Diapositiva 1

Aspectos biogeoquímicos del uso de
piretroides en ambientes costeros de la
región centro sur de Chile
Fernandez Camila, Rain Angel, Jeffrey Wade, Molina, Veronica
Camila Fernandez
CNRS-Laboratory of Microbial Oceanography -France
LIA MORFUN-Dept Oceanography
INCAR center for Aquaculture Research
Universidad de Concepcion -Chile
[email protected]
Para hoy:
•
•
•
•
•
Introduccion
Metodos
Resultados region de Chiloé
Resultados region central
Conclusiones preliminares
INTRODUCCION
Emamectine Benzoate
Introduced in the 1990’s
Caligus rogercreseyii
Deltametrine
Introduced in 2007
Efectos de toxicidad de pesticidas han sido
estudiados en invertebrados.
Pero ¿Que hay mas alla de la Toxicidad?
¿Pueden estos compuestos alterar los
fluxos biogeoquimicos?
Azametiphos
Ntroduced in 2013
Desde 1982 caligidiosis es uno de los mayores problemas de la industria salmonicola,
Principalmente en trucha arcoiris y salmon coho.
Objetivos : Evaluar efectos de pesticidas en la comunidad microbiana.
Evaluar posibles vias de utilizacion microbiana de pesticidas (fuente de C)
y las implicancias para la produccion primaria en zonas impactadas por salmonicultura.
N2O
Chemoautotrophic ativity: nitrification
Primary production
NH4+
NH4+
NO2-
NO2-
NO3-
NO3NO2-
N2
Anammox
N2O
N2
Denitrification
Emamectin Benzoate: 100 mg/1 L H2O
Deltamethrin: 250 mg/100 ml 95% Ethanol
Dos Experimentos:
(I) Produccion bacteriana : Incorporacion de 3H-Leucine
20 nM concentracion final, 4 hr de exposicion PAR+UVR
Experimentos en duplicado, submuestreo en triplicado
(II) Efecto de Azamethiphos sobre produccion bacteriana
4 h exposicion PAR+UVR
Stock solution 250 mg/ 300 ml H2O
Data Wade Jeffrey & Maria Kondrat’yev
University of West Florida
Bacterial Production: Emamectin Benzoate (EMB)
I means “irradiated”
Bacterial Production: Deltamethrin (DM) and mixture
I means “Irradiated”
METODOS: Approach biogeoquimico Incubaciones in situ
13C/15NH
4 Light/Dark
13C/15NH + Azametifos
4
13C/15NH + Azametifos +
4
13C/15NH + Deltametrina
4
Llico Region del Bio BIo
Deltametrina
Incubacion in situ (ciclo solar)
Alta frecuencia (2-6h)
CMF (Abundancia celular)
Nutrientes
13C y 15N en POM
filtracion
IRMS
IRMS
QCONTRO
Caucahue – Region de CHiloé
L
Diversidad (DNA; RNA)
Q
3
Q
1
Q
1
0
Q
5
Q
2
Q
6
Q
9
Q
7
Q
8
Seguimiento estacional 2014-2016
Estimacion tasas
Uptake C y N
RESULTADOS: Variabilidad ambiental Canal Caucahue
El análisis de componentes principal permitió
observar dos grupos de estaciones separadas
principalmente por el periodo de muestreo
(Inverno 2014 y verano 2015).
Se encontraron mayores temperaturas en el
verano 2015 en comparación en el inverno 2014.
La segunda fuente de variabilidad fue la
concentración de nutrientes en la columna de
agua, principalmente NO3, registrando mayores
concentraciones en invierno (max: 2.98 µmol L-1)
comparado con el periodo estival (max: 0.92
µmol L-1).
Se observaron también variaciones en la
concentración de oxigeno en la columna de agua,
con concentraciones que tienden a ser mayores
en verano (7.01 ± 1.00 mL L-1) que en invierno
(5.72 ± 1.02 mL L-1).
RESULTADOS
0
NH4+ µmol L-1
10
copias amo A/ng RNA
20
30
0
5
10
(m)
15
20
Invierno 2014
25
2014
30
2015
35
0
5
(m)
10
15
20
Verano 2015
25
30
Distancia (Km)
35
0
1
copias amo B/ng RNA
2
3
RESULTADOS: Distribución espacial Producción Primaria Neta
Invierno 2014
2m
10m
30m
Mayores tasas en la capa superficial (2 m) detectadas en la estación Control (21 mg C m-3d-1).
