poluição por metais pesados em regiões costeiras

POLUIÇÃO POR METAIS PESADOS EM REGIÕES COSTEIRAS:
EFEITOS DO CÁDMIO SOBRE MACROALGAS MARINHAS DO SUL DO BRASIL
Kreusch, M.1; Schmidt, E. C.1; Gouveia, C.1; Santos, R.1; Zitta, C.1; Felix M. R. L.1; Osorio, L. K. P.1; Ramlov,
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F. ; Maraschin, M. ; Bouzon, Z. L
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Laboratório de Biologia Celular Vegetal, Universidade Federal de Santa Catarina.
Laboratório de Morfogênese e Bioquímica Vegetal, Universidade Federal de Santa Catarina.
RESUMO
Produtos de diversas atividades industriais, os metais pesados têm sido depositados indevidamente
em corpos d'água, causando contaminações em regiões costeiras e afetando diversos organismos
marinhos, dentre eles, as macroalgas. Este trabalho teve como objetivo demonstrar os danos
causados pelo metal pesado cádmio sobre diferentes macroalgas vermelhas: Gelidium floridanum,
Gracilaria domingensis e Hypnea musciformis. Segmentos apicais das algas foram cultivados durante
7 dias com soluções de cádmio 10 ppm. As diversas mudanças ultraestruturais e bioquímicas
ocorridas após a exposição ao cádmio demonstram que este metal é tóxico para as macroalgas
marinhas.
Palavras-chave: Cádmio, macroalgas, Gracilaria domingensis, Gelidium floridanum, Hypnea musciformis
INTRODUÇÃO
As macroalgas possuem grande importância ecológica, pois são os principais produtores
primários dos oceanos, constituem a base da cadeia alimentar em ambientes marinhos e fazem parte
de áreas de berçário e habitat para peixes e invertebrados (Norton et al., 1996). A importância
econômica das macroalgas deve-se aos compostos produzidos e acumulados na parede celular, tais
como agaranas e carragenanas, que são amplamente utilizadas em indústrias alimentícias e
cosméticas, além da produção de compostos antioxidantes, antivirais, antibacterianos e antifúngicos
(McHugh, 2003).
Produtos de diversas atividades industriais, os metais pesados têm sido depositados
indevidamente em corpos d'água, causando contaminações em regiões costeiras e afetando diversos
organismos marinhos. A maior emissão de combustíveis fósseis a partir de fontes industriais e
domésticas tem causado um aumento nas concentrações de cádmio diluído em ambientes marinhos
(Benavides et al., 2005). Segundo Bouzon et al. (2012), o cádmio é uma metal pesado não-essencial
e tóxico aos organismos.
As algas podem bioacumular metais pesados, propiciando a entrada destes compostos na
cadeia alimentar de diferentes espécies aquáticas, tais como os peixes, inclusive dos seres
humanos (Vallee & Ulmer, 1972). Gelidium floridanum W.R.Taylor, Gracilaria domingensis (Kützing)
Sonder ex Dickie e Hypnea musciformis (Wulfen) J. V. Lamour são algas vermelhas com ampla
distribuição ao longo da costa brasileira e possuem grande importância ecológica, social e
econômica. Este estudo teve como objetivo comparar os efeitos do metal pesado cádmio sobre a
bioquímica e a ultraestrutura das macroalgas Ge. floridanum, G. domingensis e H. musciformis.
MATERIAL E MÉTODOS
Amostras das macroalgas Ge. floridanum, G. domingensis e H. musciformis foram coletadas
em costões rochosos das praias de Ponta das Canas (27°23′34′′S e 48°26′11′′W) e Sambaqui (27º
29’18.8’’ S e 48º 32’12.9’’ W), em Florianópolis-SC, Brasil. Após a aclimatação ao laboratório,
segmentos apicais das algas foram cultivados durante 7 dias com a concentração de 10 ppm do
metal pesado cádmio (CdCl2), em água do mar esterilizada enriquecida com meio von Stoch (50%),
temperatura de 25ºC (±1°C) e fotoperíodo de 12h, com aeração contínua. Ao final do experimento, as
seguintes análises foram realizadas: taxa de crescimento (diferença entre o peso da matéria fresca no
início e no final do tratamento), quantificação dos pigmentos fotossintetizantes (concentração de
clorofila a e ficobiliproteínas - aloficocianina, ficocianina e ficoeretrina) e microscopia eletrônica de
transmissão.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os metais pesados podem facilitar e acelerar o processo de produção de espécies reativas
de oxigênio (Mallick & Mohn, 2000), promovendo alterações a lipídios, proteínas e ácidos nucléicos
(Cóllen et al., 2003), levando à uma diminuição da eficiência fotossintética e reduzindo a taxa de
crescimento dos organismos. As amostras expostas ao cádmio apresentaram uma diminuição nas
concentrações de clorofila a e ficobiliproteínas (figura 1).
