Artikkel

Faren for å bli spist forsterker virkningen av miljøgift

Hver hoppekreps vokste opp i sitt eget lille kammer i laboratoriet.
Torben Lode dyrket 72 millimeterstore hoppekreps i laboratoriet og fulgte med på hvordan hver av dem utviklet seg. Foto: Torben Lode, UiO. Bruk bildet.

Faren for å bli spist forsterker virkningen av miljøgift

Som de første i verden har forskere ved UiO påvist hva kombinasjonen av menneskeskapt forurensning og en naturlig stressfaktor kan føre til i et marint miljø. Når små hoppekreps utsettes for både en miljøgift og risikoen for å bli spist, bruker de lengre tid på å bli voksne og kjønnsmodne.
TorbenLode2
Torben Lodes eksperimenter med millimetersmå hoppekreps krevde fingerferdighet, tålmodighet og godt syn. Foto: Simen Kjellin, UiO.  Bruk bildet.

Dyr som lever i sitt naturlige miljø, utsettes for en rekke naturlige stressfaktorer – som sult, sykdom, klimafaktorer, predasjon (faren for å bli spist) og konkurranse. I tillegg opplever de ulike menneskeskapte stressfaktorer, som jakt og fiske, klimaendringer og forurensning som miljøgifter.

Forskerne vet etterhvert mye om den isolerte virkningen av miljøgifter og andre stressfaktorer – men det såkalte multistresset som oppstår i den samlede påvirkningen når flere stressfaktorer opptrer samtidig, er mindre utforsket.

En forskergruppe ved UiOs Institutt for biovitenskap har nå vist at predasjonsrisiko – faren for å bli spist – kan forsterke effekten av en miljøgift. Stipendiat Torben Lode brukte de små hoppekrepsene av arten Tigriopus brevicornis i eksperimenter som ble utført i et laboratorium ved instituttet.

Eksperimentene krevde fingerferdighet, tålmodighet og godt syn, for disse hoppekrepsene er bare ca. én millimeter lange når de er voksne. Hvis du ser godt etter i tidevannsbassengene og pyttene som ligger igjen ved lavvann langs norskekysten kan du kanskje få øye på hoppekrepsene, for arten er vanlig i slike miljøer langs kysten av Nordvest-Europa.

Den mest kjente arten i hoppekreps-klassen i havet er forøvrig raudåte, som blir opptil 5 millimeter lang og er en helt sentral art i økosystemet i Norskehavet.

Dyrket hoppekreps i laben

Torben Lode og postdoktor Jan Heuschele samlet inn hoppekreps fra to ulike steder: I strandsonen nær Drøbak og ved øya Tjärnö utenfor Strömstad. Disse ble deretter holdt i kulturer på laboratoriet. I forkant av forsøket plukket de ut og isolerte gravide hunner. Når egg fra hunnene var ferdig utviklet til larver, plukket forskerne ut åtte unge larver fra hver hunn – totalt 72 larver fra ni forskjellige hunner. Larvene ble fulgt individuelt mens de utviklet seg videre til voksne individer, mens de levde i hvert sitt lille kammer med saltvann i laboratoriet.

Det omstendelige oppsettet var nødvendig fordi forskerne ville vite hvilke larver som var søsken:  Da kunne de også undersøke hvor viktig det er med genetisk variasjon i toksikologiske studier.

Dobbelt stress hadde stor effekt

Hoppekrepsen Tigriopus brevicornis, gravid hunn
Gravid hunn av hoppekrepsarten Tigriopus brevicornis. Foto: Aidan Long, Wikimedia Commons.

De 72 hoppekreps-larvene vokste opp inndelt i fire grupper. Den ene gruppen levde i rent saltvann, den andre gruppen levde i saltvann som var forurenset med miljøgiften kobber, den tredje gruppen levde i saltvann hvor det tidligere hadde svømt trepigget stingsild (Gasterosteus aculeatus), og den fjerde gruppen levde i vann som inneholdt både kobber og «lukten» av stingsild.

