La tolerancia comunitaria inducida por la contaminación ( PICT ) es un enfoque para medir la respuesta de las presiones selectivas inducidas por la contaminación en una comunidad. Es una herramienta ecotoxicológica que aborda la tolerancia de la comunidad a la contaminación desde un punto de vista holístico. La tolerancia comunitaria puede aumentar de tres maneras: adaptaciones físicas o plasticidad fenotípica , selección de genotipos favorables y reemplazo de especies sensibles por especies tolerantes en una comunidad .
PICT se diferencia del enfoque de tolerancia de la población a la tolerancia de la comunidad en que se puede aplicar fácilmente a cualquier ecosistema y no es fundamental utilizar un organismo de prueba representativo, como ocurre con el enfoque de tolerancia de la población.
Tolerancia comunitaria
La tolerancia de la comunidad se puede utilizar como indicador para determinar si un tóxico tiene una perturbación en una comunidad expuesta a múltiples tipos de organismos . [1] La tolerancia a un tóxico puede aumentar de tres maneras: adaptación fisiológica, también conocida como plasticidad fenotípica de un individuo; genotipos tolerantes seleccionados dentro de una población a lo largo del tiempo; y el reemplazo de especies por otras más tolerantes dentro de una comunidad. [2] La adaptación fisiológica, o plasticidad fenotípica, es la capacidad de un organismo individual para cambiar su fenotipo en respuesta a cambios en el medio ambiente. [3] Esto puede ocurrir con una gran variación entre el tipo de organismo y el tipo de alteración que experimentan. La selección natural que ocurre durante varias generaciones hace que toda una población exhiba una selección específica de genotipos. [4] Con el tiempo, los genotipos tolerantes pueden seleccionarse sobre los no tolerantes y pueden provocar un cambio en el genoma de una población . [5] La selección natural también puede causar el reemplazo de especies menos tolerantes por especies más tolerantes. [4] Todos estos aspectos pueden alterar la estructura de una comunidad drásticamente, y si un tóxico puede ser identificado como el culpable, se pueden tomar medidas para evitar que ese tóxico se acumule aún más. [1] PICT se puede utilizar para vincular la causa y el efecto de las sustancias tóxicas debido a la estructura de una comunidad que ha sobrevivido al evento, también conocida como sucesión inducida por sustancias tóxicas (TIS). [5] La sucesión inducida por sustancias tóxicas sería el desarrollo de generaciones más tolerantes una vez que se introdujera una sustancia química en el medio ambiente.
Hay dos tipos de tolerancias que pueden ocurrir: múltiple y co-tolerancia. Múltiples tolerancias pueden elevar la capacidad de un individuo para tolerar varios tóxicos presentes a la vez. [2] Esto significa que el tipo de sustancias químicas presentes en el medio ambiente, la concentración y los organismos afectados podrían alterar el medio ambiente de múltiples formas diferentes. La co-tolerancia es la capacidad de un organismo para desarrollar tolerancia a un determinado tóxico en pruebas a corto plazo, y obtener esa tolerancia para otros tóxicos similar al primero. [2] Puede ser difícil determinar qué tipo de tolerancia está ocurriendo si hay varios tipos de tóxicos en una comunidad porque podrían estar actuando simultáneamente. Básicamente, es difícil entender qué puede estar sucediendo exactamente en una comunidad sin probarlo con múltiples herramientas ecotoxicológicas con pruebas de toxicidad a corto y largo plazo.
