CÁLCULO DE LA NOEC y LA LOEC PARA EL CONSUMO DE ALIMENTO EN EL ANFÍPODO Gammarus pulex


Fecha: 28 de Febrero y 2 de Marzo de 2017
2º Curso Grado de CC.AA, Universidad de Alcalá
Profesor: Álvaro Alonso Fernández (Dpto. Ciencias de la Vida UD Ecología)
Lugar: Aula Huérmeces

1. Objetivo de la Práctica


El objetivo de la práctica es calcular la NOEC (No observed effect concentration) y la LOEC (Lowest observed effect concentration) para el consumo de alimento de Gammarus pulexexpuesto a varias concentraciones crecientes de cadmio. Para ello se realizará una comparación estadística de los tratamientos con el control, utilizando un ANOVA (Análisis de la Varianza) seguido de una Comparación Múltiple (test de Contraste Múltiple de Rango) entre cada concentración de cadmio y el control.

2. ¿Qué es la NOEC y la LOEC y qué utilidad tienen en Ecotoxicología?


La NOEC es la concentración más alta de tóxico de las empleadas en un bioensayo que no causa un efecto estadísticamente significativo (mortalidad, alteraciones de la reproducción, cambios comportamentales, etc.) en la población estudiada para una exposición determinada (=tiempo) al ser comparado con el control.

La LOEC es la concentración más baja de tóxico de las empleadas en un bioensayo que causa un efecto estadísticamente significativo (mortalidad, alteraciones de la reproducción, cambios comportamentales, etc.) en la población estudiada para una exposición determinada (=tiempo) al ser comparado su efecto con el control.

Para poder calcular estas concentraciones es necesario realizar un experimento con varios tratamientos diferentes: un control (sin tóxico) y varias concentraciones de tóxico (al menos tres concentraciones o más) con una replicación mínima de tres o superior (no se deben emplear menos de tres réplicas en experimentación). Tras un periodo de tiempo (que dependerá de las concentraciones empleadas y la sensibilidad de la especie estudiada) se monitoriza el parámetro o parámetros estudiados. Con los datos brutos obtenidos se realiza un ANOVA de un factor (análisis de la varianza) siendo la variable dependiente la respuesta (mortalidad, alteraciones de la reproducción, cambios comportamentales, etc.) y la variable independiente la concentración de tóxico (cero para el control y las concentraciones de los otros tratamientos). Si el análisis resulta significativo (p<0.05), esto quiere decir que hay al menos dos tratamientos que difieren entre si, para conocer qué pares de tratamientos son distintos entre si hay que realizar un nuevo test. Este último test de comparación múltiple (test post hoc) podemos comparar cada tratamiento de cadmio con el tratamiento control, ya que son esas comparaciones las que nos interesan (¿difiere o no de la respuesta del control?).

El ANOVA requiere que los datos procedan de una población normal y las varianzas sean homogéneas entre los tratamientos (estos requisitos no se comprobarán en esta práctica, pero hay que saber que en el caso de no cumplirlos se deben transformar los datos u optar por un análisis no paramétrico alternativo al ANOVA, como puede ser el Test de Kruskal-Wallis).

La NOEC y la LOEC permiten conocer entre que concentraciones de tóxico empiezan a aparecer efectos directos en los organismos testados. Al igual que en la anterior práctica estos valores nos pueden ayudar a fijar criterios de calidad ambiental para el tóxico que estamos estudiando o para comparar que especie es más sensible a un tóxico. Esta aproximación experimental es muy útil para test subcrónicos o crónicos, en los que los organismos son expuestos a concentraciones relativamente bajas de tóxico durante tiempos de exposición largos.

3. Cálculo de la NOEC y la LOEC para Gammarus pulex


La práctica consiste en calcular los dos parámetros antes descritos (NOEC y LOEC) a partir de los datos brutos obtenidos en un bioensayo con Gammarus pulex. Los animales fueron expuestos a 4 concentraciones crecientes de cadmio (1, 3, 6, y 10 microg Cd/l) durante 14 días. Cada uno de los tratamientos se replicó 4 veces, teniendo cada réplica 10 individuos. Al inicio del bioensayo se proporcionó la misma cantidad de comida (hojas de chopo) a cada uno de los pocillos, al final del bioensayo se calculó la comida que quedaba sin consumir. La tasa de consumo de alimento (TCA) se calculó como:

TCA=(peso seco inicial de la comida en mg-peso final de la comida en mg)/peso seco de los animales al final del experimento en mg/días

De tal manera que el resultado se expresa en mg alimento/mg organismo/día

Debido a que los animales de cada réplica no fueron exactamente iguales (diferente peso, sexo, etc,) es necesario conocer su peso para relativizar la cantidad de alimento consumida, aunque siempre se comete algún error al estimar la biomasa de los invertebrados.

El diseño experimental fue el siguiente:

NOEC-LOEC_diseño_experimental.JPG
Diseño experimental

Leaf_disc.gif
Discos de hojas tras tres días de ser consumidos por detritívoros (Fuente: Revista Brasileña de Zoología)









leaf_disc2.jpg
Estado en el que quedan las hojas tras ser consumidas por anfípodos (Fuente: Limco International)




Los resultados obtenidos para cada una de las especies se muestra en la siguiente tabla:

Tratamiento
Consumo de alimento (mg hoja seca/mg animal seco/día)
Control
0.65
Control
0.72
Control
0.81
Control
0.60
1
0.60
1
0.87
1
0.59
1
0.69
3
0.56
3
0.89
3
0.68
3
0.68
6
0.45
6
0.54
6
0.65
6
0.66
10
0.45
10
0.40
10
0.39
10
0.55

Con la anterior explicación realiza las siguientes actividades:


Cada grupo debe entregar un fichero Excel (.xlsx). HAY QUE NOMBRARLO COMO NOEC-GRUPO Nº. Ese fichero debe incluir la siguiente información:

1. Un cuadro de texto con vuestro número de grupo, y nombres y apellidos.

2. Datos brutos del experimento, de forma ordenada para facilitar los cálculos del punto 4.

3. Con los datos facilitados en la tabla y empleando el programa estadístico STATGRAPHICS cálcula la NOEC y la LOEC de cadmio para el consumo de alimento de Gammarus pulex. Sigue las instrucciones que te da el profesor en el siguiente videotutorial para realizar el análisis. Incluye los resultados en el archivo Excel, para ello simplemente indica en el gráfico (ver punto 5) a partir de que concentración de Cd la TCA es diferente del control.


VERSIÓN: Centurión


VERSIÓN: 5


4. Incluir una medida de tendencia central y una medida de dispersión que sean adecuadas para mostrar como es la tasa de consumo de alimento de los diferentes tratamientos (control y las cuatro concentraciones de cadmio). Estas medidas se tienen que calcular para todos los tratamientos. Utilizar para ellos la opción de insertar "funciones" de Excel. Ordenar los datos y las fórmulas para posteriormente hacer un gráfico basado en esos datos. Todas las funciones de la hoja Excel deben aparecer en negrita.

5. Un único gráfico con las medidas de tendencia central y de dispersión de los cinco tratamientos (puedes hacer un borrador en papel del gráfico y luego buscar lo más parecido en Excel).

Si tienes tiempo repite el análisis de varianza con tres réplicas. Para ello elimina del análisis el penúltimo valor de cada tratamiento. Estos resultados NO deben incluirse en el fichero Excel.

Envía por e-mail (alvaro.alonso@uah.es) el fichero Excel como muy tarde cinco minutos antes de finalizar la clase.









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