Influência da matéria orgânica dissolvida dulciaaquícola e marinha na acumulação e toxicidade do cobre no copépode Acartia tonsa

Abstract

A matéria orgânica dissolvida (MOD) e a salinidade da água podem proteger os animais aquáticos contra a toxicidade do cobre. Assim, o objetivo central desta tese foi avaliar a influência da MOD natural de diferentes origens e em diferentes concentrações na acumulação e toxicidade do cobre no copépode eurialino Acartia tonsa em diferentes salinidades. Os experimentos da presente tese foram organizados em dois manuscritos. No primeiro manuscrito, foi determinada a CL50-48 h do cobre para copépodes adultos machos separadamente, para copepoditos e fêmeas adultas em conjunto, e para copepoditos e adultos de ambos os gêneros em conjunto, na ausência de MOD e nas salinidades 5, 15 e 30. Os resultados indicaram que a sensibilidade dos copépodes machos adultos à exposição aguda ao cobre é semelhante à sensibilidade dos copepoditos e fêmeas adultas testados em conjunto. Geralmente a toxicidade para copepoditos e adultos de ambos os gêneros testados em conjunto foi semelhante à toxicidade observada nos outros dois tratamentos, sugerindo que a toxicidade do cobre não é dependente do gênero, e que não há necessidade de distinção entre copepoditos e adultos de A. tonsa para a realização dos testes de toxicidade aguda do cobre. Assim, os demais experimentos descritos nesta tese foram realizados com copépodes (adultos e copepoditos) de ambos os gêneros conjuntamente. Foi determinada a CL50-48 h do cobre na ausência e presença de MOD dulciaquícola e marinha (diferentes fontes e concentrações) nas salinidades 5, 15 e 30. O aumento da salinidade protegeu contra a toxicidade aguda do cobre. Em geral, a toxicidade do cobre foi menor na presença do que na ausência de MOD, especialmente nas salinidades 5 e 15. Este efeito protetor da MOD contra a toxicidade do cobre foi também dependente da concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), sendo que os maiores efeitos protetores foram observados nas maiores concentrações de COD testadas. Além disso, o efeito protetor da MOD parece ser dependente da fonte de MOD utilizada. Na salinidade 30, baseado nos valores de CL50 calculados a partir das concentrações de cobre livre (estimadas com o programa VisualMinteq), outras formas químicas, além do cobre livre, ou a formação e assimilação de complexos MOD-cobre podem ter causado toxicidade aos copépodes. Na segunda etapa foi medida a acumulação de cobre corporal, no exoesqueleto e nos tecidos moles dos copépodes expostos às concentrações de cobre correspondentes às CL50-48 h previamente determinadas na ausência e na presença de MOD. A acumulação corporal de cobre foi dependente da salinidade e da concentração e origem da MOD dulciaquícola. Por outro lado, não houve um padrão de acumulação de cobre no exoesqueleto em função destas variáveis, enquanto o conteúdo de cobre nos tecidos moles foi similar entre os tratamentos com e sem adição de MOD dulciaquícola e marinha (34 ng Cu/mg peso seco). Assim, os dados apresentados nesta tese indicam que tanto a toxicidade aguda quanto a acumulação corporal do cobre é dependente da salinidade da água e da MOD (origem e concentração). Além disso, eles sugerem que os tecidos moles podem ser considerados como sendo o ligante biótico onde o cobre se acumula e induz 50% de mortalidade no copépode A. tonsa. Portanto, o conteúdo médio de cobre nos tecidos moles (34 ng Cu/mg peso seco) pode ser usado como o valor de acumulação letal para 50% dos organismos (AL50) em uma versão futura do Modelo do ligante biótico (BLM) para ambientes estuarinos e marinhos usando o copépode Acartia tonsa.

Dissolved organic matter (DOM) and salinity can protect aquatic animals against copper toxicity. Thus, the main objective of this thesis was to evaluate the influence of natural DOM from different origins and several concentrations on copper accumulation and toxicity in the euryhaline copepod Acartia tonsa at different salinitites. Experiments were organized in two manuscripts. In the first manusctript, copper 48-h LC50 was determined for adult males separately, for copepodites and adult females concomitantly, and for copepodites and adults of both genders concomitantly, in the absence of DOM, at salinities 5, 15 and 30. Results indicated that the acute sensibility of adult males to copper was similar to that observed in copepodites and adult females tested concomitantly. Generally copper toxicity was also similar between these two mentioned treatments and that with copepodites and adults of both genders tested concomitantly, suggesting that acute copper toxicity is not dependent on gender, and that there is no need for distinguish between A. tonsa copepodites and adults to carrying out acute copper toxicity tests. Then, all remainder experiments in this thesis were made with copepods (adults and copepodites) of both genders concomitantly. Copper 48-h LC50 was determined in the absence and in the presence of freshwater and marine DOM (different sources and concentrations) at salinities 5, 15 and 30. Salinity protected against acute copper toxicity. Generally copper toxicity was smaller in the presence than in the absence of DOM, especially at salinities 5 and 15. This protective effect of DOM against copper toxicity was also dependent on dissolved organic carbon (DOC) concentration (the highest protective effects were observed at the highest DOC concentrations tested). Besides, the protective effect of DOM seems to be dependent on the DOM source. Based on LC50 calculated from free copper concentrations (estimated with the Visual Minteq software) at salinity 30, other copper species, or the formation and assimilation of DOM-copper complexes, could lead to toxicity in copepods. In the second manuscript, copper accumulation was measured in the body, exoskeleton and soft tissues of copepods exposed to copper concentrations corresponding to the 48-h LC50 previously determined, in the absence and in the presence of DOM. Copper accumulation in the body was dependent on salinity and on concentration and source of freshwater DOM. On the other hand, copper accumulation in exoskeleton did not present a clear pattern, but copper accumulation in soft tissues was similar among all treatments with freshwater and marine DOM and without DOM addition (34 ng Cu/mg dry weight). Therefore, results indicate that acute copper toxicity and accumulation are dependent on both salinity and DOM (origin and cocentration). In addition, results suggest that soft tissues can be considered as the biotic ligand where copper is accumulated and induces 50% of mortality in the copepod A. tonsa. Thus, mean copper content in soft tissues (34 ng Cu/mg dry weight) can be used as the lethal accumulation value for 50% of organisms (LA50) in a future version of the Biotic Ligand Model (BLM) for estuarine and marine environments, using the copepod Acartia tonsa.