Lacertid lizards as bioindicators of agricultural contamination

Abstract

Apesar do recente aumento no número de estudos, os lagartos persistem como um dos grupos menos estudados em ecotoxicologia e o desconhecimento em relação à sua resposta à contaminação ambiental é enorme. A nível europeu, os lacertídeos têm sido identificados como potenciais espécies modelo para a ecotoxicologia com répteis. O principal objectivo deste projecto era determinar se um lacertídeo abundante pertencente ao género Podarcis, podia ser utilizado como bioindicador de exposição e toxicidade em zonas agrícolas. Para atingir este objectivo, utilizámos uma estratégia integrada com três fases. Numa primeira fase realizou-se um estudo de campo para documentar o tipo de exposição e parâmetros populacionais de populações de lacertídeos que ocorrem em zonas de uso intenso de pesticidas e zonas de agricultura orgânica. A segunda fase consistiu num estudo de mesocosmo em que se expuseram juvenis a um conjunto de pesticidas em condições controladas durante um período de um ano. Finalmente, a terceira fase incluiu um estudo laboratorial sobre os efeitos do clorpirifos, um dos insecticidas mais utilizado a nível global, em lagartixas. No término de cada um dos estudos, analisaram-se diversos biomarcadores e parâmetros de exposição e toxicidade a pesticidas nos diferentes indivíduos. Este conjunto abrangente de parâmetros foi analisado em diferentes níveis de organização biológica, incluindo parâmetros populacionais, bem como comportamentais, fisiológicos, bioquímicos e histológicos. Em geral, detectaram-se poucas diferenças estatísticas significativas entre as populações dos campos expostos a pesticidas e populações referência. Confirmando a dificuldade que existe em isolar os efeitos de diferentes contaminantes sobre as populações de outros factores locais, ciclos sazonais ou eventos estocásticos. As populações de P. bocagei parecem ser capazes de lidar com o nível observado de exposição a pesticidas. No entanto, indivíduos que vivem em locais expostos a pesticidas parecem estar menos adaptados ecologicamente do que aqueles que vivem em locais referência, apresentando um estado de depleção nutricional e sinais de stress metabólico. Os resultados obtidos com os animais da experiência de mesocosmo parecem reforçar estes resultados. Os animais prosperaram relativamente bem em todos os mesocosmos, independentemente do tratamento ou não com pesticidas, apresentando uma ampla gama de comportamentos naturais. A abordagem laboratorial confirmou P. bocagei como um valioso indicador de exposição sub-letal a doses ambientalmente realistas de clorpirifos. De acordo, com o conjunto d resultados obtidos, P. bocagei parece ser um bioindicador adequado de exposição a pesticidas.

Lizards are among the least studied groups in ecotoxicology and despite a recent increase in the number of studies, there is still a lack of knowledge regarding their response to environmental contamination. In Europe, lacertid lizards have been identified as potential model species for reptile ecotoxicology. The main question of this project was to assess if a highly abundant lacertid lizard belonging to the genus Podarcis, could be used as a bioindicator of pesticide exposure and toxicity in agricultural areas. To achieve this end, we used a three-stage tiered approach. The first tier took the form of a field survey to document the nature of the exposure and the population parameters of lacertids occurring in areas of intensive pesticide usage as well as areas of negligible pesticide usage. The second tier consisted of a mesocosm study in which naïve lizards were exposed to pesticides in a controlled experiment. Finally, the third tier included a laboratory approach to the effects of one of the most common insecticides used worldwide, chlorpyrifos. We assessed pesticide impact in individuals from the different tiers using a comprehensive set of biomarkers applied at different levels of biological organization, including population parameters as well as behavioral, physiological, biochemical and histological biomarkers. We detected few statistically significant differences between reference and exposed populations in the field study. Confirming the difficulty to isolate the effects of contaminants on natural populations where other local factors, natural cycles or stochastic events occur. P. bocagei populations seem to be able to compensate with the observed level of pesticide exposure. Nevertheless, individuals living in exposed sites seem to be less ecologically fit than those living in reference sites, presenting a depleted nutritional status and signs of metabolic stress. The results from the mesocosm setting reinforce these results. Lizards prospered relatively well in all enclosures, treated or not with pesticides, presenting a broad range of natural behaviors. The laboratory approach confirmed P. bocagei as valuable indicator of sub-lethal exposure to environmental realistic doses of chlorpyrifos. According to our results, P. bocagei seems to be a suitable bioindicator of pesticide exposure.