Toxicidade aguda do cloreto de cádmio ao cladócero Pseudosida ramosa Daday,

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1 Toxicidade aguda do cloreto de cádmio ao cladócero Pseudosida ramosa Daday, 1904 Emanuela C. Freitas a* & Odete Rocha b a Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais (PPG-ERN), Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luiz, Km 235, Caixa Postal 676, , São Carlos, SP, Brasil. emanuelacfreitas@gmail.com b Departamento de Ecologia e Biologia Evolutiva (DEBE), Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luiz, Km 235, Caixa Postal 676, , São Carlos, SP, Brasil. doro@ufscar.br * Autor para correspondência: ; Fax: emanuelacfreitas@gmail.com Palavras chave: cádmio, Pseudosida ramosa, testes agudos. Título abreviado: Toxicidade aguda do cloreto de cádmio. ABSTRACT The study of the sensitivity of species to certain types of toxicants may provide relevant information to biomonitoring programs for water quality. The objective of this work was to evaluate the acute toxicity of cadmium chloride to the Pseudosida ramosa, a species of native cladoceran (Crustacea, Cladocera), also determing the species 1

2 sensitivity range. A total of 20 toxicity tests were performed. The Lethal Concentration (LC 50-48h) was calculated for each test as well as their confidence intervals. Using the model developed by U.S.EPA, the senvitivity range to cadmium chloride was found to be between 0.14 and 0.26 mg.l -1, with a mean value of 0.20 mg.l -1. By comparing these results with other works, we concluded that the species in studied is a potencial test-organism for ecotoxicological studies because it has high sensitivity to the toxicant tested, with a similar sensivivity range to that of several standardized exotic species internationally used in toxicity tests protocols. RESUMO O estudo da sensibilidade das espécies a determinados tipos de tóxicos pode fornecer informações relevantes para os programas de biomonitoramento da qualidade de água. O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade aguda do cloreto de cádmio para a Pseudosida ramosa, uma espécie de cladócero nativo (Crustacea, Cladocera), também determinando a faixa de sensibilidade para esta espécie. Um total de 20 testes de toxicidade foram realizados. A Concentração Letal (CL 50-48h) foi calculada para cada teste, bem como seus intervalos de confiança. Utilizando o modelo desenvolvendo pela U.S.EPA, a faixa de sensibilidade para o cloreto de cádmio encontrada foi entre 0.14 e 0.26 mg.l -1, com valor médio de 0.20 mg.l -1. Ao comparar estes resultados com outros trabalhos, nós concluímos que a espécie em estudo é um potencial organismoteste para estudos ecotoxicológicos por apresentar alta sensibilidade ao tóxico testado, com uma faixa de sensibilidade similar a de algumas espécies exóticas internacionalmente padronizadas utilizadas em protocolos de testes de toxicidade. 2

3 INTRODUÇÃO Os testes de toxicidade sejam eles agudos ou crônicos e a determinação da faixa de sensibilidade dos organismos-teste em geral são realizados por várias razões, mas o principal objetivo é gerar dados com o intuito de prever os efeitos que substâncias químicas ou efluentes complexos podem provocar nas comunidades aquáticas naturais (Winner, 1988). Os cladóceros, em especial os dafinídeos, são extensivamente utilizados em testes de toxicidade aquática, pelo fato de serem organismos bem adaptados às condições de laboratório e por apresentarem uma alta sensibilidade a produtos químicos, além de exercerem um papel fundamental na comunidade aquática, a de servir como proteína animal de alto valor nutricional para peixes (Mount & Norberg, 1984). Espécies como, por exemplo, Daphnia magna e D. similis que são de ampla distribuição no Hemisfério Norte são padronizadas como organismos-teste por várias Agências de Controle Ambiental e adotadas em diversos países, incluindo o Brasil. Para a realização de testes com estas espécies existem protocolos que facilitam o trabalho e garantem a reprodutibilidade dos testes. Há, contudo, algumas restrições à utilização destes organismos, principalmente em países onde estas espécies não ocorrem naturalmente. A primeira se refere ao custo e dificuldades de obtenção do inóculo inicial, que têm de ser obtido de algumas poucas Instituições que as possuam no país, às vezes distantes. A segunda refere-se ao fato de serem espécies exóticas, e de sempre apresentarem o risco de serem acidentalmente introduzidas nas águas naturais, já que produzem efípios ou ovos de resistência. 3

