Obojživelníci jako bioindikátory 1) Obojživelní - životní strategie - ovlivnění z akvatického i terestrického prostředí 2) Propustná pokožka - transdermální přenos vody a polutantů: u obojživelníků 70-90% celkové kapacity 3) absorbují a koncentrují toxiny - biomagnif ikace - konzumenti druhého řádu (většina druhů je insektivorních). 4) řada zástupců prodělává proces metamorfózy (embryo, larva, dospělec) - velmi citlivě regulovaný - snadno narusitelný proces Základní vývojové fáze obojživelníků i_ Okna sensitivity - embryonální a larvální období - metamorfóza - období diferenciace gonád - období sekundární pohlavní diferenciace - dospělost (narušení chování) Účinky pozorované v prostředí Embryotoxicita - vlastnost látek, která se projevuje nepříznivými účinky na zárodek (embryo) Teratogenita - vlastnost látek, která způsobuje trvalé funkční nebo strukturní abnormality (malformace) během období embryonálního vývoje (působení během gravidity i bez poškození mateřského jedince) Malformace u obojživelníků = permanentní strukturní nebo funkční abnormalita nebo biochemická změna přesahující hranice normální druhové variability - celosvětový problém, souvisí se snižováním populací obojživelníků (Worldwide Amphibian Decline) - malformovaní jedinci nalézáni přímo v prostředí Endokrinní disrupce - Narušení metamorfózy, pohlavního vývoje, rozmnožování Endokrinní disrupce u obojživelníků Ovlivnění procesu metamorfózy Následkem předčasné metamorfózy vznikají extrémně malí jedinci, neschopní reagovat na změny přírodních podmínek, živit se větší potravou a s nízkými energetickými rezervami. Možný abnormální vývoj končetin -výskyt malformací končetin. Ovlivnění sexuálního vývoje Některé EDCs ovlivňují regulační systém pohlavních steroidů. Pokud takové EDCs působí na populaci larev v období vývoje gonád, dochází ke změně poměru pohlaví, intersexu. Ovlivnění druhotných pohlavních znaků - velikost svalu m. dilatator laryngis. U samců je tento sval vyvinut mohutněji. Při působení xenoandrogenů se sval zvětšuje. Externí Malformace □ chybějící končetiny, či končetiny navíc □ rozvětvené končetiny □ ostruhy nebo výčnělky □ chybějící oči Interní Malformace Reprodukční trakt Zažívací trakt Vylučovací ústrojí Ďuvody malformací □ genetický původ □ narušení formování končetin parazity □ chemická kontaminace □ viry, infekce, onemocnění, □ UV záření □ fyzické trauma (predace, lidé) Global Amphibian Decline = úbytek obojživelníku sledován od 60. let 20. století výsledky dlouhodobého pozorování V. V/A/ ■ ■ V li . / - široce rozšířen a dobré zdokumentovaný - z více než 20 zemí světa - mnoho možných příčin ropucha zlatá (Bufo periglenes) - vyhynulý druh (of ic. od roku 1987), obývala část pralesa v Kostarice dohady - změny klimatu od 70.let 20.st, El Ňiňo 1983,1987, parazitická houba....??? Červená: počet vyhynulých nebo kriticky ohrožených druhů Oranžová: počet ohrožených nebo zranitelných druhů Bílá: celkový počet druhů obojživelníků v daném biomu Úbytek obojživelníku - faktory □ poškození, úbytek habitatů - odvodňování, vysychání mokřadů - využití pro zemědělství, dopravu či lidská sídla □ □ vyšší citlivost k znečištění prostředí (transdermální přenos) - imise a kyselé srážky - UV záření - expozice UV-B -zvýšení mortality embryí, narušení embryonálního vývoje působení pesticidů - aplikovány v době rozmnožování a vývoje Obojživelníků - citlivost embryí a juvenilů Kontaminace pesticidy Některé pesticidy mohou způsobit úhyn pulců nebo řadu problémů v koncentracích mnohem nižších než u ryb (...nižší LC50...) Látky s potenciálem pro endokrinní disrupci mění morfologické a pohlavní charakteristiky metamorfujících pulců i dospělých obojživelníků (narušení regulace thyroidních hormonů = narušení metamorfózy) Endokrinní disruptory působící jako retinoidy narušují hormonální komunikac během vývoje končetin a způsobují často pozorovaný typ deformit - hypervitaminóza vit. A - poruchy vývoje; malformace (McCaffery 2000) Studie ukazují, že splach pesticidů do rybníků zvyšuje míru chromosomálních abnormalit a deformit u lokálních populací obojživelníků - teratogeny ovlivňují buněčné dělení, proliferaci, diferenciaci, apoptózu (Meteyer 1997) Hermaphroditic, demasculinized frogs after exposure to the herbicide atrazine at low ecologically relevant doses Tyrone B. Hayes*, Atif Collins, Melissa Lee, Magdelena Mendoza, Nigel Noriega, A. AN Stuart, and Aaron Vonk Laboratory for Integrative S1udies in Amphibian Biology, Group in Endocrinology, Museum of Vertebrate Zoology, Department of Integrative Biology, University of California, Berkeley, CA 94720-3140 5476-5460 I PNA5 I April 1&,2002 I vol.99 I no.8 Atmzine Aromatase Testosterone Estradiol Control Atrazine- Control Males Treated Females Males Species: Xenopus laevis (mature male) Exposure: 25 ppb/ 46 days Úbytek obojživelníku - další faktory Patogeny plíseň Batrachochytrium dendrobatidis infekční plísňové onemocnění chytridiomycosis souvislost plísně a obojživelníků objevena v roce 1999; od 1930 rozšířena z Afriky komerčními chovy X.laevis bakteriální onemocnění: „red-leg syndrome" (Aeromonas ^Pseudomonas, Citrobacter: stres, poranění...) viry: systémová infekce Ranavirus spp. Internal memCidrie L ■'■ ■ í.'l i ic i i 11 " / I Enveloped virion Chymd fungus cells about to release more spores. Thanks to Lee Berger at CSlRO for use of this photo. kožní infekce - až smrtelné □ □ □ □ □ Úbytek obojživelníku - další faktory změny klimatu a změny mikroprostředí (reprodukce) introdukce predátorů, invazivních druhů paraziti kombinace více faktorů - např. negativní působení introdukovaných druhů je dále umocňováno působením cizorodých látek, infekčních onemocnění nebo zvýšenou mírou UV-B záření kombinace vlivu nových polutantů a změn přirozeného prostředí - celkové vyčerpání organismu