UTILIZACIÓN Y DEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO CRUDO POR DOS ESPECIES DE CAMARÓN: PENAEUS DUORARUM Y PENAEUS AZTECUS

Trabajo presentado en el VI Congreso Latinoamericano de Zoología, México, D. F., octubre 1 de 1974.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

La contaminación por petróleo ha causado numerosos desastres ecológicos debido a la presencia de hidrocarburos fósiles en el medio ambiente y su acción nociva sobre los ecosistemas y comunidades marinas (Mironov, 1968; Blumer, 1970).

Sin embargo, muy poco o casi nada se conoce sobre los mecanismos biológicos naturales de degradación del petróleo y sus derivados por organismos marinos y sus efectos en ellos. Algunos investigadores han reportado el consumo y metabolismo de algunos hidrocarburos piar invertebrados marinos (Lee et. al., 1972), así como por algunos vertebrados especialmente peces (Diamon y Clark, 1970; Clark y Diamon, 1971) y mamíferos (Nelson-Smith, 1973; Sims, 1967; Robertson y Dunstan, 1971).

A pesar de esta biodegradación y la acción de algunas bacterias para consumir hidrocarburos de bajo peso molecular, principalmente la fracción correspondiente a las parafinas normales (Zobell, 1969; Oppenheimer et al., 1971), otros hidrocarburos como los correspondientes al tipo aromático polinuclear, no pueden ser degradados y se acumulan en los sedimentos y en los organismos marinos, interfiriendo procesos biológicos importantes llegando a producir inclusive el cáncer (Blumer, 1967; Mironov, 1968 Mallet y Priou, 1967; Russell y Kotin, 1956 y Martin, 1971). El presente trabajo tiene por objeto el observar en dos especies de camarón, Penaeus duorarum y Penaeus aztecus, los efectos biológicos causados, por la ingestión del petróleo crudo y la biodegradación de algunos de sus componentes por estos organismos.

Las especies seleccionadas para este trabajo fueron ejemplares machos adultos de Penaeus duorarum y Penaeus aztecus cuya longitud total del caparazón osciliba entre 106 a 122 mm y su peso entre 7.07 y 8.35 grs. Cada grupo control y experimental estaba formado por 10 ejemplares haciendo un total de 40. Se colocaron en acuarios previamente preparados para evitar contaminación en grupos de 2 camarones por cada acuario; pero separados entre sí por una lámina de plexiglass.

El agua de mar empleada se filtró previamente con fibra de vidrio y algodón y luego con papel Wattman 3 para eliminar impurezas, siendo renovada cada 24 horas.

Durante dos semanas se privó de todo alimento a los camarones, las cuales sirvieron de aclimatación a las condiciones experimentales, al término de este lapso se comenzaron a alimentar, el grupo experimental con pequeños trozos de camarón de su misma especie, los cuales contenían petróleo crudo en la siguiente dosis: 3 mg de petróleo crudo por cada gramo de peso húmedo del alimento.

El grupo control sólo se le alimentaba con pequeños trozos de camarón sin petróleo.

La duración de la etapa experimental fue de 4 semanas y diariamente se midieron y pesaron cada uno de los camarones, asimismo cada 6 horas se hacían observaciones con el objeto de observar el comportamiento de las especies.

Al final del experimento los camarones fueron sacrificados y macerados hasta obtener un homogeneizado el cual fue puesto inmediatamente en congelación por 12 horas, al cabo de las cuales se procedió a la extracción de los hidrocarburos fijados a través de la dieta.

Extracción: Los homogeneizados se colocaron en columnas de extracción tipo Soxhlet en posición de reflujo por 2 horas. Los solventes empleados fueron previamente purificados y redestilados. Se usaron Metanol-benceno a proporción 1:1 de volumen. Después de la extracción, los hidrocarburos se concentraron por medio de una rotovaporadora y el concentrado fue analizado en el cromatógrafo de gases.

Cromatografía de gases: Para el análisis de los hidrocarburos se empleó un Cromatógrafo de gases modelo Hewlett Packard modelo 5750 con detector de llama ionizada, y programador linear de temperatura con columnas y vidrio de 5 pies y 4 mm de diámetro interno, las cuales fueron empacadas con Apiezon L al 2% sobre Chromosorb W previamente lavado en ácido y siliconizado. La temperatura fue programada de 100ºC a 300ºC, aumentando en un rango de 4ºC por minuto.

Como gas de transporte se empleó N2 con un promedio de flujo de 25 ml/min. La temperatura de las columnas se mantuvo a 290ºC.

Las muestras fueron corridas por duplicado, antes y después de la adición de un estándar interno de petróleo crudo, el cual contenía desde parafinas normales hasta hidrocarburos con C36.

Efectos biológicos: Después del periodo de aclimatación a las condiciones experimentales, los camarones ingerían sin problema la dieta conteniendo petróleo crudo dosificado.

Durante la primera semana, después de la ingestión del petróleo, se observó en la mayoría de los acuarios que la actividad de los camarones decrecía grandemente con relación a las especies testigos, en ocasiones eran incapaces para reconocer el alimento escapando de él y luego de la ingestión giraban sobre su cuerpo contrayéndose bruscamente y buscando el sitio donde estaba colocada la bomba que oxigenaba el acuario, en donde se mantenían por periodos grandes.

Pasada esta semana, los camarones volvieron poco a poco a su ritmo de actvidad normal, desplazándose por todo el acuario, y durante la ingestión del alimento desaparecieron las contracciones y dejaron de girar.

