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1. UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA DOCTORADO EN INGENIERÍA AMBIENTAL TÓPICO ESPECIAL DOCTORAL: ECOTOXICOLOGÍA ACUÁTICA Tema 3. Efectos subletales sobre organismos. Dr. Julio César Marín Leal (Profesor) Maracaibo, 2013
2. Efecto toxico subletal Los efectos subletales son los efectos adversos, no letales, causados por la exposición a mediano o largo plazo a una sustancia tóxica (toxicidad crónica).
3. Efecto toxico subletal El efecto toxico subletalse determina mediante una prueba de mayor duración que la utilizada para determinar el efecto tóxico letal, en donde el método de prueba es dinámico y por ser de larga duración se utilizan concentraciones por debajo de la LC50.
4. Efecto toxico subletal Los efectos subletales tienen una importancia vital en ecotoxicología, ya que aunque no causan mortalidad directamente, afectan las posibilidades de supervivencia del individuo en el medio natural (Serrano, 2010). El parámetro que se utiliza para el control de los efectos subletales es el NOED/NOEC (non observedeffects doses/concentration) y se refiere a la dosis o concentración máxima que no produce un efecto subletal determinado.
5. Efectos subletales en organismos acuáticos Los efectos subletales en organismos acuáticos se determinan principalmente en invertebrados tales como bacterias, protozoos, moluscos y crustáceos, entre otros organismos biológicos estandarizados (Romero, 2010). Los organismos biológicos para ser usados como herramientas ecotoxicológicas (bioindicadores) requieren ser sensibles, que su cultivo, mantenimiento y reproducción sean sencillos y prácticos, así como que los bioensayos sean fácilmente reproducibles.
6. Efectos subletales en organismos acuáticos Efectos sobre la conducta Contaminantes/sustancias tóxicas causan una amplia variedad de cambios en el comportamiento. Las adaptaciones a un ambiente fluctuante toman un periodo definido para realizarse y son frecuentemente completadas por una respuesta de comportamiento, la cual capacita al animal u otro tipo de organismo a detener, evitar o moderar la exposición a una condición extrema.
7. Efectos subletales en organismos acuáticos Efectos sobre la conducta Las sustancias tóxicas pueden afectar el comportamiento de un organismo. Para el caso de los organismos acuáticos, puede afectar su capacidad para nadar, comer o evitar a los depredadores. El comportamiento afectado puede conducir a la muerte de un organismo, ya que puede morir de hambre o ser devorados por los depredadores. Los tóxicos puede afectar el comportamiento por el impacto de los sistemas sensoriales a partir de los cuales, los organismos dependen para recopilar información acerca de su ambiente o por el impacto de la motivación de un organismo para responder adecuadamente a las señales sensoriales (Rand, 1995).
8. Efectos subletales en organismos acuáticos Efectos sobre la conducta Si un organismo es incapaz de utilizar las señales sensoriales efectivamente, pueden ser incapaz de responder a las señales de advertencia de riesgo de depredación. Las sustancias tóxicas también pueden afectar a las etapas posteriores de la depredación por el impacto de la capacidad de un organismo para responder a los depredadores o seguir con estrategias de escape (Scott & Sloman, 2004).
9. Efectos subletales en organismos acuáticos Efectos sobre la conducta Los ensayos conductuales proporcionan puntos finales biológicamente relevantes para evaluar los efectos de exposición subletal y puede complementar los ensayos de toxicidad tradicional. Con el fin de evaluar los puntos finales del comportamiento, observaciones descriptivas específicas sobre las alteraciones de comportamiento en respuesta al estrés de bajo nivel (desviación respecto al valor inicial) necesitan ser demostradas. El grado de alteración que pueden ser experimentalmente significativa se basa típicamente en la capacidad de discriminar estadísticamente diferencias entre los grupos de tratamiento y control.
