– verktyg för havsmiljödirektivet
AGNES KARLSON, MARIE LÖF, BRITA SUNDELIN & ELENA GOROKHOVA, STOCKHOLMS UNIVERSITETEmbryoutveckling som indikator för miljögifter
Embryoskador hos kräftdjur används som indikator inom svensk miljööver- vakning för att upptäcka effekter av miljögifter. Till skillnad från biomarkörer som oftast mäts som enzymaktivitet har embryoskador som är direkt kopplat till reproduktionsframgång hos en popula- tion stor ekologisk betydelse. Metoden har nyligen utvärderats inom Helcoms Coreset II projekt för att ta fram indika- torer som ska användas av alla länder runt Östersjön för att bedöma miljöpå- verkan och miljötillståndet i Östersjön. Även embryoutveckling hos tånglake ut- vecklas för att bli en godkänd biologisk effekt-indikator. Tanken är att embryo- utvecklingen hos dessa två arter ska kunna ersätta varandra som indikatorer i områden där den ena arten saknas. Båda metoderna ingår i ICES lista över prioriterade metoder för att upptäcka ef- fekter av miljögifter.
FAKTA
Foto: Brita Sundelin
Embryon av vitmärla med ett missbildat och membranskadat embryo i mitten.
går det att skilja effekter som orsakas av miljögifter från andra stressfaktorer som syrebrist, temperatur och födobrist? För att ta reda på detta analyserades nyligen enzy- maktiviteten i vitmärlor från samma fält- studie. Resultaten stämmer väl överens med embryoskadorna. Honor som hade miss- bildade och membranskadade embryon hade också förhöjda värden av biomarkö- ren ORAC (kapacitetet att absorbera antio- dixanter). Ju fler missbildade embryon det var i kullen, desto högre ORAC-värden hos honorna. Aktiviteten i den viktiga signal- substansen i nervsystemet, acetylkolineste- ras (AChE), minskar vanligen i organismer som utsätts för vissa miljögifter, till exem- pel PCB och dioxiner, och enzymet fung- erar därigenom som en biomarkör. Det här är något som har framkommit i tidigare studier av vitmärla. I fältstudien minskade AChE-aktiviteten hos honor med många membranskadade embryon i kullen. Varia- tionen i dessa biomarkörer kunde till stor del förklaras av olika kombinationer av tungmetaller, PAH:er och PCB:er.
Miljövariabler spelar roll
Förutom miljögifter bidrar flera andra vari- abler till att förklara variationen i embry- oskador och biomarkörer mellan olika provtagningsområden. Såväl mängden organiskt kol i sedimentet, som vattnets salthalt och djup påverkar förhållandet mellan biomarkörer och föroreningar. När det gäller avstannad embryoutveckling är denna typ av skada vanligare längre norrut
i Östersjön, och den korrelerar därför nega- tivt med salthalt och även bottendjup.
Sämre tillgång på näring har länge ansetts vara den främsta orsaken till att vitmärlans embryon stannar i utveck- lingen, men miljögifter som PAH:er och metaller verkar alltså också kunna ge upphov till denna skada. Däremot påverka- de inte mängden organiskt kol i sedimentet förekomsten av embryon med avstannad utveckling. Kopplingen mellan mängden organiskt kol i sedimentet och kullstorle- ken hos vitmärlan var även den svag, vilket tyder på att mängden organiskt kol är ett för grovt mått på näringsstatus i sedimen- tet. Framöver kommer data från miljö- övervakningen av växtplanktonblomning- ar användas i analyserna. Tidigare studier från både Bottenhavet och Vättern har visat att växtplankton kan öka kullstorleken och samtidigt minska vissa embryoskador hos vitmärlan.
Dieten kan påverka reproduktionen För att skilja på effekter av miljögifter från effekter av födobrist kommer undersök- ningarna att kompletteras med studier av stabila isotoper hos vitmärlan. Stabila isotoper av kol och kväve ger information om djurens diet och miljön de lever i. Vari- ationen i isotopsammansättning mellan individer kan användas för att se hur vitmärlans diet varierar. Populationer som äter mer varierad föda, bör ha bättre förut- sättningar hitta mat och därmed återspegla sig i bättre embryoöverlevnad, framför allt i
färre embryon som stannar i utvecklingen. Populationer som är beroende av endast en sorts föda blir mer sårbara. Skillnader i valet av föda mellan olika populationer av vitmärlor påverkar dessutom näringsväven genom konkurrens med andra bottenle- vande organismer och därigenom effekti- viteten i viktiga ekosystemfunktioner som nedbrytning av organiskt material. Ekosystembaserad förvaltning
Ett av målen med Havsmiljödirektivet är en ekosystembaserad förvaltning. Det innebär att biologiska effekter på fler olika nivåer analyseras tillsammans med miljödata. Om vitmärla används skulle det se ut så här: tsubcellulär nivå, till exempel enzymak-
tivitet och andra biomarkörer,
tpopulationsnivå, till exempel embryo- skador som påverkar reproduktions- framgången,
tekosystemnivå, till exempel födoni- schens storlek som påverkar omsättning av organiskt material.
