Fiskens hälsotillstånd ger en tidig signal om miljöpåverkan
Hur mår fisken i nationella kustreferensområden?
Åke Larsson, Niklas Hanson, Lars Förlin och Jari Parkkonen - Institutionen för Biologi och Miljövetenskap
2012-05-03
Hälsoundersökningar på fisk
• Mätprogrammet består av 25-30 väl beprövade
biokemiska, fysiologiska och histologiska
mätvariabler, s k biomarkörer.
• Fiskhälsoundersökningar är sedan 1988 en del av
den nationella integrerade kustfiskövervakningen
och används även i recipientkontrollprogram.
• Metodiken har tillämpats under mer än 30 år för att kartlägga effekter av enskilda kemikalier (metaller
och organiska miljögifter) och komplexa blandningar (ex industriavloppsvatten, lakvatten, dagvatten)
både i laboratorieförsök och vid fältundersökningar i förorenade områden.
• Fördelar med hälsoundersökningar på fisk:
•
kan användas både vid fältstudier på vildlevande fiskpopulationer och i konfirmerande exponeringsförsök på
laboratoriet
•
ett brett program av biomarkörer ger möjlighet att dels fånga upp effekter av olika kemikalier i miljön och dels
effekter på flera olika organfunktioner
•
god kunskap om hur olika biomarkörer och de livsfunktioner som de återspeglar kan påverkas av exponering
för olika miljögifter
•
hög känslighet; påvisar effekter på ett tidigt stadium och vid låg exponering ( early warning ); kan kartlägga
påverkan även långt från utsläppspunkten
Valda mätvariabler/biomarkörer återspeglar centrala livsfunktioner
Funktion
Mätvariabel / biomarkör
Energi, tillväxt, kondition
Total kroppsvikt, somatisk vikt, längd, ålder, somatiskt
konditionsindex
Reproduktion, endokrin störning
Gonadsomatiskt index (GSI), vitellogenin i blodplasma, könskvot
hos tånglakeyngel
Leverfunktion, avgiftning,
oxidativ stress
Leversomatiskt index (LSI), leverhistologi, EROD-aktivitet,
glutationreduktas, glutation S-transferas, katalas.
Förekomst av genotoxicitet
DNA-addukter i lever
Indikator på metallbelastning
Metallothionein i lever
Kolhydratmetabolism/stress
Blodglukos, blodlaktat
Syretransport, blodbildning
Hematokrit, omogna röda blodceller, hemoglobin
Immunförsvar, vävnadsskador
Vita blodceller: lymfocyter, granulocyter, trombocyter,
makrofagcentra i mjälten
Saltbalans, cellskador
Klorid, natrium, kalium och kalcium i blodplasma
Undersökningsområden
• Fyra kustlokaler med små eller inga lokala
föroreningskällor:
• Kvädöfjärden (Östersjön), sedan 1988
Holmöarna
• Fjällbacka (Skagerrak), sedan 1989
• Holmöarna (Bottenviken), sedan 1993
• Torhamn (Södra Östersjön), sedan 2001
Fjällbacka
Kvädöfjärden
• Abborre provtas i september
• Tånglake provtas i november och april
Torhamn
Bedömning av hälsotillstånd för abborre och tånglake i nationella
kustreferensområden i Västerhavet, Östersjön och Bottniska Viken
• Referensområdena har valts för att de anses obetydligt påverkade av lokala
föroreningskällor. Flera hälsovariabler hos abborren och tånglaken visar därför inte
några signifikanta förändringar eller tidstrender i de fyra kustreferensområdena under
mätperioden.
• Det är däremot oroväckande att allt fler hälsovariabler/biomarkörer på senare år
uppvisar signifikanta tidstrender som tyder på att fisken i ökande grad är påverkad av
exponering för något eller några miljögift(er) och/eller av andra miljöfaktorer. Effekterna
är mest påtagliga hos abborre i Kvädöfjärden, men liknande påverkan på flera
biomarkörer observeras hos både abborre och tånglake i samtliga kustreferensområden.
EROD-aktiviteten i levern tyder på ökande giftexponering och
inducerad avgiftningsfunktion
EROD hos abborre i Kvädöfjärden har ökat
successivt och är idag 5ggr högre än när
undersökningarna startade. Ökningen, som
tilltagit under senare år, tyder på en
exponering för potenta kemiska ämnen.
Liknande successiv EROD-ökning ses hos
abborre vid Holmön och Torhamn.
EROD-aktiviteten uppvisar en signifikant trend
även hos tånglake i Kvädöfjärden, men
mellanårsvariationen är större än hos
abborre. Liknande effekt ses hos tånglake i
Fjällbacka.
Även aktiviteten av enzymerna GR och GST i levern indikerar en
ökande giftexponering
Aktiviteten av glutationreduktas (GR)
har ökat, medan aktiviteten av
glutationtransferas (GST) har minskat
hos abborre vid Holmön. GR-aktiviteten
har på senare år planat ut på en hög
nivå.
En ökad GR-aktivitet tyder på förhöjd
oxidativ stress hos fisken. Det är okänt
vilka yttre miljöförändringar som kan
orsaka en minskad GST-aktivitet.
Liknande förändringar för GR och GST
observeras hos både abborre och
tånglake i övriga kustreferensområden.
Relativa gonadstorleken (GSI) har minskat hos abborrhonor sedan
början på 1990-talet
GSI minskade med 20-30 % hos
abborrhonor i Kvädöfjärden under perioden
1990-2004. Enstaka år var GSI 35-40 %
lägre än i början av 1990-talet. Från 2004
har minskningen avstannat och det ses en
svag tendens till ökning. Uppföljande studier
visar att det är antalet ägg i könskörtlarna
som minskar.