10. Biomarcadores conductuales Los biomarcadores conductuales incluyen: Preferencia / evasión Por ejemplo, la luz, la temperatura, la salinidad Movimiento hacia o lejos del estimulante Niveles de actividad; por ejemplo, fatiga, hiperactividad Alimentación Por ejemplo, disminución o el cese (de laboratorio) Las desviaciones de las predicciones de la teoría de forrajeo óptimo (campo)
11. Biomarcadores conductuales (cont.) Rendimiento Nadar contra corriente (Organismos nadadores) El mantenimiento de la orientación adecuada Velocidad crítica natación Aprendizaje Deterioro de la memoria Pérdida de la memoria Depredación Evasión Sub-óptimo comportamiento de forrajeo Comportamiento reproductivo Interacciones sociales
12. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE TOXICIDAD SUBLETAL Fisiológicas (basadas en las tasas de respiración, excreción, relación O:N, etc.). Bioquímicas (metallothioneinas, Oxidasas de función Mixta (MFO)) Genéticas (alteraciones en el DNA), Cito-histológicas, Patológicas, Etológicas Efectos subletales sobre las tasas metabólicas y la energía dedicada al crecimiento, la reproducción, el desarrollo. Ecológicas (estructura y composición de las comunidades, ecosistemas experimentales)
13. Importancia de la respuesta fisiológica y bioquímica inducida por tóxicos La respuesta fisiológica y bioquímica de los organismo a condiciones de estrés inducida por tóxicos es importante porque: La supervivencia de los organismos bajo condiciones de estrés depende de una respuesta rápida, versátil y el mantenimiento de un metabolismo “no estable”.
14. Principales ventajas e inconvenientes asociados con las pruebas de toxicidad en el laboratorio y los estudios de campo (DelValls y Conradi, 2000).
15. Extrapolación de resultados de efectos al medio natural Es difícil extrapolar con precisión los resultados de experimentos estructurados para laboratorio a las situaciones de campo. Sin embargo, los resultados de los experimentos de laboratorio controlados utilizando una única sustancia o mezcla de ellas sobre una única especie biológica, proporcionan información muy importante en el conocimiento de los efectos de los contaminantes.
16. Extrapolación de resultados de efectos al medio natural El desarrollo de diferentes tipos de pruebas, utilizando concentraciones ambientales y seleccionando respuestas subletales más sensibles que la mortalidad mediante estudios más complejos, es esencial para determinar el impacto real producido por los contaminantes. La necesidad de detectar y evaluar el impacto de los contaminantes, particularmente cuando aparecen en bajas concentraciones o formando parte de mezclas complejas, ha llevado consigo el desarrollo de varios métodos de ensayos.
17. Referencias bibliográficas Del Valls, T. y Conradi, M. 2000. Avances en ecotoxicología marina: comparación entre test de laboratorio y estudios in situ para la evaluación de la calidad ambiental de los sedimentos. Ciencias Marinas. 26 (1): 39-64. Domínguez. C. (2010). Identificar y seleccionar criterios para la categorización de las sustancias químicas que apoye su manejo sustentable en el país Dirección General de Investigación sobre la Contaminación Urbana y Regional. Instituto nacional de ecología. 219 p. Kane. A., Salierno. J. and Brewer. S. (2005). Fishmodels in behavioraltoxicology: Automatedtechniques, updates and perspectives. Pages 559-590 In: Ostrander, GK, editor. Methods in AquaticToxicology(Chapter 32), Volume 2. Lewis Publishers, Boca Raton, FL Rand. G. (Ed). (1995). Fundamentals of AquaticToxicology: Effects, EnvironmentalFate, and RiskAssessment. 2nd Ed. Florida: CRC Press. Scott. G. and Sloman. K. (2004). Theeffects of environmentalpollutantsoncomplexfishbehavior: integratingbehavioural and physiologicalindicators of toxicity. AquaticToxicology 68:369-392.
18. Referencias bibliográficas Serrano. R. (2010). Introducción al análisis de datos experimentales. Tratamiento de datos en bioensayos. Universitat Jaume I. Colección: CiènciesExperimentals  Núm. 4. Castelló de la Plana. 190 p