Métodos biológicos para la determinación de la calidad del agua María J. Servia UNIVERSIDADE DA CORUÑA

INDICADORES BIOLÓGICOS?

ELEMENTOS BIOLÓGICOS EN MEDIOS LÓTICOS

ELEMENTOS BIOLÓGICOS EN MEDIOS LÉNTICOS

¿QUÉ ELEMENTOS BIOLÓGICOS* SE UTILIZAN COMO INDICADORES? ¡PRÁCTICAMENTE TODOS! *En la legislación se recomienda el uso de algunos de ellos y se denominan elementos de calidad

¿CÓMO ESTOS ELEMENTOS NOS INFORMAN SOBRE EL MEDIO? ¿A QUÉ ALTERACIONES RESPONDEN? ¿DE QUÉ FORMA?

FLORA ACUÁTICA: ORGANISMOS FITOBENTÓNICOS RÍOS Alteraciones del medio (nutrientes, metales pesados, niveles de oxígeno) provocan cambios en la composición de la comunidad de diatomeas.

FAUNA BENTÓNICA DE INVERTEBRADOS RÍOS Alteraciones del medio (sobre todo niveles de oxígeno) provocan cambios en la composición de la comunidad de macroinvertebrados y reduce su diversidad.

PECES RÍOS Contaminación, sobrepesca o alteraciones del medio físico pueden provocar cambios importantes en la estructura de las poblaciones. Legislación sólo contempla efectos de contaminación biológica.

FITOPLANCTON LAGOS Contaminación orgánica provoca un aumento de productividad. Ciertos organismos que necesitan muchos nutrientes para desarrollarse pueden hacerlo sin problemas (ej. cianobacterias).

FLORA ACUÁTICA: MACRÓFITOS LAGOS La legislación incluye el análisis de la presencia de macrófitos introducidos y el porcentaje de cobertura de vegetación típica.

FAUNA DE INVERTEBRADOS BENTÓNICOS LAGOS Respuesta a cambios provoca normalmente una reducción de la diversidad de la fauna bentónica.

PECES LAGOS Mismos indicadores que en ríos

La alteración de los medios acuáticos puede detectarse estudiando la presencia o desaparición de determinadas especies o grupos de especies ¿SON LOS ÚNICOS CAMBIOS? NO!

Otro tipo de pueden ser medidas moleculares, bioquímicas, morfológicas, etc.

Respuesta Biológica (bajo)(alto) Nivel de exposición/estrés Molecular Sub-celular Celular Tisular Sistémico Organismo Población Comunidad NIVELES DE RESPUESTA BIOLÓGICA AL ESTRÉS AMBIENTAL

Indicadores biológicos Biomarcadores

Enzimas de biotransformación (detoxificación) Productos de biotransformación Proteínas de estrés Metalotioneinas Parámetros inmunológicos Sustratos energéticos Expresión de ciertos genes Biomarcadores Biomarcador: Respuesta molecular, celular, morfológica, fisiológica o de comportamiento que puede indicar una situación de estrés en el medio natural.

Biomarcadores Años 60 -Primeros problemas de contaminación por productos químicos industriales y agrícolas (1962: publicación de “La primavera silenciosa”: efectos del DDT en la fauna). -Intoxicaciones humanas por Hg, Cd y PCBs en Japón, tras consumir pescado, arroz, soja y aceite contaminados. -Numerosos accidentes de petroleros. -Grandes programas de análisis químicos de diversas sustancias en los 60. Muchas presentes en el agua aparecen en mayores concentraciones en moluscos: Programa “Mussel Watch” (USA) a finales de los 70. -Desarrollo de técnicas bioquímicas: uso de los primeros marcadores en los 70, pero todavía son muy poco específicos (ej. parámetros sanguíneos en vertebrados). -A finales de los 70 comienzan a utilizarse ya biomarcadores más específicos como la enzima acetilcolinesterasa (AChE) como indicadores de exposición a pesticidas organofosforados y carbamatos.

Biomarcadores Enzima acetilcolinesterasa Imprescindible para el correcto funcionamiento de la transmisión nerviosa. Determinados pesticidas inhiben su producción, y reducen sus niveles. Exposiciones elevadas pueden llevar a la parálisis muscular y respiratoria. Biomarcadores

Metalotioneinas Proteínas no enzimáticas que ligan metales pesados esenciales (Cu, Zn…). La exposición a otros metales pesados (Cd, Hg…) eleva su producción. Su producción reduce los recursos que pueden dedicarse a la síntesis de otras sustancias (ej. reservas lipídicas). Biomarcadores

Indicadores citológicos e histológicos Daños hepáticos en vertebrados, cambios en el número y estructura de los lisosomas, etc. Anodonta cygnea Dreissena polymorpha

Biomarcadores Respuestas morfológicas Deformidades -Visita de un colegio en 1995 a una charca en Minnesota (USA). De 22 ranas recogidas, mitad deformes. Discusión actual sobre origen: pesticidas, otros contaminantes, radiación UV, parásitos (relación con eutrofización?) -Deformidades frecuentes en otros grupos (insectos, peces…)

Biomarcadores Respuestas morfológicas Alteraciones relacionadas con la reproducción Disruptores endocrinos (PCBs, PAHs, dioxinas…) Grupo diverso de compuestos, utilizados en infinidad de aplicaciones (aditivos de pinturas, plaguicidas…). Mimetismo de algunas moléculas con hormonas sexuales. Pueden alterar el funcionamiento del sistema reproductor de los organismos (feminización de peces y anfibios, “Imposex” en moluscos y crustáceos). Imposex en moluscos Ovario y testículo unidos en el mismo individuo Rana hermafrodita

BiomarcadoresIndicadores fisiológicos y de comportamiento OLIGOTRÓFICO EUTRÓFICO

FACTORES QUE REGULAN LA RESPUESTA INDIVIDUAL RESPUESTA INDIVIDUAL SENSIBILIDAD (Genotipo) EDAD ESTADO FISIOLÓGICO Sinergias/antagonismos del medio VÍA DE ACTUACIÓN TIEMPO DE EXPOSICIÓN CONCENTRACIÓN DOSIS

MUCHAS GRACIAS