1.400 PhD Special Courses Professors (1058 PhD, 408 Masters) Administrative personnel

(1)

Prof. José R Botelho de Souza -UFPE Prof. Paulo S M de Carvalho -UFPE

36.000 people

31.000 students

25.394 undergraduate

2 700 Masters

2.700 Masters

1.400 PhD

1.500 Special Courses

1.670 Professors (1058 PhD, 408 Masters)

3.400 Administrative personnel

(2)

GRADUATE PROGRAM

Masters - Biologia Animal since 1994

JuLho de 2007: Doctorate

http://www.ufpe.br/ppgba/index_main.htm

Program

Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal – PPGBA

Avaliação CAPES recebeu conceito 4.

UNDERGRADUATE PROGRAMS Bachelor’s Program in Biological Sciences

Bachelor’s Program in Biological Sciences – Emphasis on Environmental Sciences

UNDERGRADUATE PROGRAMS

ECOTOXICOLOGY LABORATORY – UFPE - LABECOTOX - FINALLY IN CONSTRUCTION !

(3)

(4)

SISTEMA DE EXPOSIÇÃO DE ORGANISMOS AQUÁTICOS

ACQUIRING DIGITAL VIDEOS FOR BEHAVIORAL ANALYSIS

96 well plate 0.8 cm diameter

6 well plate

(5)

Equipe parcial do Labecotox - UFPE

(6)

Equipe parcial do Labecotox - UFPE

How can contaminants affect motor skills (swimming) and sensorial skills (vision, lateral line, smell) and potentially affect negatively prey capture and predator evasion capacity during early life stages o fishes?

A CENTRAL QUESTION Presa não detectada Campo visual baseado na acuidade visual e no tamanho da presa ou predador Presa detectada

(7)

CHEMICAL EFFECTS THAT AFFECT

SENSORIAL SYSTEMS AS A PARADIGM TO LINK MOLECULAR MECHANISMS TO

ECOLOGICAL MECHANISMS •

VISION  VERY IMPORTANT

TO THE 3 MAJOR “F”s of ANIMAL LIFE:

•

F

ORAGING

F

LEEING predators AND •

F

LEEING predators AND

F

•

R

eproduction

...

Quantification of visual funtion

SMALLEST stripe width  ACUITY

OPTOKINETIC

OPTOMOTOR

(8)

Visual Acuity Evaluation System

_Camera Test chambe CAMERA VIEW Striped cylinder Rotating disk Illuminance of 100 lux

Visual acuity  smallest stripe fish still responds

Motor

15 larval fish tested per day

 Minimal angle a stimulus projects in retina and can still be detected

Alfa α

V

I

S

U

A

A C U I T Small Reaction Distance Alfa α Large angle Bad vision > DR

A

L

T Y Alfa α Small angle Good vision Large Reaction Distance

(9)

Volume Searched Feeding Model

(Blaxter & Staines, 1971)

VISUAL SKILLS AND FORAGING MODELS

not detected

Ac it

Area of Visual field X swimming speed or distance swam

Reactive distance

Acuity

PREDATOR EVASION TEST

1 Versus 1

Number of attacks to capture Time to capture

(10)

Universidade Federal de Pernambuco Centro de Ciências Biológicas

Departamento de zoologia

Programa de pós-graduação em Biologia Animal

AVALIAÇÃO DOS EFEITOS BIOQUIMICOS E COMPORTAMENTAIS CAUSADOS POR

CARBOFURAN EM PEIXES CARBOFURAN EM PEIXES

PRISCILA CORDEIRO PESSÔA Orientador: Paulo S.M de Carvalho

e (% ) 60 70 80 90 100 MORTALITY Mor ta lidad e 0 10 20 30 40 50 Concentração (µg Carbofuran/L) Controle 10 50 100 200 300 400 Concentracao vs Mortalidade

(11)

) 6 7 8

*

VISUAL ACUITY A cu id ade (gra us ) 2 3 4 5

*

Concentração (µg carbofuran/L) 0 1 0 10 50 100 200 300 400 /s) 25 30 ) _{2 0} 2,5

