The paper presents results of the Ecology Program of the GTZ (German Agency for Technical Cooperation) in Porto Alegre, Brazil. It has been evaluated the suitability of the lizard-species Hemidactylus mabouia as an indicator of an environmental quality zonation in the urban area. Different accumulation levels of the heavy metals lead, cadmium and zinc have been exhaustively analysed as well as in other components of its food chain. Considering the suitability of the species as an bioindicator more studies utilizing its potentiabilities will be carried out in the future in order to assess the presence of pollutants in brazilian urban ecosystems

Schmidt, J.

German

MPG.PuRe

AMAZONI,ANA x I 35-42 Kiel, Dezember 1984Schwermetallanalysen in Hemidac ty lus mabouiø (Geckonidae ) als Methodezur Bewertung der Umweltgüte von StädtenvonJoachim Schmidt*FR Biogeographie, Universitât des Saarlandes, Saarbrücken, F.R.GHeavy metal analyses it Hemidactylus mabouia (Geckonidae) as a method to classifyurban environmental qualityAbstractThe paper pÌesents results of the Ecology Program of the GTZ (German Agency for TechnicalCooperation) in Porto Alegre, Brazil.It has been evaluated the suitability of the lizarcl-species Hemídactylus mabouia as an indícatorof an environmental quality zonation in the urban area. Different accumulation levels of the heavymetals lead, padmium and zinc have been exhaustively analysed as well as in other components of itsfood chain. Considering the suitability of the species as an bioindicator more studies utilizing itspotentiabilities will be carried out in the futu¡e in order to assess the presence ofpollutants inbraztltanurban ecosystems.Keywords: Urban ecology, biomonitoring, heavy metals, food chains,llemidactylus.Einleitungökologie-Projekt Porto Alegre - Aufbau und Ziele:Seit 1979 wird an der Bundesuniversität des Staates Rio Grande do Sul/Brasilien inPorto Alegre ein Ausbildungs- und Forschungsprojekt auf dem Gebiet der Ökologie durch-gefuhrt (SCHAFER & SCHMIDT 1984). Getragen von der Universitätspartnen,chaft PortoAlegre - Universität des Saarlandes erfolgt die Finanzierung bilateral seitens Brasiliensdurch dæ Planungsministerium und auf deutscher Seite durch des Bundesministerium fürWirtschaftl iche Zusammen arbeit.* Wissenschaftler am Institut fiir Biogeographie der Universität des Saarlandes, Mitarbeiter det GTZim ökologie-Projekt Porto Alegre/Brasilien.0065-6755 I l9tl4 1035 / O MPI fÌir Limnologie, AG Tropenökologie;INPA, Manaus35Das Projekt wird über die Deutsche Gesellschaft flir Technische Zusammenarbeit(GTZ) abgewickelt.Die wissenschaftliche Koordinierung übernehmen das Institut fi.ir Biogeographie derUnivenität Saarbrücken und das Centro de Écología der Universidade do Rio Grande doSul in Porto Alegre.Die Forschungsarbeiten, die Daten fìir die Raum- und Regionalplanung liefern sollen,konzentrieren sich im wesentlichen auf die drei Teilbereiche- Terrestrische Okologie in den Araukarienwâldern des Hinterlandes von Rio Grandedo Sul- Limnologische und biogeographische Charakterisierung der Küstenseen in RioGrande do Sul- Stadtökologische Untersuchungen in Porto Alegre.Im Mittelpunkt der stadtökologischen Fragestellungen stehen die Erhebung abioti-scher Parameter (Klima, Lärm u.a.) sowie die Analyse von Nahrungsketten (SCHMIDTle84).Vorliegende Arbeit versucht eine Bewertung der Indikatoreigenschaften der GeckoartHemidactylus møbouia fìir Standortbewertungsfragen und Umweltgütezonierungen imStadtgebiet Porto Alegres vorzunehmen.Material und MethodenEþungskriterien fri¡ Hemidøctylus mabouia als Schadindikato¡ für urbane Belastungen inPorto Alegre:Organismen erlangen zunehmende Bedeutung als Bioinciikatoren für die Belastung ökologischerSysteme durch U