Use of geochemical tools for tracing the geographic origin of Hippocampus guttulatus

Abstract

Seahorses within genus Hippocampus are currently exposed to a wide range of anthropogenic pressures, such as habitat loss, bycatch and fisheries targeting seahorses. In fact, millions of individuals are sold every year to overcome the demand, mainly for Traditional Chinese Medicine (TCM), curios and aquarium purposes. In spite the restrictions imposed by several countries in the extraction, exportation and importation of seahorses, the illegal capture and trade still occur. A tool used for the traceability of geographic origin of marine living resources, is the analysis of elemental fingerprints (EF) from mineral structures. The EF of the mineral structure, that includes an armor composed by bony plates, was determined in cultured seahorses of the species Hippocampus gutullatus from two different origins (Galicia and Ria Formosa). It was also evaluated the suitability of these EF for the traceability of the geographic origin of this species. The following elements, Al (aluminium), Ba (barium), Ce (cerium), Cr (chromium), Cu (copper), Fe (iron), K (potassium), Mg (magnesium), Mn (manganese), Na (sodium), Ni (nickel), P (phosphorus), Sr (strontium) and Zn (zinc), were considered and expressed in ratios referent to the quantity of detected Ca (calcium). The EF from the bones, belonging to the head, trunk, dorsal fin and tail, of seahorses from Galicia, were confronted to the EF of conspecifics processed as a whole from the same location, presenting always significant differences in their EF (ANOSIM, p=0.001). Thus, none of these body parts is a perfect proxy to the whole body. The analysis of body parts of seahorses from Galicia and Ria Formosa revealed that the dorsal fin was the one exhibiting the higher ratios of Al/Ca, Ba/Ca, Ce/Ca, Cr/Ca, Cu/Ca, Fe/Ca and Mn/Ca. A CAP analysis that included the four body parts, from both locations, correctly classified all trunk replicates. An ANOVA analysis, for each individual elemental ratio and that included the same body parts, from both locations, indicated that, in general, the EF were significantly different. An additional CAP analysis to validate the trunk as a model for the traceability of the geographic origin, resulted in the correct classification of all whole body replicates from Galicia. A CAP analysis, which included six seahorse body portions (without one or two body parts), to simulate the apprehension of individuals with body parts missing, resulted in the correct attribution of all body portions to the respective origin (Galicia or Ria Formosa). The EF from the bony structure of Hippocampus guttulatus, has the potential of being an important tool for the traceability of the geographic origin of organisms, apprehended from illegal fishing and trade. The results from this preliminary work will guide the following experimental essays that intend to assess the geographic origin of wild organisms captured illegally

Os cavalos-marinhos do género Hippocampus encontram-se atualmente expostos a diversas pressões antropogénicas, tais como a degradação dos seus habitats, pesca direcionada e pesca acidental. De facto, milhões de indivíduos são capturados todos os anos, de modo a dar resposta à intensa procura para a Medicina Tradicional Chinesa, aquariofilia e venda de souvenirs. Apesar das restrições implementadas por vários países na sua extração, importação e exportação, verifica-se que a captura e comércio ilegal de cavalos-marinhos ainda ocorre. Uma das ferramentas utilizadas para rastrear a origem geográfica de recursos vivos marinhos é a análise dos perfis geoquímicos das suas estruturas mineralizadas. A assinatura elementar da estrutura mineralizada de cavalos-marinhos, que inclui um exosqueleto de placas ósseas, foi determinada em organismos produzidos em cativeiro da espécie Hippocampus guttulatus, oriundos de duas localizações distintas(Galiza e Ria Formosa). Foi igualmente aferida a adequabilidade da utilização destas assinaturas para a rastreabilidade da origem geográfica desta espécie. Foram analisados os seguintes elementos químicos, expressos em rácios referentes à quantidade de Ca (cálcio) detetada: Al (alumínio), Ba (bário), Ce (cério), Cr (crómio), Cu (cobre), Fe (ferro), K(potássio), Mg (magnésio), Mn (manganês), Na(sódio), Ni (níquel), P (fósforo), Sr (estrôncio) e Zn (zinco). Os perfis geoquímicos da estrutura óssea da cabeça, tronco, barbatana dorsal e cauda de cavalos-marinhos da Galiza foram comparados com o perfil geoquímico de conspecíficos do mesmo local processados como um todo, tendo estes apresentado sempre diferenças significativas nas suas assinaturas geoquímicas (ANOSIM,p=0,001). Desta forma, nenhuma destas partes do corpo é uma variável sub-rogada perfeita para a assinatura geoquímica de um organismo inteiro. A análise das partes do corpo de cavalos-marinhos da Galiza e da Ria Formosa revelou que a barbatana dorsal apresentava os rácios mais elevados de Al/Ca, Ba/Ca, Ce/Ca, Cr/Ca, Cu/Ca, Fe/Ca e Mn/Ca. A análise CAP, que incluiu as quatro partes do corpo de cavalos-marinhos de ambos os locais, classificou corretamente todas as réplicas dos troncos. Uma análise ANOVA, que confrontou cada rácio elementar individualmente, das mesmas partes do corpo e de ambos os locais, revelou que os perfis geoquímicos eram de uma maneira geral significativamente diferentes. Um teste CAP adicional, para a validação do tronco como modelo para a rastreabilidade da origem geográfica, resultou na correta classificação de todas as réplicas dos organismos processados inteiros da Galiza. Uma análise CAP que incluiu seis porções do corpo de cavalos-marinhos (sem uma ou duas partes do corpo), de forma a simular a apreensão de organismos que possam não apresentar a integridade da sua forma, resultou na atribuição correta de todas as porções corporais à respetiva origem (Galiza ou Ria Formosa). A análise das assinaturas geoquímicas da estrutura óssea de Hippocampus guttulatus apresenta o potencial de constituir uma ferramenta importante para a rastreabilidade da origem geográfica de cavalos-marinhos apreendidos de pesca e comércio ilegais. Os resultados deste primeiro estudo guiarão assim os próximos ensaios experimentais que visem aferir a origem geográfica de organismos selvagens capturados ilegalmente.