Ferskvandsinvertebraters bevægelsesadfærd som biomarkør for pesticideksponering og effekt

1 Indledning

1.1 Baggrund og nuværende videngrundlag
      1.1.1 Pesticider i ferskvandssystemer
      1.1.2 Fastsættelse af PNEC
      1.1.3 Drift hos vandløbsinvertebrater
      1.1.4 Videosporing og adfærdsundersøgelser
1.2 Formål

1.1 Baggrund og nuværende videngrundlag

1.1.1 Pesticider i ferskvandssystemer

Anvendelse af pesticider på dyrkede arealer kan ved vinddrift, atmosfærisk deposition, nedvaskning fra behandlede marker og transport via drænrør eller grundvand, og overfladisk afstrømning føre til kontaminering af vandløb (Mathiessen et al. 1995; Felding et al. 1997; Schulz & Liess 1999a, b). Forekomsten af pesticider i danske vandløb er for perioden 1989-1996 opsummeret i Bichel-rapporten (Bichel-udvalget 1999), hvor det konkluderes, at der er påvist 32 forskellige pesticider. Undersøgelser i fynske vandløb har ydermere dokumenteret forekomst af op til 18 pesticider i samme vandløb inden for ét døgn (Fyns Amt 1997). Forskellige undersøgelser (summeret i Bichel-rapporten) antyder, at mellem 0,01 og 0,3% af den anvendte pesticidmængde, typisk i forbindelse med nedbørshændelser, ender i vandløb. Som det fremgår af Bichel-rapporten, er effekterne af disse pesticider i overfladevandet endnu kun ufuldstændigt klarlagte.

1.1.2 Fastsættelse af PNEC

De data, der i forbindelse med godkendelse ligger til grund for vurdering af pesticiders toksicitet i akvatiske systemer, er i de fleste tilfælde opnået ved brug af et begrænset antal arter (oftest laboratorieundersøgelser af 1 eller 2 algearter, andemad, dafnier, myggelarver og 2 fiskearter). I en nyligt publiceret, omfattende undersøgelse har man sammenlignet PNEC (Predicted No-Effect Concentration) for 4 kemikalier (lindan, 3,4-dichloranilin, atrazin og kobber) opnået ved denne fremgangsmåde med PNEC opnået ved undersøgelser af en langt bredere gruppe af ferskvandsinvertebrater såvel i laboratoriet som i mesokosmosstudier (Girling et al. 2000a, b; Pascoe et al. 2000). Undersøgelserne viste, at nogle af de mest følsomme parametre ved påvirkning med de valgte kemikalier var adfærdsændringer hos bl.a. ferskvandstangloppen Gammarus pulex (Girling et al. 2000a); driftadfærd blev undersøgt i mesokosmosstudier, mens parringsadfærd blev undersøgt i laboratoriet.

1.1.3 Drift hos vandløbsinvertebrater

På grund af strømmen i vandløb er organismer udsat for drift. Dyrene kan også selv lade sig drive, hvis der er plads- eller fødemangel på deres opholdssted. Katastrofedrift kan forekomme f.eks. ved kraftige ændringer i vandføringen og ved udledning af miljøgifte. Kontaminering med insekticiderne methoxychlor, cypermethrin, permethrin, fenvalerat og parathion-ethyl har i feltundersøgelser forårsaget drift hos en række ferskvandsinvertebrater (oversigt i Schulz & Liess 1999b), og i mesokosmosforsøg er bl.a. lindan og kobber vist at inducere drift (Girling et al. 2000a).

1.1.4 Videosporing og adfærdsundersøgelser

Mens parametre med forholdsvis lave NOEC- eller LOEC-værdier såsom juvenil dødelighed, vækst af unge dyr og prækopula-adfærd kan undersøges i laboratoriet, har det hidtil kun været muligt at studere pesticidinduceret drift i felt- eller mesokosmosundersøgelser. Indenfor det seneste tiår er der imidlertid udviklet computerstyrede videosporingssystemer, der tillader effektiv kvantificering af bevægelsesadfærd i laboratoriesystemer. Et ældre system har været særdeles effektivt i undersøgelser af kemikaliers, herunder pesticiders, indvirkning på terrestriske invertebraters bevægelsesadfærd (Baatrup & Bayley 1993; Bayley & Baatrup 1996; Bayley et al. 1995, 1997; Jensen et al. 1997; Sørensen et al. 1995, 1997). I vort laboratorium har et tilsvarende system været anvendt til studiet af metallers indvirkning på akvatiske invertebraters bevægelsesadfærd (Depledge et al. 1995; Jensen 1999; Poulsen 2000). For såvel terrestriske som akvatiske invertebrater udtrykker ændringer i parametre som tilbagelagt afstand, gennemsnitshastighed, tid i bevægelse og drejningsrater effekten af kemikaliepåvirkning.

1.2 Formål

Formålet med projektet var at udvikle og anvende et laboratoriebaseret videosporingssystem til kvantificering af effekten af miljørealistiske pesticideksponeringer på bevægelsesadfærden hos vandløbsinvertebrater. Systemet blev anvendt på ferskvandstangloppen G. pulex og vandbænkebideren A. aquaticus. For at vurdere følsomheden af forskellige effektparametre blev effekten på bevægelsesadfærd sammenlignet med effekten på mortalitet.