mweltschadstoffe.Für Umweltgütebewertungen sind besonders solche Tier- und Pflanzena¡ten geeignet, die auf-grund ihrer gut untersuchten ökologischen Ansprüche einen großen Informationsgehalt besitzen.Je nach Fragestellung müssen diese Testorganismen bestimmte Kritericn erfrillen, um ín passivenoder aktiven Biomonitoríng-Programmen eingesetzt zu werden (LEWIS, STEIN & LEWIS 1983).Im Projekt "Okomodell Saarbrücken" haben sich Reptilien, vor allem die Eidechsenarten Lacertaagilís, Lacerta murølís und Lacerta vívipara, als heworragende Indikatoren für Schwermetallbelastungenerwiesen (SCHMIDT 1981). Deshalb wurde auch in Porto Alegre eine Reptilienart ausgewâhlt, um Be-lastungsräume ím Stacltgebíet abgrenzen zu können. Folgende Gründe sprechen hierbei für den HausgeckoHemídactylus mabouía als Indikatorart:- Er nimmt im Nahrungsnetz Porto Alegres eine wichtige mittlere Position ein.- Als typischer Kulturfolgcr ist er in Porto Alegre sowíe in grollen Teilen cles südamerikanischonLitorals fIâchendeckend verbreitet und eignet sich deshalb auch fìir übe¡regionale Vergleiche., Hemidactyllts mabouía kommt in Porto Alogre in sehr hohen Populationsdichten vor, wasscinc Verfügbarkeit für ökologische Studien erleíchtert (Artenschutz).- Seinc extreme Standortstreue bedingt einc sehr gute râumliche Repräscntativitât der Unter-suchungserge bnisse.Alter und Geschlecht cinzelner Individuen sintl leicht festzustellen.- Das Nahrungsspektrum ist übcr Mageninhaltsan'.tlysen sch¡ einfach zu ermitteln.36Die folgenden Untersuchungsergebnisse verdeutlicherr die Schu'ermetallbelastung in Hemidactylusmabouia und seiner Nahrungskette in Porto Alegre. Darüber hinaus werden seine Eignungskriterien alsBioindikator fìir Verkehrsbelastungen und Umweltgütezonierungen herausgestellt.An insgesamt 9 Untersuchungsstandorten (8 im Stacitgebiet Porto Alegres, 1 Vergleichsstandortaußerhalb) wurden im Juli 1982 insgesamt 154 Hemidactylus mabouia-Exemplare gefangen und einzelnbiometrisch vermessen (Gewicht, Körperlänge = Alter, Geschlecht u. a.).Zur späteren Analyse wurden die Tie¡e durch Tieffrierengetötet und clanach zur Untersuchungdes jeweiligen Beutespektrums der Mageninhalt entnommen und quantitativ nach Beutetiergruppenawgezàhlt (Abb. 1).Die Probentrocknung erfolgte bei 40 - 50'C. Von jedem einzelnen Individuum wurde danachder Ganzkörper pulverisiert und in einem Glasgefdß in homogenisierter Form aulbewahrt.Von jeder Probe wu¡den dann etwa 100 mg eingewogen, mit Salpetersâure (HNO3 suprapur)aufgeschlossen (5 h bei 180 "C in Druckbomben nach TOLG), mit bidestilliertem Wasser verdünnt undauf die Schwermetalþhalte an Blei, Cadmium und Zink analysiert.Messung und Auswertung erfolgten nach der Additionsmethode am PERKIN ELMER-Atom-absorptions.Spektrophotometer 2380. An den Untersuchungsstandorten wurden zum gleichen Zeit-punkt Mischproben rler Beutetiergruppen gesammelt und danach in ähnlicher Weise wie oben besch¡ie-ben Schwe¡metallanalysen durchgefiihrt.ErgebnisseEine Übersicht über die Schwermetallgehalte inHemidøctylus mabouia-Populationenan den Untersuchungsstandorten in Porto Negre zeigt Tab. 1.Tabelle 1 : Blei, Cadmium- und Zinkgehalte in Hemidactylus maboulø-Populationen anden Untersuchungsstandorten in Porto Alegre.