As atividades humanas vêm aumentando dramaticamente a quantidade de nitrogênio inorgânico liberado nos ecossistemas, seja através da aplicação de fertilizantes na agricultura, da descarga de dejetos humanos e de seus rebanhos, ou da queima de combustíveis fósseis. Os excessos de nitrogênio são eventualmente transportados para corpos d´água, onde podem, na forma de nitrato, nitrito e amônio, atingir concentrações tóxicas para organismos aquáticos. Nesta pesquisa tive dois objetivos principais. O primeiro foi testar em laboratório a toxicidade relativa dos íons nitrato, nitrito e amônio, e a variação interespecífica na sensibilidade a esses íons, em larvas de cinco espécies de anuros (Rhinella ornata, Hypsiboas faber, Hypsiboas pardalis, Physalaemus cuvieri e Physalaemus olfersii ). Para isso utilizei bioensaios seguindo protocolos internacionalmente padronizados para testes de ecotoxicidade com organismos aquáticos, e que portanto permitem máximas reprodutibilidade e comparabilidade de resultados entre compostos, espécies, e laboratórios. No entanto, estes bioensaios carecem de realismo uma vez que simulam um cenário de exposição aguda a altas concentrações de contaminantes quando na natureza o cenário de exposição tende a ser crônico e prolongado a baixas concentrações. Além disso, bioensaios usam mortalidade como principal variável de resposta, quando também efeitos subletais podem influenciar a persistência de populações ao modular o sucesso dos indivíduos. Por isso, meu segundo objetivo foi testar em laboratório se concentrações relativamente baixas e ecologicamente relevantes de nitrato, nitrito e amônio podem afetar a sobrevivência, o crescimento, o desenvolvimento e o comportamento das larvas de R. ornata, P. cuvieri e H. faber. Demonstrei através dos bioensaios de exposição aguda que nitrato, a forma mais abundante na natureza, é de baixa toxicidade quando comparada a nitrito e amônio. Demonstrei também que há significativa variação interespecífica na sensibilidade ao nitrogênio inorgânico, e que o ranqueamento de sensibilidade das espécies ao nitrato e ao nitrito foram similares, possivelmente por conta de mecanismos comuns de ação tóxica. Através de experimentos de exposição crônica demonstrei que concentrações relativamente baixas de nitrogênio inorgânico podem causar efeitos letais e subletais às larvas de anuros se houver exposição prolongada. O nitrato causou redução no desenvolvimento larval de P. cuvieri e o amônio na sobrevivência e nas taxas de atividade nos girinos de H. faber. A exposição crônica ao nitrito também reduziu significativamente a sobrevivência das três espécies testadas, o crescimento de H. faber e as taxas de atividade de R. ornata. Contudo, é improvável que as concentrações de nitrito que manipulei em laboratório sejam comuns na natureza, especialmente em condições aeróbicas. Esta pesquisa, além de fornecer importantes informações sobre os possíveis efeitos da poluição por nitrogênio em larvas de anuros, contribui para o avanço da ecotoxicologia no Brasil ao estabelecer as bases para o emprego de espécies nativas de anfíbios como sistema-modelo experimental. Estudos futuros que almejem avaliar o risco ambiental da contaminação por nitrogênio deverão por um lado monitorar concentrações em hábitats naturais e por outro avaliar as consequências das interações sinérgicas entre nitrogênio inorgânico e outros estressores físicos, químicos ou biológicos para larvas de anfíbios. / Human activities dramatically increased the amount of inorganic nitrogen released in ecosystems through the application of fertilizers in agriculture, the generation of human and livestock waste, and the combustion of fossil fuels. This nitrogen eventually reaches water bodies where it can, in the form of nitrate, nitrite and ammonium, be toxic to aquatic organisms. In this study I had two main objectives. The first was to test the relative toxicity of nitrate, nitrite and ammonium, and the interspecific variation in sensitivity to these ions, in tadpoles of five anuran species (Rhinella ornata, Hypsiboas faber, Hypsiboas pardalis, Physalaemus cuvieri and Physalaemus olfersii ). This objective was accomplished by laboratory bioassays following internationally standardized protocols for ecotoxicity tests with aquatic organisms, therefore allowing maximum reproducibility and comparability of results among compounds, species and laboratories. However, these bioassays lack realism for simulating a scenario of acute exposure to high concentrations of contaminants, while exposure in nature tends to be chronic and prolonged at low concentrations. Furthermore, bioassays use mortality as the main response variable, whereas sublethal effects may also influence the persistence of populations by modulating individual success. My second objective was therefore to test in the laboratory if low and environmentally relevant concentrations of nitrate, nitrite and ammonium affect survival, growth, development and behavior of R. ornata, P. cuvieri and H. faber larvae. Through acute exposure bioassays I demonstrated that nitrate, the most abundant N form in nature, has low toxicity when compared to nitrite and ammonium. I also demonstrated that there is significant interspecific variation in the sensitivity to inorganic nitrogen, and that the ranking of species sensitivity to nitrate and nitrite were similar, possibly due to common mechanisms of toxic action. Through chronic exposure I demonstrated that relatively low concentrations of inorganic nitrogen can cause lethal and sublethal effects on anuran larvae if there is extended exposure. Nitrate decreased developmental rate in P. cuvieri and ammonia decreased survival and activity rates in H. faber tadpoles. Chronic exposure to nitrite also significantly reduced survival of all three species tested, growth of H. faber and activity rates of R. ornata. However, it is unlikely that the concentrations of nitrite manipulated in the laboratory are common in nature, especially in aerobic conditions. This is the first study to document deleterious effects of nitrogen pollution to Brazilian amphibian species, and contributes to the development of ecotoxicology in Brazil by establishing the basis for the employment of native amphibians as model experimental system. Future studies that aim to assess the environmental risk of nitrogen contamination should monitor concentrations in natural habitats and evaluate the effects of synergistic interactions between inorganic nitrogen and other physical, chemical or biological stressors to amphibian larvae.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-13122010-144109 |
| Date | 17 November 2010 |
| Creators | Jiquiriçá, Paulo Ricardo Ilha |
| Contributors | Schiesari, Luís César |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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