Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:54:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270587.pdf: 3722917 bytes, checksum: 5fca0f886701d91246cca285d114360f (MD5) / O recente avanço da biologia molecular tem ampliado o conhecimento relacionado a invertebrados marinhos e peixes, gerando inúmeras possibilidades de novas aplicações biotecnológicas. No presente estudo foram identificados e caracterizados novos genes em organismos modelo para estudos ecotóxicológicos. No capítulo I, foram estudados aspectos moleculares, bioquímicos e químicos, da ostra-do-mangue Crassostrea rhizophorae, uma espécie de importância econômica, ecológica e social que ocorre amplamente em estuários e manguezais na costa brasileira, áreas de risco constante de contaminação. Ostras expostas a efluentes contendo esgoto doméstico na Baía Norte da Grande Florianópolis mostraram aumento na atividade da enzima catalase, um biomarcador clássico de contaminação aquática. Bibliotecas subtrativas em ostra, comparando local contaminado e referência, possibilitaram a identificação de 36 novos genes de interesse para estudos ecotoxicológicos em C. rhizophorae, alguns deles codificam proteínas possívelmente envolvidas em biotransformação de xenobiótico, metabolismo de lipídeo, defesa imune, estresse oxidativo e ligante de metais. No capítulo II, bibliotecas públicas de sequências nucleotídicas expressas (ESTs) foram pesquisadas a fim de identificar novos genes de citocromo P450 (CYP) em moluscos bivalves dos gêneros Mytilus (mexilhões) e Crassostrea (ostras). Um total de 113 sequências CYP foram encontradas, a maioria em M. californianus (58). A caracterização preliminar do sistema complemento CYP em M. californianus, mostra que assim como é observado em deuterostômios, há uma expansão do Clan 2 neste organismo. Sequências similares as famílias CYP1, CYP3 e CYP26 de vertebrados foram clonadas em M. edulis, e a expressão órgão-específica e indução por contaminantes para estes genes foram avaliadas. Os genes CYP1-like, similares a CYP1A, que é proposto há décadas como biomarcador para agonistas do receptor AHR em vertebrados, não foi induzida por estas substâncias em M. edulis. Interessantemente, genes CYP3-like e CYP26-like foram induzidos por beta-naftoflavona, o que indica que diferentes mecanismos de ativação gênica, e provavelmente de biotransformação, ocorra nos CYPs em moluscos, quando comparados às famílias CYP similares de vertebrados. Este é o primeiro estudo a mostrar a diversidade do sistema complemento CYP (mesmo que de forma preliminar); clonar genes CYP1-like, CYP3-like e CYP26-like; e caracterizar a expressão destes genes em um molusco bivalve. No capitulo III foram identificados três novos genes CYP1 no peixe-modelo ambiental Fundulus heteroclitus. O set completo de genes CYP1 de peixe (CYP1A, CYP1B1, CYP1C1, CYP1C2 e CYP1D1), mostraram diferentes padrões de distribuição órgão-específica e indução por PCB 126, o que permitiu a escolha das combinações órgão/CYP1 mais apropriadas para detecção de contaminantes agonistas do receptor AHR. Estudos em uma população de F. heteroclitus proveniente de um local historicamente contaminado por PCB mostrou diferenças na expressão de alguns desses novos genes que podem estar relacionadas à adaptação para viver nestes locais. Os genes mais apropriados para detecção de contaminantes agonistas do AHR (CYP1A, CYP1B1 e CYP1C1) também foram clonados no peixe Poecilia vivipara, e poderão servir como biomarcadores de contaminação aquática nesta espécie amplamente distribuída em ambientes contaminados da costa Brasileira. Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicabilidade da técnica óptica shearografia para caracterizar a localização e profundidade de defeitos em materiais compósitos. Foi desenvolvido através de experimentos controlados tendo como base conjuntos de corpos de prova contendo falhas artificiais quadradas, propositalmente introduzidas entre as lâminas de um material compósito fabricado com resina epóxi e fibras de vidro unidirecionais e cruzadas. Defeitos de diferentes tamanhos foram dispostos em diferentes profundidades ao longo da espessura do material. O principal tipo de carregamento utilizado foi do tipo vibracional associado às técnicas de Média-Temporal, com iluminação contínua do laser para se obter a resposta da amplitude de modulação através de franjas de interferência e à técnica com iluminação Estroboscópica de forma a conseguir mapas das diferenças de fases referentes à superfície analisada. Foram produzidos conjuntos de corpos de prova com e sem falha de adesão artificialmente provocada. As respostas em freqüência foram relacionadas às profundidades das diferentes falhas. As relações freqüência x profundidade apresentaram bom comportamento, conforme descrevem as bibliografias consultadas. Também foram comparados os resultados obtidos através do modelamento matemático com os obtidos experimentalmente. Os resultados alcançados neste trabalho são encorajadores e abrem as portas para novos estudos com outros tipos de falhas e materiais compósitos.