(Die Werte bezeichnen Durchschnittsgehalte in den Ganzkörpem sowie dieSchwankungsbreiten zwischen einzelnen Individuen)Stando¡t n1 Trôs Figuciras 202 Parque Farroupilha l33 Centro l74 Aeroporto 135 Av, Farrapos 156 Morrettes/Antonina 207 Morró cla Policia 138 Menino Deus 129 Ipiranga/B. da Amaz. 31Blei(mg/kg TS)1,8(0,s - 3,2)213(1,3 - 3,3)2170.3 - 4,2)414(3,r - 6,2)13,0(5,1 - 30,3)0,9(0,2 - 1,s)5'5(0,3 - 20,1)416(0,4 - 12,6)514(1,8 - 10,ri)Cadmium(¡¡glkg TS)48(1 I - lol)59(21 - 106)75(22 - 193)45(23 - 7r)82(3t - 223)55(15 - 113)88(16 - 493)45(1t3 - 104)90(73 - 137)Zink1¡rg/kg TS)lt2(84 - r42)lt4(101 - 149)128(33 - 303)lll(78 - 186)106(27 - 208)96(s3 - 141)I l3(7'7 - 161)115(85 - 140)t20Ø9 - 132))tD[e Werte liegen deutlich unter den in den Saarbrü cker Lacerta-Arten festgestelltenSchwermetallgehalten. An den Standorten in Porto Alegre besteht ein Zusammenhangzwischen den Bleirückstãnden in den Geckos und zunehmendem Verkehrsaufkommen(Tab.2).Hierbei wird der große Einfluß des KFZVerkehrs als Hauptemittent für Schadstoffein Porto Alegre sichtbar. Durch dæ Verkehrsaufkommen und der damit verbundenenLärmentwicklung wird der Immissionstyp Porto Alegres in hohem Maße mitgeprägt.Tabelle 2 : Zusammenhang zwischen Bleigehalte n in H emi dac ty fu s mab ouia-Populationenund Verkehrsaufkommen an verschiedenen Untersuchungsstandorten in PortoAlegre.(Die Angaben zur Verkehrsdichte sind Mittelwerte und entstammen einerUntersuchung im September 1982)StandortMorrettes/AntoninaTrêsFigueirasStadt-ZentrumAeroportoGlughafen)MeninoDeusKFZIh(TaglNacht)15I36It200. 70024002001980876250025051241080Hemídactylus(0 ppm Blei)Ipiranga/B. AmazonasAvenidaFarrapos0,81,8114,44,65,4r3,0Zur besseren Interpretierbarkeit der Schwermetallgehalte in den Ganzkörpem derGeckoniden waren weitergehende Untersuchungen erforderlich. So konnte durch Magen-inhaltsanalysen dæ sehr breite Beutespektrum von Hemidactyfus mabouiø nachgewiesenwerden (Abb. 1).Die wichtigsten Beutetiergruppen wurden ebenfalls rüclstandsanalytisch (AAS) un-tersucht.Dabei stellte sich heraus, daß die Blei-, Cadmium- und Zink-Gehalte in der Bèute vorallem bei den Isopoden, Oligochaeten und Formiciden gegenüber den Gecko-Populationenselbst deutlich erhöht sind (Tab. 3).Ein Vergleich der Tabellen 1 und 3 ergibt einen guten Zusammenhang zwischen Boden/Verkehrs-Belastung und den Schwermetallgehalten in den Geckos sowie einigen seiner Beute-tieren. Hierbei eignen sich nebenllemidactylus mabouia vor allem Oligochaeten und Isopo-den zum Nachweisen yon Schwermetallaufnahmen (insbesondere Blei, weniger Cadmium undZink) auf dem Wege Kraftfahrzeugverkehr - Boden - Organismus. :38F^.-El tsopooaffi AraneidaF q¡iqochaetallll rlueinsekten[ffflJIJIl Gastropodaß'"31 MyriopodaWiZ rormicidoe[ll Lep¡¿optero[,ffi] coleopterqAbb.1:Ptozentuale Anteile von Organismengruppen am Gesamtbeutespekt¡um verschie dener Hemidactylusmabouia-Populationen in Porto Alegre. (Gleiche Standorte wie in Tab. L;die Vr\ngaben wurden durchMageninhaltsanalysen der einzelnen H emidacty lu s-lndividuen gewonnen)Ino5Os Ot29o 1kmOao39Tabelle 3: Schwermetallgehalte in den Beutetieren der Geckoniden an den 9 Untersuchungs-standorten in Porto Alegre (Werte fìir Blei und Zink in mg/kg-, fìir cadmium in¡rg/kg-Trockensubstanz; gleiche Standorte wie Tab. 1)Standorte., 3 4 6 7 8 9Isopoda4,52883405,01801606,17523638,'l334329'7,68833626,46882907,530531615,8316325PbCdZn1,0151167OligochaetaPbCdZn6,62911161''4s71087,4405L4t12,062L162r0,240011313,4410110rc,'1554r25I 2,82099626,7344150MyriapodaPbCdZn1,06s0,9r26J0,'7530471,8507392,633662467534,2406467, ''3861864,2459lt7AraneidaPbCdZ¡a1410I5,580026,6822211,016052LI,21604210,2t453210,s14 85'7,868239,6I 3303FormicidaePbcdZn8,0149256,06t6538,52544623,663258to{7156326,44516530,09046320,465766)7, )94864Eine signifikante Bleianreicherung mit zunehmendem Alter ist in allen untersuchtenPopulationen zv verzeichîen (Abb. 2, dargestellt am Beispiel des Standorts Nr. 9).40Körpcrlångc(mm) A MönnchcnÂ W¡ibchcn70 AAAA AAAAA5040AA^Amglkg TSI8LE I11Abb.2:Kor¡elation (¡ = 0,94) zwischen Alter i= Körperlänge) und Bleigehalt in Hemidactylus mabouía amStandort 9 in Porto AlegreHemidactylus mabolia akkumuliert Schwermetalle in der Leber. Dies gilt insbesonderefür Cadmium, weniger frir