Dissertation/Thesis Abstract

Copper Exposure of Freshwater Mussels (Anodonta anatina): Some Physiological Effects
by Nugroho, Andhika Puspito, Dr.Nat., Universitaet Bayreuth (Germany), 2012, 83; 10692297
Abstract (Summary)

Kupfer (Cu), ein Übergangmetall, hat die Tendenz, in seinen Konzentrationen in Süßwasser-Ökosystemen gegenüber natürlichen Werten anzusteigen, bedingt durch seine zahlreichen industriellen und elektro-, bau- und agrar-technischen Anwendungen. In Wasser kann Kupfer gelöst in freier ionischer Form und in verschiedenen komplexartigen Verbindungen vorliegen, und es kann gebunden an suspendiertem Sediment auftreten. Süßwassermuscheln, die an der Schnittstelle von frei fließendem Wasser und Sediment-Phase leben, können es direkt aus dem Wasser oder durch Verzehr von Organismen niedrigerer trophischer Ebenen, die mit Kupfer überladen sind, zu sich nehmen. Für Muscheln ist Kupfer in geringer Konzentration als Cofaktor von Metalloenzymen zur Regulation des Wachstums und der Entwicklung unerlässlich, aber auf hohem Niveau ist Kupfer giftig. Die Teichmuschel Anodonta anatina ist eine Süßwasser-Arten, die sich in vielen limnischen und fliessenden Europäischen Ökosystemen befindet. Die mögliche Beteiligung von Cu am allgemeinen Niedergang vieler europäischer Süßwassermuscheln ist die wesentliche Motivation für diese Arbeit. Die hier beschriebene Forschungsarbeit zielt darauf ab, einige Aspekte der Bedeutung der Cu-Exposition für Aufnahme, Verteilung, Bioakkumulation und Elimination in der Süßwassermuschel A. anatina und seine potentiellen patho-physiologischen Auswirkungen zu untersuchen. Die Arbeit begint mit der Aufzucht 63Cu-beladener Algen als Futter für die Muscheln, ohne dass der Nährwert der Algen beeinträchtigt wird. In den folgenden Experimenten werden Muscheln dem stabilen Isotop 63Cu durch Wasser oder durch die Algen als Nahrung ausgesetzt, um die relative Bedeutung der Cu-Aufnahmewege für dessen Verteilung und Anreicherung in den Organen der Muschel zu untersuchen. Die Auswirkungen auf die Calcium-Homöostase, auf lösliche Kohlenhydrate und Protein-Konzentrationen in den verschiedenen Geweben, auf die Metallothionein-Induktion und die Höhe der Glutathion-Konzentrationen, auf die Aktivitäten der antioxidativen Enzyme und der Glutathion-Reduktase, und auf die Lipidperoxidation werden überprüft. In einem Vor-Experiment wird Parachlorella kessleri bei sechs Cu-Konzentrationen (0; 5,9; 11,7; 23,5; 47 und 94 µmol L-1) für 4 Tage kultiviert. Bei einer Cu Konzentration von bis 6 µmol L-1 ist des Wachstum von P. kessleri weitgehend unverändert und als 63Cu-tragende Nahrung für das Muschel-Experiment geeignet. Exposition bei Cu-Konzentrationen über 6 µmol L-1 hat offensichtliche Auswirkungen auf das Wachstum und den physiologischen Zustand der Algen. Drei Gruppen von je 21 Muscheln werden in diesem Muschel-Expositions-Experiment verwendet. Eine Gruppe dient als Kontrolle, und bei den beiden anderen wird das stabile Isotop 63Cu mit dem Wasser bei 0,3 µmol L-1 oder mit der Nahrung (1,5 mg L-1 gefriergetrocknete, Cu-beladene Algen, das entspricht ca 0,06 µmol L-1 Cu) für 24 Tage gegeben, gefolgt von 12 Tagen Ausscheidungsphase. Für die Analysen werden nach dem Zufallsprinzip aus jeder Gruppe an den Tagen 0, 6, 12, 18, 24, 30, und 36 drei Muscheln entnommen. Die Muscheln werden betäubt und Hämolymphe und Extrapallial-Flüssigkeit werden isoliert, bevor die Muscheln in Kiemen, Mantel-, Nieren-, Verdauungsdrüse-, Fuß-, Adduktoren, Darm und den Rest (Gonaden, Herz und labialen Palpen) seziert werden. Während der Kupfer-Exposition steigt die Menge des exogenen (63Cu) und des gesamten Kupfers in allen Kompartimenten. Die Aufnahme aus dem Wasser führt zu einer höheren Cu Konzentrationen als aus der Nahrung, aber dennoch ist der letztere Weg in relativer Betrachtung effizienter, wenn man die fünf-fach niedrigere nominale Konzentration von Kupfer bedenkt. Das Metall wird bei Exposition der Muscheln mit dem Wasser vor allem in den Mantel, die Kiemen und die Verdauungsdrüse verteilt, bei Aufnahme über die Nahrung vor allem in die Verdauungsdrüse und den Darm. In der Ausscheidungsphase von zwei Wochen wird Kupfer schnell aber nicht vollständig eliminiert. Mit zunehmenden Cu Konzentrationen steigen die Ca Konzentrationen in allen Kompartimenten, begleitet von Rückgängen der löslichen Kohlenhydrate und Proteine in den Kiemen, im Mantel, in der Verdauungsdrüse und in der Niere. Gleichzeitig führt die Cu Exposition zum Anstieg von Malondialdehyd, zur Abnahme von Glutathion, starkem Anstieg der Metallothionein-Konzentrationen, und Veränderungen in den Aktivitäten der antioxidativen Enzyme Superoxiddismutase, Katalase, und Glutathion-Peroxidase, und der Glutathion-Reduktase in den Kiemen, im Mantel, in der Verdauungsdrüse und der Niere. Während der Ausscheidungsphase beginnen sich die meisten Parameter zu normalisieren, aber nicht vollständig zurück zu Normal-Werten. Der durch erhöhte Kupfer-Exposition verursachte erhebliche physiologische Stress könnte also einer der Faktoren in der ökotoxikologischen Kausalkette sein, die zu den kontinuierlich abnehmenden Populationen einer ganzen Reihe von Europäischen Süßwassermuscheln führen.

Indexing (document details)
Advisor:
Commitee:
School: Universitaet Bayreuth (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/1(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Biogeochemistry, Zoology
Keywords: Copper accumulation, Environmental toxicology
Publication Number: 10692297
ISBN: 9781392532157
Copyright © 2020 ProQuest LLC. All rights reserved. Terms and Conditions Privacy Policy Cookie Policy
ProQuest