Submitted by Prost Catherine (cprost@ufba.br) on 2012-11-22T00:38:23Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_JESUS_R.S.2011.pdf: 4183065 bytes, checksum: d5f9f727d35b58cb4b9bade8e88c591d (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-22T00:38:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_JESUS_R.S.2011.pdf: 4183065 bytes, checksum: d5f9f727d35b58cb4b9bade8e88c591d (MD5) / O presente estudo teve como objetivo geral avaliar os teores de metais traço em sedimentos e no molusco bivalve Anomalocardia brasiliana(GMELIN, 1791) dos municípios de Madre de Deus e de Saubara, BA e, a importância socioeconômica da espécie para os habitantes das localidades estudadas. A A. brasilianaé uma espécie de molusco bivalve séssil e filtrador que pode ser encontrada ao longo do litoral brasileiro, inclusive na Baía de Todos os Santos (BTS), predominando em áreas de sedimentos arenosos e areno-lodosos, próximos à superfície. Espécie caracterizada como fonte de renda e sustento para as comunidades que vivem da pesca e da mariscagem, elemento fomentador deste estudo. A pesquisa foi realizada através do levantamento socioambiental composto pela pesquisa bibliográfica, observação direta intensiva e aplicação de questionários junto às localidades dos municípios de Madre de Deus e Saubara; realização da biometria da espécie estudada; e caracterização físico-química das matrizes molusco e sedimento, com registro dos parâmetros não conservativos. A partir da aplicação dos questionários e da pesquisa bibliográfica foi definida a espécie e a área de amostragem. Além disso, foi verificada acentuada degradação da biota em Madre de Deus, menos intensamente em Saubara, provavelmente, associada a história de ocupação desses municípios. Através do estudo dos aspectos biológicos, foi verificado que mais de 70% dos indivíduos coletados para análise estavam dentro dos limites aconselháveis para coleta; quando comparadas as duas áreas de coleta, foi constatado que o tamanho dos indivíduos em Madre de Deus e em São Francisco do Conde variou mais que em Saubara, contudo o fator de rendimento foi maior no último município. Com a determinação de íons metálicos verificou-se que maiores concentrações deferro, zinco, manganês e cobre foram detectadas em amostras da área de Madre de Deus e São Francisco do Conde. No entanto, através do fator de bioacumulação observou-se maior assimilação de metais traço do sedimento pela espécie coletada em Saubara. Quando comparado o resultado obtido ao estudo realizado anteriormente na região de São Francisco do Conde e Madre de Deus, foi constatado que os valores de ferro e zinco, na mesma região, foram menores; a concentração de manganês identificada foi praticamente a mesma e houve um incremento de cobre. Nas duas áreas analisadas as concentrações de cobre, 49,94 e 46,89 mg.kg -1 , estão acima do limite máximo aceitável por organismos internacionais. Conclui-se que a intensa ocupação nos municípios estudados, sem um adequado planejamento, e a implantação de indústrias no entorno da BTS, está afetando diretamente os ecossistemas existentes e consequentemente as espécies associadas a estes ecossistemas. Desta forma, tem contribuído para a redução da fonte de alimento e renda das comunidades locais, bem como exposição dos seres humanos aos contaminantes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345790.pdf: 1742590 bytes, checksum: 0f2aeca994d2558dfae1076df3728c91 (MD5) Previous issue date: 2016 / O crescimento demográfico, assim como a expansão tecnológica e industrial, tem causado sérias ameaças ao ambiente aquático, principalmente nas áreas costeiras. O lançamento de dejetos provenientes das mais variadas ações antrópicas, como os provenientes da indústria do petróleo e esgoto sanitário, provoca danos aos animais aquáticos, colocam em risco a atividade de aquicultura e afeta, consequentemente, a população humana. Os dejetos lançados no ambiente, possuem uma das mais variadas e complexas misturas, rica em nutrientes e compostos químicos, podendo formar subprodutos ainda mais tóxicos ao entrarem em contato entre si. Estes compostos químicos podem provocar alterações iniciais a nível fisiológico, celular e molecular nos organismos, e desta forma, estas respostas perante aos contaminantes podem ser utilizadas como biomarcadores de contaminação aquática. Espécies de moluscos bivalves são comumente utilizados como organismos biondicadores de contaminação aquática. A vieira Nodipecten nodosus é uma espécie de importância econômica, principalmente para as regiões Sul e Sudeste do Brasil e possui características importantes como movimentação lenta e capacidade de bioacumular contaminantes em seus tecidos rapidamente. Análises enzimáticas e moleculares são empregadas para elucidação de respostas dos organismos frente à exposição aos contaminantes. O presente estudo teve como objetivo (i) avaliar a capacidade de bioacumulação e depuração das vieiras; (ii) avaliar as respostas de biomarcadores bioquímicos clássicos; (iii) analisar genes conhecidos por atuarem na biotransformação de xenobióticos e potenciais genes candidatos a novos biomarcadores de contaminação aquática em vieiras N. nodosus. Para tanto, os exemplares de vieiras foram expostos ao fenantreno e ao óleo cru. Os resultados dos biomarcadores bioquímicos e moleculares foram analisados nas brânquias, 24 e 96 h após a exposição à duas concentrações de fenantreno e 96 h após a depuração; assim, como a análise química dos tecidos, verificou a bioacumulação e eliminação da substância, após 96 h de exposição e depuração. Os resultados indicam que N. nodosus é capaz de induzir uma resposta antioxidante relacionada com a biotransformação de fenantreno, e a depuração pode ser um protocolo eficaz para bivalves após a contaminação. Além disso, os resultados referentes à exposição ao óleo cru mostraram um conjunto de 14 genes biomarcadores de contaminação aquática por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), e o uso de brânquias e glândula digestiva como tecidos-alvo. Estes ensaios poderiam seraplicados como parâmetros adicionais em programas de biomonitoramento em áreas como as de produção de petróleo ou gás natural, especialmente offshore. Isto poderia ajudar a caracterizar a possível contaminação por HPAs em tais áreas, e monitorar a persistência, o destino e os efeitos destas substâncias químicas durante e após os eventos de derramamento de óleo.<br> / Abstract : Population growth, as well as the technological and industrial expansion, has caused serious threats to the aquatic environment, especially in coastal areas. Waste release from human activities, such as oil industry and sewage treatment/discharge, causes damage to aquatic animals, put at risk aquaculture activities and affects the human population. The waste released into the environment is one of the most varied and complex mixtures, rich in nutrients and chemicals, which can form even more toxic by-products when in contact with each other. These chemicals can cause physiological, cellular and molecular changes in the organisms which can be used as biomarkers of water pollution. Bivalve mollusc species are commonly used as biondicator of water contamination. Scallops Nodipecten nodosus is a species of economic importance, especially to the south and southeast Brazil and has important features, such as low mobility and high ability to quickly bioaccumulate contaminants. Enzymatic and molecular analyses are employed to elucidate responses of organisms upon exposure to contaminants. This study aimed to (i) evaluate the bioaccumulation capacity and depuration of scallops; (ii) evaluate the responses of classical biochemical biomarkers; (iii) analyze genes known to work in the biotransformation of xenobiotics and potential candidate genes as new biomarkers of