Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | El mitílido Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) como bioindicador y centinela de contaminación ambiental en áreas costeras de Argentina |
| Título alternativo: | The mytilid Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) as a bioindicator and sentinel organism of environmental contamination in coastal areas of Argentina |
| Autor: | Landro, Sonia Maribel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | CONICET. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia" (MACNBR)
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| Fecha de defensa: | 2023-07-31 |
| Fecha en portada: | julio 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental |
| Director: | Arrighetti, Florencia |
| Director Asistente: | Cajaraville Bereciartua, Miren Pilare |
| Consejero: | Manrique, Gabriel |
| Jurado: | Kristoff, Gisela; Briaudeau, Tiffanie; Luquet, Carlos Marcelo; Pérez, Analía Fernanda; Palomo, María Gabriela |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | MITILIDOS; CENTINELAS; BIOMARCADORES; CONTAMINANTES; ESTACIONALIDAD; BIOMONITOREOMUSSELS; SENTINELS; BIOMARKERS; CONTAMINANTS; SEASONALITY; BIOMONITORING |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7479_Landro |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7479_Landro.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7479_Landro |
| Ubicación: | BIO 007479 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Landro, Sonia Maribel. (2023). El mitílido Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) como bioindicador y centinela de contaminación ambiental en áreas costeras de Argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7479_Landro |
Resumen:
En las últimas décadas, los niveles de contaminación presentes en los ambientes marinos han aumentado como consecuencia de distintas actividades de origen antrópico. Es reconocido que el riesgo que producen los contaminantes no puede ser evaluado únicamente en base a análisis químicos de agua y sedimento o de bioacumulación de dichas sustancias en la biota, dado que no brindan información sobre los efectos biológicos que los contaminantes pueden provocar. En consecuencia, se ha implementado el uso de biomarcadores como indicadores de situaciones de estrés en los organismos acuáticos que brindan, además, información sobre el estado de salud de los organismos en distintos niveles de organización. En el presente trabajo se evaluó la salud ambiental de dos áreas marino-costeras a través de un enfoque integral de contaminación utilizando dos especies de mitílidos, Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) y Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819. Así, se estudió en las dos especies, en diferentes niveles de organización, las respuestas a los efectos causados por la contaminación generada por diferentes actividades antrópicas. El objetivo principal fue analizar el potencial uso del mitílido B. rodriguezii como centinela y bioindicador de contaminación ambiental para ser propuesto en programas de biomonitoreo de contaminación en áreas costeras. Se eligió a este bivalvo por ser la especie dominante del intermareal rocoso de la Provincia Argentina y un ingeniero ecosistémico clave del ambiente. Además, es capaz de acumular y responder a los contaminantes en varios niveles de complejidad; sin embargo, son escasos los trabajos sobre el uso de esta especie como centinela. En el marco de una estancia de investigación en el extranjero, se analizó un caso de estudio utilizando a la especie M. galloprovincialis como centinela de contaminación ambiental en la Bahía de Vizcaya, España. De esta manera, la presente tesis se estructuró en dos secciones, una desarrollada en Argentina —Sección I— y otra en el País Vasco —Sección II. La Sección I, se denomina “Enfoque ambiental integrado para evaluar los efectos biológicos en el mitílido Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) en tres ambientes costeros con distintos tipos de impacto antrópico en la Provincia de Buenos Aires (Argentina)”; mientras que, la Sección II, “Enfoque ambiental integrado para evaluar los efectos biológicos en el mitílido Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819 en dos localidades del Golfo de Vizcaya, País Vasco (España)”. En la Sección I el área de estudio comprendió dos sitios con alto impacto antrópico (PC: Planta Camet y PMdP: Puerto Mar del Plata) y un tercer sitio con bajo impacto (PB: Playa Brusquitas), ubicados en la provincia de Buenos Aires. Se analizó la presencia de hidrocarburos alifáticos y aromáticos policíclicos (HAPs) y metales en sedimento; en el mejillín B. rodriguezii, además de los compuestos mencionados, se estudió también la presencia de microplásticos (MP) en la masa visceral. Los estudios de ambas matrices se realizaron a lo largo de 4 temporadas: otoño, invierno, primavera 2018 y verano 2019. Se estudiaron las variaciones estacionales