Las observaciones periódicas de peso y talla nos muestran que al final del experimento, los organismos experimentales aumentaron de peso y longitud de una manera paralela a los controles, lo cual indica que en el grupo experimental no se presentó alteración metabólica no obstante la ingestión de la dieta conteniendo petróleo.

Asimismo los ejemplares de P. duorarum en comparación con los de P. aztecus registraron los mayores aumentos en talla y peso, como puede observarse en las tablas 1 y 2. A-1 final del experimento, sólo se registró 1 ejemplar muerto perteneciente a la especie P. aztecus del grupo control y cuyas causas de muerte no pudieron ser determinadas.

Cromatografía. Los cromatogramas correspondientes al estándar de petróleo crudo muestran la presencia de hidrocarburos correspondientes a las parafinas normales que van desde el Dodecano (C12H26) , hasta el Hexatriacontano. (C36H74) con un máximo de concentración entre el Tetradecano (C14H30) y el Octodecano (C18H38) .

En ellos también se observaron la presencia de hidrocarburos biogénicos como el Pristano y Fitano aunque enmascarados por los hidrocarburos con C17 y C18 respectivamente (Figs. 1A y 2A).

TABLA 1 TABLA COMPARATIVA DEL AUMENTO EN PESO DE LOS CAMARONES

TABLA 2 TABLA COMPARATIVA DEL AUMENTO EN TALLA DE LOS CAMARONES

Fig. 1. Cromatogramas. A. Petró leo crudo, B. Penaus duorarum, C. Penaeus duorarum control antes del experimento, D. Penaeus duorarum control después del experimento. Cromatogramas. A. Petróleo crudo, B. Penaeus aztecus experimental, C. Penaeus aztecus control del experimento, D. Penaeus aztecus control después del experimento.

Fig. 2 Cromatogramas. A. Petróleo crudo, B. Penaeus aztecus experimental. C. Penaeus aztecus control antes del experimento. D Penaeus aztecus control depués del experimento

El cromatograma del grupo experimental de P. duorarum nos muestra de manera sorprendente la biodegradación casi total de los hidrocarburos comprendidos entre el Dodecano (C12H26) y el Eicosano (C20H42) llevada a cabo por esta especie, en cambio a partir del Docosano (C22H46) hasta el Hexatriacontano (C36H74) no pueden ser degradados y permanecen inalterados en los tejidos de los camarones (fig. 1B) .

Los cromatogramas de los grupos controles de P. duoradum obtenidos antes y después del experimento no muestran diferencias significativas siendo casi idénticos. En ellos se observan hidrocarburos de origen biogénico contenidos en los organismos y cuyo rango va exclusivamente del Dodecano (C12H26) al Eicosano (C20H42) fig. 1C y 1D.

Con relación a la especie P. aztecus el cromatograma del grupo experimental nos muestra que a pesar de que se efectuó una biodegradación de hidrocarburos ligeros, no fue tan intensa como en P. duorarum, permaneciendo fijo en los tejidos los hidrocarburos con alto peso molecular.

Los cromatogramas de los controles de P. aztecus muestran también entre sí gran similitud y a diferencia de los correspondientes a P. duorarum solamente aparecen hidrocarburos que van desde el Tetradecano (C14H30) al Eicosano (C20H42) con una concentración mayor en el Hexadecano (C16H34) y el Octadecano (C18H38).

No obstante la gran cantidad de datos obtenidos en el laboratorio a través de experimentos y pruebas de toxicidad acerca de los efectos de la contaminación por petróleo sobre organismos marinos, los resultados no pueden ser totalmente comparados con situaciones naturales.

Es conocido que las especies utilizadas son seleccionadas, así como también la concentración de los contaminantes y las condiciones experimentales que usualmente son diseñadas para ocasionar la muerte o provocar serias lesiones en pocos días a los organismos experimentales.

Por lo tanto esto no revela de una manera significativa los efectos de los contaminantes a largo plazo.

Sin embargo, gracias a este tipo de bioensayos se han podido definir los principales patrones de conducta de algunas especies hacia la contaminación por petróleo y sus derivados.

De esta manera ha podido determinarse que algunos derivados del petróleo, aun en concentraciones muy bajas producen narcosis y anestesia en algunas especies (Goldacre, 1968). También producen interferencias en la actividad de algunos sistemas enzimáticos y otras proteínas (Manwell y Baker, 1967).

Entre otros efectos se han comprobado malformaciones y marcados efectos sobre el desarrollo de huevos y larvas de peces y crustáceos, incluyendo en ocasiones la muerte de mucho organismos Mironov y Lanskaja, 1966).

En el presente trabajo se observa que a pesar de que P. aztecus y P. duorarum son capaces de biodegradar hidrocarburos ligeros, las fracciones pesadas son bioacumuladas por estos organismos.

La importancia de este hecho radica en la posibilidad de la transferencia de estos compuestos a niveles tróficos superiores.

En este sentido son de particular interés los derivados del petróleo de tipo aromático como los benzopirenos, los cuales no pueden ser degradados permaneciendo inalterados y aumentando en concentración conforme pasan a niveles tróficos superiores, alcanzando su máximo nivel en el hombre al cual llegan a través del consumo de especies marinas, principalmente peces, crustáceos y moluscos (Blumer, 1970; Zobell, 197 l).

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