water pollution in scallops N. nodosus. Therefore, scallops were exposed to phenanthrene and crude oil. The results of biochemical and molecular biomarkers were analyzed in the gills, after 24 and 96 h of exposure to two phenanthrene concentrations and after 96 h of depuration, as well as chemical analysis of the tissues found to bioaccumulate and removal of the substance after 96 h exposure and depuration. These results indicate that N. nodosus is capable of inducing an antioxidant response related to the biotransformation of phenanthrene, and depuration can be an effective protocol for bivalve after contamination. Moreover, the results for exposure to crude oil pointed to a set of 14 genes from N. nodosus as biomarkers of aquatic contamination to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and the use of gills and digestive gland as target tissues. These assays could be applied as additional parameters in biomonitoring programs in areas with oil and gas production or contamination, especially offshore ones. This could help to characterize possible PAHs contamination in suchareas, and monitor the persistence, fate and effects of these chemical during and after oil spill events.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329261.pdf: 6273443 bytes, checksum: e423f3e4292a0df88f31fba0469354e2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Com o aumento nos níveis de contaminação ambiental em nível global, organismos aquáticos estão sujeitos à ação tóxica de diversos xenobióticos, necessitando de eficientes sistemas de defesas para garantir sua sobrevivência. Neste trabalho, os bivalves Crassostreagigas (ostra do Pacífico) e Perna perna (mexilhão marrom) foram utilizados como organismos modelo para o estudo dos sistemas de defesas antioxidantes e de biotransfomação. Em um primeiro trabalho,as vias de biotransformação de fase II e do ácido mercaptúrico foram estudadas em ostras C. gigas expostas ao agente eletrofílico 1-cloro-2,4-dinitrobenzeno (CDNB). Os dados apontam que a brânquia possui um robusto sistema de biotransformação, atuando como importante ponto de entrada para o CDNB e conjugando-o rapidamente com glutationa. A hemolinfa atuou como um transportador de metabólitos pelo organismo, permitindo que outros tecidos auxiliassem no processo de biotransformação e excreção, enquanto que a glândula digestiva atuou como um tecido auxiliar na metabolização. O derivado final da via do ácido mercaptúrico foi detectado como principal metabólito na água domar, comprovando sua excreção. Um segundo trabalho investigou o papel das enzimas antioxidantes glutationa redutase e tiorredoxina redutase em C. gigas e P. perna expostos a agentes oxidantes(hidroperóxido de cumeno e menadiona). Através de uma exposição aguda destes organismos a ZnCl2 ou CDNB, foi possível diminuir significativamente a atividade dessas enzimas, e consequentemente, afetando os sistemas de degradação de peróxidos dependentes das enzimas glutationa peroxidase e peroxirredoxina. Foi observada uma menor capacidade de degradação de peróxidos in vivo e maior mortalidade induzida por exposição ao peróxido de cumeno ou amenadiona. Estes resultados reforçam a ideia de uma maior susceptibilidade de organismos com um sistema antioxidante menos eficiente. O último estudo investigou a toxicidade de um contaminante emergente, nanopartículas de óxido de zinco (ZnONP), sobre ostras C.gigas. Neste trabalho foi observado que as ZnONP se agregam quando em água do mar, passando da escala nanométrica para micrométrica. Além disso, foi detectada uma alta taxa de liberação de zinco iônico na água do mar. A exposição de ostras a ZnONP por até 48 h causou acúmulo de zinco inicialmente na brânquia (24 e 48 h), seguido da glândula digestiva (48 h). Análises de microscopia eletrônica sugerem a presença de vesículas endocíticas contendo ZnONP em ambos os tecidos. Análises de marcadores antioxidantes e de estresse oxidativo apontam para um moderado efeito oxidativo das ZnONP no citosol, principalmente na brânquia após 48 h, causando peroxidação lipídica, oxidação de proteínas e inibição da glutationa redutase. Porém, tanto as análises ultraestruturais quanto as bioquímicas apontam para fortes distúrbios mitocondriais, com alterações estruturais e oxidação de proteínas na brânquia e glândula digestiva. De modo geral, os estudos apontam que em bivalves: (i) ataques eletrofílicos podem ocorrer de maneira indiscriminada pelo organismo na ausência de um sistema de biotransformação íntegro na brânquia, (ii) danos oxidativos podem ser acumulados na ausência de um eficiente sistema antioxidante, afetando a sobrevivência do organismo e (iii) a mitocôndria de bivalves é susceptível a eventos oxidativos induzidos por ZnONP.<br> / Abstract: With the increasing level of global environmental contamination, aquatic species are subjected to the effects of different xenobiotics, relying on efficient cellular defenses systems to provide their survival. In this study, bivalves Crassostrea gigas (Pacific oyster) and Pernaperna (brown mussel) were used as model organisms to study the antioxidant and biotransformation systems. In a first study, the phase II biotransformation and mercapturic acid pathways were investigated inoysters C. gigas exposed to the electrophilic agent 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (CDNB). Data suggest that gill hold a robust biotransformation system, acting as an important site for CDNB uptake and quickly conjugating it with glutathione. The hemolymph allowed the transport of metabolites across the organism, allowing other tissues to aid on biotransformation and excretion processes. The digestive gland participated as a metabolizing ancillary tissue. The final product, mercapturic acid, was found as main metabolite in water, confirming its excretion by the organism. A second study investigated the role of the antioxidant enzymes glutathione reductase and thioredoxin reductase inC. gigas and P. perna exposed to oxidative agents (cumene hydroperoxide and menadione). Using an acute exposure to ZnCl2 orCDNB, enzymatic activity was considerably decreased, thus affecting the peroxide detoxification system of glutathione peroxidase and peroxiredoxin. These inhibitions jeopardized in vivo peroxide detoxification ability, inducing higher mortality on a further exposure to cumene hydroperoxide or menadione. These data reinforce the idea of a higher susceptibility in organisms with a less effective antioxidant system. The last study partially characterized the toxicity of an emerging contaminant, zinc oxide nanoparticles (ZnONP), to C. gigas. It was observed that ZnONP aggregate in seawater, changing from a nanometric to micrometric scale. Besides, it was detected a strong release of ionic zinc to seawater. Oysters exposure to ZnONP for up to 48 h caused zinc accumulation initially in gill (24 and 48 h), followed by digestive gland (48 h). Electron microscopy analysis suggests the presence of endocytic vesicles containing ZnONP in both tissues. Analysis of antioxidant and oxidative stress markers points to a moderate oxidant effect of ZnONP in the cytosol, especially in gills after 48 h, causing lipid peroxidation, protein oxidation and glutathione reductase inhibition. Nevertheless, both ultrastructural and biochemical analyses highlight a mitochondrial disturbance pattern, with structural alterations and protein oxidation in gill and digestive gland. In general, these studies allowed the conclusion that in bivalves, (i) electrophilic attacks can occur indiscriminately in the absence of a robust phase IIbiotransformation pathway in the gill, (ii) that oxidative damage can be accumulated in the absence of an effective antioxidant system, affecting animal survival, and (iii) bivalve mitochondria can be very susceptible to ZnONP.