LINEAR DISTANCE SWAM _{SWIMMING SPEED}

De sl oca m ent o li nea r (c m / 5 10 15 20 V e lo ci da de M édi a (c m/ s) 0,5 1,0 1,5 2,0 0 Concentração (µg carbofuran/L) 0 5 50 100 500 0,0 0 5 50 100 500 Concentração (µg carbofuran/L)

(12)

or) 7

8

9 PREDATOR _{ATTACKS TO CAPTURE}

EXPOSED FISH Nº d e ataque s (preda d 3 4 5 6 Concentração (µg carbofuran/L) 0 1 2 0 10 50 100 200 300 p ia) 20 22 24 26 28 30 32 PREDATOR ATTACKS ON UNEXPOSED PREY N º de a taques (tilá p 4 6 8 10 12 14 16 18 20

*

Concentração (µg carbofuran/L) 0 2 4 0 10 50 100 200 300 400

(13)

Cholinesterase dose – response

IN whole fish used in behavioral tests

to be done in colaboration with

Bainy’s group

MODELING A BIOMARKER AND BEHAVIORAL ENDPOINTS MODELING A BIOMARKER AND BEHAVIORAL ENDPOINTS GOING FORWARD INTO BEING ABLE TO PREDICT

ECOLOGICALLY RELEVANT ENDPOINTS FROM BIOMARKERS

INICIO: ABRIL 2009

Anderson de Brito Ribeiro 101855/2009-5 01/03/2009 a 29/02/2012 INIC CIENT

BOLSA INTA implementada

ANO3 ABRIL 2012 ANO2 ABRIL 2011 ANO1 ABRIL 2010

(14)

(15)

s) 40 VISUAL ACUITY Acuidade Visual ( gr au s 20 30 Dias pós-eclosão 4 5 6 7 8 0 10 rt os em 96 h (% ) 40 50 60 * Nú mero de i nd iví du os mo 0 10 20 30

Concentração de Fenantreno em água (µg/L)

0 cont.solv. 20 100 200 300 500

0

controle

Figura: Porcentagem da mortalidade (média ± 95% de confiança) das larvas de tambaqui Colossoma macropomum expostas por 96 horas ao fenantreno.

(16)

al (g ra u s) ₈ 10

*

VISUAL ACUITY A cui da de V isu a 2 4 6

Concentração de fenantreno na água (µg/L)

0 100 300 controle

Figura: Ângulo de acuidade visual (média ± 95% de confiança) das larvas de tambaqui Colossoma macropomum expostas ao

fenantreno. *: (Anova I, p =0,004; F 2-15 =8,236; Dunnett’s, p <0,05) as expostas (mm) 6,2 6,3 6,4 Comp

rimento das larv

a

5,8 5,9 6,0 6,1

Concentração de Fenantreno na água (µg/L)

0 cont. solv. 20 100 200 300

5,8

controle

Figura: Comprimento do corpo (média ± erro padrão) das larvas de tambaqui Colossoma macropomum expostas ao fenantreno com 14 dias pós eclosão.

(17)

rr idos 80 100 m er o de quadr ados per co r 40 60 * * * * *

0 cont.solv. 20 100 200 300 500 N úm 0 20 controle

LINEAR DISTANCE SWAM

(18)

es

2,0

Figura: Número total de larvas de tambaqui restantes para o aquário tipo M

N úm er o de l ar vas r es tant es 0,5 1,0 1,5

0 cont.solv. 20 100 200 300 500

0,0

controle

PHENANTHRENE EXPOSED

Interações com outros Institutos Nacionais

Dra. Christina Alves Peixoto –

Laboratório de Ultraestrutura do Instituto Ageu Magalhães – Recife

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Biologia

(19)

NEUROMAST 20.000x

Coleta de gametas e fertilização para obtenção de larvas de coral – Mussismillia hartii

Coleta dos pacotes b i d Rompimento dos pacotes boiantes de óvulos e esperma dos pacotes Óvulos Formação da monocamada de óvulos Separação Esperma

(20)

Trocando soluções de larvas de coral Mussismillia hartii e realizando contagens de mortalidade e metamorfose

