Ecotoxicological tests using Chironomus riparius

Abstract

Os sistemas aquáticos naturais podem estar sujeitos frequentemente a entrada de tóxicos, quer seja através da lixiviação dos campos agrícolas ou da descarga por parte de unidades industriais. Avaliar o impacto potencial destes contaminantes nos sistemas aquáticos é muito importante, porque pode promover consequências sérias no balanço ecológico dos ecossistemas. Os efeitos de níveis sub-letais destes tóxicos nas populações aquáticas são detectados, em muitos casos, somente após diversas gerações, dependendo da espécie e do contaminante. O comportamento animal é considerado como sendo a primeira linha de defesa perante estímulos ambientais, e pode ser uma representação de alterações fisiológicas no organismo, sendo portanto um indicador excelente de alterações ambientais. O desenvolvimento dos sistemas de aviso prévio que integram parâmetros comportamentais pode ajudar a prever mais rapidamente possíveis alterações ao nível das populações naturais, do que a utilização de testes ecotoxicológicos padrão com a mesma finalidade. O conhecimento acerca de possíveis implicações devido a alterações comportamentais, em organismos bentónicos e em populações do campo sujeitas a tóxicos, é ainda escasso. Sabendo isto, neste estudo pretendeu-se investigar como o comportamento de Chironomus riparius – usando um biomonitor em tempo real – e outros parâmetros tais como crescimento, emergência de adultos, bioacumulação e biomarcadores, são afectados pela exposição a imidacloprid e ao mercúrio, que foram seleccionados como contaminantes. Os resultados demonstraram que a exposição às concentrações sub-letais de imidacloprid afecta o crescimento e o comportamento dos quironomídeos e que estes organismos podem recuperar de uma exposição curta ao insecticida. O comportamento que corresponde à ventilação de C. riparius revelou-se como um parâmetro mais sensível do que a locomoção e do que as respostas bioquímicas, quando as larvas foram sujeitas ao imidacloprid. Larvas de C. riparius expostas a concentrações sub-letais de mercúrio apresentaram uma tendência de diminuição de actividade comportamental, em testes com concentrações crescentes do tóxico; o crescimento das larvas foi também prejudicado, e as taxas de emergência de adultos e o tempo de desenvolvimento apresentaram retardamento. Estes organismos podem bioacumular rapidamente o mercúrio em condições de não alimentação e apresentam uma lenta depuração deste metal. Estes efeitos podem, em último caso, conduzir a prováveis repercussões ao nível da população e das comunidades. As reduções em actividades comportamentais, mesmo em concentrações baixas, podem diminuir a quantidade de tempo gasta na procura de alimento, produzindo efeitos aos níveis morfo-fisiológicos, e assim afectar severamente o desempenho dos quironomídeos no ambiente. O uso destes factores comportamentais como um parâmetro ecotoxicológico sub-letal relevante ao nível da toxicologia aumentará a versatilidade dos testes, permitindo uma resposta comportamental mensurável e quantitativa ao nível do organismo, utilizando uma avaliação não destrutiva, e assim certificando que esta aproximação pode ser usada em testes ecotoxicológicos futuros.

Natural aquatic systems can be frequently subjected to toxicant inputs, either by runoff from agriculture fields or discharge from industrial plants. Assessing the potential impact of these contaminants on aquatic systems is an asset, as it can elicit serious consequences to the ecosystem balance. The effects of sub-lethal levels of these contaminants at the aquatic population levels are only detected, in many cases, after several generations, depending on the species and contaminant. Behaviour is considered to be the first line of defence towards environmental stimuli, and being a representation of physiological alterations in the organism it can be an excellent indicator of environmental changes. The development of early warning systems comprising behavioural endpoints can help to predict possible alterations at the field population levels even faster than conventional standard ecotoxicological tests. The knowledge on the implication of behavioural disturbance by toxicants in benthonic organisms and in field populations is still scarce. Bearing this in mind, this study aimed to investigate how Chironomus riparius’ behaviour – using an online biomonitor – and other parameters such as growth, emergence, bioaccumulation and biomarker effect, are affected by exposure to the selected toxicants imidacloprid and mercury. Results have shown that exposure to sub-lethal concentrations of imidacloprid affects growth and behaviour of chironomids and the organisms can recover from a short exposure to the insecticide. C. riparius ventilation behaviour appeared as a more sensitive endpoint than locomotion and biochemical responses when larvae were subjected to imidacloprid. Sub-lethal concentrations of mercury on C. riparius elicited a trend of impairment in behavioural patterns with increasing concentrations of the toxicant; growth was also impaired and delayed emergence rates / development time were noticed. These organisms can also quickly bioaccumulate mercury in unfed conditions and present a slow depuration of the heavy metal. These effects may in last instance lead to probable repercussions at the population and community level. Reductions in behavioural activities even at low concentrations might decrease the amount of time spent foraging, producing effects at the morpho-physiological levels, and thus severely affecting the chironomids performance in the environment. The use of these behavioural endpoints as a sub-lethal ecotoxicogical relevant parameter in toxicology will increase the versatility of the tests, allowing a measurable and quantitative behavioural response at the whole-organism level in a non-destructive assessment, thus certifying that this approach can be used in further assays.