Nilin, J. Biomarcadores em estudos ambientais: a vigília dos bivalves na ria de Aveiro (Portugal) e no rio Ceará (Brasil). 2012. 154f. Tese (Doutorado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, 2012. / Submitted by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2014-11-12T20:55:37Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_jnilin.pdf: 17789929 bytes, checksum: 48438c49d2cdb3c32bb56f4e3d1b771d (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid(nadsa@ufc.br) on 2014-11-12T20:55:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_jnilin.pdf: 17789929 bytes, checksum: 48438c49d2cdb3c32bb56f4e3d1b771d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-12T20:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_jnilin.pdf: 17789929 bytes, checksum: 48438c49d2cdb3c32bb56f4e3d1b771d (MD5) / The search for methodologies that integrate information about environmental quality has been subject of several studies around the world. In such way, biomarkers have the purpose to establish a relationship between changes on healthy body status and effects arising from environmental contamination, by means of analyzing biochemical, cytological, physiological and behavioral levels. Bivalves have several essential characteristics of a ‘sentinel organism’ in studies on environmental quality, e.g. sedentary and filter feeders habit. From this scenario, the present study aimed to assess the responses of several biomarkers in bivalves representing transitional coastal ecosystems in Brazil, at Ceará river with the mangrove oyster Crassostrea rhizophorae, and in Portugal, at ria de Aveiro with cockle Cerastoderma edule, in order to identify possible biological changes related to environmental contamination. Ria de Aveiro most contaminated sites by mercury (Hg) was Bico do Laranjo, followed by Ílhavo, Rio Novo do Príncipe, Cais do Bacalhoeiro, São Jacinto and Barra with the lowest level of Hg, and can be used as a reference site for ecotoxicological studies. Bico do Laranjo presented the most significant changes of biomarkers among the six study sites, especially in october/09 and january/10 campaigns. The results from abril/10 campaign shown to be distinguished from other campaigns for all sampling sites, probably related to the reproductive period. The integration of all data obtained presented showed a significant correlation, but weak, between contamination by Hg in sediment and cockles, with glutathione S-transferase (GST) (positive), catalase (CAT) and condition index (negative). Cholinesterase (ChE) had shown a high correlation with contamination in each individual campaigns analyses, while in overall campaigns evaluation was positively correlated with carboxylesterase (CaE) and negatively correlated with lipid peroxidation (LPO), suggesting a contribution with xenobiotics detoxification and prevention of cellular damage. Within physiological biomarkers studied, clearance rate, air survival and condition index were correlated contamination Hg. By analysis of these parameters it was possible to distinguish four groups: one for the less impacted site Barra, sites with intermediate impact Cais do Bacalhoeiro and Rio Novo do Príncipe, São Jacinto and Ílhavo, and finally the most impacted site Bico do Laranjo. In the study conducted in Ceará River, oyster and sediment samples were collected at three sites in the estuary, in two distinct periods. Mercury bioaccumulation by oysters did not follow a pattern between sites sampled and two campaigns, and also did not reflect contamination in sediment. The main changes in biomarkers (CAE, IC and GST) were observed in february/11 sampling, mainly near the confluence with Maranguapinho river that drains domestic and industrial effluents. The results obtained in this work contribute to the biological responses in the bivalves' characterization, as well as for the identification of impacted sites at each ecosystem. Further studies with biomarkers in cockles and oysters are highly encouraged to better characterize the sensitivity and their application in monitoring programs. / A busca por metodologias que integrem o maior número de informações sobre a qualidade ambiental tem sido o alvo de inúmeras pesquisas ao redor do mundo. Nesse sentido os biomarcadores tem como intuito estabelecer uma relação de alteração entre o status saudável do organismo e efeitos decorrentes da contaminação ambiental, a partir de análises em níveis bioquímico, citológico, fisiológico e comportamental. Os bivalves apresentam diversas características essenciais a um ‘organismo sentinela’ em estudos sobre qualidade ambiental, por exemplo o hábito filtrador e sedentário. A partir desse cenário, o presente trabalho teve como o objetivo principal avaliar as respostas de diversos biomarcadores em bivalves representativos de ecossistemas costeiros de transição, no Brasil, no rio Ceará com a ostra do mangue Crassostrea rhizophorae, e em Portugal, na ria de Aveiro com o berbigão Cerastoderma edule, com o intuito de identificar possíveis alterações biológicas relacionadas a contaminação ambiental. Na ria de Aveiro o local mais contaminado por mercúrio foi o Bico do Laranjo, seguido por Íhavo, Rio Novo do Príncipe, Cais do Bacalhoeiro, São Jacinto e Barra com a menor contaminação, podendo ser utilizado como local de referência para