de distintos biomarcadores —a nivel bioquímico, celular y tisular— y respuestas fisiológicas para conocer los valores basales y determinar cuál es el período más apropiado para implementar el monitoreo usando esta especie. Los sedimentos de las tres zonas no se encuentran contaminados por metales. PMdP es la zona con mayores niveles de contaminación por hidrocarburos en sedimentos y mejillines, y en menor medida, por MP en mejillines. PC presenta niveles moderados de contaminación por hidrocarburos en sedimentos y mejillines y muy alta cantidad de MP en los mejillines. Por otro lado, si bien se encontraron bajas concentraciones de hidrocarburos y MP en los mejillines de PB, se pudo comprobar que es una zona que puede ser utilizada como referencia (aunque habría que profundizar los estudios con respecto a algunos metales en los mejillines). Dentro de las respuestas bioquímicas, la actividad de la enzima glutatión-s-transferasa sería la mejor indicadora de defensa detoxificante en esta especie. Las respuestas tisulares serían las más recomendadas dada su alta sensibilidad para evaluar distintos cambios morfológicos en la glándula digestiva. Entre estos cambios se recomienda estudiar la atrofia a partir de MLR/MET y MET/MDR (relación entre el radio medio del lumen y altura media del epitelio y la altura media del epitelio y radio medio del túbulo, respectivamente), la pérdida del tejido a partir de CTD (proporción entre tejido conectivo y digestivo), el reemplazo celular a partir de VvBAS (densidad en volumen de células basófilas). Además, el uso de un índice histopatológico, calculado tanto para la glándula digestiva como para el tejido gonadal, permitió realizar una evaluación general del daño en ambos tejidos. Sumado a estos biomarcadores, las respuestas fisiológicas como la supervivencia al aire y el índice de condición también son respuestas recomendadas en esta especie debido a su sensibilidad, simplicidad y bajo costo. Las respuestas celulares analizadas, es decir, la acumulación intracelular de lípidios neutros , lipofuscinas y depósitos metálicos (BSD), no serían buenos indicadores en B. rodriguezii. Algunas de las respuestas biológicas analizadas, se encontraron estrechamente relacionadas con el ciclo reproductivo. Se demostró que se puede utilizar a B. rodriguezii como una especie centinela y bioindicadora del estado de salud ambiental, ya que es capaz de concentrar los contaminantes presentes en el ambiente sin sufrir efectos toxicológicos severos; además, dichos efectos pueden evaluarse a través de una amplia gama de respuestas biológicas en distintos niveles de organización. En base a todo lo observado, se sugiere realizar monitoreos una vez al año durante la temporada de invierno, usando como valores basales los reportados para PB. En la Sección II, el área de estudio comprendió dos sitios con distintos tipos de impacto antrópico ubicados en la Bahía de Vizcaya, Arriluze un sitio en una zona portuaria y Plentzia un sitio de referencia. Se estudió la presencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos, policlorobifenilos (PCBs) y metales en sedimento y en el mejillón M. galloprovincialis en la temporada de primavera. Además, se analizaron distintos biomarcadores —a nivel bioquímico, transcriptómico, celular y tisular— y respuestas fisiológicas. Los sedimentos de ambos sitios no se encuentran contaminados por HAPs, aunque la contaminación de ciertos componentes individuales fue moderada-alta. Ambos sitios presentan contaminación moderada de PCBs y, en Arriluze, la contaminación por metales es principalmente moderada. Sin embargo, en ninguno de los sitios, los mejillones presentan bioacumulación de HAPs y PCBs y la bioacumulación de metales se encuentra por debajo de los límites tóxicos. Estos resultados se corresponden con una tendencia decreciente de estos compuestos a lo largo de los años, aunque también podrían deberse a la restricción de distintas actividades por el confinamiento del COVID-19. De todas formas, se observan efectos de genotoxicidad y daño de estrés general a través de distintas respuestas. Además, en ambos sitios, varios biomarcadores presentan valores mayores que los críticos de riesgo toxicológico establecidos por ICES para Mytilus spp. Esto indicaría que Plentzia, que históricamente fue considerado un sitio de referencia, se encuentra bajo distintas presiones que pueden producir efectos sobre la biota. Esto puede deberse a la presencia de otros contaminantes aquí no medidos como el TBT, microplásticos y desorganizadores endocrinos, que podrían explicar la mayor proporción de machos observada en Arriluze. Se profundizará el estudio de los contaminantes mencionados y el análisis trancriptómico en la glándula digestiva y se extenderá el análisis al tejido gonadal. La evaluación del estado de salud ambiental de la Bahía de Vizcaya se ve favorecida por la amplia información disponible sobre distintos criterios de evaluación ambiental, niveles basales de las respuestas biológicas y sus variaciones estacionales en Mytilus spp. La información disponible para ambientes y especies de Argentina (y la región sudamericana) es aun escasa por eso esperamos que los resultados aquí presentados contribuyan de manera significativa a futuros estudios y a la aplicación de programas de monitoreo de la contaminación. En este sentido, a) demostramos que B. rodriguezii es una buena especie centinela y bioindicadora de contaminación ambiental, b) reportamos los niveles base (y sus variaciones estacionales) para una amplia gama de biomarcadores y respuestas fisiológicas, c) indicamos el periodo más apropiado para realizar el monitoreo de la contaminación usando esta especie.
