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Publicação
Microplastics in marine ecosystems: exposure, ingestion, and accumulation dynamics in seahorses
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Resumo(s)
O plástico tornou-se um elemento indispensável na vida humana, levando a um aumento exponencial da sua produção. No entanto, o seu consumo inconsciente e má gestão dos resíduos plásticos têm contribuído para que este se torne um dos principais poluentes nos ambientes marinhos costeiros. Estas partículas podem entrar no oceano através de diversas fontes, tanto terrestres (como sistemas de esgoto, vento e rios) como marítimas (como pesca e transporte marítimo). Uma vez no meio aquático, o plástico pode fragmentar-se em partículas menores, transformando-se em microplásticos (MPs) (< 5 mm), ou até nanopartículas (< 1 μm), afundando e acumulando-se nos sedimentos. Devido ao seu tamanho reduzido, os MPs podem ser ingeridos por uma grande diversidade de espécies marinhas, desde zooplâncton até grandes peixes, podendo causar impactos negativos no sistema digestivo, afetar a fisiologia dos organismos ou até levar à morte. A sua capacidade de bioacumulação e transferência entre diferentes níveis tróficos tem despoletado uma grande preocupação na comunidade científica, dado que podem representar riscos ecológicos.
Os cavalos-marinhos, pertencentes à família dos singnatídeos, habitam em águas pouco profundas e são predadores oportunistas que recorrem predominantemente a pistas visuais para caçar. O seu focinho tubular que potencia o mecanismo de sucção que utilizam para capturar pequenas presas planctónicas como anfípodes, decápodes, isópodes e misidáceos, torna-os também, especialmente vulneráveis à ingestão de microplásticos. No entanto, os estudos sobre este tema ainda são recentes e escassos. Devido à semelhança entre o tamanho dos MPs e o das presas naturais dos cavalos-marinhos, a ingestão pode ocorrer por uma falta de identificação dos MPs, enquanto potenciais presas. Muitas espécies de cavalos-marinhos enfrentam ameaças populacionais, pelo que compreender os impactos específicos dos MPs nestes organismos é crucial para o desenvolvimento de estratégias de conservação, tanto da espécie como do seu habitat.
A Ria Formosa é um sistema lagunar de baixa profundidade caracterizado por habitats de pradarias marinhas com uma grande biodiversidade. No entanto, tem vindo a sofrer de uma elevada pressão antropogénica devido às várias atividades que são desenvolvidas ao redor. Para além disso, são feitas descargas de esgotos neste ambiente e sendo que a sua hidrodinâmica é limitada por apenas algumas ligações ao oceano (sem total renovação da água), isto promove a retenção de poluentes o que o torna um ecossistema sensível. Aqui ocorrem espécies de elevada importância comercial e ecológica, onde se incluem as duas espécies de cavalos-marinhos nativas europeias – Hippocampus hippocampus e Hippocampus guttulatus – as quais pela sua biologia característica são também elas bastante vulneráveis a distúrbios antropogénicos e alterações ecológicas.
Este estudo procurou: i) avaliar a presença, composição e características dos microplásticos em diferentes substratos da Ria Formosa, referenciados como habitats naturais para os cavalos-marinhos, e ii) analisar a ingestão de MPs pelo H. guttulatus, tanto em ambiente selvagem como em condições de cativeiro. Para tal, a exposição a MPs foi primeiramente avaliada através da análise de amostras dos substratos (erva marinha, Caulerpa prolifera e sedimento complexo), e de conteúdos gastrointestinais dos cavalos-marinhos selvagens. Posteriormente, realizou-se um estudo experimental em ambiente controlado para compreender a dinâmica de ingestão e acumulação de MPs. Para isso, consideraram-se dois tipos de alimentação (viva e congelada, individualmente fornecida em conjunto com uma mistura de MPs) para determinar a tipologia de ingestão (se acidental ou se voluntária), bem como o período de retenção (onde era apenas fornecido alimento sem MPs) para verificar possíveis processos de acumulação.
Os resultados da análise dos diferentes substratos indicaram uma concentração significativa de MPs na Ria Formosa, especialmente no substrato sedimentar, sugerindo um possível aumento na contaminação ao longo dos anos quando comparado com estudos anteriores. A comparação dos dados sugere que fatores como pressão antropogénica, atividades industriais, turísticas e piscatórias, e processos hidrodinâmicos podem ter influenciado esta tendência crescente na acumulação de MPs nos substratos costeiros. A elevada exposição aos MPs leva também a que haja uma maior ingestão por parte dos animais, facto que se verificou através da análise do conteúdo do trato gastrointestinal (GIT) dos cavalos-marinhos selvagens e que mostrou uma presença de MPs em todos os animais observados independentemente do sexo ou tamanho. No entanto, verificou-se uma correlação positiva entre a quantidade de MPs ingeridos e o comprimento total dos indivíduos. Estes resultados reforçam a hipótese de que a ingestão de MPs pode estar mais dependente da disponibilidade e do comportamento alimentar do que de características individuais, como a personalidade trófica. Em termos de tipos de MPs, as fibras foram os mais comuns em ambos estudos feitos em ambiente natural (substratos e animais), as quais são frequentemente associadas a produtos têxteis, redes de pesca e descargas de águas residuais, o que justifica a sua ocorrência na Ria Formosa onde a influência dessas fontes é significativa. Ao analisar a distribuição das cores, os MPs pretos e azuis foram os mais comuns, tanto nas amostras de substrato como nos tratos gastrointestinais (GIT) dos cavalos-marinhos selvagens. No entanto, é admissível uma salvaguarda de erro nas classificações visuais e na diferenciação de cores devido a limitações no estereoscópio, e de potenciais processos de oxidação que podem ter ocorrido nos MPs observados. A nível de tamanhos, foi encontrada uma grande amplitude comprimentos, incluindo algumas fibras que se enquadraram na categoria mesoplásticos, mas que estariam enroladas e só quando esticadas atingiam esses tamanhos, o que justifica a sua ingestão pelos animais.