Avaliação dos efeitos no comportamento Avaliação dos efeitos no comportamento

natação larval e outros parâmetros comportamentais de diferentes natação larval e outros parâmetros comportamentais de diferentes

espécies de invertebrados

espécies de invertebrados –– larvas de coral, zooplâncton, larvas de coral, zooplâncton, e vertebrados: larvas de peixes

e vertebrados: larvas de peixes

0 8 cm 0,8 cm

(21)

Avaliação dos efeitos Avaliação dos efeitos

no comportamento natatório (larvas e juvenis) no comportamento natatório (larvas e juvenis)

Processamento dos vídeos gravados

Utilização do software “Spyneurotraking” para quantificação de:

D l t li t t l V l id d édi

Deslocamento linear total e Velocidade média Geração do mapa (tracking) do deslocamento Mapa do deslocamento Larva de coral M. hartii

Antes do processamento Depois do processamento

4 5

*

•Phenantrene effects on visual acuity

A cui da de V isual (g ra us) 1 2 3 * *: (Anova I, p=0,005; Dunnett’s, p < 0,05)

Concentração de Fenantreno na água (mg/L)

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0

(22)

Phenantrene effects on prey search area Control 4.7 cm2 100% 50 µg/L P2 2.5 cm2 52% 100 µg/L P1 2.7 cm2 57%

=

≠

Prediction: P1 and P2 exposed fish would have a Prediction: P1 and P2 exposed fish would have a lower chance of capturing prey

Acuity  Reaction Distance  Reaction area Volume searched React. Distance React. Area Relative React. Area Phenantr Acuity Prey

Phenantr. Acuity Prey

mg/L degrees (mm) cm cm2 _% Control 2,4 6,2 15,0 4,7 100% 0,01 2,6 6,2 13,5 3,8 81% 0,05 3,3 * 6,2 10,8 2,5 52% 0,1 3,1 * 6,2 11,4 2,7 57% p < 0.05

(23)

12 14

Stage I – 6 DAH

Phenantrene effects on NUMBER OF STRIKES

Stage II – 10 DAH similar # strikes N úm er o de At aq ues 2 4 6 8 10 * _* A taques por ex per im ent o 2 4 6 8 10 12 14 UMBER OF STRIKES U MBER OF STRIKES

Lower # strikes similar # strikes

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0

controle

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0

controle

*: (Anova I, p=0,013; Dunnett’s, p < 0,05) (Anova I, p=0,608)

50 µg/L 100 µg/L 10 µg/L 0 µg/L 50 µg/L 100 µg/L 10 µg/L 0 µg/L N _NU 5 6 Stage I – 6 DAH

Phenantrene effects on NUMBER OF CAPTURES

Stage II – 10 DAH E S E S Lower # captures Nú m er o de Cap tur a s 1 2 3 4 * * N úm er o de C apt uras 1 2 3 4 5 * * * UMBER OF C A PTUR E U MBER OF CA PTUR E Lower # captures

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0

controle

Concentracão de Fenantreno na água (mg/L)

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0 controle *:(Anova I, p=0,002; Dunnett’s, p < 0,05 *:( Anova I, p<0,001; Dunnett’s, p < 0,05) 50 µg/L 100 µg/L 10 µg/L 0 µg/L 50 µg/L 100 µg/L 10 µg/L 0 µg/L N _NU

(24)

ue) 1,0 _que) 1,0

Stage I – 6 DAH

Phenantrene effects on PREY CAPTURE EFFICIENCY Stage II – 10 DAH Y _Y L ffi i Lower efficiency ênc ia na c apt ura de pres as (c apt uras /a ta q 0,2 0,4 0,6 0,8 * * ênc ia na c apt ura de pres as (c ap tu ra s/ at aq 0,2 0,4 0,6 0,8 * * C A P TURE EFFICIENC Y A PTURE EFFICIENC Y Lower efficiency

Concentrações de fenantreno na água (mg/L)

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 Ef ic iê 0,0 controle

*:( Kruskal-Wallis, p<0,001; Dunn’s, p < 0,05) *: (Anova I, p=0,001; Dunnett’s, p < 0,05)