Estudios de campo
La evaluación de la tolerancia de la comunidad inducida por la contaminación se puede realizar utilizando técnicas in situ , muchas de las cuales implican el uso de gradientes de exposición química conocidos o creados. Un ejemplo es el uso de un gradiente de concentración conocido de Tri-n-butilina para evaluar PICT en perifiton . [6] Los patrones de tolerancia mostraron que la tolerancia era más alta en los lugares más cercanos al puerto deportivo que era la fuente de contaminación. El uso de sitios de referencia además de sitios contaminados también se usa comúnmente para evaluaciones de translocación de PICT. Un estudio en Alemania cultivó perifiton en discos de vidrio en dos sistemas fluviales al norte de Leipzig, Alemania. Un sistema fue el área de estudio contaminada y el otro 10 km aguas arriba y no contaminado, destinado a ser utilizado como referencia. Después del período de colonización, 6 de las 10 rejillas de discos de vidrio se trasladaron al otro sistema fluvial. Durante el experimento, la estructura de la comunidad presente en los discos de vidrio del sitio de referencia, cuando se trasladaron al sitio contaminado, cambió para reflejar la de los discos de control que se dejaron en los sitios contaminados. [1] En otro estudio en Dinamarca, se realizaron experimentos de recintos que permitieron una evaluación del PICT utilizando el agua del lago Bure como línea de base. Al usar esta agua del lago, las variables potencialmente confusas se anularían al comparar los resultados con el control. Se agregaron concentraciones de atrazina y cobre a estos recintos en concentraciones variables. Como en otros experimentos discutidos anteriormente, en este experimento se usaron comunidades de perifiton y se cultivaron usando discos de vidrio. Se midió la actividad fotosintética y se utilizó como medida de PICT durante todo el experimento. El experimento mostró que los niveles elevados de Cu conducen a la tolerancia comunitaria de la comunidad de fitoplancton, así como a la tolerancia conjunta del zinc. La biomasa total disminuyó al comienzo de los ensayos que involucraron altas concentraciones de Cu, lo que indica que la tolerancia comunitaria aumentó debido a la mortalidad directa de las especies sensibles. [7]
El uso de PICT in situ no se limita a los sistemas acuáticos. Un estudio que involucró 2,4,6-trinitrotolueno utilizó técnicas respirométricas para medir la tolerancia comunitaria inducida por contaminación en comunidades microbianas del suelo en respuesta a la presencia de TNT. Los resultados de este estudio corroboran aún más la teoría PICT, en el sentido de que los tratamientos con exposición prolongada a TNT tenían una mayor proporción de bacterias resistentes a TNT que los suelos con niveles bajos de TNT. [8] Este PICT causado por TNT también estuvo presente en otro estudio. [9]
Idealmente, la tolerancia de la comunidad inducida por la contaminación se puede evaluar en el campo utilizando una muestra representativa de la comunidad natural en respuesta a la contaminación ambiental. Sin embargo, este no es siempre el caso, por lo que los estudios de laboratorio son complementos necesarios para evaluar adecuadamente las PICT.
Estudios de laboratorio
La investigación de laboratorio de PICT es necesaria para eliminar otros factores además de la contaminación que pueden afectar la estructura de la comunidad. [2] Puede realizarse junto con el trabajo de campo, como en el estudio de Blanck y Dahl (1996). En este estudio, los resultados de las pruebas de laboratorio de toxicidad aguda de TBT en perifiton corroboraron los resultados del estudio de campo, respaldando la conclusión de que la toxicidad para el perifiton resultó de la contaminación por TBT en el sitio bajo investigación. [6] Los resultados de las pruebas de toxicidad aguda pueden ayudar a determinar si el efecto identificado se debe a un contaminante específico.
Hay una variedad de métodos para las pruebas de laboratorio, pero un formato general incluye muestreo , un bioensayo y un análisis de la estructura de la comunidad.
Las muestras se pueden recolectar en sustratos artificiales o naturales, ya sea in situ o en el laboratorio. [10] Debe haber una serie de muestras expuestas a diferentes concentraciones de contaminante y una muestra de control . El muestreo in situ implica la instalación de un dispositivo de muestreo en un ecosistema acuático y permitirle colonizar durante algún tiempo (por ejemplo, un par de semanas). Un ejemplo es el diatómetro, un dispositivo que se despliega en el agua que es colonizada por diatomeas y luego se retira para su análisis. [11] Los dispositivos de muestreo in situ se instalan a distancias cada vez mayores de la fuente de contaminación en el caso de contaminación de fuente puntual . Por tanto, las muestras representan un gradiente en la concentración de contaminantes, asumiendo que el contaminante se diluye más al aumentar la distancia desde la fuente puntual. Un ejemplo de muestreo de laboratorio se utilizó en un estudio de Schmitt-Jansen y Altenburger (2005). Durante 14 días se permitió que las comunidades se establecieran en discos instalados en acuarios de laboratorio que se mezclaron e inocularon continuamente con algas de un estanque. Los acuarios se dosificaron con diferentes concentraciones de herbicida para obtener un gradiente de exposición a contaminantes a largo plazo (14 días). Una vez a la semana se reemplazó completamente el agua del acuario y se volvió a dosificar con herbicida. [12]
Se realiza un bioensayo en las muestras para probar la correlación entre la tolerancia y la exposición a contaminantes a largo plazo. Primero, las muestras se exponen a diferentes concentraciones de contaminantes. Luego, se mide un punto final para determinar el efecto tóxico en los organismos de la muestra. Los resultados de estas mediciones se utilizan para producir una CE50 . [12] Tanto Blanck (1996) como Schmitt-Jansen y Altenburger (2005) la fotosíntesis como su punto final. [6] [12]
La estructura comunitaria de las muestras se analiza para verificar la correlación entre la prevalencia de especies y la exposición a contaminantes a largo plazo. Las muestras se clasifican taxonómicamente para determinar la composición y diversidad de especies de las comunidades que establecieron exposiciones a largo plazo. Los resultados se comparan con la concentración de contaminante en la exposición a largo plazo para concluir si se encontró una relación en el estudio. [12]
Referencias
- ^ a b c Putrefacto, Stefanie; Sans-Piche, Frederic; Streck, Georg; Altenburger, Rolf; Schmitt-Jansen, Mechthild (2011). "Biocontrol activo de la contaminación en sistemas acuáticos: un experimento de translocación in situ aplicando el concepto PICT". Toxicología acuática . 101 (1): 228-236. doi : 10.1016 / j.aquatox.2010.10.001 . PMID 21087798 .