Minskad gonadstorlek är en varningssignal
om att fisken kan vara exponerad för ämnen
som hämmar eller försenar könsmognaden.
GSI har minskat signifikant med 20 % under
tidsperioden hos abborrhonor vid Holmön.
Minskningen har dock avstannat under de
senaste åren.
Förändrad WBC-bild hos tånglake och abborre indikerar att
immunförsvaret är påverkat
Antalet vita blodceller, främst lymfocyter och trombocyter, har ökat signifikant hos tånglake i Fjällbacka
(se figurerna) och i Kvädöfjärden. Även abborre i kustreferensområdena visar en liknande förändring i
WBC-bilden. Denna påtagliga effekt tyder på att fiskens immunförsvar är inducerat.
Ytterligare signifikanta tidstrender signalerar
att kustfisk i våra nationella referensområden är påverkad
• Ökning av klorid i blodet, främst hos abborre och
tånglake i Kvädöfjärden, indikerar att fisken har problem
med saltregleringen.
• Ökad kalciumnivå i blodet hos kustfisk på samtliga
lokaler förstärker bilden av en försämrad jonreglering.
• Successivt ökande halt av blodglukos hos abborre i
Kvädöfjärden och Torhamn under senare år tyder på att
ämnesomsättningen och dess reglering är påverkad.
Foto: Oceana.org
• Minskning av antalet omogna röda blodceller
hos abborre i Kvädöfjärden och Torhamn indikerar
en lägre nyproduktion av röda blodceller.
Foto: Arne Kuilman
Summering: förändrat hälsotillstånd hos kustfisk
Holmön
Abborre
Gonadutveckling
Kvädöfjärden
Abborre
Tånglake
Torhamn
Abborre
Fjällbacka
Tånglake
GSI
---
---
0
0
0
EROD
++
+++
++
+
++
GR
++
+
0
+
+
GST
---
-
---
-
---
Glukos
+
+++
++
+++
+
Lymfocyter
Trombocyter
+
+
++
++
+++
+
+++
+++
0
+++
Röd blodcellsbild
i-RBC
-
--
0
--
0
Saltbalans
Klorid
0
+++
++
0
+
Kalcium
+
++
++
+
++
Leverfunktion
Kolhydratmetabolism
Immunförsvar/
WBC-bild
+ + + eller - - + + eller - + eller 0
stark signifikant tidstrend
signifikant tidstrend
tydlig tendens/tidigare förändring
ingen tidstrend eller tendens
Varför uppvisar kustfisken allt påtagligare tecken på
hälsoeffekter?
•
Flera exponerings- och effektbiomarkörer indikerar att kustfisken i våra
referensområden är exponerad för kemiska ämnen som påverkar fysiologiska
funktioner.
•
Någon direkt koppling mellan effekterna och uppmätta miljögiftshalter i fisken har inte
kunnat visas. Det finns andra övervakade miljögifter som ökar i miljön, men som inte
mätts i prov från kustfisk i de aktuella områdena. Dessutom finns tusentals kända
och okända potentiella miljögifter som inte övervakas.
•
Ett positivt samband har visats mellan EROD-aktiviteten i levern och halten PAHmetaboliter i gallan hos abborre i Kvädöfjärden, samt mellan EROD och flödesdata från
Vindån som rinner ut i området. Vissa PAHer som bildas vid förbränning (ex benso(a)
antracen och fluoren) ökar i mussla i samma område.
•
En ständig tillförsel av PAHer och/eller andra kemiska ämnen till kustvattnen
genom ökad landavrinning kan därför vara en möjlig förklaring till effekterna.
Forts. Varför
uppvisar kustfisken allt påtagligare tecken på hälsoeffekter?
•
Den komplexa symptombilden med påverkan på olika fysiologiska funktioner
överensstämmer inte med påvisade effekter av kända enskilda miljögifter. Däremot
finns likheter med effektbilden hos fiskar i komplext förorenade områden. Det är därför
sannolikt att det är samverkanseffekter av en varierande cocktail av olika kemiska
ämnen som är orsaken till försämrad hälsa hos kustfisk.
•
Det kan inte uteslutas att även andra orsaker än miljögifter (t ex. storskaliga
miljöförändringar, klimatfaktorer och algtoxiner) kan bidra till den försämrade
hälsostatusen hos kustfiskar.
•
Uppföljande studier kommer att påbörjas under 2012 för att utreda orsakerna till de
observerade effekterna på kustfiskens hälsa - en mycket komplex och svår uppgift!
Sammanfattning
•
Kustfisken i rena områden visar allt tydligare tecken på exponering för kemiska
ämnen och en påverkan på flera fysiologiska funktioner (t ex. förminskade gonader,
inducerat immunförsvar, ökad oxidativ stress, minskad bildning av röda blodceller, samt
påverkad saltreglering och ämnesomsättning).
•
Förändringarna ger sammantaget en mångfacetterad symptombild som:
•
observeras på två kustfiskarter och på olika lokaler (med viss variation i effektmönster och styrka)
•
påminner om komplexa effektbilder som förekommer hos fisk i förorenade recipienter.
•
Några tydliga kopplingar har inte kunnat göras mellan påvisade effekter och de
miljögiftshalter som idag mäts i kustfisk.
•
De tydliga effekterna på individnivå har hittills inte kunnat kopplas till förändringar på
beståndsnivå.
•
En möjlig hypotes är att kustfisken är utsatt för en ständig tillförsel av en cocktail av
kemiska ämnen till kustvattnen genom ökad landavrinning.
Det är angeläget att orsakerna kartläggs innan eventuella effekter uppkommer på
populations- och samhällsnivå.
