Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

124

3. Gronwald J.W., Plaisance K.L., 1998. Isolation and characterization of

Glutathione S-Transferase isozymes from Sorghum. Plant Physiol.

117:877-892.

4. Gadagbui B.K.M., James M.O., 2000. Activities of affinity isolated

glutathione S-transferase (GST) from channel catfish whole intestine.

Aquat.Toxicol., 49: 22-37.

5. Ranvier S., Gnassia-Barelli M., Pergent G., Capiomont A., Romeo M.,

2000. The effect of mercury on glutathione S-transferase activity in the

marine phanerogam P. oceanica. Bot. mar., 43: 161-168.

6. Bradford M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantification

of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye

binding.Anal. Biochem.72:248-254.

7. Canesi L., Viarengo A., Leonzio C., Filippelli M., Gallo G. 1999.

Heavy metals and glutathione metabolism in mussel tissues. Aquat.

Toxicol.46:67-76.

8. Fitzpatrick P.J., O.B. Krag T., Højrup P., Sheenan D., 1995.

Characterization of a glutathione S-transferase and a related glutathione-

binding protein from gill of the blue mussel, Mytilus edulis. Biochem J.

305, 145-150.

Introduction

Concern over the potential toxicity of metals to marine organisms,

and to humans consuming seafood, has led to an extensive series of

studies in recent years addressing the bioaccumulation of metals in

marine organisms. Because plankton lie at the base of marine food

webs it is critical that we understand the extent to which they can

concentrate metals out of seawater and introduce them to organisms

higher in the food web.The bioconcentration of metals in marine

phytoplankton has already been reviewed (1, 2). This study address-

es the potential impact of metals accumulated in marine copepods, an

important component of the zooplankton biomass in the

Mediterranean and other seas. Earlier studies have addressed metal

bioaccumulation and the biogeochemical consequences of this accu-

mulation in these organisms (3-6). This study addresses the toxico-

logical implications of this accumulation.

Metals can be taken up by marine copepods through ingestion of

contaminated food or from the direct uptake of dissolved metal from

ambient seawater. In the coastal Ligurian Sea, copepods have recent-

ly been shown to concentrate silver 1.3 x 10

5

times above ambient

seawater, cadmium 3.1 x 10

5

times, cobalt 3.7 x 10

4

times, and zinc

6.0 x 10

5

times (7). Application of a biokinetic metal accumulation

model that was field-tested in the Ligurian Sea (7) has shown that Ag,

Co, and Cd are taken up appreciably from the dissolved phase and

from food, whereas Zn is accumulated primarily from dietary (phy-

toplankton) sources (8). Metals accumulated from water, particularly

following adsorption to surfaces, are commonly associated with the

exoskeleton of crustacean zooplankton, including copepods (8-11),

and indeed many metals can be found to be greatly enriched in cast

zooplankton molts following ecdysis (12). Metals accumulated

through diet must be assimilated out of the ingested food and often

accumulate in the internal tissues of the zooplankton (8-11). The effi-

ciency with which ingested metals get assimilated varies enormous-

ly among metals, from <5% for Am and Pu (5, 10) to >90% for Se

(13, 14). The assimilation efficiency can also vary with the algal diet

(15) and sometimes with the physiological state of the ingested algal

cells (14). A strong correlation has been found between the assimila-

tion efficiency of ingested metals and the site of deposition of the

metals in the algal food, where cytoplasmic metals are assimilated

and membrane-bound metals are not, regardless of the nutritional

value of the metal (14, 16, 17).

Materials and methods 

To investigate the impact of metals accumulated in marine cope-

pods, we conducted experiments to assess the sublethal and lethal

toxicity of dissolved and ingested metals to the calanoid copepods

Temora longicornis, Acartia tonsaandA. hudsonica.These experi-

ments evaluated the bioaccumulation of Cd, Ag, and Hg following

d 

i 

fferent uptake pathways with gamma-emitting radioisotopes

(

109

Cd,

110m

Ag, and 

203

Hg), described elsewhere (11, 18). A range

of different concentrations for each metal was examined, from low

environmentally realistic concentrations that exist in natural surface

seawater to orders of magnitude higher levels. The bioconcentration

factors of the metals in the copepods was determined following

u 

p 

t a 

ke from the dissolved phase and from food (the diatom

Thalassiosira pseudonana). The metal body burdens in the copepods

were evaluated by analyzing the radioactivity of the copepods after

pulse feedings and was related to the subsequent toxic response over

a 1-wk period. The effects of the accumulated metals were deter-

mined by examining the lethal toxicity to adults and sublethal effects,

primarily the impact of accumulated metals on egg production and

hatching success (11, 18).