Abstract:
In recent decades, levels of pollution in marine environments have increased due to various anthropogenic activities. It is recognized that the risk posed by pollutants cannot be assessed solely on the basis of chemical analyses of water and sediment or of bioaccumulation of these substances in biota, given that they do not provide information on the biological effects that pollutants can cause. As a consequence, the use of biomarkers has been implemented as indicators of stress situations in aquatic organisms that also provide information on the health status of organisms at different levels of organization. In this study, the environmental health of two marine-coastal areas was evaluated through an integrated approach using two mussel species, Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) and Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819. Thus, the responses and effects caused by pollution generated by different anthropogenic activities were studied in the two species, at different levels of biological organisation. The main objective was to analyse the potential use of the mussel B. rodriguezii as a sentinel and bioindicator of environmental pollution to be proposed in biomonitoring programs of pollution in coastal areas. This bivalve was chosen because it is the dominant species of the rocky intertidal zone of the Argentine province and a key ecosystem engineer of the environment. In addition, it is able to accumulate and respond to pollutants at several levels of complexity; however, there is little work on the use of this species as a sentinel. In the framework of a research stay abroad, a case study was analysed using the species M. galloprovincialis as a sentinel of environmental pollution in the Bay of Biscay, Spain. In this way, the present thesis was structured in two sections, one developed in Argentina —Section I— and another in the Basque Country —Section II. Section I is entitled “Integrated environmental approach to evaluate biological effects in the mussel Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) in three coastal environments with different types of anthropogenic impact in the Province of Buenos Aires (Argentina)”; while, Section II, “Integrated environmental approach to evaluate biological effects in the mussel Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819 in two localities of the Gulf of Biscay, Basque Country (Spain)”. In Section I, the study area included two sites with high anthropogenic impact, one called Plant Camet that is near a water treatment plant, and another called Mar del Plata Port that is in a commercial harbour (PC and PMdP by their Spanish acronym, respectively), and a third site with low impact, called Brusquitas beach (PB by its Spanish acronym), the three of them located in the province of Buenos Aires. The presence of aliphatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals were analysed in sediment and in the small mussel B. rodriguezii; and the presence of microplastics (MP) was also analysed in the mussels’ soft tissues. The studies of both matrices were carried out over a period of 4 seasons: autumn, winter, spring 2018, and summer 2019. The seasonal variations of different biomarkers —at biochemical, cellular and tissue levels— and physiological responses were studied to know the basal values and determine the most appropriate period to implement monitoring using this species. None of the three areas is contaminated with metals in their sediments. PMdP is a zone with higher levels of contamination by hydrocarbons in sediments and mussels and, to a lesser extent, by microplastics in mussels. PC presents moderate levels of contamination by hydrocarbons in sediments and mussels and a high amount of microplastics in the mussels. On the other hand, although low concentrations of hydrocarbons and microplastics were found in the mussels of PB, we concluded that it is a zone that can be used as a reference site (although studies should be deepened with respect to some metals in the mussels). Within the biochemical responses, the activity of the enzyme glutathione-s-transferase would be the best indicator of detoxifying defense in this species. Tissue responses would