Tasas promedio al interior ~10 mg C m-3d-1
Capa superficial: Qcontrol>Q9>Q5>Q6>Q2
PP Integrada
Control: 0.398 g m-2 d-1
Q9 :0.192 g m-2 d-1 (max)
Q6 0.072 g m-2 d-1 (min)
Producción primaria Caucahue 2014 (mg C m-3 d-1)
Se realizó una ANOVA de 2 vías (Profundidad y Pesticidas) a las tasas de asimilación de carbono 13 transformadas
por logaritmo natural.
Los resultados de la ANOVA mostraron que existieron diferencias significativas en las tasas de asimilación de
carbono debido a la profundidad (p<0.001) y no con respecto al uso de pesticidas (p=0.999)
Df
Pesticida
3
Profundidad
2
Pesticida: Profundidad 6
Residuals
52
Sum Sq
0.042
19.197
0.109
18.742
Mean Sq
0.014
9.598
0.018
0.36
F value
0.038
26.631
0.051
P-value
0.99
1.09E-08
0.999
RESULTADOS: Distribución espacial Producción Primaria Neta
Verano 2015
2m
10m
30m
Distribución espacial Producción Primaria Neta
Mayores tasas en la capa superficial (2 m) detectadas en la estación Control (396 mg C m3d-1).
Tasas promedio al interior del canal ~200 mg C m-3d-1
Capa superficial: Qcontrol>Q9>Q3>Q2>Q5
PP Integrada
Control: 6.66 mg m-2 d-1
Q9 2.8 mg m-2 d-1(max)
Q5 :0.524 mg m-2 d-1 (min)
Producción primaria Caucahue 2015 (mg C m-3 d-1)
Se realizó una ANOVA de 3 vías (Profundidad y Pesticidas) a las tasas de asimilación de carbono 13 transformadas
por logaritmo natural.
Df
Pesticida
1
Profundidad
1
Luz/Oscuridad
1
Pesticida: Profundidad
1
Pesticida: Luz/Oscuridad 1
Profundidad:
Luz/Oscuridad
1
Pesticida: Profundidad:
Luz/Oscuridad
1
Residuos
66
Sum Sq
0.06
86.84
109.47
0.03
0.03
Mean Sq
0.06
86.84
109.47
0.03
0.03
F value
0.136
192.128
242.211
0.057
0.065
P-value
0.71318
< 2e-16
< 2e-16
0.81264
0.80002
3.6
3.6
7.975
0.00627
0.06
29.83
0.06
0.45
0.134
0.71561
Se realizó una ANOVA de 3 vías (Profundidad y
Pesticidas y exposición a luz o oscuridad) a las tasas
de asimilación de carbono 13 transformadas por
logaritmo natural.
Se encontraron diferencias significativas producto de
la profundidad y si estuvieron expuestos a luz solar o
oscuridad (p<0.001). No se observaron diferencias
significativas respecto al uso de pesticidas
(Azametifos).
Inverno 2014
Bacterioplancton
(x 103cel mL-1)
Verano 2015
Q8
Q9
Q1
0
Q1
Q2 Q3
Q5
Q6
Bacterioplancton
(x 103cel mL-1)
RESULTADOS: Invierno 2014
Fijacion de carbono
Quimioautotrofica
Fijacion de carbono
Quimioautotrofica
+
Azametifos
RESULTADOS: Verano 2015
Fijacion de carbono
Fotoautotrofica
Fijacion de carbono
Fotoautotrofica
+
Azametifos
RESULTADOS: Uptake de amonio canal Caucahue
Invierno 2014
0
50
Verano 2015
NH4 uptake nmol L-1 d-1
100
150
200
0
2
100
200
300
uptake NH4 nmol L-1 d-1
400
500
(m)
(m)
2
10
10
control
delta
30
Aza
A+D
30
control
Aza
RESULTADOS: Producción primaria Llico (mg C m-3 d-1)
(mg C m-3 d-1)
Verano 2014
Profundidad (m)
0
200
BLL1
400
600
800
1000
0
BLL2
200
400
600
800
1000
0
2
2
2
4
4
4
10
13C
13C
13C+A
13C+A
10
13C+D
Profundidad (m)
100
BLL1
200
300
400
800
13C+D
13C+A+D
13C+A+D
(mg C m-3 d-1)
500
0
100
BLL2
200
300
400
500
0
2
2
4
4
4
13C
13C
13C+A
13C+A
13C+D
13C+A+D
1000
13C+A
2
10
600
10
Invierno 2015
0
400
Verano 2014
BLL1: PP disminuyó un 24% en el tratamiento con
Deltametrina, pero aumentó un 19% con Azametifos a los 4
m.
