Aquatische Wirbellose

3.4 Akkumulation von Xenobiotika im Cladoceran-Körper

Xenobiotika beeinflussen aquatische Wirbellose entweder durch direkte Toxizität gelöster Giftstoffe oder als kontaminierte Nahrung. Die Auswirkungen können unmittelbar oder verzögert sein und sich als Schädigung der Stoffwechselverbindungen im Organismus oder als teratogene, störende oder diskoordinierende Verbindungen im natürlichen biozönotischen Netzwerk manifestieren. Bei niedrigen Konzentrationen von Xenobiotika leben und vermehren sich Cladocera weiter, sind jedoch weniger produktiv. Hohe Konzentrationen von Xenobiotika verursachen entweder den Tod oder verringern die Lebensdauer. Sie stören auch natürliche Anpassungsprozesse. Im Allgemeinen haben sie weitreichende Auswirkungen auf Arten-, Populations- und biozönotische Ebene.

Zahlreiche Experimente haben eine Abnahme der Lebensdauer und Fruchtbarkeit in Gegenwart toxischer Substanzen gezeigt. Beklemishev (1924) wies auf die Notwendigkeit hin, die Penetrationsrate von Giftstoffen durch Integumente zu berücksichtigen. Er beobachtete, dass Cladocerane, wenn sie in eine giftige Lösung gegeben werden, sich zunächst wie gewohnt verhalten („als wäre nichts passiert“), dann Anzeichen von Angst zeigen, verzweifelte Idioten machen, auf den Boden sinken und dort gelegentlich Bewegungen ausführen, dann alle Bewegungen stoppt und schließlich das Herz stoppt. Übermäßige Verschmutzung kann das gesamte Tierleben töten oder bei niedrigeren Konzentrationen Tierarten selektiv töten oder bestimmte Vitalfunktionen oder Wechselbeziehungen hemmen.

Hier liegt der Schwerpunkt auf Studien, die zeigen, wie fremde Chemikalien in ihren Stoffwechsel involviert werden oder von Cladocera transformiert werden und wie die Chemikalien oder übermäßigen Faktoren bestimmte Funktionen oder Stoffwechselverbindungen beeinträchtigen. Dementsprechend werden Messungen der letalen Dosis, quantitative Merkmale der Fruchtbarkeit oder Lebensdauer hier meist nicht zitiert.

Es wurde gezeigt, dass die Biokonzentration bei höheren Temperaturen in Bezug auf Dichlordiphenyldichlorethylen (DDE) zunimmt: um 314%, wenn die Temperatur von 5 auf 25 ° C anstieg, offensichtlich aufgrund eines höheren Schlagens der Thoraxgliedmaßen und noch mehr bei schwankender Temperatur (Nawaz und Kirk, 1996). Bestimmte Substanzen können sich nicht homogen im gesamten Cladocerankörper anreichern, sondern bevorzugt in bestimmten Organen oder Geweben.

Die folgenden Daten wurden für bestimmte Elemente erhalten.

Arsen (As) wird im Körper von D. magna hauptsächlich aus Nahrungsquellen akkumuliert. Arsen aus Nahrungsalgen wird von Moina überwiegend als nichtmethyliertes Arsen und weniger als Dimethylarsenverbindungen akkumuliert (Maeda et al., 1990, 1992Maeda et al., 1990Maeda et al., 1992). In 7 Tagen akkumulierte Moina von 76 auf 111 µg As / g DW (Maeda et al., 1990). Folt (2005) fand heraus, dass Daphnien As und Hg akkumulieren, wobei die von Daphnien akkumulierten Spiegel 2-3 mal höher sind als die von Copepoden. Die Bioakkumulation von Arsen ist unabhängig vom P-Gehalt im Körper, war jedoch niedriger, wenn Nahrungsalgen P-begrenzt waren (und mehr As enthielten) (Miao et al., 2012). Der Efflux von As erfolgte hauptsächlich durch Ausscheidung – 51–60,6 % des Gesamtverlusts, weniger durch Egestion (7,9–11,9%), durch Häutung (3,6-4%). Etwa 24,7-29,8% wurden in Embryonen übertragen.