- ^ a b c d Blanck, Hans; Wangberg, SA; Molander, S. (1988). "Tolerancia comunitaria inducida por la contaminación: una nueva herramienta ecotoxicológica". Pruebas funcionales de la biota acuática para estimar los peligros de las sustancias químicas " . Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales. STP . 988 : 219-230.
- ^ Minero, Benjamin G., Sonia E. Sultan, Steven G. Morgan, Dianna K. Padilla y Rick A. Relyea. 12 de diciembre de 2005. "Consecuencias ecológicas de la plasticidad fenotípica". Elsevier. Tendencias en ecología y evolución. 20 (12): 685–692). http://bama.ua.edu/~rlearley/Miner_2005.pdf .
- ^ a b Darwin, Charles. 1859. "Origen de las especies por medio de la selección natural o la preservación de razas favorecidas en la lucha por la vida". Londres: John Murray. 1ª Edición. http://graphics8.nytimes.com/packages/images/nytint/docs/charles-darwin-on-the-origin-of-species/original.pdf
- ^ a b Blanck, Hans. 22 de septiembre de 2010. "Una revisión crítica de los procedimientos y enfoques utilizados para evaluar la tolerancia comunitaria inducida por la contaminación (PICT) en comunidades bióticas, evaluación de riesgos humanos y ecológicos". Evaluación de riesgos humanos y ecológicos. 8 (5): 1003–1034. http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/1080-700291905792 .
- ^ a b c Blanck, Hans; Dahl, Bjorn (1996). "Tolerancia comunitaria inducida por contaminación (PICT) en Marineperiphyton en un agente de contaminación de Tri-n-butilestaño (TBT)". Toxicología acuática . 35 (1): 59–77. doi : 10.1016 / 0166-445X (96) 00007-0 .
- ^ Gustavson, Kim; Wangberg, Sten-Ake (1995). "Tolerancia-inducción y sucesión en comunidades de microalgas expuestas al cobre y atrazina". Toxicología acuática . 32 (4): 283-302. doi : 10.1016 / 0166-445X (95) 00002-L .
- ^ Gong, ping; Gasparrini, Pietro; Rho, Denis; Hawari, Jalal; Thiboutot, Sonia; Ampleman, Guy; Sunahara, Geofrrey I. (2000). "Una técnica respirométrica in situ para medir la tolerancia de la comunidad microbiana inducida por la contaminación en suelos contaminados con 2,4,6-trinitrotolueno". Ecotoxicología y seguridad ambiental . 47 (1): 96–103. doi : 10.1006 / eesa.2000.1934 . PMID 10993709 .
- ^ Siciliano, Steven D .; Gong, ping; Sunahara, Geoffrey I .; Greer, Charles W. (2000). "Evaluación de la toxicidad del 2,4,6-trinitrotolueno en suelos de campo por tolerancia comunitaria inducida por contaminación, electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante y ensayo de germinación de semillas". Toxicología y Química Ambiental . 19 (8): 2154–160. doi : 10.1002 / etc.5620190827 .
- ^ Blanck, Hans. 1985. “Un sencillo sistema de pruebas ecotoxicológicas a nivel comunitario utilizando muestras de perifiton”. Hydrobiologia. 124: 251-261.
- ^ "Herramientas de un científico". Concienciación sobre los ríos urbanos. 2004.
- ^ a b c d Schmitt-Jansen, M .; Altenburger, R. (2005). "Predicción y observación de las respuestas de las comunidades de algas a la exposición al herbicida del fotosistema II utilizando la tolerancia comunitaria inducida por la contaminación y distribuciones de sensibilidad a las especies". Toxicología y Química Ambiental . 24 (2): 304–312. doi : 10.1897 / 03-647.1 . PMID 15719989 .