estudos ecotoxicológicos. O Bico do Laranjo apresentou as alterações dos biomarcadores mais significativas dentre os 6 locais estudados, principalmente nas campanhas de outubro/09 e janeiro/10. A campanha de abril/10 mostrou resultados diferenciados das demais campanhas para todos os locais de coleta, provavelmente devido ao período reprodutivo. A integração de todos os dados obtidos mostrou que a contaminação por mercúrio (Hg) no sedimento e no berbigão apresentou correlação significativa, porém fraca, com glutationa-S-transferase (GST) (positiva), catalase (CAT) e índice de condição (negativa). A colinesterase (ChE) mostrou grande correlação com a contaminação na análise individual das campanhas, já na avaliação geral das campanhas apresentou correlação positiva com a carboxilesterase (CaE) e negativa com a peroxidação lipídica (LPO), sugerindo uma participação na detoxificação de xenobióticos e prevenção de dano celular. Dentre os biomarcadores fisiológicos estudados, a taxa de depuração, a sobrevivência ao ar e o índice de condição apresentaram correlação a contaminação por Hg. Pela análise desses parâmetros foi possível distinguir quatro grupos: sendo um para o local menos impactado Barra; locais com impacto intermediário Cais do Bacalhoeiro e Rio Novo do Príncipe; São Jacinto e Ílhavo; e por fim o local mais impactado Bico do Laranjo. Já no estudo realizado no rio Ceará, ostras e sedimento foram coletados em três locais no estuário em dois períodos distintos. A bioacumulação de mercúrio pelas ostras não segue um padrão entre os locais nas duas campanhas realizadas e também não refletem a contaminação no sedimento. As maiores alterações nos biomarcadores (CaE, GST e IC) foram observadas na coleta realizada em fevereiro/11 principalmente próximo a confluência com o rio Maranguapinho que drena efluentes domésticos e industriais. Os resultados obtidos nesse trabalho contribuem para caracterização de respostas biológicas de bivalves bem como para a identificação de locais impactados dentro de cada ecossistema. Novos trabalhos com biomarcadores em berbigões e ostras são altamente encorajados para uma melhor caracterização tanto na sensibilidade quanto na aplicação em programas de monitoramento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303237.pdf: 795654 bytes, checksum: 51c290dfa1f1196596076c3cf3bbc212 (MD5) / Os hemócitos são responsáveis por mediar uma série de reações imunológicas essenciais para a sobrevivência de bivalves. Dentre os vários fatores de estresse ambientais os quais os bivalves estão sujeitos, pode-se citar as florações de algas nocivas (FANs) que devido ao aumento abrupto de sua biomassa e produção de ficotoxinas, causam grandes prejuízos aos ecossistemas costeiros. O impacto dessas algas nocivas e suas ficotoxinas no sistema imune dos bivalves são, porém muito pouco conhecidos ainda. Para melhor compreender os possíveis efeitos dessas microalgas e suas toxinas no sistema imune de bivalves, hemócitos da ostra Crassostrea gigas foram expostos in vitro à microalga Alexandrium minutum, aos produtos extracelulares (PECs) da microalga Heterosigma akashiwo e às neurotoxinas purificadas saxitoxina (STX) e brevetoxina (PbTx-2). Foram então analisados alguns parâmetros celulares e a expressão quantitativa (qPCR) de 11 genes associados aos sistemas imunológico, antioxidante, de estresse e de biotransformação. Os resultados mostraram que apesar da viabilidade e a complexidade dos hemócitos se manterem inalteradas após incubação com A. minutum (1:6, alga/hemócito) ou com sua toxina STX (0,0375 µg/L), a capacidade fagocítica fagocitose e produção de espécies reativas de oxigênio foram prejudicadas em ambos os tratamentos (30 % e ? 38 % menores, respectivamente). Houve ainda, um aumento do tamanho dos hemócitos granulares (33 %) incubados apenas com as microalgas. Por outro lado, os hemócitos das ostras incubados com os PECs de H. akashiwo, microalga supostamente produtora de brevetoxinas (PbTxs) ou com diferentes concentrações de PbTx-2 (3 a 1.000 µg/L) também não tiveram sua viabilidade alterada. Além disso, as maiores concentrações de PbTx-2 testadas (300 e 1.000 µg/L) também não foram capazes de induzir a apoptose nos hemócitos. As análises de expressão gênica revelaram um aumento no número de transcritos da citocina IL-17 (4,5x) após 4 h de exposição à A. minutum, assim como, após exposição apenas à STX, da chaperona Hsp70 (2x) e do peptídeo antimicrobiano defensina (Defh2) (7x). Por outro lado, hemócitos incubados com a STX apresentaram também uma diminuição nos níveis de transcritos da IL-17 (10x) e de uma isoforma de citocromo P450 (CYP356A1) (3,6x). Com relação à PbTx-2 (1.000 µg/L) houve um aumento no número de transcritos da Hsp70 (2,4x) e do CYP356A1 (2x) e uma tendência a maiores valores para o gene que codifica a fatty acid binding protein (FABP) (2,8x). Em conjunto, estes resultados sugerem que a STX em geral promove uma imunosupressão dos hemócitos de ostras, enquanto que a PbTx-2 estimula a expressão de genes associados a respostas de estresse e detoxificação, mas não de genes associados aos sistemas imune e antioxidante. Os resultados claramente demonstram que as ficotoxinas apresentam efeitos específicos e interferem com a expressão gênica de hemócitos sendo, portanto, potencialmente tóxicas para bivalves.

