Not Only Toxic but Repellent: What Can Organisms’ Responses Tell Us about Contamination and What Are the Ecological Consequences When They Flee from an Environment?

Abstract

The ability of aquatic organisms to sense the surrounding environment chemically and interpret such signals correctly is crucial for their ecological niche and survival. Although it is an oversimplification of the ecological interactions, we could consider that a significant part of the decisions taken by organisms are, to some extent, chemically driven. Accordingly, chemical contamination might interfere in the way organisms behave and interact with the environment. Just as any environmental factor, contamination can make a habitat less attractive or even unsuitable to accommodate life, conditioning to some degree the decision of organisms to stay in, or move from, an ecosystem. If we consider that contamination is not always spatially homogeneous and that many organisms can avoid it, the ability of contaminants to repel organisms should also be of concern. Thus, in this critical review, we have discussed the dual role of contamination: toxicity (disruption of the physiological and behavioral homeostasis) vs. repellency (contamination-driven changes in spatial distribution/habitat selection). The discussion is centered on methodologies (forced exposure against non-forced multi-compartmented exposure systems) and conceptual improvements (individual stress due to the toxic effects caused by a continuous exposure against contamination-driven spatial distribution). Finally, we propose an approach in which Stress and Landscape Ecology could be integrated with each other to improve our understanding of the threat contaminants represent to aquatic ecosystems

La capacidad de los organismos acuáticos para percibir químicamente el medio ambiente circundante e interpretar tales señales correctamente es crucial para su nicho ecológico y su supervivencia. Aunque se trata de una simplificación excesiva de las interacciones ecológicas, podríamos considerar que una parte importante de las decisiones que toman los organismos son, en cierta medida, impulsadas químicamente. En consecuencia, la contaminación química podría interferir en la forma en que los organismos se comportan e interactúan con el medio ambiente. Al igual que cualquier factor ambiental, la contaminación puede hacer que un hábitat sea menos atractivo o incluso inadecuado para albergar la vida, condicionando hasta cierto punto la decisión de los organismos de permanecer o moverse de un ecosistema. Si consideramos que la contaminación no siempre es espacialmente homogénea y que muchos organismos pueden evitarla, la capacidad de los contaminantes para repeler organismos también debería ser motivo de preocupación. Por lo tanto, en esta revisión crítica, hemos discutido el papel dual de la contaminación: toxicidad (alteración de la homeostasis fisiológica y conductual) versus repelencia (cambios impulsados ​​por la contaminación en la distribución espacial / selección de hábitat). La discusión se centra en metodologías (exposición forzada frente a sistemas de exposición multicompartimental no forzada) y mejoras conceptuales (estrés individual debido a los efectos tóxicos provocados por una exposición continua frente a la distribución espacial provocada por la contaminación). Finalmente, proponemos un enfoque en el que el estrés y la ecología del paisaje podrían integrarse entre sí para mejorar nuestra comprensión de la amenaza que representan los contaminantes para los ecosistemas acuáticos.

A capacidade dos organismos aquáticos de perceber quimicamente o ambiente circundante e interpretar esses sinais corretamente é crucial para seu nicho ecológico e sobrevivência. Embora isso seja uma simplificação exagerada das interações ecológicas, poderíamos considerar que uma parte importante das decisões que os organismos tomam são, até certo ponto, impulsionadas quimicamente. Consequentemente, a contaminação química pode interferir na maneira como os organismos se comportam e interagem com o meio ambiente. Como qualquer fator ambiental, a poluição pode tornar um habitat menos atraente ou mesmo inadequado para sustentar a vida, condicionando até certo ponto a decisão dos organismos de permanecer ou se mudar de um ecossistema. Considerando que a poluição nem sempre é espacialmente homogênea e que muitos organismos podem evitá-la, a capacidade dos poluentes de repelir organismos também deve ser uma preocupação. Portanto, nesta revisão crítica, discutimos o duplo papel da poluição: toxicidade (alteração da homeostase fisiológica e comportamental) versus repelência (mudanças causadas pela poluição na distribuição espacial / seleção de habitat). A discussão se concentra em metodologias (exposição forçada versus sistemas de exposição multicompartimentos não forçados) e melhorias conceituais (estresse individual devido aos efeitos tóxicos causados ​​pela exposição contínua versus distribuição espacial causada pela contaminação). Finalmente, propomos uma abordagem em que o estresse e a ecologia da paisagem podem ser integrados entre si para melhorar nossa compreensão da ameaça que os poluentes representam para os ecossistemas aquáticos.