2 - LimnoMar

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Effekte des Biozids Irgarol 1051 auf das Genitalsystem
von Asellus aquaticus (Krustazea: Isopoda)
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Watermann, B.T. Thomsen, A. , Gnass, K. , Berghahn, R.
(1)
LimnoMar, Bei der Neuen Münze 11, 22145 Hamburg,
Umweltbundesamt, Versuchsfeld Marienfelde, Schichauweg 58, D-12307 Berlin
Korrespondenz an: [email protected]
Einleitung
Irgarol ist
! ein Triazin-Derivat mit Antifouling-Eigenschaften,
! ein Hemmer des Elektronen-Transports im Photosynthesesystem II,
! ein Ersatz für Organozinn-Verbindungen(TBT),
! seit Mitte der 80er Jahre in Farben anzutreffen,
! in über die Jahre ansteigenden Konzentrationen in Oberflächengewässern meßbar,
! sehr giftig für aquatische Makrophyten und Algen,
! im Verdacht, endokrine Mediation auszulösen,
! im Verdacht, sich in Makrophyten anzureichern,
! mit Anwendungsbeschränkungen bzw. Verboten in 4 EU-Mitgliedsstaaten belegt (S,
Control
Kontrolle
DK, GB, NL).
5 µg/L
Abb. 1. Kontrollteich und ein Versuchsteich am 14. Juni 2005,
also 64 Tage nach einmaliger Gabe von 5 µg/L Irgarol
Im Rahmen einer umfangreichen Studie zum Verhalten und zum Verbleib sowie zu
den Effekten von Irgarol in der Fliess- und Stillgewässer-Simulationsanlage (FSA) in
Berlin (Abb. 1 und 3) wurden verschiedene histologische Endpunkte der Wasserassel
Asellus aquaticus (Abb. 2) mit Blick auf endokrine Mediation untersucht.
Material und Methoden
Teichaufbau
Größe: 690 x 325 x 250 cm (L, B, H)
Wasservolumen: 15 m3
Beleuchtung: im Mittel 13.000 lx
Nährstoffregime: TP > 0,02 mg/L; TN > 0,7 mg/L
Biologische Etablierung der Teiche
Abb. 2. Asellus aquaticus
Ergebnisse und Diskussion
Es stellte sich heraus, dass alle Kontroll- und Expositionsgruppen mit larvalen Acanthocephalen infestiert waren (Abb. 4), welche
an den Kiemen und nach Aufnahme in den Verdauungstrakt schwere Gewebsschädigungen hervorriefen. Die Parasiten beeinflussten
möglicherweise alle Ergebnisse, da ihnen eine mögliche Induktion von Intersexualität zugeschrieben wird.
Gleichwohl konnten unter dem Einfluss von Irgarol im Vergleich zur Kontrolle vor allem am Tag 37 erhebliche Beeinflussungen
des männlichen Reproduktionsapparats festgestellt werden. Am stärksten ausgeprägt waren diese Veränderungen bei der
Konzentration 0,2 µg /L Irgarol (Tab. 1). Sie manifestierten sich in einer Störung der Spermatogenese, wobei vor allem
Spermatiden und die Reifung von Spermatozoen betroffen waren. Die Sertoli-Zellen konnten offenbar ihre Funktion der
Bündelung und Ausreifung der Spermatozoen nicht in ausreichender Weise übernehmen (Abb. 5 und 6).
Tab. 1. Histopathologische Effekte von Irgarol (%) bei Asellus aquaticus nach 21 u. 37 d.
TWA = time weighted average, K.B. = kein Befund, SG = Spermatogonien, FZ = Follikelzellen
Gewässergrund: Sand, natürliches Sediment,
Simulation eines Uferbereiches (Abb.3)
Wasserpflanzen: Myriophyllum spicatum,
Potamogeton natans, Elodea canadensis, Chara sp.
Animpfung mit Organismen: Plankton und
Makroinvertebraten aus verschiedenen Gewässern
Berlins und Umgebung
Abb. 4. Acanthocephalen-Larven im Körper
von Asellus aquaticus, Tag 0, — = 50 µm
Tag
21
21
37
37
37
37
37
Exposition
Männchen Weibchen
Hälterung
12
5
Kontrolle 1u.2
11
8
Kontrolle 1
18
10
Kontrolle 2
20
11
TWA: 0,104 µg/L
11
10
TWA: 0,651 µg/L
11
11
TWA: 3,331 µg/L
15
9
Männl. Gonade
K.B.
K.B.
16,7
5
72,7 SG
63,6
60
Weibl. Gonade
K.B.
K.B.
K.B.
K.B.
K.B.
K.B.
11,1 FZ
Abb. 3: Schematischer Aufbau eines Teiches
Versuchsaufbau
lEinmalige Applikation (11.04.2005) von Irgarol in 6
Mesokosmen mit unterschiedlichen Konzentrationen
(1 x 0,04/ 2 x 0,2/ 1 x 1/ 2 x 5 µg/l nominal) und 2
unbelastete Kontrollsysteme
lWasserasseln Asellus aquaticus wurden von Mai bis
September 2005 den verschiedenen Konzentrationen
des Antifoulingbiozids in den Mesokosmen der Fließund Stillgewässer-Simulationsanlage (FSA) des
Umweltbundesamtes in Berlin-Marienfelde
ausgesetzt.
lZur Abschätzung der Wirksamkeit der eingesetzten
Konzentrationen wurden histologische Schnitte
angefertigt und die zentralen Organe auf
pathologische Veränderungen untersucht.
!Weitere
!
!
Details in
www.umweltbundesamt.de/fsa oder
Mohr S., Feibicke M., Ottenströer T., Meinecke S., Berghahn R.,
Schmidt R. (2005): Enhanced experimental flexibility and control
in ecotoxicological mesocosm experiments A new outdoor and
indoor pond and stream systems. Environ. Sci. & Pollut. Res. 12
(1), 5-7
Abb. 5. Oben: Normale Gonade einer männlichen Wasserassel in
Spermatogenese, unten: mit gestörter Spermatogenese bei einer
Realkonzentration von 0,104 µg Irgarol pro L. Sptz = Spermatozoon,
sptd = Spermatidien, sptg = Spermatogonien, Stz = Sertoli-Zellen,
add= androgene Drüse, — = 50 µm
Abb. 6. Oben: Vesicula seminalis mit degenerierten Sertoli-Zellen,
atypischen Spermatiden und reduzierter Spermatozoenbildung, Tag 37,
Realkonzentration 0,651 µg/L, unten: Männl. Gonade, Tag 37,
Realkonzentration 3,331 µg/L. Stz = Sertoli-Zellen, sptz = Spermatozoon,
sptd = Spermatidien, vitg = Vitellogenin, — = 50 µm
An den Tagen 60, 90 und 150 traten inkonsistente Ergebnisse auf, wobei am Tag 60 nur in der höchsten Konzentration Effekte
auf die männliche Gonade festzustellen waren. Die weibliche Gonade zeigte nur am Tag 37 in der höchsten Konzentration
von 5 µg/L einen Anstieg in der Atresie von Follikelzellen.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse weisen in dieselbe Richtung, wie die deutlichen morphound histologischen Befunde aus demselben Versuch bei der eiförmigen Schlammschnecke
Radix balthica. Endokrine Mediation durch Irgarol im ng-Bereich ist damit wahrscheinlich.