Submitted by Alberto Vieira (martins_vieira@ibest.com.br) on 2017-09-18T23:40:31Z No. of bitstreams: 1 200527.pdf: 12876596 bytes, checksum: dc6c904a46d07b6363cc9a5b23cd8313 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T23:40:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 200527.pdf: 12876596 bytes, checksum: dc6c904a46d07b6363cc9a5b23cd8313 (MD5) Previous issue date: 1982-05-07 / Apresenta um estudo sobre os moluscos bivalves marinhosdo gênero Mactra Linnaeus, 1767, pertencentes à família Mactridae, assinalados para o Rio de Janeiro. São apresentadas caracterizações de subclasses a subgênero e, para as espécies Mactra (Mactra) isabelleana Orbigny, Mactra (Mactra) patagonia Orbigny, Mactra (Mactra) marplatensis Doello - Jurado, Mactra (Micromactra) Janeiroensis Smith, Mactra (Mactrotoma) petiti Orbigny e Mactra (Mactrotoma) fragilis: Gmelin, além das caracterizações, são tecidas considerações taxonômicas, morfológicas, ecológicas e de distribuições geológica e geográfica. / The main objective of this essay is the study of marine bivalves mollusks of the genus Mactra Linnaeus, 1767, which belongs to the Mactridae family, found in the coastal area of the state of Rio de Janeiro. The characteristics from subclass to subgenus are presented in this study. Besides, there are discussions related to taxonomics, morphologics and ecologics characteristics Connected with geological and geographical distribuitions for the following species: Mactra (Mactra) isabelleana Orbigny, Mactra (Mactra) patagonia Orbigny, Mactra (Mactra) marplatensis Doello - Jurado, Mactra (Micromactra) Janeiroensis Smith, Mactra (Mactrotoma) petiti Orbigny e Mactra (Mactrotoma) fragilis: Gmelin.

Orientador: Shirlei Maria Recco-Pimentel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:41:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Introini_GiseleOrlandi_D.pdf: 4339953 bytes, checksum: 12ffc20df8da4d8930c265634e22d822 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Aplicações de Microscopias Eletrônicas de Transmissão (TEM) e Varredura (SEM) têm contribuído para a sistemática de moluscos bivalves e classificações de táxons mais abrangentes. Em muitos casos, os resultados dessas ferramentas metodológicas têm notavelmente complementado os estudos comparativos da anatomia interna e dos caracteres conquiliológicos, contribuindo para uma ampla compreensão das relações filogenéticas entre os representantes da classe Bivalvia. A morfologia dos espermatozóides de inúmeros táxons importantes das subclasses Pteriomorphia e Heterodonta permanece pouco ou nada estudada. A análise de espécies dessas subclasses pode corroborar estudos que abordam taxonomia e filogenia. No presente trabalho, foi realizado o estudo da ultraestrutura dos espermatozóides de espécies de bivalves das famílias Veneridae, Donacidae, Tellinidae (Ordem Veneroida, Subclasse Heterodonta,), Mytilidae (Mytiloida), Isognomonidae (Pterioida) e Ostreidae (Ostreoida) (pertencentes à Subclasse Pteriomorphia). Os espermatozóides de todas as espécies de bivalves analisadas, com exceção da espécie Tellina lineata, apresentaram uma morfologia típica de animais marinhos que liberam seus gametas fertilizando seus ovos na água do mar. A microscopia eletrônica de transmissão forneceu importantes caracteres que auxiliaram na diferenciação entre os espermatozóides das espécies Isognomon bicolor e I. alatus (única coletada em território estrangeiro); Donax hanleyanus e D. gemmula; Macoma biota e M. constricta. A célula gamética masculina de Tellina lineata foi considerada modificada, portadora de acrossomo cônico e curto, núcleo longo e helicoidal, mitocôndrias alongadas que se estendiam sobre a periferia da base nuclear, estruturas longas que se dispunham ortogonalmente (mas que não apresentavam o padrão convencional dos centríolos) e um flagelo simples. Na literatura acerca dos Bivalvia, considerase a cabeça alongada mais eficiente na penetração de óvulos que possuem ampla camada gelatinosa. O espermatozóide de Tivela mactroides (em comparação com aquele produzido por Anomalocardia brasiliana) possibilitou a descrição de determinadas características que podem contribuir para vantagens adaptativas nos ambientes nos quais os bivalves ocorrem. Uma característica interessante da cabeça alongada dos espermatozóides dos membros da família Veneridae é a presença de curvatura. Populações de Mytella podem ocorrer tanto em costões rochosos quanto em bancos de sedimento areno-lamoso. Não houve diferença entre essas populações e foi sugerido que ambas se tratam de M. charruana. A presença de perforatorium no espermatozóide de Mytella charruana permite sua alocação na subfamília Mytilinae. As descrições disponíveis na literatura sobre a morfologia do gameta masculino de ostras mostram uma significativa semelhança entre as espécies investigadas, corroborando o status monofilético da família Ostreidae. Segundo os resultados apresentados é possível afirmar que a espécie Crassostrea brasiliana ocorre na região de Cananéia. Conclui-se que os dados da tese mostraram-se especialmente importantes por revelarem os detalhes internos mais sutis dos espermatozóides, ampliando o crescente entendimento da estrutura, biologia e desenvolvimento dos espermatozóides de bivalves das famílias Isognomonidae, Veneridae, Donacidae, Tellinidae, Mytilidae e Ostreidae. / Abstract: The ultrastructure of bivalve spermatozoa can be species-specific and often provide valuable taxonomic traits for systematic reviews and phylogenetic reconstructions. Transmission and scanning electron microscopy was an efficient tool to differentiate the spermatozoan structure of species sharing many conchological characters, which could lead to equivocal identification. We analyzed sperm ultrastructural features that were useful for taxonomic issues with regard to Isognomon bicolor and Isognomon alatus (Isognomonidae); Macoma constricta, Macoma biota and Tellina lineata (Tellinidae); Donax hanleyanus and Donax gemmula (Donacidae). The data revealed that the bivalve species studied here, except T. lineata, produce primitive-type spermatozoa, typical of marine invertebrates in which eggs are fertilized in the surrounding water. We, also, compared the ultrastructure of spermatozoa from the bivalves Anomalocardia brasiliana and Tivela mactroides (Veneridae). The spermatozoa of both species contain a curved nucleus with a short cone-shaped acrosome. There were six mitochondria and glycogen clusters in the middle piece of the T. mactroides sperm cell. Possibly, the glycogen clusters and the higher mitochondria number correspond to an adaptive advantage in turbulent waters. Increasing the sperm