be the most recommended given their high sensitivity for evaluating different morphological changes in the digestive gland. Amongst these changes, we recommend to study: atrophy based on MLR/MET and MET/MDR (mean luminal radius to mean epithelial thickness and mean epithelial thickness to mean diverticular radius, respectively), tissue loss based on CTD (proportion of connective tissue to digestive tissue), and cell replacement based on VvBAS (volume density of basophilic cells). In addition, the use of a histopathological index, calculated for both the digestive gland and the gonadal tissue, allowed for a general assessment of damage in both tissues. In addition to these biomarkers, physiological responses such as air survival and condition index are also recommended responses in this species due to their sensitivity, simplicity, and low cost. The cellular responses analysed, namely the intracellular accumulation of neutral lipids, lipofuscins, and metal deposits (BSD), would not be good indicators in B. rodriguezii. Some of the biological responses analysed were found to be closely related to the reproductive cycle. It was demonstrated that B. rodriguezii can be used as a sentinel and bioindicator species of environmental health status, as it is able to concentrate pollutants present in the environment without suffering severe toxicological effects; in addition, these effects can be evaluated through a wide range of biological responses at different levels of organisation. Based on all the above, it is suggested to carry out monitoring once a year during the winter season, using the basal values reported for PB as a reference. In Section II, the study area included two sites with different types of anthropogenic impact located in the Bay of Biscay, Arriluze, a site in a port area, and Plentzia, a reference site. The presence of PAHs, polychlorinated biphenyls (PCBs), and metals in sediment and mussels M. galloprovincialis was studied during the spring season. In addition, a variety of biomarkers at biochemical, transcriptomic, cellular, and tissue levels were analysed, as well as physiological responses. The sediments at both sites were not contaminated with PAHs, although the contamination of certain individual components was moderate-high. Both sites presented moderate contamination of PCBs, and in Arriluze, metal contamination was mainly moderate. However, at neither site did the mussels exhibit bioaccumulation of PAHs and PCBs, and metal bioaccumulation was below toxic limits. These results are consistent with a decreasing trend in these compounds over the years, although they could also be due to the restriction of various activities due to the COVID-19 lockdown. Nonetheless, genotoxicity and general stress damage effects were observed through various responses. In addition, at both sites, several biomarkers presented values higher than the toxicological risk thresholds established by ICES for Mytilus spp. This would indicate that Plentzia, which was historically considered a reference site, is under various pressures that can have effects on biota. This could be due to the presence of other pollutants not measured here, such as TBT, microplastics, and endocrine disruptors, which could explain the higher proportion of males observed in Arriluze. The study of the mentioned pollutants and transcriptomic analysis in the digestive gland will be furthered, and the analysis will be extended to gonadal tissue in a future work. The assessment of the environmental health status of the Bay of Biscay is facilitated by the availability of extensive information on environmental assessment criteria, baseline levels of biological responses, and their seasonal variations in Mytilus spp. The information available for environments and species in Argentina (and the South American region) is still scarce, so we hope that the results presented here will contribute significantly to future studies and the application of pollution monitoring programs. In this sense, we have a) demonstrated that B. rodriguezii is a good sentinel and bioindicator species of environmental pollution, b) reported the baseline levels (and their seasonal variations) for a wide range of biomarkers and physiological responses, and c) indicated the most appropriate period for carrying out pollution monitoring using this species.
Citación:
---------- APA ----------
Landro, Sonia Maribel. (2023). El mitílido Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) como bioindicador y centinela de contaminación ambiental en áreas costeras de Argentina. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7479_Landro
---------- CHICAGO ----------
Landro, Sonia Maribel. "El mitílido Brachidontes rodriguezii (d’Orbigny, 1846) como bioindicador y centinela de contaminación ambiental en áreas costeras de Argentina". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7479_Landro
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