Evaluation of seasonality and elements contamination in the performance of the polychaete Diopatra neapolitana from Ria de Aveiro

Abstract

Estuaries are interface ecosystems that unite the continental and marine environments, receiving active biogeochemical contributions from the coast, rivers and coastal seas. As estuaries are a mixture of fresh and saltwater, they act as discharge zones and sources of pollutants. Ria de Aveiro is a good example of an ecologically active coastal system that over the years has suffered more from anthropogenic activities, such as agriculture and effluent discharge. Ria de Aveiro also contains a wide variety of species that live there. Metals are elements that naturally exist in nature, however, due to anthropogenic activities, these elements can contaminate the waters, due to discharges or alteration of their geochemistry. This phenomenon has negative impacts on marine life and becomes harmful at the food chain's upper levels. Polychaetes are usually the most abundant group in estuarine systems and are an important food source for species of various trophic levels. Some species are also of economic importance. Several studies have already been done with these organisms on the impacts of climate change and water contaminants, being known as sentinel organisms. Diopatra neapolitana is a species with great ecological relevance in the Ria de Aveiro and is widely used for the studies mentioned above, that is why we decided to use this organism to this study. This work has the main objective to understand how the seasonality impacts the bioaccumulation of elements in the polychaete D. neapolitana and determine how it responds to this type of contaminants through biochemical markers. For this, D. neapolitana organisms were harvested over the four seasons of the year, in 2018 and 2019 in five different locations of Ria de Aveiro. In general, the results obtained in this work demonstrated that Autumn was the season in which the sediments presented higher concentration of elements, mainly in the site Cale do Ouro. However, concerning tissue samples, Autumn and Summer were the seasons when organisms bioaccumulated more elements. These results also indicate that abiotic factors like temperature, salinity, pH, dissolved oxygen, fines content and organic matter influence the availability of the elements. Also, elements bioaccumulated differently in polychaete tissues fractions since insoluble fraction accumulated more elements than soluble fraction. Regarding antioxidant defenses, higher enzymatic activity was observed during Spring and Summer, mainly due to high temperatures and the bioaccumulation of elements. The metabolism-related parameters showed higher levels during Spring and Autumn also mainly due to elements bioaccumulation. Lipid damage was higher during the Winter, and this was mainly due to the physical and chemical characteristics of the sampling sites, such as salinity and temperature decrease.

Os estuários são ecossistemas de interface que unem os ambientes continental e marinho, recebendo contribuições biogeoquímicas ativas da costa, rios e mares costeiros. Como os estuários são uma mistura de água doce e salgada, eles atuam como zonas de descarga e fontes de poluentes. A Ria de Aveiro é um bom exemplo de sistema costeiro ecologicamente ativo que ao longo dos anos tem sofrido mais com atividades antropogénicas, como a agricultura e a descarga de efluentes da indústria e também porque contém uma grande variedade de espécies que ali habitam. Os metais são elementos que existem na natureza por meio natural, porém, devido a atividades antropogénicas, estes elementos podem contaminar as águas, devido a descargas ou à alteração da geoquímica destes. Este fenómeno tem impactos negativos na vida marinha acabando por se tornarem prejudiciais nos níveis superiores da cadeia trófica. Os poliquetas são normalmente o grupo mais abundante em sistemas estuarinos e são uma importante fonte de alimento para espécies de vários níveis tróficos. Algumas espécies também têm importância económica. Muitos estudos já foram feitos com estes organismos sobre impactos das alterações climáticas e contaminantes das águas, sendo por isso também conhecidas como organismos sentinela. Diopatra neapolitana é uma espécie com grande relevância ecológica na Ria de Aveiro e é muito utilizada para os estudos mencionados anteriormente. Este trabalho tem como principal objetivo compreender como é que a sazonalidade tem impacto na bioacumulação de metais no poliqueta D. neapolitana e determinar de que forma é que esta espécie responde a este tipo de contaminantes, através de marcadores bioquímicos. Para isso, foram colhidos organismos de D. neapolitana ao longo das quatro estações do ano, em 2018 e 2019 em cinco locais diferentes da Ria de Aveiro. De forma geral, os resultados obtidos neste trabalho demonstraram que o outono foi a estação em que se observou uma maior concentração de elementos nos sedimentos, principalmente no local Cale do Ouro. No entanto, em relação às amostras de tecido, o outono e o verão foram as estações do ano em que os organismos acumularam mais elementos. Esses resultados também indicam que os fatores abióticos como a temperatura, salinidade, pH, oxigénio dissolvido, conteúdo em finos e matéria orgânica influenciam a disponibilidade dos elementos. Além disso, os elementos acumularam de forma diferente entre as frações nos tecidos do poliqueta, tendo-se observado uma maior bioacumulação de elementos na fração insolúvel. Em relação às defesas antioxidantes, foi observada maior atividade enzimática durante a primavera e o verão, principalmente devido às altas temperaturas e à bioacumulação de elementos. Os parâmetros relacionados com o metabolismo apresentaram níveis mais elevados na primavera e no outono também principalmente devido à bioacumulação de elementos. O dano lipídico foi maior durante o inverno e isso ocorreu principalmente devido às características físicas e químicas dos locais de amostragem, como a diminuição da salinidade e da temperatura.