Presencia de metales en Ctenonothus [Anolis] cristatellus en Isla Culebra y Bosque de Toro Negro

Ctenonothus [Anolis] cristatellus

Autores: Alejandro Ríos Franceschi, Marcela Ospina y Chris Z. Flores

 

 

Introducción

El flujo de energía en un ecosistema ocurre a través de las cadenas alimenticias. En estas cadenas, la energía pasa de los productores primarios a los consumidores en una secuencia compleja que incluye varios niveles tróficos, creando así la red alimenticia. Los niveles tróficos de la red pueden perturbar otros niveles a los cuales no estén directamente relacionados, afectando así a todos los organismos que forman parte de la red. Es de esta manera que materiales como toxinas, pesticidas, isótopos radiactivos y metales pesados, entre otros, pueden moverse a través de la red (Solomon et. al., 2008). Lamentablemente, el ser humano ha sido el causante de la incorporación de estos materiales al ambiente por causa de diferentes actividades tales como ejercicios militares, experimentaciones con bombas, accidentes y desechos (Wargo, 2009).

La persistencia de estos contaminantes ocasiona la acumulación de las toxinas en el ambiente. Ya que muchos organismos no han evolucionado para descomponer estos materiales, los mismos se almacenan y se acumulan en ellos por un proceso conocido como bioacumulación. Mientras estos materiales acumulados se mueven a través de la red trófica, aquellos organismos en los niveles más altos almacenan concentraciones mayores de toxinas. Esta biomagnificación afecta mayormente al consumidor en el tope de la red trófica: el ser humano. Sin embargo, esta no es la única forma en que los seres humanos pueden adquirir contaminantes. La exposición a emisiones industriales, emisiones provenientes de autos u otras fuentes también pueden afectar las concentraciones de materiales tóxicos en el cuerpo. Es por esto que el uso de especies satélites es importante para medir el daño al que los seres humanos pueden estar expuestos.

Según Márquez-Ferrando et al. (2009), las especies satélites son aquellas que viven en proximidad a organismos de interés y sirven como bioindicadores. Estas especies deben tener una distribución geográfica amplia, deben existir en una población grande que se pueda muestrear fácilmente, deben presentar fidelidad a un lugar y ser una especie para la cual se conozca suficiente información de su historia de vida.

Además de ser una pieza fundamental en la red trófica, el lagartijo común, Anolis cristatellus, cumple con todos los requisitos establecidos para ser llamada una especie satélite. Por esta razón, utilizamos esta especie para analizar la composición de ciertos metales pesados en dos áreas de Puerto Rico: el Bosque Estatal de Toro Negro y la Isla de Culebra. Ya que la Isla de Culebra fue expuesta a las actividades militares de la marina, se esperaba que la concentración de metales fuera mayor en dicha área.

 

Materiales y Métodos

 

Lugares de estudio

Los muestreos se realizaron la Isla de Culebra y en el Bosque Estatal de Toro Negro. En la Isla de Culebra se utilizó la reserva de Monte Resaca (Figura 1a). Ésta reserva perteneció a la marina de los Estados Unidos por más de 70 años. Durante este tiempo la reserva estuvo sometida a contaminación por parte de las prácticas militares (Feliciano, 2001), haciendo de esta área una de interés para este estudio. Luego de terminar con  su uso, estos terrenos pasaron a la agencia federal de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos.

Figura 1. Lugares de muestreo: (a) Monte Resaca, Culebra; (b) Bosque Estatal de Toro Negro. Los puntos     rojos indican los lugares de colecta.

Figura 1. Lugares de muestreo: (a) Monte Resaca, Culebra; (b) Bosque Estatal de Toro Negro. Los puntos rojos indican los lugares de colecta.

El Bosque Estatal de Toro Negro (Figura 1b) está situado entre Ciales, Villalba y Orocovis. Ya que este bosque no ha sido afectado por ninguna actividad de origen militar similar a la de Culebra, fue escogido para actuar como control en este estudio.

Capturas

 

Se capturaron ejemplares de Anolis cristatellus utilizando guantes para evitar la contaminación de las muestras. Luego de las capturas se adquirieron las colas de los individuos (Manzanilla y Péfaur, 2000), liberándolos luego en el mismo lugar en donde se encontraron. Se colectaron de 15 a 20 colas por localidad. Estas muestras se colocaron en bolsas estériles y luego fueron guardadas en hielo y transportadas a un laboratorio en la Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez.