50 µg/L 100 µg/L

10 µg/L 0

µg/L _µg/L0 10 µg/L 50 µg/L 100 µg/L

C _CA

Phenantrene effects on prey search area

Control 4.7 cm2 100% 50 µg/L P2 2.5 cm2 52% 100 µg/L P1 2.7 cm2 57%

=

≠

Prediction: P1 and P2 exposed fish would have a Prediction: P1 and P2 exposed fish would have a lower chance of capturing prey

Prediction confirmed: P1 and P2 exposed fish captured prey less efficiently

(25)

250 250

Stage I – 6 DAH

Phenantrene effects on larval distance swam

Stage II – 10 DAH

Similar distance swam

Q u adr ado s pe rc orr idos em 6 m inut os 50 100 150 200 250 Q uadr ad os p e rco rr idos e m 6 m inut os 50 100 150 200 250

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

Q

0 controle

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Q 0 controle *: (Kruskal-Wallis, p>0,05) (Anova I, p=0,738) 50 µg/L 100 µg/L 10 µg/L 0 µg/L _µg/L0 10 µg/L 50 µg/L 100 µg/L

VISION AND SEARCH AREA

IS VISUAL ABILITY THE MAJOR SYSTEM AFFECTED? Control 4.7 cm2 100% 50 µg/L P2 2.5 cm2 52% 100 µg/L P1 2.7 cm2 57%

+ MOTOR BEHAVIOR  SEARCH POTENTIAL IS VISUAL ABILITY THE MAJOR SYSTEM AFFECTED?

(26)

Loss of focus in lens of rainbow trout exposed to creosote (phenantrene included) “cataract”

Jeff J Whyte K L Herbert N A Karrow Jeff J. Whyte, K. L. Herbert, N. A. Karrow, D. G. Dixon, J. G. Sivak, N. C. Bols,

Arch. Env. Cont. Toxicol., 2000 Oxidative stress ?_{Mice literature…}

50

Glutathione S-transferase activity Induction of GST at treatments where

prey capture is disrupted

A tividad e GST 10 20 30 40 * * GST

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0

10

(27)

Phenantrene Growth reduction? Higher predation risk ?

Smaller Reaction Distance

Less sharpness of vision?

Lower prey capture efficiency ?? Oxidative stress? Cataract ? Phenantrene Growth reduction? Higher predation risk ? TOP MIDDLE-OUT_{IS THE}

WAY TO GO ?

Less sharpness of vision?

Lower prey capture efficiency MIDDLE ?? Oxidative stress? Cataract ? BOTTOM

(28)

Efeitos do Tributilestanho (TBT) sobre

Mytella guianensis (native) e Mytilopsis leucophaeta –invasive

(Bivalvia – Mollusca) Coletados no Estuário do Rio Capibaribe, Recife, Pernambuco.

 Daniele Claudino Maciel – Mestrado em andamento

Orientador: Prof. José Roberto Botelho de Souza Co-orientador: Prof. Paulo Sérgio Martins de Carvalho

Diff ti l iti it f th 2 ti Differential sensitivity of the 2 competing species to TBT

1.400 PhD Special Courses Professors (1058 PhD, 408 Masters) Administrative personnel

36.000 people

31.000 students

25.394 undergraduate

2 700 Masters

2.700 Masters

1.400 PhD

1.500 Special Courses

1.670 Professors (1058 PhD, 408 Masters)

3.400 Administrative personnel

VISION  VERY IMPORTANT

TO THE 3 MAJOR “F”s of ANIMAL LIFE:

F

F

F

F

R

eproduction

Visual Acuity Evaluation System

V

I

S

U

A

A

L

Volume Searched Feeding Model

PREDATOR EVASION TEST

1 Versus 1

*

*

*

*

*

*

Cholinesterase dose – response

IN whole fish used in behavioral tests

to be done in colaboration with

Bainy’s group

*

=

≠

=

≠

Análise de contaminantes em peixes‐

p

boi marinhos (Trichechus manatus) e

seus potenciais efeitos patológicos.

Behavioral analysis

Focal animal ‐ 5 times per week,

all behavioral activities

 Bl d

l

l i TBT

 Blood metal analysis, TBT

 Blood buthyrylcholinesterase, GST, catalase,

 Hemogram