Durante o estudo experimental em cativeiro, todos os cavalos-marinhos consumiram microplásticos tendo-se verificado uma maior ingestão de MPs quando alimentados com alimento vivo comparativamente com o alimento congelado. Isto pode ser explicado pelo aumento da atividade na captura de presas vivas (que ressuspende os MPs, aumentando a sua probabilidade de ingestão acidental) ou pelo facto de que em modo caça não terem tanto tempo para distinguir entre uma presa e MP, sugerindo que alguns MPs podem ser consumidos voluntariamente, mas possivelmente confundidos por uma presa durante a ação de caça. Coincidentemente, e tal como no ambiente natural, as fibras foram também o grupo de MPs mais consumido, reforçando a ideia que pelo seu tamanho e forma, estas podem ser confundidas com o alimento, mas também pela sua menor massa serem mais sensíveis ao movimento e podem ser ingeridas acidentalmente como foi possível observar. Entre os fragmentos fornecidos, os únicos que não foram consumidos foram os de cor azul, o que levanta a hipótese da existência de algum tipo de seletividade com base na cor. Por fim, foi também possível verificar que existiu retenção e possível acumulação devido à exposição prolongada a MPs. Estes resultados destacam a necessidade urgente de reduzir a contaminação por MPs nos ecossistemas marinhos, dado o impacto ecológico que podem ter em espécies vulneráveis como os cavalos-marinhos. Para futuras investigações, sugere-se o uso de metodologias mais precisas para a análise dos microplásticos que permitam não só uma caracterização mais exata, mas também a identificação do material de forma a ser possível deduzir as suas origens. Melhorias experimentais poderiam incluir uma maior gama de cores de MPs e condições de luz mais próximas do habitat natural, permitindo uma análise mais precisa de preferência e possível seletividade na captura de MPs.
The increasing human activities have caused growing pressure on marine ecosystems, with microplastics (MPs) emerging as a new pollutant and causing concern among the scientific community due to their small size and potential to be ingested by various marine organisms and move up the food chain. Seahorses are particularly susceptible due to their suction-feeding mechanism. Ria Formosa, a biodiversity hotspot, faces major pollution challenges, including high human pressure and sewage discharges, increasing contaminants and risks for its marine fauna. This study aimed to assess the exposure levels of seahorses to MPs by analyzing their presence across three dominant substrate types in the Ria Formosa, as well as their ingestion via gastrointestinal contents (GIT) of wild seahorses. Additionally, an experimental trial in captivity evaluated ingestion dynamics, determining whether MP consumption was voluntary or accidental, and if accumulation occurred. Results revealed a high concentration of MPs, predominantly in the sediment substrate, which contributes to greater ingestion by seahorses. MPs were found in all sampled seahorses, regardless of sex or size, with bigger individuals ingesting more MPs. Fibers were the predominant MP type in both the substrate and GIT, as well as the colours black and blue. Under experimental conditions, MP ingestion was higher with live food than frozen food, suggesting involuntary consumption during hunting (with increased movement), or voluntary due to failure to distinguish MPs from prey. While fibers were the most ingested, blue fragments were not consumed, raising the hypothesis of color selectivity. There was MP retention, suggesting possible accumulation over time. These findings highlight the urgent need to mitigate MP contamination and improve methodologies for MP identification, ensuring a better understanding of their ecological impacts on vulnerable species like seahorses.
The increasing human activities have caused growing pressure on marine ecosystems, with microplastics (MPs) emerging as a new pollutant and causing concern among the scientific community due to their small size and potential to be ingested by various marine organisms and move up the food chain. Seahorses are particularly susceptible due to their suction-feeding mechanism. Ria Formosa, a biodiversity hotspot, faces major pollution challenges, including high human pressure and sewage discharges, increasing contaminants and risks for its marine fauna. This study aimed to assess the exposure levels of seahorses to MPs by analyzing their presence across three dominant substrate types in the Ria Formosa, as well as their ingestion via gastrointestinal contents (GIT) of wild seahorses. Additionally, an experimental trial in captivity evaluated ingestion dynamics, determining whether MP consumption was voluntary or accidental, and if accumulation occurred. Results revealed a high concentration of MPs, predominantly in the sediment substrate, which contributes to greater ingestion by seahorses. MPs were found in all sampled seahorses, regardless of sex or size, with bigger individuals ingesting more MPs. Fibers were the predominant MP type in both the substrate and GIT, as well as the colours black and blue. Under experimental conditions, MP ingestion was higher with live food than frozen food, suggesting involuntary consumption during hunting (with increased movement), or voluntary due to failure to distinguish MPs from prey. While fibers were the most ingested, blue fragments were not consumed, raising the hypothesis of color selectivity. There was MP retention, suggesting possible accumulation over time. These findings highlight the urgent need to mitigate MP contamination and improve methodologies for MP identification, ensuring a better understanding of their ecological impacts on vulnerable species like seahorses.
Descrição
Palavras-chave
Pollution Microplastics Seahorse Monitoring Ria Formosa Conservation