 

Análisis

      Las muestras se pasaron a un crisol, en donde se secaron en un horno durante 24 horas. Luego de este proceso, las muestras fueron incineradas para eliminar todo aquel material biológico y solo dejar los componentes a estudiar. Se tomaron medidas de peso húmedo y peso seco durante estos procesos. Una vez completada la incineración se agregó ácido nítrico a las muestras y se realizó una dilución con HCL a 50 mL. Estas muestras fueron filtradas y analizadas por el método de absorción atómica, en donde se determinó la concentración de los siguientes cinco metales: cadmio, plomo, cobre, zinc y níquel. Estos datos fueron luego analizados estadísticamente utilizando una prueba de t.

 

Resultados

Los datos obtenidos revelaron la presencia de los cinco metales evaluados. La concentración de estos metales varió según el área de colecta (Figura 2). Las concentraciones de zinc (p=0.0001) y cadmio (p=0.0005) fueron mayores en el Bosque Estatal de Toro Negro (1.0:1.4 y 1.0:12.4 respectivamente). Sin embargo, las concentraciones de cobre (p=0.00003) y níquel (p=0.0027) fueron mayores en la Isla de Culebra (1.0:1.3 y 1.0:6.1 respectivamente). La concentración de plomo (p=0.2848)  no reflejó diferencias significativas entre los lugares muestreados.  Estos valores fueron ajustados por la siguiente fórmula:

 

Concentración ajustada (mg/kg)  =   dilución (50 mL) * concentración del metal

peso seco

 

Figura 2. Concentración (mg/kg) de metales encontrados en Anolis cristatellus en Isla de Culebra  y Bosque Estatal de Toro Negro. (t-test)

Figura 2. Concentración (mg/kg) de metales encontrados en Anolis cristatellus en Isla de Culebra y Bosque Estatal de Toro Negro. (t-test)

 

Discusión

Tanto la hipótesis nula como la alternativa fueron rechazadas ya que no se encontró que la concentración de los metales evaluados fuera más alta en la Isla de Culebra. Este solo fue el caso de las mediciones para cadmio y níquel. El plomo, aunque fue más alto en Culebra, no presentó diferencias significativas. Sin embargo, las concentraciones de zinc y cobre fueron significativamente más altas en Toro Negro. Por estudios realizados por la USDA (2000) los suelos profundos de Toro Negro muestran altos niveles de hierro y aluminio. Ya que este bosque no ha sido expuesto a altos niveles de contaminantes, podría ser que los metales encontrados en los organismos estudiados se encuentren de manera natural en los suelos, plantas e invertebrados de la zona. Este no es el caso de Culebra, isla que se uso por más de 70 años en prácticas militares. Aunque no se han hecho estudios de los suelos ni estudios para detectar la presencia de contaminantes provenientes de prácticas militares, ya se tiene evidencia de contaminación con cadmio en la Isla de Vieques (Massol, pers. com.)

Los reptiles no han sido comúnmente usados como bioindicadores de contaminación por varias razones, incluyendo la dificultad de obtener muestras de tamaño significativo, su poca importancia económica y la dificultad de mantenerlos en condiciones de laboratorio. Sin embargo, la presencia de ciertos grupos en la cima de la cadena alimenticia (cocodrilos y culebras) con una baja tasa metabólica, permite que sean usados. Por otro lado, muchos invertebrados son presas de lagartijas, y la incorporación y acumulación de metales se hace a través de estos invertebrados (Loumbourdis, 1997).  Los Anolis, catalogados como organismos centinelas, nos brindan información sobre el medio ambiente y el riesgo de exposición a contaminantes (Márquez-Ferrando et al, 2009). El hecho de encontrar metales pesados en sus colas indica que éstos metales están en el ambiente, y que se han adquirido por inhalación, por exposición directa, por ingestión accidental o a través de los artrópodos que consumen que pueden estar contaminados (Kinney et al. 2008).

La información que se ha obtenido de las colas es similar al que se tiene cuando se usa todo el cuerpo del animal, según un estudio por Fletcher et al. (2006), quienes midieron las concentraciones de metales de todo el cuerpo y lo compararon con los de las colas, concluyendo que éstas últimas muestran un índice no-destructivo efectivo. Por otro lado, los resultados obtenidos en este estudio son pocos y no es posible llegar a conclusiones definitivas. Adicional a esto, no es posible comparar nuestros resultados con los estudios anteriores, ya que éstos involucran el uso de otros tejidos, o las muestras han sido obtenidas de otras especies de lagartijos o de mezclas de ellos. También los estudios que se conocen se han hecho en otras partes del mundo, que han estado expuestos a otro tipo y niveles de contaminación con metales pesados (Campbell y Campbell 2000; Fletcher et al. 2006; Márquez-Ferrando et al. 2009).