BLL2: PP en el tratamiento control fue mayor a todos los
tratamientos con pesticidas, el patrón fue inverso con la
profundidad.
BLL3: PP mostró un incremento de la PP in todos los
tratamiento con pesticidas de un 52 % a los 2 m.
13C
13C+D
13C+A+D
200
BLL3
10
13C+D
13C+A+D
100
BLL3
200
300
400
500
PP Invierno 2015
BLL1: PP aumentó en promedio un 10% con la adición de
Azametifos y Deltametrina a los 2 m.
BLL2: PP aumento con la adición de Azametifos a 2 m. A 4 m
PP aumentó un 47% con el tratamiento combinado (A+D).
BLL3: PP se incrementó un 6% y 8% en el tratamiento con
Deltametrina a los 2 y 4 m, respectivamente.
13C
13C+A
10
13C+D
13C+A+D
PP Llico Verano 2014 e Invierno 2015
Pesticida
Df Sum Sq Mean Sq
3 53172 17724
F value
0.506
P-value
0.682
Se realizó una ANOVA de 2 vías para las tasas de asimilación
de carbono para los 2 metros. Se encontraron diferencias
significativas en relación son periodo de muestreo (Mayores
tasas en verano que en invierno; p<0.001)
Estación del año
1 1208193 1208193
Pesticida: Estación
3 13941 4647
del año
Residuos
22 770514 35023
34.497
6.55E-06
0.133
0.94
RESULTADOS
Las tasas de fijación de carbono (mg C m-3 h-1) por fotosíntesis y
quimiosíntesis durante el experimento realizado en el invierno del 2015
Tabla comparación múltiple de los tratamientos en
condiciones de luz. En rojo se presentan los valores
significativos (p<0.05).
13C+A 2h
13C 13C+A 13C+B 13C+D
2h
2h
2h
2h
0.000
13C
6h
13C+ A
6h
13C+B 2h
0.000
0.002
13C+D 2h
13C 6h
13C+A 6h
0.675
0.000
0.000
0.003
0.000
0.000
0.000
0.001
0.001
0.000
0.000
1.000
13C+B 6h
0.000
0.000
0.001
0.000
1.000
1.000
13C+D 6h
0.000
0.000
0.001
0.000
1.000
1.000
13C+B
6h
1.000
Las tasas de fijación de carbono se
concentraron a las 2h de
incubación
con
diferencias
significativas entre tratamientos
expuestos a luz solar.
Las tasas de pesticidas fueron
menores que el control en un 38,
66 y 11 % para Azametifos, Benz.
de Emamectina y Deltametrina,
respectivamente.
Las tasas de fijación de carbono
quimiosintetico con pesticidas
fueron menores que las del
control en un 46, 60, 66 % para
Azametifos, Deltametrina y Benz.
de Emamectina, respectivamente.
CONCLUSIONES
La region de caucahue muestra tasas de PP promedio de 15 mg C m-3
d-1 en invierno y 300 mg C m-3 d-1 en verano. Las mayores tasas se
registraron en la estacion control, fuera de influencia de centros de
cultivo.
No se observa efecto claro de pesticidas sobre flujos de PP en terminos
de estimulación de la fijacion fotosintética de carbono. Sin embargo
tampoco se observa un efecto de toxicidad.
Los flujos de fijacion de oscura C son modificados por el uso de
pesticidas lo que sugiere un efecto potencial sobre organismos
quimioautotroficos.
Altas tasas de uptake de NH4 por fitoplancton superando los 300 nM d1 en ambos cruceros. Las mayores tasas llegaron a 350 nM d-1 en Q2
en invierno y casi 600 nM d-1 en Q9 en verano. En general el uso de
pesticidas resultó en menores tasas de uptake en la zona de Chiloé.
CONCLUSIONES
La region de Llico es altamente productiva con tasas de PP entre 200
mg C m-3 d-1 y 1000 mg C m-3 d-1 en verano.
En general se observa un aumento de las tasas de fijacion de carbono
con tratamientos expuestos a Deltametrina y Azametifos. Las
diferencias pueden alcanzar al 50% en superficie.