4 Nos últimos anos, tem-se procurado determinar a sensibilidade de algumas espécies nativas de Cladocera da região tropical e subtropical a diferentes agentes tóxicos, comparando o desempenho destas espécies àquelas padronizadas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi determinar a sensibilidade de Pseudosida ramosa (uma espécie de Cladocera endêmica da região Neotropical) à substância de referência cloreto de cádmio, comparando-se sua sensibilidade com espécies padronizadas. Estudos desse tipo podem contribuir para a avaliação da integridade dos corpos d água tropicais. METODOLOGIA Origem do material biológico Os organismos da espécie Pseudosida ramosa Daday, 1904 foram coletados na Lagoa do Óleo, Estação Ecológica de Jataí (EEJ), município de Luis Antônio, Estado de São Paulo. Cultivo e manutenção de Pseudosida ramosa Os organismos coletados de P. ramosa foram trazidos para o laboratório e alguns indivíduos foram isolados. Tais indivíduos foram mantidos em béqueres de 2 L, onde se utilizou como meio de cultivo a água reconstituída recomendada pela norma United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA, 2002). A água de cultivo apresentou as seguintes características: dureza total de 40 a 48 mg CaCO 3.L -1 e ph entre 7.0 e 7.6. As culturas foram mantidas em estufas incubadoras com temperatura 4

5 controlada (25 ± 1 o C) e sob um regime de claro/escuro de 12/12h. A alimentação consistiu no fornecimento diário de uma suspensão algal de Pseudokirchneriella subcaptata cultivada em meio CHU-12, na concentração de 10 5 células.ml -1. Testes de toxicidade aguda Para determinar as concentrações que deveriam ser utilizadas nos testes agudos de toxicidade definitivos foi necessária a realização de testes preliminares, nos quais se testou o efeito de seis concentrações (0.05; 0.10; 0.20; 0.40; 0.80 e 1.60 mg.l -1 ) da substância-teste cloreto de cádmio. Posteriormente, foram realizados 20 testes de toxicidade aguda, sendo que as concentrações definidas e testadas foram 0.05; 0.10; 0.20; 0.40 e 0.80 mg.l -1, além do controle negativo. As repetições foram necessárias para o estabelecimento da faixa de sensibilidade. As concentrações testadas foram preparadas a partir de uma solução-estoque de 35 mg.l -1 de cloreto de cádmio e, como controle negativo e meio de diluição, utilizouse a água de cultivo para a manutenção das culturas. No total, foram feitas três réplicas tanto para o controle negativo como para cada diluição da substância-teste, utilizando-se recipientes com um volume total de 50 ml. O preenchimento dos recipientes iniciou-se com a solução controle e continuou com as diluições (da maior para a menor), adicionando-se um volume de 10 ml para cada recipiente. Para cada réplica foram transferidos cinco organismos neonatos (com menos de 24 h). Durante toda a realização dos testes, os organismos não foram alimentados e os 5

6 recipientes foram mantidos em estufa incubadora, a uma temperatura controlada de 25 ± 1 C e totalmente no escuro. Os testes de toxicidade aguda tiveram duração de 48 horas e, tanto no início quanto no final dos testes, o ph, a condutividade, a temperatura, o oxigênio dissolvido e a dureza foram medidos. Ao final de cada teste de toxicidade aguda foi observado o número de organismos mortos sob lupa, somando-se o número total de neonatos mortos nas réplicas. O resultado relativo à mortalidade observado em cada teste de toxicidade aguda foi utilizado para a determinação da CL 50 (concentração letal para 50% dos organismos). Para tal cálculo, utilizou-se o programa estatístico Trimmed Spearman- Karber Method for Estimating Median Lethal Concentrations in Toxicity Biossays (Hamilton et al., 1977). A faixa de sensibilidade de P. ramosa para o cloreto de cádmio também foi estabelecida, tendo sido utilizado o seguinte modelo desenvolvido pela U.S.EPA (1985): a concentração do limite superior é igual à média das CL 50 48h mais dois desvios-padrão e a concentração do limite inferior é igual à média das CL 50 48h menos dois desvios-padrão, sendo que a tendência central é igual à média. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 estão representadas as CL 50-48h para o cloreto de cádmio, assim como seus intervalos de confiança. A CL 50-48h variou de 0.14 a 0.27 mg.l -1. As variáveis físicas e químicas foram medidas no início e no final de cada teste de toxicidade aguda e todas elas estiveram dentro da variação normal esperada. 6