A partir de este estudio exploratorio se propone una metodología para realizar un estudio más completo de cómo los metales pueden moverse a través de las cadenas tróficas. En este estudio usamos un promedio de 15 colas por localidad para hacer la digestión, obteniendo alrededor de un gramo de peso seco. Para una muestra de prueba realizada, se llevó a 20 mL pero no fue suficiente para hacer las lecturas, entonces el llevarlo a un volumen de 50 mL nos permitió obtener la lectura de todos los metales con tres repeticiones cada vez. Sin embargo, no es fácil obtener esta cantidad de colas en un solo evento de muestreo, por lo tanto es necesario hacer mayor esfuerzo de muestreo, es decir, tener a más personas capturando los organismos y hacer varias visitas al lugar de muestreo para poder tener réplicas de las lecturas de metales.

Además de mejorar el esfuerzo de muestreo es necesario notar si se captura un animal adulto y si ha soltado su cola anteriormente, ya que dependiendo de la edad de la cola, se acumularán diferentes concentraciones de metales. Esta característica servirá para hacer seguimiento a la capacidad de acumular metales a través del tiempo de una misma población, haciendo recaptura de los individuos. Otro aspecto a tener en cuenta al momento de la colecta es el sexo de los individuos, ya que los machos y hembras tienen acceso a diferentes rangos de territorio. Los machos pueden ocupar un territorio más grande, mientras que las hembras están restringidas a una porción de éste  y hace que tengan más o menos fuentes de alimento contaminado. Burger et al. (2004) estudió la concentración de siete metales en el cuerpo (sin el contenido estomacal) de Anolis café colectados en seis localidades de Florida. Encontraron que las hembras tienen concentraciones más altas de cadmio, cromo, manganeso, mercurio y selenio; y que éstas magnitudes cambiaban a través de los sitios. Otros estudios no mostraron diferencias entre sexos (Loumbourdis, 1997). Las causas de estas diferencias en la acumulación de metales entre sexos es desconocida. Burger et al. (2004) cree que estas diferencias se deben a la separación de micro-hábitat que permitan que machos y hembras consuman diferentes tipos de artrópodos.

 

Literatura citada.

Burger, J., Campbell, K.R. y T.S. Campbell. 2004. Gender and spatial patterns in metal concentrations in Brown Anoles (Anolis sagrei) in southern Florida, USA. Environmental  Toxicology and Chemistry. 23: 712-718.

Campbell, K.R. y T.S. Campbell. 2000. Lizard contaminant data for ecological risk

assessment. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. 165: 39-116.

Feliciano, C. 2001. Apuntes  y comentarios de la colonización y liberación de la Isla de

Culebra: Fundación de Culebra Inc.

Fletcher, D.E., Hopkins, W.A., Saldana T., Baionno, J.A., Arribas, C., Standora, M.M. y  C. Fernández. 2006. Geckos as indicators of mining pollution. Environmental Toxicology and Chemistry. 25: 2432-2445.

Kinney,C., Sylvester, T., Destories, A., Savoy, K., Morris, A., Ramelow, G., Merchant, M. y M. Paulissen. 2008. The Mediterranean gecko as a sentinel to evaluate heavy metal exposure. Herpetological Conservation and Biology. 3(2): 247-253.

Loumbourdis,  N. S. 1997. Heavy Metal Contamination in a Lizard, Agama stellio stellio, Compared in Urban, High Altitude and Agricultural, Low Altitude Areas of North Greece. Bulletin of Environment Contamination and Toxicology. 58:945-952.

Manzanilla, Jesús & J.E. Péfaur. 2000. Consideración sobre métodos  y técnicas de

campo para el estudio de anfibios y reptiles. Rev. Col. Lat. Am. 7(1-2):17-30.

Márquez-Ferrando, R., Santos, X. y Pleguezuelos, J.M. 2009.  Bioaccumulation of Heavy Metals in the Lizard Psammodromus algirus After a Tailing-Dam Collapse in Aznalco´llar (Southwest Spain). Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 56:276–285.

Solomon, E., Berg, L. y Martin, D. 2008. Ecosystem and the Biosphere. Biology. Thomson Brooks/Cole. Eight Edition. 1166-1172.

U.S. Fish & Wildlife Service. Culebra National Wildlife Refuge Brochure.

Wargo, J. 2009. Green Intelligence, Creating Environments that Protect Human Health.

Yale University Press.

Born and raised in Utuado, Puerto Rico, completed his M.S. research at the University of Puerto Rico, Mayagüez, where he also received his B.S. in Biology. He is interested in the ecology and conservation of Caribbean herpetofauna. His master’s degree research focused on interactions between Puerto Rican herpetofauna with their environment and how species diversity and abundance change over space and time. Currently he is on his PhD. degree and his research is focus on the Microevolution of bio-acoustical signals and inner ear anatomy of the Eleutherodactylus (coquis) of Puerto Rico. Presently he is a professor of biology at the University of Puerto Rico in Arecibo and Río Piedras, Puerto Rico.

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