Influences of toxicants on freshwater biofilms and fish: from experimental approaches to statistical models

Abstract

The main aims of this thesis are: i) to evaluate arsenic toxicity in two major, interacting components of the freshwater ecosystem, biofilm and fish, to provide information on environmentally realistic exposures and on biotic interactions, such as nutrient cycling that modulate toxicity; and ii) to rank predictors of toxicity to fish and quantify the differences in sensitivity among fish species. Our results highlight the interest and application of incorporating some of the complexity of natural systems in ecotoxicology and highlights that the current criterion continuous concentration for arsenic should be updated. We examined the factors that best predict toxicity in a set of widespread fishes using the random forest technique and assessed the importance of differential sensitivity among fish species using analyses of covariance. Our result indicates that caution should be exercised when extrapolating toxicological results since fish species differ in sensitivity and respond differently to different chemicals.

Los principales objetivos de esta tesis doctoral son: i) evaluar la toxicidad del arsénico en dos elementos clave que interactúan en el ecosistema acuático, biofilm y peces, para proporcionar información sobre los efectos de niveles de contaminación realistas a nivel ambiental y sus interacciones con otros factores que modulan la toxicidad, tales como el reciclado de los nutrientes; y ii) clasificar predictores de toxicidad para los peces y cuantificar las diferencias de sensibilidad entre las especies. Nuestros resultados ponen de manifiesto el interés y la aplicación de la incorporación de algunas de las complejidades de los sistemas naturales en ecotoxicología y destaca que el criterio actual de concentración continua para el arsénico debe ser actualizada. Se examinaron los factores que mejor predicen la toxicidad en un conjunto amplio de peces utilizando la técnica denominada “Random Forests” y se evaluó la importancia de la sensibilidad diferencial entre las especies de peces utilizando el análisis de la covarianza. Nuestro resultado indica que se debe tener precaución al extrapolar los resultados toxicológicos ya que las especies de peces difieren en la sensibilidad y responden de manera diferente a diferentes productos químicos.