Avaliação dos efeitos dos metais pesados cádmio, chumbo, cobre e manganês, na morfologia e na fisiologia da macroalga Sargassum cymosum

Abstract

Os ambientes marinhos costeiros passam constantemente por alterações de origem antrópica. Estas alterações levam a desestruturação da comunidade marinha bentônica, especialmente das macroalgas, como exemplo do gênero Sargassum. Algas pardas são estruturadoras de comunidade, possuem papel ecológico como abrigo alimentar e reprodutivo. Entre as ações humanas, a contaminação por metais pesados merece atenção, por serem elementos persistentes no ambiente e nos organismos, e por serem alteradores dos ciclos biogeoquímicos. O presente estudo teve enfoque nos efeitos dos metais cobre (Cu), chumbo (Pb), cádmio (Cd) e manganês (Mn) sobre a fisiologia e morfologia de S. cymosum. As algas foram coletadas nas Praias da Armação do Pântano do Sul (27°44?42? S e 48°30?27? O) e de Ponta das Canas (27º23?34?S e 48º26?11? O). Exemplares foram transferidos para o Laboratório de Biologia Celular Vegetal (BEG, CCB ? UFSC), onde foram limpos e aclimatados em condições constantes. Os delineamentos foram aplicados de acordo com os elementos metálicos. Cu e Pb foram aplicados em três concentrações individuais e três concentrações associativas, por 7 dias. Cd e Mn foram aplicados, em cada conjunto experimental, em quatro concentrações metálicas e em dois tempos de exposição (7 e 14 dias). Foram realizadas análises de metabólitos, ultra-estrutura celular, bioacumulação, atividade fotossintética e viabilidade celular, aplicadas de acordo com cada delineamento proposto. Resultados mostraram efeitos danosos dos metais sobre S. cymosum. A alga apresentou alta capacidade de acumulação de todos os metais, mas houve interferências e reduções no seu crescimento e viabilidade celular. Os pigmentos fotossintetizantes (clorofilas a e c) também apresentaram variações em relação aos controles, com variações na eficiência fotossintética de acordo com o metal aplicado no tratamento. Reduções significativas foram observadas no conteúdo de carotenóides totais, acompanhadas de variações no perfil de carotenóides. Compostos fenólicos e compostos similares a flavonóides também sofreram reduções em seus conteúdos totais, relacionado tanto aos metais quanto ao tempo de exposição. As técnicas de microscopia empregadas (microscopia de luz, microscopia de varredura confocal, microscopias eletrônicas de varredura e transmissão) mostraram tendências similares para os metais comparados sob a mesma técnica. Houve migração de fisóides para as células corticais das algas expostas aos tratamentos, evidenciada pela intensidade metacromática da citoquímica Azul de Toluidina. As características de rugosidade superficial dos talos foram modificadas com os tratamentos, provavelmente associadas às alterações nas paredes celulares, com desorganização de fibrilas e incorporação de componente amorfo. Desestruturações de organelas, como cloroplastos e mitocôndrias, também foram observados nos tratamentos com Cd e Mn. Os maiores efeitos nocivos foram observados para o metal Cu, e o metal Mn também mostrou alta interferência metabólica. Os efeitos de toxicidade variaram de acordo com o metal aplicado, a concentração e o tempo de exposição. Os resultados indicaram que S. cymosum é sensível a poluição por metais pesados, relacionado ao tipo de metal, e considerando a concentração e o tempo de exposição ao elemento. Os efeitos foram mensurados isoladamente, mas a associação de metais com parâmetros abióticos (radiação, nutrientes, temperatura, salinidade e pH) podem intensificar os efeitos negativos observados para a espécie. Com isto, sugere-se que os impactos sobre bancos naturais podem comprometer a estrutura da comunidade, bem como afetar outros macroinvertebrados e epífitos associados.<br>

Abstract : Coastal marine environment suffer constantly with anthropogenic alterations. These alterations incurrs to benthic community destructuration, specially for seaweeds, as Sargassum genus example. Brown seaweeds are community structuring, have ecological role as food and reproductive rescue. Between human actions, heavy metal pollution receive attention, for being persistent in environment and living organisms, and for resultant biogeochemical cycling alterations. Present study had focus on effcts of copper (Cu), lead (Pb), cadmium (Cd) and manganese (Mn) over physiology and morphology of S. cymosum. Samples were collected on Armação do Pântano do Sul beach (27°44?42? S e 48°30?27? O) and Ponta das Canas beach (27º23?34?S e 48º26?11?O). Samples were transferred to Plant Cell Biology Laboratory (BEG, CCB ? UFSC), cleaned and aclimated under laboratory conditions. Experimetal setup were applied according with metallic element. Cu and Pb were applied in three individual and three associative conditions for 7 days. Cd and Mn were applied, in each experimental series, with four metallic treatments and in two times exposure (7 and 14 days). Were carried out analysis of metabollites, cellular ultraestructure, bioacumulation, photosynthetic activity and cell viability, in according to each proposed experimental setup. Results showed negative effects of hevy metals treatments over S. cymosum. Samples had higher bioacumulation capacity for all heavy metals, but presented interferences and reduction on growth rates and cell viability. Photossynthetic pigments (chlorophylls a and c) also had variability related to Control samples, and photossynthetic eficiency changed according to metal applied. Significant reductions were observed on total carotenoids, follow for alterations on carotenoids profile. Phenolic compounds and like flavonolic compounds also had reductions on total contends, related both metal and time exposure. Microscopy techniques applied (light microscopy, electron scanning confocal, electron scanning and transmission microscopies) showed similar tendencies for metals as compared under same technic. Physodes suffered migration for cortical cells of all treated samples, evidenced in metachromatic reaction of Toluidine Blue and observed in ultraestructure. Roughness surface characteristics were modified for metal treatments, probably associated with cell walls damages, with fibrils disorganization and amorphous component incorporation. Organelles disruptions, in chloroplasts and mithocondria, were observed for Cd and Mn treatments. Major harmful effects were observed for Cu, and Mn also showed high metabolic interference. Toxical effects changed in according to applied metal, and with concentration and time exposition. Results indicated sensibility of S. cymosum for heavy metal pollution, related to metal and considering its concentration and time exposure. Isolated effects were measured, however metallic associations with abiotic parameters (radiation, nutrients, temperature, salinity and pH) could intensify negative effects previously observed for specie. With this, is suggested that impacts over natural beds incurring on comunity structure compromising, as well affected macroinvertebrates and epifithic associated.