, 3) Estimar se a exposição prévia a Pb afetaria a sensibilidade a outros químicos (ex: exposição a pulsos), 4) Avaliar se a quantidade de alimento afeta a sensibilidade dos organismos, 5) Estimar se os organismos são capazes de recuperar após uma longa exposição. Neste âmbito, a espécie D. magna demonstrou uma menor sensibilidade a Pb em comparação com D. similis e, o mancozebe desencadeou resultados opostos nas duas espécies. A exposição a Pb por nove gerações indicou uma diminuição de sensibilidade para ambas as espécies. Contudo, a D. magna aclimatada a Pb exibiu uma diminuição de sensibilidade a mancozebe, enquanto a D. similis demonstrou o contrário. A exposição a Pb por gerações indicou um crescimento da taxa de aumento populacional (r) para ambas as espécies, enquanto um aumento da taxa de alimentação foi demonstrado para D. similis. Outros efeitos contrários entre as espécies causados pela longa exposição ao Pb são demonstrados pela taxa reprodutiva líquida (R0), a qual não apresentou efeito em D. magna, porém, foi reduzida para D. similis. Enquanto isso, uma reprodução mais acelerada e diminuição da longevidade e da AChE foi exibida para D. magna, mas não para D. similis. As diferenças entre as espécies não foram demonstradas quanto a efeitos adversos do Pb. A longa exposição a Pb desencadeou malformações na carapaça, possíveis grânulos de Pb na parte dorsal dos neonatos, e uma coloração vermelha nas extremidades, podendo ser indicador do aumento de hemoglobina. Ao nível da reprodução, houve a produção de machos, efípias, variação da cor dos ovos (verdes e brancos) e ovos abortados. A acumulação do Pb ao longo do tempo em D. magna ocorreu de forma rápida na presença de uma quan tidade usual de alimento e um aumento gradual da acumulação quando em restrição alimentar, com uma recuperação bem-sucedida para ambos os regimes alimentares. A recuperação pós-exposição a Pb demonstrou um padrão geral no qual a D. magna demonstrou uma falha na recuperação (talvez efeito epigenético) e D. similis demonstra geralmente recuperações para níveis semelhantes ao controlo bem-sucedidas (aclimatação fisiológica). O efeito do Pb na reprodução, respiração, indução de malformações e outros efeitos adversos sugerem que uma exposição crónica de Pb por diversas gerações pode ser prejudicial para ambas espécies. Os destaques principais deste estudo foram que: 1) Daphnia magna e Daphnia similis são capazes de diminuir a sensibilidade ao Pb através de exposições crónicas de longa duração, 2) Pré-exposição a Pb pode afetar a sensibilidade de organismos a outros químicos, 3) Aclimatação a Pb pode induzir crescimento populacional de organismos menos sensíveis, 4) Ambas as espécies diferem quanto a recuperação (variação epigenética ou aclimatação fisiológica), 5) Respostas distintas entre espécies ocorrem quando os organismos são submetidos a exposição única ou geracional (especialmente em ambientes oligotróficos, comum em habitats naturais). Estes resultados sublinham a importância de utilizar espécies adequadas ao ambiente em questão em ensaios ecotoxicológicos (e de longa duração), para uma melhor avaliação de risco ecológico em áreas contaminadas.
URI: http://hdl.handle.net/10773/29242
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