Figura 1: Concentração de clorofila a e ficobiliproteínas (aloficocianina, ficocianina e ficoeretrina) das
macroalgas Ge. floridanum, G. domingensis e H. musciformis antes e após a exposição a 10 ppm do metal
pesado cádmio.
A análise ultraestrutural evidenciou alterações na morfologia das células corticais (figura 2b),
um aumento na espessura da parede celular (figura 2b-d), alterações na organização dos cloroplastos
(figura 2f), além de um aumento na quantidade de glóbulos lipídicos,os plastoglóbulos (figura 2b).
Figura 2: Micrografia eletrônica de transmissão de Ge. floridanum, G. domingensis e H. musciformis. a. Detalhe
das células corticais do controle de H. musciformis. Observe a grande quantidade de grãos de amido das
florídeas (S), os cloroplastos (C) marginais e a espessura da parede celular (PC). b. Célula de Ge. floridanum
tratada com cádmio 10 ppm. Note o maior espessamento da parede celular e a grande quantidade de
plastoglóbulos (P) nos cloroplastos. c-d. Note o espessamento da parede celular das células de H. musciformis e
G. domingensis, respectivamente, após o tratamento com cádmio. e. Observe a organização do cloroplasto de G.
domingensis do grupo controle. f. Cloroplasto de G. domingensis após o tratamento com cádmio. Observe a
alteração na organização dos tilacóides.
As diversas alterações ultraestruturais e bioquímicas causadas às células de Gelidium
floridanum, Gracilaria domingensis e Hypnea musciforrmis demonstram a alta toxicidade do cádmio à
estas macroalgas, sendo necessária uma maior atenção quanto a deposição deste e de outros metais
pesados nos corpos d'água, a fim de se evitar prejuízos à estes e outros organismos do nosso litoral.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BENAVIDES, M. P.; GALLEGO, S. M.; TOMARO, M. L. Cadmium toxicity in plants. Braz. J. Plant Physiol.,
17(1): 21-34, 2005.
BOUZON, Z. L.; FERREIRA, E. C.; SANTOS, R.; SCHERNER, F.; HORTA, P. A.; MARASCHIN, M.; SCHMIDT, E.
C. Influences of cadmium on fine strucuture and metabolism of Hypnea musciformis (Rhodophyta,
Gigartinales) cultivated in vitro. Protoplasma, 2012. DOI: 10.1007/s00709-011-0301-6.
CÓLLEN, J.; PINTO, E.; PEDERSÉN, .; COLEPICOLO, P. Induction of oxidative stress in the red macrolgae
Gracilaria tenuisitipitata by polluant metals. Archives of Environmental Contamination and Toxicology,
45: 337-342, 2003.
MALLICK, N. & MOHN, F. H. Reactive oxygen species: response of algas cells. Journal of Plant Physiology,
157: 183-193, 2000.
MCHUGH, D. F. A guide to the seaweed industry. FAO Fisheries Technical Paper, 441, 2003.
NORTON, T. A.; MELKONIAN, M.; ANDERSEN, R. A. Algal biodiversity. Phycologia, 35: 208-326, 1996.
SANTOS, R.; SCHMIDT, E. C.; BOUZON, Z. L. Changes in ultrastructure and cytochemistry of the agarophyte
Gracilaria domingensis (Rhodophyta, Gracilariales) treated with cadmium. Protoplasma, 2012.
DOI: 10.1007/s00709-012-0412-8.
VALLEE, B. L. & ULMER, D. D. Biochemical effects of mercury, cadmium and lead. Annual Review
Biochemistry, 41: 19-128, 1972.