Cadmium (Cd) aus Lösung wird im Exoskelett von D. magna (Carney et al., 1986). Die interne Verteilung von 109Cd (Cadmium-109) wurde durch Ganztier-Autoradiographie bestimmt (Munger et al., 1999); Es hat sich hauptsächlich in den Divertikeln des Darms angesammelt, die Orte der Aufnahme von Nährstoffen und Ca. Cd akkumuliert von Moina (Yamamura et al., 1983) wurde meist an niedermolekulare Proteine (eine Mischung aus zwei Isoproteinen) gebunden. Es wurde auch gezeigt, dass es an der Oberfläche der Panzer von D. magna und Ceriodaphnia dubia absorbiert wird (Robinson et al., 2003). Unterschiede zwischen Daphnia, Ceriodaphnia und Moina wurden bei der Akkumulation und dem Efflux von Cd gefunden (Tan und Wang, 2011). Der Cd-Gehalt in Holopedium aus natürlichen Seen in Kanada lag zwischen 0,9 und 31 µg / g (Yan et al., 1990). In: Bodar et al. (1990a) stellten fest, dass D. magna c. 115 ng Cd / mg DW / 24 h akkumulieren und in einer einzigen Generation Resistenzen gegen Cd entwickeln kann. Darüber hinaus unterscheiden sich die letalen Cd-Konzentrationen für verschiedene Klone von D. magna. Bei Exposition gegenüber Cd reagiert D. magna, indem es seine Cd-Assimilationseffizienz und Aufnahme verringert; Zusätzlich werden Metallothioneine in seinem Körper während der Entgiftung gebildet (Guan und Wang, 2004a). D. magna juveniles erhalten doppelt so viel Cd aus Wasser als aus Algen (Chlorella) (Barata et al., 2002a,bBarata et al., 2002aBarata et al., 2002b). Die Darm-Ceca sind die Hauptstellen der Cd- und Ca-Aufnahme. D. die Magna-Empfindlichkeit gegenüber Cd nimmt nach Bestrahlung mit einem elektromagnetischen Feld niedriger Intensität im Millimeterbereich zu (Gapochka et al., 2012). D. magna kann Cd über mehrere Generationen akkumulieren und seine biologischen Parameter in Cd-freiem Wasser über ein oder zwei Generationen wiederherstellen (Guan und Wang, 2006); Daher haben sie ein hohes Potenzial für die Wiederherstellung nach CD-Kontamination. Cd hat eine kumulative Wirkung in nachfolgenden Generationen von M. macrocopa (Gama-Flores et al., 2014).

Cäsium (Cs). In einer Lösung von 137Cs (Cäsium-137) akkumuliert D. magna radioaktive Cs: der Akkumulationskoeffizient erreicht am Tag 5 84, nimmt jedoch bei der Häutung und mit der Befreiung von Jugendlichen ab (Nilov, 1983).

Fluor (F). D. magna akkumuliert Perfluoralkylsubstanzen, Proteine, die in der äußeren Lösung bei 10-20 mg / l vorhanden sind, unterdrücken die Bioakkumulation, verstärken jedoch die Bioakkumulation bei 1 mg / l (Xia et al., 2013).Blei (Pb) wird vermutlich in den Schalen akkumuliert, wahrscheinlich „hauptsächlich passiv“ (Holm-Jensen, 1948), in den Schalen von D. magna „wahrscheinlich durch Austausch“ von Ca2 + für Pb2 +.

Mangan (Mn). Der Mn-Konzentrationsfaktor von D. magna ist 65 und die maximale Aufnahme wird nach 8 h Exposition trotz aktiver Ausscheidung erreicht (Kwassnik et al., 1978).

Quecksilber (Hg). Mehr Hg akkumuliert in D. magna von Chlorella es verbraucht in Form von Methylquecksilber CH3HgCl als als Quecksilberchlorid HgCl2 (Boudou und Ribeyre, 1981; Boudou et al., 1983). Nach 48 h Exposition gegenüber Methylquecksilber (in Lebensmitteln) beträgt die Hg-Konzentration in D. magna c. 440 ng / g. Der Biokonzentrationsfaktor von HgCl2 durch Ceriodaphnia affinis erreicht 2000 in der zwanzigsten Generation (7,2 µg / g DW) (Gremiachikh und Tomilina, 2010).