life expectance also increases the odds of finding the eggs and accomplishing fertilization. Oysters of the genus Crassostrea and mussels of the genus Mytella, commercially important in Brazil, were also investigated in this thesis. The sperm ultrastructure of the specimens described herein and molecular studies, confirm the presence of Crassostrea brasiliana (Ostreidae) in Cananéia. Spermatozoa of mussel specimens of the genus Mytella, from two populations living in distinct habitats (muddy-sand sediment and rocky shores), were examined by transmission electron microscopy. The spermatozoa of all specimens shared the same ultrastructural pattern suggesting that the analyzed specimens, which live in distinct habitats, indeed belong to a same species, which was identified as M. charruana (Mytilidae) based on conchological analysis. The presence of an axial rod in sperm cells upholds the inclusion of M. charruana in the subfamily Mytilinae. In conclusion the electron microscopy was an efficient method to solve some particular taxonomic issues. The present spermatozoan ultrastructural studies have provided new and welcome data about the families Isognomonidae, Veneridae, Tellinidae, Donacidae, Ostreidae and Mytilidae. The results showed in this thesis could be valuable in future phylogenetic analyses. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

The Powell River is located in southwestern Virginia and northeastern Tennessee, USA and supports a diverse freshwater mussel assemblage of 29 extant species. Throughout the river major ion and trace element concentrations have increased over the last several decades due to extensive surface coal-mining in the headwaters in Virginia. As watershed area affected by mining has increased, mussel populations have declined, especially in Virginia where populations have been severely reduced or extirpated. The upper watershed now has been extensively mined for coal, causing widespread effects on water and sediment quality. To investigate how mining may be affecting mussel populations, I first conducted a laboratory bio-assay to assess the effects of elevated major ions and the trace element nickel (Ni) on growth and survival of juvenile mussels, including one common species (Villosa iris) and one endangered species (Epioblasma capsaeformis). No significant differences in overall survival between treatments and control were observed for either species over a 70 day test period. Total growth was not significantly different between treatments and control for either species. However, overall growth varied significantly (p=0.009) between species, with V. iris (2.49 mm) exhibiting greater growth compared to E. capsaeformis (1.97 mm). Results suggest that major ion chronic toxicity alone or in combination with Ni at or below my test concentration is not a likely source of toxicity to juvenile mussels in the Powell River. Secondly, I conducted a field study in the Powell River using two cohorts of juveniles of Villosa iris to assess the effects of trace elements and PAH contamination related to mining on mussel survival and growth. Specific conductance was elevated throughout the Powell River, where site means ranged from 450 to 900 µS/cm. While mortality was high at all eight sites it was not significantly different among these sites (p>0.28); however, growth of juvenile mussels was significantly higher (p<0.001) in the lower river in Tennessee. Regression analysis showed significant relationships (p<0.001) of river kilometer with temperature, specific conductance, and aqueous major ion concentrations. A principal component analysis (PC) was conducted on all trace element data. Growth of Cohort 1 on Day 106 was best explained by the PC dominated by aqueous major ion concentrations (p<0.0001, R2= 0.65) and growth of Cohort 2 on Day 106 was best explained by specific conductance (p<0.0001, R2= 0.68). Growth of Cohort 2 at Day 423 was best explained by tissue trace element concentration PC1 and PC2 (p<0.0001, R2= 0.73). This study suggests major ions and select trace elements (Ba, Ni, Fe, Se, and Sr) in the Powell River are negatively affecting the growth of freshwater mussels and that the source of these contaminants is primarily from mining in the headwaters. / Master of Science / The Powell River is located in southwestern Virginia and northeastern Tennessee, USA and supports a diverse freshwater mussel assemblage of 29 extant species. Throughout the river major ion and trace element concentrations have increased over the last several decades. As watershed area affected by coal mining has increased mussel populations have declined, especially in Virginia where populations have been severely reduced or extirpated. The upper Powell River watershed has been extensively mined for coal, causing widespread decline in the river’s water and sediment quality. My study consisted of a laboratory and field exposure to assess the toxicity of the mining related contaminants, such as major ions, trace elements, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to freshwater mussels. Further, the study investigated the concentrations of these contaminants in the river and their effects on the survival and growth of exposed juvenile mussels. In my laboratory study, mussels of a common species (Villosa iris) and an endangered species (Epioblasma capsaeformis) showed no effect when exposed to a suite of major ions and the trace element Ni similar to levels measured in the Powell River. When juvenile Villosa iris were exposed in the Powell River at eight sites in Virginia and Tennessee, high rates of mortality were observed at all eight sites and growth of juveniles showed a significant spatial trend, with higher growth observed downstream in Tennessee. Water quality analysis revealed increased concentrations of major ions at all sites but concentrations of trace elements were generally below EPA water quality criteria. Further, many of the major ions and trace elements trended spatially with higher concentrations measured in the headwaters in Virginia and lower concentrations observed downstream in Tennessee. Statistical analysis revealed that major ions and trace elements (Ba, Ni, Fe, Se, and Sr) may have negatively affected growth of exposed mussels. This study revealed that laboratory conditions may not adequately be representing river conditions and that in the river major ions and trace elements likely are negatively effecting growth and survival of freshwater mussels. This study revealed that conditions in the Powell River likely are not suitable for mussel reintroduction and that mining is the main source of the contaminants in the river.