Blei und Zink (Tab. a).Tabelle 4: Schwermetallgehalte inHemidactylus mabouia-Lebem unterschiedlichbelasteter Standorte in Porto Alegre(Durchschnittsgehalte bzw. Schwankungsbreiten zwischen einzelnen Proben)Standort nTrês 8FigueirasAvenida 7FarraposMorrettes/ 6AntoninaBlei(ppm)2r0(1,3 - 2,6)5rl(2,0 - 12,4)l16(0,'t - 2,s)Cadmium(ppb)402(r32 - 6'16)1299(s67 - 4007)432(t76 - s96)Zink(ppm)226(69 - s44)125(61 - 23s)152('t2 - 398)In einer exemplarisch untersuchten GeckoPopulation am Standort Três FigueirasGering verkehrsbelastet) wurde eine deutlich höhere Blei- (x 10) und Cadmium- (x 20)Anreichgrung in den ausgeschiedenen Exkrementen im Vergleich zu den GeckokörperngBmessen.4tEine aktive Ausscheidung von Schwermetallen ermöglicht esHemídactylus msbouiasomit, höhere Schadstoffakkumulationen im Körper zu vermeiden'Berücksichtigt man die oben dargestellten Erkenntnisse,läßt sich zusammenfassendsagen:* Hemidactylus mabouiø hat sich als guter Indikator für Schwermetallakkumulationen anunterschiedlich verkehrsbelasteten Standorten in Porto Alegre erwiesen.- Aufgrund zahlreicher günstiger Eignungskriterien (Verfügbarkeit, häufige Verbreitung,bekannte ökologie u. v. a.) wird die Art in Zukunft verstärkt in weiterreichenden Bio-monitoring-Tests eingesetzt werden.- Die Interpretation der rückstandsanalytischen Ergebnisse gelingt erst bei vollstãndigerErfassung der ökosystemaren Zusammenhänge im Stadtgebiet Porto Alegres. DieserForderung trägt das Projekt durch zatrlreiche Teiluntersuchungen (Emissions/Immissions-typ, Geländeklima, Verkehrsaufkommen und -lärm, Informationskataster, Phânologieu. a.) Rechnung (SCHMIDT 1984).In Zukunft werden neben dem Verkehrsaufkommen noch weitere Belastungspara-meter (vor allem Luftkomponenten und Bodenrückstände) in die laufenden Forschungs-arbeiten einbezogen, so daß die Wege der Schadstoffanreicherungen in den Nahrungsket-ten besser nachzuvollziehen sind.ResumoO presente trabalho îaz paúe do Projeto de Écologia do GTZ (Deutsche Gesellschaft fìir Techni-sche Zusammenarbeit) em Porto Alegre - Rio Grande do Sul/Brasil.Avaliou-se a adequação de Hemidactylus mabouía ("lagartixa de muro") em distintos locais deamostragem na cidade, tendo em vista uma zonação de qualidade ambiental.Foram exaustivamente analisados os níveis de acumulação dos metais pesados chumbo, cádmioe zinco em diferentes populações de Hemídactylus bem como em outros elementos de sua cadeia î6ftca.Baseados na ampla ade,quação desta espécie em biomonitoramento, no futuro serão incrementadosestudos visando sua utilização como bioindicador perante substañcias poluidoras em ecosistemas urbanosno Brasil.LiteraturLEWIS, R.4., STEIN, N. & C.W. LEWIS (ed.) (1983): Environmental Specimen Banking and Moni.toring as related to banking.- Proc. Int. Workshop, May 10 - 15, 1982 in Saarbrticken,M. Nijhoff Publishers, The Hague.SCHÄFER, A. & J. SCHMIDT (1984): ökologie-Projekt Porto Alegre. Aufbau und Ziele.- Biogeogra-phica l9: l'15 - 176.SCHMIDT, J. (1981): Blei- und Cadmiumrückstände bei inner- und außerstädtischen Lacerta-Poptla-tionen.- Verh. Ges. ökol., Berlin 1980, 9: 297 - 300.SCHMIDT, J. (1984): Stadtökologische Forschungen in.Porto Alegre/Brasilien.- Biogeographica l9:177 - 185.SCHMIDT, J. (1984): lnformationsgehalt von Reptilien-Populationen fìi¡ die Bewertung der Umwelt-güte von Stâdten - dargestellt am Beispiel von Porto Alegre und Saarbrticken.- Diss. Saarbrücken.Anschrift des Autors:Dr. Joachim SchmidtFachrichtung BiogeographieUniversität des SaarlandesIrn StadtwaldD - 6600 SaarbrückenF.R,G.Zum Druck angenommen im September 198442

Heavy metal analysis in Hemidactylus mabouia (Geckonidae) as a method to classify urban environmental quality

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