Ferskvandsinvertebraters bevægelsesadfærd som biomarkør for pesticideksponering og effekt
3 Resultater3.1 Akut adfærdstoksicitet3.1.1 Cypermethrin 3.1.2 Esfenvalerat 3.1.3 Dimethoat 3.1.4 Azoxystrobin 3.2 Relativ følsomhed af juvenile Gammarus pulex 3.3 Restituering efter esfenvalerat-eksponering 3.4 Kombinationseksponer ing 3.5 Mortalitetsstudier 3.5.1 Cypermethrin 3.5.2 Esfenvalerat 3.5.3 Dimethoat 3.6 Sammenligning af adfærdstoksicitet og mortalitet 3.1 Akut adfærdstoksicitet3.1.1 CypermethrinFig. 5-10 viser effekten af cypermethrin på bevægelsesadfærden hos voksne Gammarus pulex, og en række udvalgte adfærdsparametre gennemgås i detaljer for at illustrere de typer af informationer, der er tilgængelige v.hj.a. videosporingssystemet. På Fig. 5 er den tilbagelagte afstand afbildet som funktion af tiden, og det fremgår, at der er tale om et bifasisk adfærdsrespons. Ved lavere cypermethrin-koncentrationer ( 10 ng/l) observeres en markant stigning i den tilbagelagte afstand, indtil et konstant maksimum på ca. 600 cm/5 min nås, efter en times eksponering ved 10 ng/l. Med stigende koncentration nås dette hyperaktive maksimumniveau tidligere og tidligere, mens varigheden af maksimumniveauet aftager. Ved højere koncentrationer ( 300 ng/l) aftager den tilbagelagte afstand markant, og immobilisering observeres tidligere og tidligere ved koncentrationer 1000 ng/l.
Fig. 6 viser gennemsnitshastigheden (i bevægelse; der ses bort fra inaktive perioder) som funktion af tiden og understøtter resultaterne for tilbagelagt afstand. Signifikante forskelle mellem kontrolgruppen og den eksponerede gruppe observeres ved koncentrationer 10 ng/l, og det fremgår, at dyrene tilbagelægger større afstande, fordi de vandrer hurtigere.
Bevægelsesadfærden for G. pulex kan inddeles i svømmeadfærd, kravleadfærd og inaktivitet. Fig. 7 viser den gennemsnitlige andel af disse tre adfærdstyper som funktionen af tiden i den eksponerede gruppe, mens Fig. 8 og 9 henholdsvis angiver den gennemsnitlige varighed af en svømmebevægelse og antallet af svømmebevægelser hos såvel kontrol- som eksponerede dyr. G. pulex bevæger sig følgeligt længere og hurtigere ved lave eksponeringskoncentrationer ( 10 ng/l), fordi en større andel af tiden tilbringes med svømning, mens andelen af kravleadfærd er forholdsvis konstant. Den enkelte svømmebevægelses varighed er relativt uændret, mens antallet af svømmebevægelser øges. Ved højere koncentrationer ( 1000 ng/l) mistes evnen til koordineret svømning tilsyneladende, og dyrene immobiliseres.
Fig. 5-9 viser ændringer i nogle udvalgte adfærdsparametre som funktion af tiden ved stigende cypermethrin-koncentrationer. Forskellige angrebsvinkler kan benyttes, når de komplekse ændringer i bevægelsesadfærd skal opsummeres i koncentrations-respons-sammenhænge. Det koncentrationsafhængige, bifasiske adfærdsrespons, med hyperaktivitet efterfulgt af immobilisering, evalueres effektivt ved at reducere datamængden for det enkelte individ til nogle få talværdier, der repræsenterer ekstremerne for individets bevægelsesadfærd. I Fig. 10 er en sådan analyse foretaget på adfærdsparameteren tilbagelagt afstand. Fig. 10a viser, hvordan den maksimalt tilbagelagte afstand, defineret som det største antal centimeter vandret/5 min, ændres med stigende cypermethrin-eksponering. Figuren indeholder alene data for den maksimale afstand for den eksponerede gruppe, i såvel kontrolperioden (0-30 minutter), hvor baggrundsadfærden registreres, som under eksponering (31-120 minutter). Fig. 10b viser den minimalt tilbagelagte afstand, defineret som det mindste antal centimeter vandret/5 min, som funktion af eksponeringskoncentrationen for den eksponerede gruppe i kontrolperioden og under eksponering. Fig. 10c og 10d illustrerer, hvor længe det varer efter påbegyndt eksponering, før den