7 Testes Data (ano/mês/dia) CL 50-48h IC (95%) 1 07/09/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ X 0.20 S DP 0.03 CV (%) Tabela 1. Valores da Concentração Letal (CL 50-48h, mg.l -1 ) de CdCl 2 e dos intervalos de confiança (IC 95%) de cada teste de toxicidade aguda com Pseudosida ramosa. X é o valor médio, S 2 é o valor da variância, DP é o valor do desvio-padrão e CV é o coeficiente de variação. Os resultados dos testes de toxicidade aguda com a substância estudada demonstraram haver uma boa repetibilidade na resposta do organismo-teste, pois o coeficiente de variação (CV) está de acordo com o valor recomendado (< 40%) pela Environmental Canada (1999). A faixa de sensibilidade de P. ramosa ao cloreto de cádmio situa-se entre 0.14 e 0.26 mg.l -1, com valor médio de 0.20 mg.l -1, como demonstrado na Figura 1. 7

8 Figura 1. Faixa de sensibilidade de Pseudosida ramosa ao cloreto de cádmio expressa em CL 50 48h (mg.l -1 ). Particular atenção tem sido dada aos metais pesados devido a sua persistência na natureza, sua incorporação na cadeia alimentar e sua toxicidade para a vida selvagem e para os humanos em certas concentrações (Prato et al., 2006). Os metais pesados incluem elementos essenciais e metais que não possuem função biológica conhecida, tais como o cádmio, o mercúrio, a prata, etc (Prato et al., 2006). A Tabela 2 apresenta os valores de CL 50 para diferentes organismos-teste quando expostos à substância cloreto de cádmio. Organismo-teste CL 50 (mg.l -1 de CdCl 2 ) Autores Pseudosida ramosa (Cladocera) 0.20 (CL 50 48h) Presente estudo Ceriodaphnia dubia (Cladocera) 0.04 (CL 50 48h) Brooks et al., 2003 Daphnia magna (Cladocera) 0.38 (CL 50 48h) Guan & Wang, 2006 Daphnia magna (Cladocera) (CL 50 48h) Guan & Wang, 2006 Daphnia magna (Cladocera) 0.41 (CL 50 48h) Seco-Gordillo et al., 1998 Moina macrocopa (Cladocera) 0.68 (CL 50 24h) García et al., 2004 Macrothrix triseriales (Cladocera) 0.42 (CL 50 24h) García et al., 2004 Hydra attenuata (Hydrozoa) 1.16 (CL 50 24h) Quinn et al., 2007 Diadema setosum (Echinodermata) 1.15 (CE 50 48h) Ramachandran et al., 1997 Crassostrea iradalei (Mollusca) (CE 50 48h) Ramachandran et al., 1997 Scylla seratta (Crustacea) (CE 50 48h) Ramachandran et al., 1997 Gammarus aequicauda (Amphipoda) 0.71 (CL 50 48h) Prato et al, 2006 Gammarus pulex (Amphipoda) 1.41 (CL 50 48h) Stuhlbacher & Maltby (1992) Corophium insidiosum (Amphipoda) 1.68 (CL 50 48h) Prato et al, 2006 Idotea baltica (Isopoda) 1.29 (CL 50 48h) Prato et al, 2006 Sphaeroma serratum (Isopoda) 4.79 (CL 50 48h) Prato et al, 2006 Tabela 2. Valores de CL 50 para diferentes organismos expostos à substância de referência cloreto de cádmio (CdCl 2 ). 8

9 Levando-se em consideração a faixa de sensibilidade estabelecida para a espécie Pseudosida ramosa ao cloreto de cádmio, observa-se que esta espécie nativa é mais sensível ao cloreto de cádmio que as espécies Daphnia magna, Moina macrocopa e Macrothrix triseriales. No entanto, quando comparada com a Ceriodaphnia dubia, em um estudo realizado por Brooks et al. (2003), observou-se que a CE 50 48h média encontrada foi de 0.04 mg.l -1 de cloreto de cádmio, sendo esta espécie mais sensível quando comparada à P. ramosa, a qual apresentou uma CL 50 48h média de 0.20 mg.l -1 de cloreto de cádmio. Segundo o estudo de Guan & Wang (2006), a CL 50 48h da Daphnia magna para a substância cloreto de cádmio, teve valores médios distintos para tipos diferentes de clones. Para os clones no qual os autores chamaram de sensíveis a CL 50 48h foi de 0.38 mg.l -1 de cloreto de cádmio e para os clones tolerantes foi de mg.l -1 de cloreto de cádmio. Já no trabalho realizado por Seco-Gordillo et al. (1998), os autores encontraram uma CE 50 48h para a D. magna de 0.41 mg.l -1 de cloreto de cádmio. Para a Moina macrocopa e o Macrothrix triseriales, em um estudo realizado por García et al. (2004), foi encontrado uma CL 50 24h, respectivamente, de 0.68 e de 0.42 mg.l -1 de cloreto de cádmio. Desta forma, pode-se concluir que, excetuando-se a C. dubia, a P. ramosa foi mais sensível que todos os cladóceros comparados neste presente estudo. Em um estudo realizado por Quinn et al. (2007) foi observada uma CL 50 24h média para a Hydra attenuata de 1.16 mg.l -1 de cloreto de cádmio. Assim, a P. ramosa também se mostrou mais sensível ao cloreto de cádmio quando comparada com este cnidário. A P. ramosa apresentou, neste estudo, uma CL 50 48h bem menor que a dos anfípodos Gammarus aequicauda (CL 50 48h de 0.71 mg.l -1 de cloreto de cádmio) 9

