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 LÓTICOS

ELEMENTOS BIOLÓGICOS EN MEDIOS LÓTICOS

ELEMENTOS BIOLÓGICOS EN MEDIOS LÉNTICOS

ELEMENTOS BIOLÓGICOS EN MEDIOS LÉNTICOS

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 LAGO

S

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

FLORA ACUÁTICA: MACRÓFITOS LAGO

S

La legislación incluye el análisis de la presencia de macrófitos introducidos y el porcentaje de cobertura de vegetación típica.

FAUNA DE INVERTEBRADOS BENTÓNICOS LAGO

S

Respuesta a cambios provoca normalmente una reducción de la diversidad de la fauna bentónica.

PECES LAGO

S

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 Biomarcadores

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

Biomarcadores Indicadores fisiológicos y de comportamiento

OLIGOTRÓFIC

O

EUTRÓFIC

O

FACTORES QUE REGULAN LA RESPUESTA INDIVIDUAL

RESPUESTAINDIVIDUAL

SENSIBILIDAD (Genotipo)

EDAD

ESTADO FISIOLÓGICO

Sinergias/antagonismos del

medio

VÍA DE ACTUACIÓN

TIEMPO DE EXPOSICIÓN

CONCENTRACIÓN

DOSIS

MUCHAS GRACIAS