maksimalt henholdsvis minimalt tilbagelagt afstand observeres. Af Fig. 5 fremgår, at varigheden af hyperaktiviteten ændres som funktion af eksponeringsgraden. Varigheden af hyperaktiviteten, beregnet som varigheden af de sammenhængende 5-minutters intervaller, der inkluderer intervallet for den maksimalt tilbagelagte afstand, og hvor den tilbagelagte afstand/5 min er større end 75% af den maksimalt tilbagelagte afstand, er vist som funktion af eksponeringskoncentrationen i Fig. 10e. Ved en cypermethrin-koncentration på 1000 ng/l observeres immobilisering hos nogle individer (Fig. 5). Med stigende koncentration ses immobilisering tidligere, og rammer flere af de eksponerede dyr. Det anvendte kriterie for at klassificere et individ som værende immobiliseret var for G. pulex, at individets tilbagelagte afstand i et løbende 30-minutters tidsvindue var mindre end 30 cm/30 min. Dette svarer til kriteriet (gennemsnitlig tilbagelagt afstand <1 cm/min), der blev anvendt til at udelade et dyr fra yderligere dataanalyse på grund af for lav aktivitet i kontrolperioden. Tidspunktet for immobilisering blev bestemt som det første 5-minutters interval i ovennævnte 30-minutters tidsvindue, og fig. 10f viser tiden til immobilisering efter påbegyndt eksponering som funktion af cypermethrin-koncentrationen.
3.1.2 EsfenvaleratEffekten af esfenvalerat på den tilbagelagte afstand hos voksne G. pulex er afbildet som funktion af tiden i Fig. 11, og adfærdsresponset ligner det for cypermethrin observerede. En signifikant effekt af eksponering observeres ved 0,3 ng/l. En markant stigning i den tilbagelagte afstand observeres ved esfenvalerat-koncentrationer 1 ng/l, indtil et konstant maksimum på ca. 600 cm/5 min nås, efter en times eksponering ved 1 ng/l. Med stigende koncentration nås dette hyperaktive maksimumniveau tidligere og tidligere, mens varighed af maksimumniveauet aftager. Ved højere koncentrationer ( 300 ng/l) aftager den tilbagelagte afstand markant, og immobilisering observeres tidligere og tidligere ved koncentrationer 1000 ng/l. Ændringerne hos G. pulex i tilbagelagt afstand som funktion af esfenvalerat-koncentrationen er opsummeret i Fig. 12.
Fig. 13 angiver effekten af esfenvalerat på den tilbagelagte afstand hos voksne Asellus aquaticus som funktion af tiden. Som for G. pulex observeres et bifasisk adfærdsrespons. En signifikant effekt af eksponering blev fundet ved 1 og 3 ng/l, men ikke ved 10 ng/l. Ved esfenvalerat-koncentrationer 30 ng/l observeres en markant stigning i den tilbagelagte afstand, indtil et konstant maksimum på ca. 125 cm/5 min nås, efter 15 minutters eksponering ved 30 ng/l. Dette hyperaktive maksimumniveau nås tidligere og tidligere med stigende koncentration, mens varighed af maksimumniveauet aftager. Ved højere koncentrationer ( 100 ng/l) aftager den tilbagelagte afstand markant, og immobilisering observeres tidligere og tidligere ved koncentrationer 300 ng/l. For A. aquaticus var kriteriet for at klassificere et individ som værende immobiliseret, at individets tilbagelagte afstand i et løbende 30-minutters tidsvindue var mindre end 15 cm/30 min. Dette svarer til kriteriet (gennemsnitlig tilbagelagt afstand <0,5 cm/min), der blev anvendt til at udelade et dyr fra yderligere dataanalyse på grund af for lav aktivitet i kontrolperioden.
Ændringerne hos A. aquaticus i tilbagelagt afstand som funktion af esfenvalerat-koncentrationen er opsummeret i Fig. 14.
3.1.3 DimethoatFig. 15 viser den tilbagelagte afstand hos voksne G. pulex eksponeret for en dimethoat-koncentration på 10 mg/l. Der blev ikke observeret adfærdsændringer under eksponering.
3.1.4 AzoxystrobinFig. 16 viser den tilbagelagte afstand hos voksne G. pulex eksponeret for en azoxystrobin-koncentration på 100 µg/l. Der blev ikke observeret adfærdsændringer under eksponering.