Poenget med stingsild-vannet var at denne lille rovfisken utskiller et såkalt kairomon. Stingsild er en art som blant annet spiser hoppekreps, og kairomon i vannet utløser en stressreaksjon hos hoppekrepsene. De «lukter» at de er i fare og tror at det er stingsild i nærheten.

Kobber ble valgt blant mange andre miljøgifter fordi spormetallet har en generell og bredspektret effekt.

En artikkel som nå er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Environmental Science and Technology viser at absolutt alle hoppekrepsene i det rene saltvannet var blitt voksne og kjønnsmodne etter 12 dager. I gruppen som levde i et miljø hvor det «luktet» stingsild, var 89 prosent blitt voksne i løpet av den samme tiden. Blant hoppekrepsene som levde i et kobberforurenset miljø, var 41 prosent blitt voksne.

– Den største overraskelsen var at bare 19 prosent av hoppekrepsene som ble utsatt for begge belastningene, var blitt voksne i løpet av de 12 dagene. Modellering viste at mens individer i kontrollgruppen var forventet å bli voksne i løpet av ca. 11 dager, førte den kombinerte belastningen til at hoppekrepsene var forventet å bruke 14 dager. Altså ca. 27 prosent lenger tid enn hoppekrepsene i kontrollgruppen, forteller Lode.

Første gang i verden

Torben Lode og Katrine Borgå
Professor Katrine Borgå er imponert over Torben Lodes eksperiment og over resultatene. Foto: Bjarne Røsjø, UiO. Bruk bildet.

– Dette er første gang i verden at det er blitt gjort et slikt eksperiment, og gjort et slikt funn, med organismer som lever i saltvann. Det er tidligere blitt gjort liknende studier i ferskvann og på landjorden, men alt i alt er det gjort veldig få undersøkelser av multistress. Spesielt av den typen vi har gjort, der vi inkluderer biologiske stressfaktorer, understreker professor Katrine Borgå ved Institutt for biovitenskap.

Forskerne ble overrasket da de så resultatene av eksperimentene.

– I dette tilfellet hadde vi egentlig ventet at predasjonspresset og miljøgiftene skulle motvirke hverandre. Tidligere studier med hoppekreps viser at predasjonspress kan redusere den tiden det tar å bli kjønnsmoden, mens kobber forlenger den. Men her så vi isteden at predasjonspresset doblet effekten av kobberforurensningen, forteller Lode.

Resultatene bekrefter uansett at multistress i naturen gir god grunn til bekymring og at responsene kan være overraskende og avvike fra forventningene.

– Populasjoners veksthastighet blir påvirket av mange faktorer, men størrelsen og alderen ved kjønnsmodning kan opplagt ha en sterk effekt på hele populasjonen. Hvis hoppekrepsene i naturen bruker lengre tid på å bli voksne, vil det øke risikoen for å bli spist før de rekker å formere seg. Det er nærliggende å tro at det kan ha en effekt på populasjonens vekstrate, sier Torben Lode.

Med andre ord: Det blir mindre mat igjen til de dyra som lever av å spise hoppekreps. De små krepsdyrene utgjør en av verdens mest tallrike dyreklasser og er en viktig link i marine næringskjeder mellom produsenter (alger) og konsumenter (for eksempel små fisk og fiskeyngel). De små fiskene er igjen mat for de større fiskene, som for eksempel kysttorsken.

Imponert professor

Professor Katrine Borgå, som er Lodes hovedveileder, er imponert over eksperimentet og resultatene.

– Det er flere ting som er unike med dette eksperimentet. Torben har for eksempel fulgt opp utviklingen til hver enkelt hoppekrepslarve spesifikt, mens det i toksikologitester ellers er mer vanlig å studere effekter i begre som inneholder mange hoppekrepser. Dette har vært et svært omfattende og krevende arbeid med lange arbeidsdager for Torben.

