Variações populacionais de cladóceros sujeitos a diferentes condições de stress

Abstract

Os cladóceros, e considerando em particular o género Daphnia, são zooplanctontes de reconhecida importância na regulação do equilíbrio dos ecossistemas dulçaquícolas lênticos. Assim, as variações que ocorram em populações naturais destes organismos podem condicionar a eficácia das transferências de energia através da cadeia trófica, eventualmente afectando o biota a diferentes escalas. Daphnia é sensível – ao nível individual e ao nível populacional – a diversos estímulos naturais que reflectem as dinâmicas biológicas, físico-químicas ou geo-climáticas associadas ao ecossistema; por outro lado, são também sensíveis a diversos xenobióticos, podendo mesmo ser utilizados para avaliar o potencial destes químicos para afectar as comunidades aquáticas. A disponibilidade de alimento é, juntamente com a capacidade predatória das comunidades planctívoras, um dos factores bióticos que pode condicionar as populações de Daphnia; ainda que seja um tema bastante estudado, os mecanismos que regulam as suas respostas à variação de recursos não são ainda consensuais. Considerando que o tamanho corporal poderia ser um factor regulador, neste trabalho foi avaliado o seu potencial para influenciar a eficiência alimentar de Daphnia. Não tendo ficado provada a vantagem competitiva de espécies de maior tamanho corporal, foi possível observar o valor discriminatório do património genético na capacidade de Daphnia para explorar os recursos alimentares disponíveis. Sendo assim, a probabilidade da resposta a xenobióticos ser influenciada pelo factor genótipo, condicionando de certa forma a utilização de espécies standard na sua avaliação toxicológica, foi assumida como hipótese de trabalho. Foram, portanto, avaliados os efeitos ao nível individual e populacional do herbicida Propanil e do insecticida Metomil, vulgarmente utilizados no controlo de pragas associadas à produção agrícola, em populações de Daphnia geneticamente distintas – num desenho experimental que incluiu uma espécie standard e três genótipos indígenas – e considerando diferentes cenários de disponibilidade de recursos alimentares. Ambos os pesticidas induziram efeitos deletérios em Daphnia sendo que esses efeitos foram moldados de diferentes formas pela abundância de recursos alimentares passíveis de serem explorados pelos organismos. Nenhum dos pesticidas abordados neste trabalho tem como alvo directo os organismos aquáticos, pelo que o seu modo de acção nestes organismos não está completamente esclarecido. Assim, e considerando ainda que os efeitos observados ao nível do organismo resultam da interacção complexa de efeitos ao nível sub-celular, foram avaliadas as alterações na expressão genética resultantes de exposições agudas a Propanil e a Metomil. Foi registada a activação de diferentes vias metabólicas em resposta a cada um dos tratamentos, afirmando o potencial de pequenas quantidades dos pesticidas na indução de efeitos ao nível sub-celular em Daphnia; foi também confirmada a capacidade das ferramentas moleculares de avaliação da expressão genética na discriminação do modo de acção de xenobióticos em organismos não-alvo.

Cladocerans, and particularly those belonging to the genus Daphnia, are widely recognised as key players on the equilibrium regulation in freshwater lentic ecosystems. Variations occurring within Daphnia natural populations can constrain the efficiency of the energy transfer along the food web, and eventually promote unexpected large scale changes affecting the biota. Daphnids are sensitive – at the individual and population level – to several natural stimuli, which regard the biological, physico-chemical or geo-climatic dynamics acting on the ecosystem; on the other hand, these organisms are also sensitive to a number of xenobiotics and hence can be used to address the effects of these chemicals in aquatic communities. Food availability is, along with predatory pressure, one of the biotic factors with greater ability to constrain Daphnia populations; the mechanisms behind their responses to resources fluctuation are not fully understood although extensive studies have been carried on this subject. The potential of body size in conditioning Daphnia feeding efficiency was evaluated, considering the eventual role of this trait as a regulator in the process. Despite no doubtless evidences were generated on the competitive advantage of large bodied species, genotype was found to be a key factor in discriminating Daphnia ability to exploit the available feeding resources. In this way, the value of genotype as a factor conditioning the response to xenobiotics – therefore constraining the single use of standard species in ecotoxicological evaluations – was further hypothesised. The individual- and population-level responses of genetically distinct Daphnia populations to commonly applied pesticides (used for the control of several agricultural weeds and pathogens) were addressed. The herbicide Propanil and the insecticide Methomyl were evaluated for their ability to impair the life-history of a standard and three indigenous Daphnia genotypes, under different food supply scenarios. Both pesticides induced deleterious effects in Daphnia; it should be noticed that, although following different patterns, these effects were actually modulated by resources availability and species exploitation ability. None of the studied pesticides is specifically designed to kill or damage aquatic organisms, and hence their mode of action in these organisms is not fully known. In this context, and considering that the whole body effects previously observed would be the ultimate outcome of complex interactions between subcellular effects, changes in gene expression promoted by exposures to Propanil and Methomyl were evaluated. This experiment showed that each treatment conditioned the activation of different metabolic pathways, and confirmed the potential of small pesticide concentrations in inducing relevant effects at a subcellular level in Daphnia; the discriminatory potential of gene expression molecular tools for the study of xenobiotics mode of action in non-target organisms was additionally confirmed with this experimental design.