Is contaminant-driven avoidance independent of distance? : an experimental demonstration of the spacelessness theorem at a realist scale

Abstract

A observação de uma resposta de evitamento por parte de um elevado número de organismos aquáticos levou a uma desactualização dos testes padronizados em ecotoxicologia e avaliação de risco. A exposição dos organismos confinada a um contaminante leva a uma subestimação dos resultados provenientes destes testes. Por outro lado, a maioria dos testes de evitamento são realizados em pequenos sistemas multi-compartimentados, existindo um gradiente linear de contaminação. Apesar de estes testes reproduzirem com maior segurança o gradiente de contaminação que ocorre nos ambientes aquáticos da vida real, eles podem ter alguma falta de relevância ecológica devido à diminuída escala a que os testes são realizados existindo assim algumas incertezas na extrapolação dos resultados. O objectivo deste trabalho foi desenvolver um sistema realístico de contaminação não forçado com 30 metros, expondo por 12 horas peixes da espécie Danio rerio a um gradiente de drenagem ácida de uma mina (AMD) e a um meio não contaminado (controlo), esperando que a concentração que causa o evitamento de 50 % da população (AC50) seja igual ao AC50 de um sistema igual mas de menor escala (3 metros) e concluindo que a resposta de evitamento é independente da distância. Cada sistema de 30 metros, com setenta compartimentos, foi construído através da colagem de dez sistemas de 3-metros. Na ausência de contaminação, os organismos apresentaram uma distribuição uniforme ao longo dos compartimentos em ambos os sistemas. D. rerio exibiu uma resposta de evitamento significativa face à contaminação com AMD, sendo a média da AC50 0,586 mg/L para o sistema de 3-metros e 0,644 mg/L para o sistema de 30-metros, confirmando assim a hipótese deduzida logicamente – spacelessness theorem. Assim sendo, os testes de evitamento devem ser utilizados nas avaliações primárias de ecotoxicologia e de avaliação de risco, porque estes dispõem de um carácter mais realísticos, rápido e ético face aos testes padronizados.

The detection of an avoidance response in several aquatic organisms led to an outdating of the majority of ecotoxicology and risk assessment aquatic assays standardized. Once standardized tests expose organisms to a contaminant in a confined compartment, the results are underestimated. On the other hand avoidance tests are generally performed in multi-compartmented small systems with a linear gradient of contamination. Even though these tests reproduce more reliably the contamination gradients that can occur in natural aquatic systems, they could lack ecologic relevance due to small spatial scale at which tests are performed, existing some uncertainties associated to results extrapolation. The goal of this study was to develop a realistic scale non-forced system with 30-meters, exposing, for 12h, the small fish Danio rerio to an acid mine drainage (AMD) gradient and to a non contaminated gradient (control) , expecting that AC50 values are equal in small and scaled-up system, thus demonstrating that avoidance intense is spaceless. Each 30-m system, with seventy compartments, was constructed gluing ten 3-m systems. In the absence of contamination, organisms were distributed uniformly along the compartments in both systems. D. rerio showed significant avoidance to AMD, being the mean AC50 0.586 mg/L of AMD to 3-m system and 0.644 for 30-m system, confirming the logically deducted prediction/hypothesis – the spacelessness theorem. Therefore, avoidance assays are recommended in first tier levels in ecotoxicology and risk assessment, because they are more realistic, quickly and ethical than others tests.