– I tillegg er det også vanlig å bruke hoppekreps-kulturer basert på én eneste hunn, som selvsagt gir minimalt med genetisk variasjon. Torben har sett på enkeltindivider fra ni ulike hunner. Vi valgte å hente hoppekreps fra to ulike steder, fordi hoppekrepsene fra en og samme tidevannspytt kan være svært like genetisk. Denne fremgangsmåten sikrer en større genetisk diversitet og gir oss en helt annen forståelse av variasjonen mellom dyrene i hvordan de påvirkes av de ulike behandlingene, sier Borgå.

– En annen ting som er stilig med denne studien, er at det har vært vanligere å se på kombinasjoner med for eksempel temperaturøkning, forsuring og forurensing – altså menneskeskapte stressfaktorer – når man undersøker effektene av multistress. Det er gjort veldig få studier som ser på naturlige stressorer, som predasjon, i kombinasjon med miljøgifter, tilføyer hun.

Hoppekrepsenes travle dager

Ulike stadier av hoppekrepsen Tigriopus brevicornis
Det er ganske travelt å være hoppekreps: Tigriopus brevicornis går gjennom 12 stadier l løpet av 12 dager. Bildet viser seks av disse stadiene, mens nr. 3 fra høyre viser to som parrer seg. Foto: Aidan Long, Wikimedia Commons

Torben Lode understreker at størrelsen på hoppekrepsene som levde i de fire ulike miljøene i laboratoriet, ikke varierte noe særlig når de var blitt voksne. Det som varierte, var i hovedsak tiden de brukte på å bli voksne og kjønnsmodne.

Hoppekrepsene har forøvrig nokså travle dager når de vokser opp.

– I løpet av de 12 dagene kontrollgruppen brukte på å bli kjønnsmodne, gjennomgikk de hele 12 stadier med skallskifte! Først gjennomgår de seks larvestadier, og deretter gjennomgår de en metamorfose som innebærer at de skifter kroppsform. I dette stadiet kaller vi dem for copedoditter, og de ser ut som små voksne. Og så gjennomgår de fem nye skallskifter før de endelig er utvokst, forteller Lode.

Kontrollgruppen gikk i samme miljø som de øvrige behandlingene, men i vann som ikke var tilsatt kairomoner eller kobber. Dette skal likne på forholdene i et rent miljø i naturen.

Både stipendiat Torben Lode og professor Katrine Borgå er forskere ved Institutt for biovitenskaps seksjon for akvatisk biologi og toksikologi (AQUA). Forskerne ved AQUA mener det er viktig å undersøke hvordan flere stressfaktorer virker sammen i naturen, og sammen søkte de midler fra IBV til å etablere et strategisk satsingsområde med navnet LUMS (Life History Under Multiple Stressors). LUMS ledes av professor Josefin Titelman ved AQUA.

Kontaktpersoner:

Stipendiat Torben Lode, Institutt for biovitenskap

Professor Katrine Borgå, Institutt for biovitenskap

Vitenskapelig artikkel:

Torben Lode, Jan Heuschele, Tom Andersen, Josefin Titelman, Ketil Hylland, and Katrine Borgå: Predation Risk Potentiates Toxicity of a Common Metal Contaminant in a Coastal Copepod. Environmental Science & Technology 2018, Oct 31.

Les mer på Titan.uio.no:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Dagens islandshester nedstammer antakelig fra hestene som ble gravlagt sammen med vikinger på Island.

Mektige islandske vikinger fikk hingster med seg i graven

Eldgammelt DNA fra 19 hester i vikinggraver er undersøkt, og det viste seg at alle unntatt én var av hankjønn. Det tyder på at de virile og til dels aggressive dyrene ble slaktet som ledd i et gravferdsritual som skulle markere den avdøde vikingens status.

Else-Ragnhild Neumann

Et forskerliv i stein og vulkaner

Hun ble Norges første kvinnelige professor i geologi og er ikke minst kjent for sine funn om det vulkanske Oslofeltet. På hennes 80-årsdag, 7. desember, deles den første prisen ut i Else-Ragnhild Neumanns navn.