Fish physiological and biochemical responses as indicators of habitat quality in estuarine systems

Estuaries are highly productive systems with high natural variability and affected by various anthropogenic pressures. Considering this complexity, several physiological and biochemical responses of fish were evaluated as indicators of habitat quality in estuaries. Condition indices, growth estimates and biomarkers of exposure and of effects to contaminants in fish were used due to their ability to integrate habitat quality, life-history, inter-specific, temporal and spatial patterns. Global growth and condition patterns of several fish species (larvae and juveniles) were related with latitudinal distribution, habitat and life-history strategies. Morphometric indices (K and HSI) and lipid content were good indicators of fish nutritional condition. Juveniles growth rates in different species were used to assess habitat quality, using an RNA:DNA based model and an ecophysiological framework that considered the interactions of metabolism, bioenergetics and environmental variability. The relation between environmental variability and variation patterns of condition indices and biomarkers of exposure to contaminants was assessed on a temporal scale of days to weeks. Despite the relationship observed between temperature and biochemical condition indices, natural variability had no effects on biomarkers at this scale. On an experimental approach, the effects of copper exposure induced responses of biomarker of exposure and of effects, including condition indices. A multi-specific and multimetric approach revealed spatial differences related with strong species patterns and degree of environmental contamination. Despite the sensitivity of the biomarkers of exposure to and of effects of contaminants, habitat quality assessment should take natural variability into consideration due to its possible relation with some markers at different scales, and to its strong influence on growth and condition patterns of fish in estuarine environments.Os estuários são sistemas altamente produtivos, com elevada variabilidade natural, afectados por pressões antropogénicas. Perante esta complexidade, várias respostas fisiológicas e bioquímicas de peixes foram avaliadas como indicadores da qualidade do habitat estuarino. Índices de condição, medidas de crescimento e biomarcadores de exposição e de efeitos de contaminantes foram utilizadas como integradores da qualidade ambiental, tendo sido avaliados padrões de história de vida, inter-específicos, temporais e espaciais. Padrões globais de crescimento e condição de várias espécies de peixes (larvas e juvenis) foram relacionados com a distribuição latitudinal, habitat e estratégias de vida. Índices morfométricos (K e HSI) e conteúdo lipídico foram bons indicadores da condição nutricional de peixes. Taxas de crescimento de juvenis de diferentes espécies foram utilizadas na caracterização da qualidade do habitat, modeladas com recurso à razão ARN:ADN, e ainda com base num modelo ecofisiológico que relaciona o metabolismo, bioenergética e variabilidade ambiental. A relação da variabilidade ambiental com os padrões de variação de índices de condição e biomarcadores de exposição a contaminantes foi avaliada numa escala temporal de dias e semanas. Apesar da relação observada entre temperatura e índices bioquímicos de condição, não foram observados efeitos da variabilidade natural nos biomarcadores a esta escala. Numa abordagem experimental, os efeitos da exposição ao cobre induziram respostas ao nível de biomarcadores de exposição e de efeitos, nos quais se incluiram índices de condição. Uma abordagem multi-específica e multi-métrica revelou diferenças espaciais relacionadas com fortes padrões específicos e com os níveis de contaminação ambiental. Apesar da sensiblidade revelada pelos biomarcadores de exposição e de efeitos da contaminação, a variabilidade natural deve ser necessariamente considerada na avaliação da qualidade ambiental pela sua possível relação com alguns marcadores a diferentes escalas e pela sua marcada influência nos padrões de crescimento e condição de peixes em meio estuarino.A autora desta tese foi financiada com uma bolsa de doutoramento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (Referência SFRH/BD/23999/2005). The author of this thesis was funded by Fundação para a Ciência e a Tecnologia with a PhD grant (Reference SFRH/BD/23999/2005). O projecto onde se integra o presente trabalho foi co-financiado pela União Europeia através do FEDER – Programa MARE e pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia. This study was co-funded by the European Union through the FEDER – Portuguese Fisheries Programme (MARE) as well as by Fundação para a Ciência e a Tecnologia