Scour around important foundation elements for bridges and other coastal infrastructure is the leading cause of failure and instability of those structures. Traditional scour mitigation methods, such as the placement of riprap, the use of collars or slots, embedding foundations deeper, or a combination thereof can be costly, require long-term maintenance, and can potentially have detrimental environmental effects downstream. These difficulties with traditional methods are potentially alleviated with the implementation of self-sustaining bivalve (e.g., mussel, oyster, scallop) farms that could act as mats of interconnected living barriers, protecting the seabed from scour. The mats would help to attract larval settlement by making the substrate a more suitable habitat, contributing to the sustainability of the bivalve farms. Colonies of bivalves are already being used as living shorelines for retreatment mitigation, embankment stabilization, and supporting habitat for other marine life. These applications are accomplished, in part, by bivalves' strong attachment capabilities from the bioadhesives they secrete that act as a strong underwater glue, adhering their shells to granular substrate. Some species of mussels have been shown to withstand water flow velocities greater than 6 m/s without detaching. For reference, riprap with a median grain size of about 655 mm has been shown to require a flow velocity of at least 1.7 m/s for incipient motion of the boulder-sized riprap. In addition to the contiguous living bivalve mat offering scour protection, the whole or fragmented shells (i.e., shell hash) that are left behind from dead bivalves are hypothesized to reduce erosion potential. Shell hash-laden sediments should be able to better withstand shearing, thereby increasing the critical shear stress required to erode material, compared to sediment without shell hash. Habitat suitability for bivalve colonies is also an important consideration to evaluate what surface enhancements may be needed for a site to be selected for implementation of bivalve scour mats. Bed surfaces that consist of unconsolidated fine-grained sediment are unlikely to be able to support bivalve species as the organisms could sink into the sediment, not allowing solid anchoring points. In contrast, harder substrates typically found in granular sediments offer much more suitable habitats. Along with testing the influence of shell hash and bioadhesive on sediment behavior, this thesis aims to establish a methodology to evaluate whether a section of seafloor can support bivalves or enhancement materials (e.g., shell, shale, or slag fragments) without them sinking, thereby depriving them of oxygen. Together, the examining of geotechnical aspects of bivalve habitat enhancement through seabed soil alteration and the influence of shell hash and bioadhesives on sediment shear behavior are part of a novel multidisciplinary approach toward this proposed bioengineered scour solution. Consequently, the research objectives explored in this thesis are as follows: (1) characterize morphology of existing bivalve colonies through acoustic and direct field measurements; (2) evaluate the spatial variation of the sediment shear strength in terms of proximity to bivalve colonies; (3) expand the domain of confining pressures and shell hash weight fractions used in sediment strength testing; (4) quantify the changes in shear strength and erodibility from laboratory tests on sampled material with and without the presence of bioadhesives, as well as shell fragments mixed in with the sediment; and, (5) develop a methodology ranking system for the suitability of a surficial sediments to support seeding material to improve benthic life habitat substrates. Three exploratory field surveys were conducted where colonies of oysters and other benthic life were present: in the Piankatank River in Virginia, in the Northwest Arm of the Sydney Harbour in Nova Scotia, Canada, and at the Rachel Carson Reserve in North Carolina. Field sampling techniques included Ponar grab samples, hand-dug samples, X-ray rectangular prism cores, and cylindrical push cores, which were all pivotal to understanding sediment composition, size and shape of particle distributions, as well as in-situ depth profiles of shells. Remote sensing and intrusive instrumentation included a rotary scanning sonar, acoustic Doppler current profilers, CTD (Conductivity, Temperature, Depth) probes, underwater cameras, a portable free-fall penetrometer, and in-situ jet erosion testing which helped to characterize the morphology of the bivalve colonies and the spatial variability of sediment strength. Subsequent laboratory experiments included grain size distribution analyses, vacuum triaxial tests to measure changes in shear strength with and without shell hash, and miniature vane and pocket erodometer tests on bioadhesive-treated sediments. The results showed: (1) a significant increase in the standard deviation of the backscatter intensity where the oyster reef was located; (2) the in-situ sediment shear strength increased slightly closer to the oyster reef at the Piankatank River site; (3) samples with a higher oyster density exhibited less uniform particle size distributions; (4) the presence of less than approximately 4% (by weight) of shell fragments increased the secant friction angle by approximately 6° relative to samples with no shell fragments; and, (5) the harbor bed of the Northwest Arm of the Sydney Harbour is a suitable stiffness for enhancement with shell hash over about 23% of its area. Preliminary testing showed a subtle increase in the torsional shear resistance and a decrease in erodibility for bioadhesive-treated samples; however, further testing is needed for confidence to be achieved in the results due to bioadhesive supply issues. / Master of Science / Oysters and mussels are aquatic mollusks (i.e., bivalves) that are known to be able to withstand strong storm flows without detaching from rocks and other hard surfaces. Knowing this and the increasing need for environmental- and ecological-friendly solutions in engineering and construction further accelerated by climate change and sea level rise are the motivations for studying whether bivalves can be used in this capacity. Traditional methods to protect against bridge failures caused from individual piers that become unstable from sediment eroding away from their bases can be costly, require long-term maintenance efforts, and can potentially have detrimental environmental impacts. As an alternative to or supplement to traditional methods, bivalves could be laid down in mats near the base of piers to act as a protective interconnected layer, diverting strong water flows away from the otherwise exposed sediments susceptible to erosion while strengthening the seabed. Much is known and has been investigated on the biology of bivalves but understanding how these organisms influence the sediments near them has not been studied extensively from a geotechnical engineering perspective. Specifically, within geotechnical engineering, this study is focused primarily on the influence of oyster shell fractures, naturally found in the vicinity of bivalve colonies, and the organic glue that bivalves use to attach themselves to rocks on the engineering behavior of nearby sediments. Secondary to that main objective is to establish a methodology to evaluate whether a section of seafloor can support bivalves without them sinking, thereby suffocating them. In summary, this thesis investigates methods to evaluate whether the seafloor is suitable for supporting bivalves and if their presence changes the way sediments behave after various forces are applied. To accomplish these research goals, three exploratory field surveys were conducted for this thesis: in the Piankatank River in Virginia, in the Northwest Arm of the Sydney Harbour in Nova Scotia, Canada, and at the Rachel Carson Reserve in North Carolina where bivalves were present. Through field sediment sampling, underwater sonar imagery, penetrating probes, and subsequent geotechnical laboratory testing, shell-sediment interactions were characterized. The results showed: (1) an oyster reef in the Piankatank River could be observed in great detail with sonar imagery; (2) sediment strength increased slightly the closer to the oyster reef; samples with more oyster shells in them exhibited (3) a wider range of particle sizes and (4) an increase in sediment strength; and (5) less than a quarter of the harbor bed of the Northwest Arm of the Sydney Harbour is suitable for armoring the seafloor with pieces of shell, shale, and slag to support bivalve growth. Initial tests with the organic underwater glue from bivalves showed promising results with respect to improvements in sediment strength and decreased erodibility, however, further testing is needed as supply of the organic glue was limited.