10 (Prato et al., 2006), Gammarus pulex (CL 50 48h de 1.41 mg.l -1 de cloreto de cádmio) (Stuhlbacher & Maltby, 1992) e Corophium insidiosum (CL 50 48h de 1.68 mg.l -1 de cloreto de cádmio) (Prato et al., 2006) e os isópodos Idotea baltica (CL 50 48h de 1.29 mg.l -1 de cloreto de cádmio) (Prato et al., 2006) e Sphaeroma serratum (CL 50 48h de 4.79 mg.l -1 de cloreto de cádmio) (Prato et al., 2006), mostrando-se, portanto, mais sensível. Ramachandran et al. (1997), em um estudo realizado com as larvas do ouriçodo-mar Diadema setosum, com as larvas da ostra Crassostrea iradalei e com o caranguejo Scylla seratta, encontraram uma CE 50 48h para o cloreto de cádmio de 1.15, e mg.l -1, respectivamente. Desta forma, a P. ramosa mostrou-se mais sensível quando comparada com tais espécies, com exceção da espécie Scylla serrata que demonstrou ser mais sensível. CONCLUSÕES Conclui-se que Pseudosida ramosa é um potencial organismo-teste para a detecção dos efeitos tóxicos em baixas concentrações de cloreto de cádmio em ambientes aquáticos, tendo este cladócero sensibilidade igual ou maior que a de várias espécies exóticas internacionalmente padronizadas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Brooks BW, Stanley JK, White JC, Turner PK, Wu KB & La Point TW Laboratory and field responses to cadmium: an experimental study in effluent- 10

11 dominated stream mesocosms. Environmental Toxicology and Chemistry, 24: Environmental Canada Guidance document on application and interpretation of single-species test in environmental toxicology. EPS 1/RM/ p. García GG, Nandini S & Sarma SSS Effect of cadmium on the population dynamics of Moina macrocopa and Macrothrix triserialis (Cladocera). Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 72: Guan R & Wang WX Comparison between two clones of Daphnia magna: effects of multigenerational cadmium exposure on toxicity, individual fitness, and biokinetics. Aquatic Toxicology, 76: Hamilton MA, Russo RC & Thurfton RB Trimmed Spearman-Karber method for estimating median lethal concentration in toxicity bioassays. Environmental Science & Technology, 11 (7): Mount DI & Norberg TJ A seven-day life cycle cladoceran toxicity test. Environmental Toxicology and Chemistry, 3: Prato E, Biandolino F & Scardicchio C Test for acute toxicity of copper, cadmium, and mercury in five marine species. Turkish Journal of Zoology, 30:

12 Quinn B, Gagne F & Blaise C Validation of a multi-well plate toxicity test to assess feeding behaviour of the cnidarian, Hydra attenuata. Fresenius Environmental Bulletin, 16 (9A): Ramachandran S, Patel TR & Colbo MH Effect of copper and cadmium on three malaysian tropical estuarine invertebrate larvae. Ecotoxicology and Environmental Safety, 36: Seco-Gordillo JI, Fernández-Pereira C & Vale-Parapar JF Evaluación de la ecotoxicidad aguda de metales pesados con Daphnia magna Straus. Ecotoxicology and Environmental Restoration, 1 (1): Stuhlbacher A & Maltby L Cadmium resistance in Gammarus pulex (L.). Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 22: U.S.EPA United States Environmental Protection Agency USEPA/600/4-85/014. Short-term methods for estimating the chronic toxicity of effluents and receiving waters to freshwater organisms. Cincinnati, Ohio. 162p. U.S.EPA United States Environmental Protection Agency USEPA/821/R- 02/012. Methods for measuring the acute toxicity of effluents and receiving waters to freshwater and marine organisms. Winner RW Evaluation on the relative sensitivities of 7.D. Daphnia magna and Ceriodaphnia dubia toxicity tests for cadmium and sodium pentachlorophenate. Environmental Toxicology and Chemistry, 7:

13 AGRADECIMENTOS Nós agradecemos a Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo suporte financeiro no projeto de pesquisa (n o 06/ ). 13