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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2023.tde-27032023-101637
Document
Author
Full name
Laís Fernanda de Palma Lopes
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Espindola, Evaldo Luiz Gaeta (President)
Montagner, Cassiana Carolina
Novelli, Andrea
Rodgher, Suzelei
Sanches, Ana Leticia Madeira
Title in Portuguese
Avaliação dos efeitos de agrotóxicos em ecossistemas aquáticos tropicais utilizando organismos zooplanctônicos como bioindicadores
Keywords in Portuguese
agrotóxico
Copepoda Calanoida
ecotoxicologia
mesocosmo
mistura
zooplâncton
Abstract in Portuguese
No Brasil a aplicação de agrotóxicos em cultivos de cana-de-açúcar tem causado impactos nos ecossistemas aquáticos, com perda de diversos serviços ecossistêmicos. Dentro deste contexto, os objetivos desta pesquisa foram avaliar os efeitos dos agrotóxicos (inseticida Regent 800 WG® (ingrediente ativo (i.a.) fipronil) e herbicida DMA 806 BR® (i.a. 2,4-D)) utilizados na cultura de cana-de-açúcar, isolados e em mistura, nas variáveis abióticase bióticas do ambiente aquático (estudo em modelo ecossistêmico) e sobre o Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, em estudos laboratoriais (testes de toxicidade). Os experimentos em mesocosmos tiveram uma duração de 73 d e quatro tratamentos (Controle, 2,4-D, Fipronil e 2,4-D+Fipronil). As concentrações nominais de 2,4-D e fipronil aplicadas nos mesocosmos foram de 452 μg L-1 e 64 μg L-1, respectivamente. Variáveis como pH, oxigênio dissolvido, condutividade, temperatura, nutrientes, metais e agrotóxicos foram monitoradas em diferentes intervalos de tempo, além da comunidade zooplanctônica e da avaliação climatológica. Fipronil e 2,4-D, isolados e em mistura, não causaram mudanças nas variáveis limnológicas, porém verificou-se alterações na concentração de metais nos mesocosmos contaminados com os agrotóxicos. Na avaliação da comunidade de zooplâncton, as análises de modelos mistos demonstraram efeitos significativos dos agrotóxicos sobre Cladocera, Copepoda e Rotífera. No tratamento com o herbicida 2,4-D foi observado um aumento da abundância de Copepoda e diminuição de Cladocera e de Rotífera. O inseticida Fipronil e a mistura 2,4-D+Fipronil diminuíram a abundância de Cladocera e Copepoda e aumentaram a de Rotífera. Verificiou-se, ainda, o efeito das variáveis abióticas sobre esses organismos, sendo que para Copepoda a interação entre a PC3*tratamentos diminuiu significativamente a abundância deste grupo. Nesta análise, a PC3 é representada negativamente pelas variáveis oxigênio dissolvido e turbidez, e positivamente pelas variáveis fósforo total, íon amônio e nitrato. Na abordagem ecotoxicológica, a concentração real letal (CL)50-48h de 2,4-D e fipronil para adultos de N. iheringi foram: 478,24 ±107,77 mg L-1 e 4,97 ±3,30 μg L-1, respectivamente. A mistura desses dois agrotóxicos pode desencadear sinergismo na mortalidade de N. iheringi em altas concentrações. Embora 2,4-D e fipronil, isolados e em mistura não tenham ocasionado mudanças nas variáveis limnológicas durante os 73 d, os mesmos demonstraram ser potenciais fontes de metais aos mesocosmos. Nos tratamentos que receberam os agrotóxicos, isolados ou em mistura, foram verificadas alterações na abundância e nas interações biológicas entre os grupos do zooplâncton. Cladocera e Copepoda não se recuperaram nos tratamentos contendo fipronil após 73 d. O fipronil, em concentrações ambientais e na mistura com 2,4-D, foram tóxicos a N. iheringi.
Title in English
Evaluation of pesticides effects on tropical aquatic ecosystems using zooplankton organisms as bioindicators
Keywords in English
Calanoida Copepoda
ecotoxicology
mesocosm
mixture
pesticides
zooplankton
Abstract in English
In Brazil, the application of pesticides on sugarcane crops has impacted aquatic ecosystems leading to the loss of many ecosystems services. The aims of this study were to evaluate the effects of pesticides (the insecticide Regent 800 WG® (active ingredient (a.i.) fipronil) and the herbicide DMA 806 BR® (a.i. 2,4-D)) used on sugarcane crops, isolate and in mixture, on the aquatic environmental abiotic and biotics variables (studies in ecosystem models) and on the Calanoida copepod Notodiaptomus iheringi, in laboratory studies (ecotoxicity tests). The experiments in mesocosms lasted for 73 d and using four treatments (Control, 2,4-D, Fipronil and 2,4-D+Fipronil). 2,4-D and fipronil nominal concentrations applied in the mesocosm were 452 μg L-1 and 64 μg L-1, respectively. Variables such as pH, dissolved oxygen, conductivity, temperature, nutrients, metals and pesticides were surveyed at different time intervals, as well as the zooplankton community and climatological variables. Fipronil and 2,4-D, isolate and in mixture, did not trigger changes on the limnological variables. However, alterations in the concentration of metals were verified in the mesocosms contaminated with pesticides. When evaluating the zooplankton community, mixed models analyzes showed significant effects of the pesticides on Cladocera, Copepoda and Rotifera. The herbicide 2,4-D increased the abundance of Copepoda, and decreased the abundance of Cladocera and Rotifera. The Fipronil and the mixture of 2,4-F+Fipronil decrease the abundance of Cladocera and Copepoda and increased the abundance of Rotifera. The interaction of PC3*treatments decreased significantly the abundance of Copepoda. In this analysis, PC3 is represented negatively by the variables dissolved oxygen and turbidity, and positively by the variables total phosphorus, ammonium ion and nitrate. In the ecotoxicological approach, the lethal concentration (LC)50-48h of 2,4-D and fipronil on adults of N. iheringi were: 478.24 ±107.77 mg L-1 and 4.97 ±3.30 μg L-1, respectively. The mixture of these pesticides can trigger synergism on mortality of N. iheringi at high concentrations. The 2,4-D and fipronil, isolate and in mixture, did not generate changes on the limnological variables for 73 d; however, they were potential sources of metals in the mesocosms. The treatments with pesticides caused effects on the abundance and the biological interactions among zooplankton groups. Cladocera and Copepoda did not recover in treatments containing fipronil after 73 d. Environmental concentration of fipronil and the mixture with 2,4-D were toxic to N. iheringi.
 
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Publishing Date
2023-03-29
 
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