Neptunium (Np). Neptunium wird von D. magna auf 40 µg/g in 48 h konzentriert, wenn es im Medium in einer Konzentration von 1,23 µg/ml vorliegt (Poston et al., 1990).Nickel (Ni) wird hauptsächlich in D. magna im Panzer, Darm und in der Hämolymphe akkumuliert (Hall, 1982). D. Magna, das Ni in Lösung ausgesetzt ist, akkumuliert es in der F1-Generation in einer Konzentration, die das 18-fache der unbehandelten Kontrollen übersteigt; Bei einer Ni-Konzentration von bis zu 42 µg / l ist der Glykogengehalt im Körper merklich verringert (Pane et al., 2004). Bei Fütterung mit Ni-kontaminierten Algen kann D. magna bis zu 72 µg Ni/g DW akkumulieren (Evens et al., 2009). Sowohl Ca als auch Mg reduzieren die Ni-Toxizität, Na hat jedoch keine Wirkung (Deleebeeck et al., 2008). Nach Vandenbrouck et al. (2009, S. 18), in D. magna Ni betrifft funktionelle Genklassen, die „an verschiedenen Stoffwechselprozessen (hauptsächlich protein- und Chitin-bezogenen Prozessen), kutikulärem Umsatz, Transport und Signaltransduktion beteiligt sind.“

Silizium (Si). In einer Probe von D. pulex (Birge und Juday, 1922) wurden insgesamt 2,8% DW Silicium angegeben.

Silber (Ag). Silber ist als hochgiftig für Cladocerane bekannt (Rodgers et al., 1997), obwohl die Anwesenheit von organischer Substanz diesen Effekt mildert (Glover et al., 2005b). Ag wird in D. magna eingebaut und nicht nur an dessen Oberfläche adsorbiert (Bianchini et al., 2002a; Bianchini und Holz, 2003a, bBianchini und Holz, 2003aBianchini und Holz, 2003b). Die Ag-Akkumulation durch Neugeborene ist in Gegenwart von Sulfid höher. Die akute Ag-Toxizität bei D. magna ist proportional zur Ganzkörperaufnahme von Na+ (Bianchini et al., 2002b). Bianchini und Wood (2003a) stellten fest, dass Ag eine ionenregulatorische Störung verursacht, die aufgrund der Hemmung der Na + -Aufnahme zu einer Verringerung der Ganzkörper-Na-Konzentration führt; Im Gegensatz dazu ist die Ganzkörper−Cl-Konzentration nicht betroffen. Die Exposition gegenüber AgNO3 führt auch zur Hemmung der Na +, K + -abhängigen Adenosintriphosphatase (Na +, K + -ATPase) als direkte Folge der Ag-Akkumulation im Körper. Die Hemmung der Na + -Aufnahme durch chronische Ag -Exposition wird durch die Hemmung der Na + -Kanäle an der apikalen „Kiemen“ -Membran erklärt (Bianchini und Wood, 2003b).AG oder Cu (enthalten in Algen, die in metallkontaminierten Medien gezüchtet wurden) tragen nicht mehr zum Überleben oder zur Reproduktion von Ceriodaphnia dubia bei als die äquivalenten Metalle auf Wasserbasis (Kolts et al., 2009). In einer Lösung von AgNO3 akkumulieren D. magna Ag in ihren Kiemen und im Verdauungstrakt, aber die Akkumulation ist in Gegenwart von Sulfid doppelt so hoch (Bianchini et al., 2005). Letztere Tatsache wurde durch das Vorhandensein von sulfidgebundenem Ag im Verdauungstrakt erklärt. Die Übertragung auf sauberes Wasser für 5 h führt zu einer signifikanten Abnahme der Ag-Konzentration in allen Körperkompartimenten. In einer Lösung von AgNO3 kann D. magna in 24 h c. 11 ng Ag / mg WW akkumulieren (Glover et al., 2005b).

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