Implementación de indicadores de alerta temprano en programas integrales de estudio de contaminación en ambientes marinos costeros y estuariales

Los estuarios son cuerpos de agua que conectan la tierra con el océano, y se extienden desde las condiciones puramente marítimas hacia sectores donde el agua marina es diluida por flujos de agua dulce. Estos sistemas proveen de varios servicios ecosistémicos, aunque en las últimas décadas, los estuarios han recibido diversas alteraciones humanas (polos industriales, asentamientos urbanos, puertos, entre otros), que ingresan elementos contaminantes al sistema, como los metales. El cangrejo cavador, Neohelice granulata, es una especie clave de estos ecosistemas porque produce bioturbación, contribuyendo a la oxigenación de los sedimentos, así como a los cambios en la mineralización y biodisponibilidad de la materia orgánica. A su vez, esta especie posee diversas características (primeros eslabones de las redes tróficas, poseer escasa movilidad y fácil crianza en laboratorio, otras) que la configuran en un buen biomonitor de sistemas costeros, específicamente en las costas del Océano Atlántico Sudoccidental, donde se distribuyen sus poblaciones. En la presente tesis se evaluaron las concentraciones espacio-temporales de metales (Cd, Cu, Zn, Pb, Ni, Mn, Cr, Fe) en sedimentos finos y en el hepatopáncreas de N. granulata, un organismo biomonitor representativo del estuario de Bahía Blanca (EBB), en tres sitios (PC, PR, VM) con distinto impaco antrópico. Además, se analizaron las metalotioneínas (MT) como indicadores de alerta temprano (IAT) del impacto por metales y se evaluó la la posibilidad de aplicar otros indicadores bioquímicos como potenciales IAT de este sistema: catalasa (CAT), glutatión–S–transferasa (GST), peroxidación lipídica (LPO) a través de TBARS, peróxido de hidrógeno (H2O2) y glutatión reducatasa (GR). Se identificó la actividad de los parámetros hidrológicos que caracterizan este estuario (temperatura, salinidad, pH) como reguladores de la síntesis de estos IAT en el organismo estudiado. Finalmente se evaluó la recuperación de los distintos IAT seleccionados en la misma especie luego de ser sometidos a una fase de depuración; y se analizó la presencia de gránulos ricos en metales (GRM) como estrategia de reserva y/o de detoxificación de metales. A partir de los resultados obtenidos se pudo concluir que I) Las diferencias temporales en las concentraciones de algunos metales en los sedimentos (Cu, Pb, Cr) pueden resultar dependientes de la mayor actividad biológica de organismos bioturbadores. Las divergencias espaciales pueden deberse a una mayor actividad humana y a las características hidrodinámicas que gobiernan el transporte de partículas y metales asociados; II) N. granulata resultó ser un buen biomonitor del impacto por metales en los sedimentos con mayor bioacumulación de metales esenciales (Cu y Zn); III) Las MT no resultaron buenos biomarcadores bioquímicos de este proceso, y presentaron una función como primera línea de defensa antioxidante, ya que se correlacionaron con la mayoría de los biomarcadores de estrés oxidativo; IV) La actividad de los IAT se encuentra estrechamente asociada a la actividad estacional de los cangrejos y a la acumulación de metales a modo de reservas energéticas; y V) El proceso de depuración de metales en N. granulata resultó especie- específico, variable y dependiente de la tolerancia ambiental de las poblaciones que habitaban en los sitios estudiados.

Estuaries are water bodies that connect the land with the ocean and extend from purely maritime conditions to sectors where freshwater flows dilute seawater. These systems provide various ecosystem services, although, in recent decades, estuaries have received various human alterations (industrial and urban settlements, ports, among others), which input anthropic elements into the system, such as metals. The burrowing crab, Neohelice granulata, is a key species within these ecosystems because it produces bioturbation, contributing to the oxygenation of the sediments and changes in both the mineralization and bioavailability of organic matter. In turn, this species has several characteristics (bottom of the food webs, low mobility and easy breeding in the laboratory, others) that make it a good biomonitor of coastal systems, specifically on the coasts of the Southwest Atlantic Ocean where its populations are widely distributed. In the present thesis, the spatio-temporal concentrations of metals (Cd, Cu, Zn, Pb, Ni, Mn, Cr, Fe) were evaluated in fine sediments and the hepatopancreas of N. granulata, a representative biomonitoring species of the Bahia Blanca estuary (BBE), in three sites (PC, PR, VM) with different human impacts. In addition, metallothioneins (MT) were analyzed as early warning signals (EWS) of metal pollution and the possibility of applying other biochemical indicators as potential EWS of this ecosystem was also evaluated: catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST), lipid peroxidation (LPO) through TBARS, hydrogen peroxide (H2O2) and glutathione reductase (GR). The activity of the hydrological parameters that characterize this estuary (temperature, salinity, pH) was identified as regulators of the synthesis of these EWS in the chosen organism. Finally, the recovery of the different selected EWS in the same species was evaluated after being subjected to a depuration experiment; and the presence of metal-rich granules (GRM) was examined as a reserve and/or metal detoxification strategy. From the results obtained, it was possible to conclude that I) Temporal differences in the concentrations of some metals (Cu, Pb, Cr) may depend on bioturbating organisms' greater biological activity. Spatial divergences may be due to increased human activity and hydrodynamic characteristics that govern the transport of particles and associated metals; II) N. granulata was a good biomonitor of metal pollution in sediments with greater bioaccumulation of essential metals (Cu and Zn); III) MTs were not suitable biochemical biomarkers of metal pollution and presented a function as the first line of antioxidant defence since they correlated with most oxidative stress biomarkers; IV) EWS activity was closely associated with the seasonal activity of crabs and the accumulation of metals as energy reserves; and V) The metal depuration process in N. granulata was species-specific, variable and dependent on the environmental tolerance of the populations that inhabit the studied sites.