3.2 Relativ følsomhed af juvenile Gammarus pulexFig. 17 viser effekten af cypermethrin på den tilbagelagte afstand hos juvenile G. pulex som funktion af tiden. Resultaterne ligner meget de tilsvarende for voksne G. pulex. En signifikant effekt af eksponering blev fundet ved 3 ng/l. Ved lave cypermethrin-koncentrationer ( 10 ng/l) observeres en markant stigning i den tilbagelagte afstand, indtil et konstant maksimum på ca. 300-400 cm/5 min nås, efter 30 minutters eksponering ved 10 ng/l. Med stigende koncentration nås dette hyperaktive maksimumniveau tidligere og tidligere, mens varighed af maksimumniveauet aftager. Ved højere koncentrationer ( 300 ng/l) aftager den tilbagelagte afstand markant, og immobilisering observeres tidligere og tidligere ved koncentrationer 1000 ng/l.
Ændringerne hos juvenile G. pulex i tilbagelagt afstand som funktion af cypermethrin-koncentrationen er opsummeret i Fig. 18.
3.3 Restituering efter esfenvalerat-eksponeringDen tilbagelagte afstand hos voksne G. pulex eksponeret for esfenvalerat, og derefter overført til ukontamineret vand, er afbildet som funktion af tiden i Fig. 19. Der er tale om en samlet videosporingstid på 240 minutter, og tidsaksebruddet ved 120 minutter indikerer, at den indledende 2-timers pulseksponeringsfase efterfølges af en ét-døgns restitueringsfase, inden adfærden i rent vand registreres i tidsrummet 121-240 minutter. I modsætning til det tidligere studie af esfenvalerats akutte adfærdstoksicitet hos G. pulex blev der ikke observeret ændringer i bevægelsesadfærden under pulseksponeringen med 1 ng/l. Resultaterne ved højere eksponeringskoncentrationer stemmer overens med de tidligere observerede. Det fremgår af Fig. 19, at kontrolgruppens adfærd tilsyneladende i flere tilfælde ændres fra den indledende 2-timers videosporing til 2-timers sporingen efter restitueringsperioden. Inden for hver 2-timers periode er adfærden dog konstant.
Der blev udført et tilsvarende restitueringsforsøg med voksne A. aquaticus, og effekten af esfenvalerat på den tilbagelagte afstand er afbildet som funktion af tiden i Fig. 20. Adfærdsændringer blev observeret ved 1 ng/l i overensstemmelse med det tidligere studie af esfenvalerats akutte adfærdstoksicitet. I modsætning til restitueringsforsøget med G. pulex var kontrolgruppens adfærd hos A. aquaticus relativt konstant ved sammenligning af den indledende 2-timers videosporing og 2-timers sporingen efter restitueringsperioden.
3.4 Kombinationseksponer ingDen tilbagelagte afstand hos voksne G. pulex eksponeret for en kombination af pyrethroiderne cypermethrin og esfenvalerat er afbildet som funktion af tiden i Fig. 21. Der blev generelt ikke, ved sammenligning af den kombinationseksponerede gruppe med de to enkeltstofeksponerede grupper, fundet signifikant forskelle. En signifikant forskel mellem gruppen eksponeret for 5 ng cypermethrin/l i kombination med 5 ng esfenvalerat/l og gruppen eksponeret for 10 ng esfenvalerat/l skyldes et enkelt, tilsyneladende atypisk individ i sidstnævnte gruppe. 3.5 Mortalitetsstudier3.5.1 CypermethrinResultaterne fra mortalitetsstudiet, hvor juvenile og voksne G. pulex er blevet eksponeret for cypermethrin, er angivet i Fig. 22.
3.5.2 EsfenvaleratResultaterne fra mortalitetsstudiet, hvor juvenile og voksne G. pulex samt voksne A. aquaticus, er blevet eksponeret for esfenvalerat, er angivet i Fig. 23.
3.5.3 DimethoatResultaterne fra mortalitetsstudiet, hvor juvenile og voksne G. pulex er blevet eksponeret for dimethoat, er angivet i Fig. 24.
3.6 Sammenligning af adfærdstoksicitet og mortalitetDe observerede adfærdsændringers potentiale som biomarkør for subletal pesticideksponering og/eller –effekt kan vurderes ud fra en sammenligning med mortalitetsstudierne. Følsomhed af det akutte adfærdstoksikologiske respons er i Tabel 7 sammenlignet med pesticidernes effekt på mortalitet og immobilisering efter 96 timers eksponering.
|
