Alterações comportamentais e fisiológicas em baratas d'água, Belostoma anurum (Hemiptera: Belostomatidae) decorrentes da exposição ao cádmio

Abstract

O ecossistema aquático muitas vezes é o depósito final de diversos xenobióticos resultantes de atividades humanas. Esses xenobióticos são produzidos por meio da eliminação de resíduos industriais, fertilizantes químicos, pesticidas e outras fontes. Entre esses estão os metais pesados, que apresentam consideráveis impactos em comunidades aquáticas devido principalmente à sua capacidade de bioacumulação e biomagnificação. Esses contaminantes, no geral, têm a capacidade de causar impactos ambientais, mesmo assim ainda são escassos os estudos que venham a descrever os potenciais efeitos na entomofauna aquática. Dentre essa entomofauna, alguns grupos de insetos se destacam devido atuarem como inimigos naturais de artrópodes vetores de doença e pequenos vertebrados, além de se enquadrarem como modelos de estudos da contaminação de ambientes aquáticos. Mediante isso, esta dissertação foi realizada com o objetivo de avaliar a suscetibilidade da barata d’água, Belostoma anurum (Hemiptera: Belostomatidae) ao metal pesado cádmio, bem como as possíveis alterações fisiológicas e comportamentais em insetos expostos a concentrações subletais deste metal. Além disso, foi avaliado o impacto sobre o comportamento predatório e os biomarcadores de estresse oxidativo quando consideradas diferentes vias de exposição (i.e., água/contato e dieta/ingestão). Ninfas de segundo instar de B. anurum foram expostas a concentrações crescentes de cádmio para estimar curvas de concentração-mortalidade para 24 e 96 horas de exposição e para todos os experimen- tos o controle consistiu de ninfas expostas apenas água destilada. Após isso, foi selecionada a concentração referente à CL10 da curva de 24h (0,19 mg/L) para avaliação da sobrevivência, habilidade predatória e biomarcadores de estresse oxidativo compondo assim o primeiro set de experimentos. No segundo set de experimentos, um grupo de ninfas de segundo instar foi exposto à CL10 da curva de 96h (0,004 mg/L) para avaliar a exposição por contato. Um outro grupo de ninfas foi exposto à água destilada e ao mesmo tempo receberam larvas de Aedes aegypti previamente contaminadas com cádmio (4 mg/L), para avaliar a exposição pela dieta. Possibilitando dessa maneira avaliar a influência das vias de exposição sobre a predação e os biomarcadores de estresse oxidativo de B. anurum. No primeiro set de experimentos a exposição a 0,19 mg/L por 24h não foi capaz de afetar a habilidade predatória dos insetos expostos, porém houve aumento do biomarcador malondialdeído (MDA), mostrando que a concentração testada foi capaz de induzir peroxidação lipídica em ninfas de B. anurum. Além disso, ninfas que ficaram constantemente expostas tiveram uma redução na sobrevivência em comparação ao controle, de modo que no quarto dia de exposição todas estavam mortas. Já para o segundo set de experimentos (i.e., diferentes vias de exposição) a habilidade predatória foi afetada em todas as vias testadas. Ninfas expostas por contato da densidade intermediária predaram mais do que o controle, e quando a via de exposição foi à dieta, as ninfas que receberam as larvas contaminadas na menor densidade predaram menos que o controle. Apenas a exposição pela dieta foi capaz de gerar alterações sobre as enzimas antioxidantes e no marcador de peroxi- dação lipídica. Os resultados obtidos mostram que a exposição ao cádmio por 24h foi capaz de ocasionar redução na sobrevivência e alterações fisiológicas de ninfas de B. anurum, e que ambas as vias de exposição influenciam a habilidade predatória desta espécie, porém apenas a exposição pela dieta se mostrou capaz de alterar os biomarcadores de estresse oxidativo, apontando assim que a via pela dieta parece ser mais citotóxica para B. anurum. Este conjunto de alterações observadas em insetos expostos ao Cd pode, em conjunto, ocasionar diminuições populacionais desse inseto predador e potenciais desequilíbrios ecológicos.

The aquatic ecosystem is often the final deposit of various xenobiotics resulting from human activities. These xenobiotics are produced by the elimination of industrial waste, chemical fertilizers, pesticides and other sources. Among these are heavy metals, which have considerable impacts on aquatic communities mainly due to their ability to bioaccumulate and biomagnify. These contaminants, in general, have the capacity to cause environmental impacts, however, there are still few studies that will describe the potential effects in the aquatic entomofauna. Among this entomofauna, some groups of insects can be highlighted due to their role as natural enemies of arth- ropod vectors of disease and small vertebrates, besides being included as models of studies of the contamination of aquatic environments. Therefore, this dissertation was carried out with the objective of evaluating the susceptibility of the giant water bugs, Belostoma anurum (Hemiptera: Belostomatidae) to the heavy metal cadmium, as well as the possible physiological and behavioral changes in insects exposed to sublethal concentrations of this metal. In addition, the impact on predatory behavior and the oxidative stress biomarkers when considered different routes of exposure (i.e., water / contact and diet / intake) was evaluated. Second instar nymphs of B. anurum were exposed to increasing concentrations of cadmium to estimate concentration-mortality curves for 24 and 96 hours of exposure and for all experiments the control consisted of nymphs exposed only distilled water. After that, the LC10 concentration of the 24 hour curve (0.19 mg / L) was evaluated for survival, predator ability and oxidative stress biomarkers, thus composing the first set of experiments. In the second set of experiments, a group of second instar nymphs were exposed to the LC10 of the 96h curve (0.004 mg / L) to assess contact exposure. Another group of nymphs were exposed to distilled water and at the same time received Aedes aegypti larvae previously contaminated with cadmium (4 mg / L) to evaluate dietary exposure. It is possible to evaluate the influence of exposure pathways on the predation and oxidative stress biomarkers of B. anurum. In the first set of experiments exposure to 0.19 mg / L per 24 hours was not able to affect the predatory ability of exposed insects. However, there was an increase in the biomarker malondialdehyde (MDA), showing that the concentration tested was able to induce lipid peroxidation in nymphs of B. anurum. In addition, nymphs that were constantly exposed had a reduction in survival compared to control, so that on the fourth day of exposure all were dead. Already for the second set of experiments (i.e., different routes of exposure) the predatory ability was affected in all tested routes. Nymphs exposed by contact with the intermediate density predated more than control, and when the route of exposure was diet, nymphs that received the contaminated larvae at the lowest density predated less than the control. Only dietary exposure was able to generate alterations on the antioxidant enzymes and on the marker of lipid peroxidation. The results show that the exposure to cadmium for 24h is able to cause a reduction in the survival and physiological changes of B. anurum nymphs, and that both routes of exposure influence the predatory ability of this species, but only dietary exposure was shown capable of altering the oxidative stress biomarkers, thus indicating that the route through the diet seems to be more cytotoxic for B. anurum. This set of observed changes in insects exposed to Cd may, together, cause population declines of this predatory insect and potential ecological imbalances.