¿Es costoso afrontar el cambio global? Estudio integrado de biomarcadores y costos metabólicos en Aporrectodea caliginosa

Abstract

El Cambio Global considera tanto los cambios en el sistema climático a escala planetaria, como las distintas actividades antrópicas generadas por el gran incremento de la población humana de las últimas décadas. Los distintos modelos climáticos predicen un aumento de hasta 5°C en la temperatura y una reducción de hasta 100 mm/década en las precipitaciones para la región central de Chile, y considerando estos modelos, el uso de pesticidas se vería fuertemente afectado, causando una reducción en su concentración en el ambiente debido al incremento de la tasa de volatilización y degradación fisicoquímica y biológica. Dicho efecto se vería atenuado al aumentar las tasas de aplicación, dosis y tipos de plaguicidas. Durante los últimos años, las lombrices han sido propuestas como organismos biorremediadores, pero podrían verse afectadas en este nuevo escenario debido a los altos costos de detoxificación de pesticidas, los cuales se sumarían al consumo de energía extra para sobrevivir en condiciones desfavorables de temperatura y humedad. En esta tesis, se analizó el efecto de la interacción del aumento de la temperatura, la disminución de humedad y la exposición a una dosis subletal de un pesticida organofosforado sobre el desempeño bioquímico y energético de una especie de lombriz endógea (Aporrectodea caliginosa) de amplia distribución global. Se encontró que la combinación de los tres factores produce inhibiciones en todas las actividades esterásicas, lo que sugiere un rol de tampón o buffer disminuyendo la concentración del pesticida en el organismo. Junto con ello, la combinación de estos tres estresores produce un desbalance en el estado oxidativo asociado a la producción de especies reactivas del oxígeno y un aumento de los costos metabólicos derivado del despliegue de los procesos que buscan proteger y librar al organismo del efecto de los estresores. Estos efectos llevan a una disminución significativa en la masa corporal de los individuos después de 12 semanas de tratamiento, lo que podría tener un efecto poblacional y podría causar una disminución en los tamaños poblacionales de distintas especies de lombrices, llevando incluso a la extinción local.

Global Change considers changes in the climate system on a planetary scale, as well as the different anthropocentric activities that have happened due to the constant growth of human population throughout the last decades. Different climate models predict Chile’s average temperature to rise at least 5°C, and a decrease in precipitation by 100 mm/decade for its central regions. Considering these models, the use of pesticides could be strongly affected, causing a reduction of its concentration in the environment due to the increase in volatilization rates, as well as its physicochemical and biological degradation rates. This effect could be attenuated by increasing the types of pesticides to use, their dosage, and their application rate. During the last few years, earthworms have been proposed as bioremediation organisms, but they could also be affected by this new scenario, due to the high metabolic cost of pesticide detoxification, which would end up adding extra consumption of the energy that is usually reserved to surviving through unfavorable temperature and humidity conditions. In this thesis, the effect of the interaction between the increase in temperature, the decrease in humidity and the exposure to a sublethal dose of organophosphate pesticide, over the biochemical and energetic performance of an endogeic earthworm of worldwide distribution (Aporrectodea caliginosa). It was found that the combination of these three factors produces the inhibition of all esterasic activities, which suggests a buffering role, thus decreasing internal pesticide concentration in the organism. Also, the combination of these stressing factors causes an imbalance in the oxidative state associated to the production of Reactive Oxygen Species, and an increase on overall metabolic expenditure derived from the display of processes that takes place to protect the organism and relieve it from stress. These effects lead to a significant decrease in the body mass of individuals after 12 weeks of treatment, which could have a population effect and could cause a decrease in the population sizes of different species of worms, even leading to local extinction.