Miljödata kan till exempel vara växtplank- tonblomningens intensitet och artsam- mansättning eller syreförhållanden i bott- narna.
Arbetet med att utveckla embryoska- dor som indikatorer har nu börjat på allvar och det innebär att bedöma den ekologiska statusen i de olika regionerna med hjälp av vitmärlan.
S
Både miljögifter och naturlig stress som brist på föda, syrebrist eller höga temperaturer kan ge skador på vitmärlans embryon. Biomarkö- rer, som är specifika för kemiska föroreningar eller syrebrist, kan därför hjälpa oss att tolka resultaten och förstå hur påverkan ser ut. Genom att kombinera informationen med uppgifter om tillgång på föda och vatten- kvalitet kan bilden av hur miljöstörningar uppstår och vilken effekt de har bli mer fullständig. n
Havsmiljödirektivet och effektindikatorer
Havsmiljödirektivet syftar till att alla havsområden inom EU ska ha uppnått så kallad god miljöstatus till år 2020, bland annat ska föroreningar inte förekomma i sådana koncentrationer att de kan ge upphov till skadliga effekter. Biologiska effekt-indikatorer är en förutsättning för att kunna bedöma effekterna av de komplexa blandningar av miljögifter som Östersjöns djur utsätts för och att utvärdera effekten av genomförda åtgärder för att minska miljö- giftsbelastningen.
FAKTA
Föroreningar Miljövariablert.ex. föda, temperatur, syrebrist Biomarkörer t.ex. ORAC och AChE Specifika embryoskador INDIKATORER
+
Störst påverkan i Södra Botten- havet och Stockholms skärgård Resultaten överensstämmer med de resul- tat som redovisats i Havet 2013/2014. Även när flera års data analyserats är det fortfa- rande i södra Bottenhavet och i Stockholms skärgård som det finns störst andel honor med skadade embryon i kullen. Detta trots att embryon med avstannad utveckling tagits med i analysen, till skillnad från tidi- gare år då enbart embryon med missbild- ningar och membranskador fanns med.
Andelen skadade embryon i kullen (embryoskadefrekvensen) följer resulta- ten för honor med skadade embryon där andelen skadade embryon per kull framfö- rallt är förhöjd i Stockholms skärgård, men även utanför Höga kusten. Både andelen honor med skadade embryon och skade- frekvensen hos embryon var högst 2012.
När det gäller honor med döda äggsam- lingar, som främst indikerar dåliga syre- förhållanden, noterades också de högsta värdena 2012 och framförallt vid de djupa- re stationerna i region 1. Generellt sett var andelen honor med döda äggsamlingar dock låg jämfört med tidigare år, särskilt i egentliga Östersjön. Framöver kommer analyser av hela tidsserien utföras för stationer där det är möjligt, både vad gäller döda äggsamlingar och embryoskador. Stora kullar innebär
ofta skadade embryon
När det gäller kullstorleken var kullarna störst år 2012 och regressionsanalysen för andelen honor med embryoskador visar att ju större kullarna är desto större är sannolikheten för att en hona ska få skada- de embryon. I södra Bottenhavet samt
i Sörmlands skärgård (Askö-området) har honorna överlag större kullar, medan kullarna är mindre i Stockholms skärgård och utanför Sundsvall. Från Sundsvall ner till Sörmlands skärgård (regionerna 3 och 5–7) varierar kullstorlekarna på ett likartat sätt med högst värden år 2012 och lägst 2013 och visar alltså en signifikant samspelsef- fekt mellan region och år. Detta tyder på att till exempel tillgången på föda eller syre- förhållanden kan påverka kullarnas storlek och därmed även skillnader i embryoska- dor mellan regioner och år. För närvaran- de undersöks eventuella samband mellan födotillgång, födokvalitet och andra miljö- faktorer och olika slags embryoskador i hela tidsserien för att bättre kunna ta reda på vilka skador som orsakas av naturliga orsaker.