Las tasas de fijación de carbono oscura fueron menores en muestras
tratadas con pesticidas con diferencias de 46, 60, 66 % para
Azametifos, Deltametrina y Benz. de Emamectina, respectivamente.
El efecto de pesticidas en flujos biogeoquimicos es variable dentro de
la comunidad microbiana, con posibles efectos en flujos de
produccion regenerada y la actividad quimiosintetica en las zonas
de Chiloé y Chile central.
Proximamente: Analisis de data de diversidad microbiana y actividad
especifica.
¡GRACIAS!
LIA MORFUN
FONDECYT 1150891
Fondap-INCAR
Veronica Molina
Angel Rain
Claudia Rojas
Laurence Mejanelle
RESULTADOS: Donde poner atencion!
Fijacion de carbono Quimioautotrofica
Fijacion Quimioautotrofica de carbono + Azametifos
Canal Caucahué
Enero 2015
En caucahué, se detectaron diferencias significativas en las tasas de fijacion oscura de C en presencia de AZA
Llico
Invierno 2015
Las tasas de fijación de carbono se concentraron a las 2h de incubación con diferencias significativas entre
tratamientos expuestos a luz solar.
Las tasas de fijacion con pesticidas fueron menores que el control en un 38, 66 y 11 % para Azametifos,
Benz. de Emamectina y Deltametrina, respectivamente.
Las tasas de fijación de carbono quimiosintetico con pesticidas fueron también menores que las del control
en un 46, 60, 66 % para Azametifos, Deltametrina y Benz. de Emamectina, respectivamente.
RESULTADOS
NH4 uptake nmol L-1 d-1
0
200
400
600
NH4 uptake nmol L-1 d-1
800
0
0
5
5
10
10
15
15
20
25
Control
25
800
Q2
Q6
Q3
Q5
30
Q5
35
600
20
Q9
30
400
(m)
(m)
0
200
Q2
Q9
35
Control
Altas tasas de asimilacion de NH4+ en invierno y verano (max. 424 nmol L-1 d-1 en superficie)
Sin embargo estacion control << estaciones Q2, Q3 y Q5.
Maximas tasas en estaciones del brazo norte del canal Caucahue.
INTRODUCCION
1.0e+5
400
8.0e+4
300
3
DEL+AZA21.08.14
300
35
DPM vs 16rRNAgene copy*10^3/mL
X Data
30
DPM vs cells*10^3/mL
250
R2=0.51
25
200
20
150
15
Initials
100
10
50
5
0
2.0e+4
0
4.0e+4
6.0e+4
8.0e+4
DPM
1.0e+5
1.2e+5
CFM
DEL+EMA21.08.14
AZA21.08.14
AZA+EMA21.08.14
EMA 21.08.14
DELTA21.08.14
Inicial20.08.14
Control21.08.14
DEL+AZA15.08.14
DEL+EMA15.08.14
AZA15.08.14
AZA+EMA15.08.14
2.0e+4
EMA 15.08.14
0
DELTA15.08.14
0
4.0e+4
100
Inicial14.08.14
10
6.0e+4
200
Control15.08.14
20
qPCR
30
500
Puyuhuapi
1.2e+5
DPM
40
600
CFM (cells ^10 /mL) & total RNA ng
3
16 rRNA genes cDNA copy ^10 /mL
50
CFM cells*10^3/mL
DPM
Active Bacteria (16rRNAgene copy*10^3/mL)
total RNA
METODOS: Approach experimental Bioensayos y experimentos de toxicidad
- 4 concentrationes Azametifos
- Positive Control: 10nM PO4
- Negative Control: sin PO4
- 120 h post-inoculación
- Conteo inicial : 1millon cel/mL
Ostreococcus taurii
Sistema robotizado Incubacion
(OOB Francia)
Photo H. Moreau OOB Banyuls s/Mer
Larvas
96h post-fertilizacion
Spherechinus granularis
Paracentrotus lividus
24h post-fertilizacion
Mitilus chilensis
Azametifos
Deltametrina
Benzoato de Emamectina
Resultados: Ostreococcus taurii
1200000
ABUNDANCIA Ostreococcus tauri (cel mL-1)
1000000
800000
600000
400000
80000
60000
40000
20000
0
C-P
C+P 1
AZA 1
C+P 10
AZA 10
C+P 100
AZA 100
CONCENTRACION DE FOSFATO (nmol L-1)
Data tesis Claudia Rojas