Bodil Hernroth Professor i biomedicin Högskolan Kristianstad och KVA- Sven Lovén Center för marina vetenskaper- Kristineberg, Fiskebäckskil



Relevanta dokument
Bodil Hernroth Professor i biomedicin Högskolan Kristianstad och KVA- Sven Lovén Center för marina vetenskaper- Kristineberg, Fiskebäckskil

Climate change: Hur surt blir livet i ett försurat hav?

Kan klimatförändringen öka

havet Haven försuras Skarpsillsfiske ska rädda torsken Ny aktionsplan för Östersjön Odla gröda men inte övergöda

Miljötillståndet i svenska hav redovisas vartannat år i rapporten HAVET.

FÖRSURNINGS PÅVERKAN PÅ SVENSKA MARINA EKOSYSTEM

Miljösituationen i Västerhavet. Per Moksnes Havsmiljöinstitutet / Institutionen för Biologi och miljövetenskap Göteborgs Universitet

Mer koldioxid i atmosfären gör haven surare

Tiaminas och tiaminbrist i Östersjön. Svante Wistbacka Åbo Akademi

Djuren på Kattegatts botten - utvecklingen i Laholmsbukten. Peter Göransson

Östersjön - ett evolutionärt experiment

Östersjön ett hotat innanhav

Prov namn: Arbetsområdet sjön Provfråga 1) Skriv rätt nummer efter varje begrepp.

VETENSKAPLIGT EXPERIMENT. Introduktion

Omentamen 3p mikrobiologi inom biologi 45p,

I Petersens fotspår. Det videnskabelige udbytte af kanonbaaden Hauchs togter i de Danske have indenfor Skagen i aarene

Miljösituationen i Malmö

Lymfoida organ och immunsystemet. Innehåll. Leukocyter 11/14/2014. Människan: biologi och hälsa SJSE11. Ospecifika immunförsvaret

BOTTENDÖD I HANÖBUKTEN!

Vattnets egenskaper och innehåll

Bevarandeplan för Natura 2000-område

Man and Biosphere Health en komplett akademisk miljö

BAKTERIERNA, VÅRA VÄNNER

Nyrekryteringen av Mytilus edulis efter Chrysochromulina polylepis blomningen sommaren 1988

Grundläggande patologi. Innehåll. Vad är patologi?

Syrehalter i bottenvatten i den Åländska skärgården

30 Kaskeloter strandar på kort tid 07

Apoptos Kap 18. Alberts et al., Essential Cellbiology 4th ed, 2014 Apoptos kap 18, sid

Fakta om akut lymfatisk leukemi (ALL) sjukdom och behandling

Immunsystemet. Kursmål. Innehåll 4/25/2016. Människan: biologi och hälsa SJSF11

FINNS DET DÖDLIGA BAKTERIER FÖR ALLT LIV I HANÖBUKTEN?

Fältstudier och experiment. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering. (9BMA1)

Lena Lindström, Norrköping IPCC-arbetet, internationellt och i Sverige

Klimatförändringen en drivkraft för vattenburen smitta? Ann-Sofi Rehnstam-Holm Högskolan Kristianstad

Tidskrift/serie Växtpressen. Redaktör Hyltén-Cavallius I. Utgivningsår 2006 Nr/avsnitt 1 Författare Frostgård G.

Det befruktade ägget fäster sig på botten

Det var en gång. Året var Fiskerikonsulenten Ulf Lundin i Uddevalla upptäckte att fisken dog i många västsvenska sjöar och vattendrag.

onsdag 9 oktober 13 Ekologi

BIOLOGI I VATTENMILJÖER

Marin försurning ett nytt hot mot Östersjöns och Västerhavets ekosystem. Anders Omstedt och BONUS/Baltic-C gruppen

ett arbetsmaterial i tre nivåer

MUSSELODLING I ÖSTERSJÖN

Kroppens Försvar mot sjukdomar

Laboratorieundersökning och bedömning Enskild brunn

Vattenverk i Askersund kommun

Marmorkräftan - fel kräfta på fel plats. Sofia Brockmark, utredare främmande och hotade arter

Olja och miljö. Miljöeffekter. Skyddsåtgärder. Myndigheten för samhällsskydd och beredskap KOMMUNENS OLJESKYDD 1 (5) Datum

Sura sulfatjordar vad är det? En miljörisk i Norrlands kustland

Dricksvattenkvalitet Vålberg, Edsvalla och Norsbron

ärftlig (baserat på genomet) ha en specifik funktion skapat av naturlig selektion

Kursbok: The immune system Peter Parham

tentamen TT061A Af 11, Arle11, Log11, By11, Pu11, Bt2, Htep2, En2, HTByp11, Process2

Försurning. Naturliga försurningsprocesser. Antropogen försurning. Så påverkar försurningen marken. Så påverkar försurningen sjöar

RECIPIENTEN MIKROBIOLOGI INDIKATORORGANISMER PATOGENA BAKTERIER

Analys av miljöfarliga ämnen på land och i sediment vid båtuppläggningsplatser

Deepti vill flytta fokus från huden

Långtidsserier från. Husö biologiska station

EKOLOGI LÄRAN OM. Ekologi är vetenskapen som behandlar samspelet mellan de levande organismerna och den miljö de lever i.

BOTTENFAUNA OCH SEDIMENT

Sälens matvanor kartläggs

Wave Energized WEBAPBaltic Aeration Pump SYREPUMPAR. Drivs av naturen imiterar naturen återställer naturen

Ny syn på eksem och eksembehandling

Ekosystem ekosystem lokala och globala

Populationsstruktur Hos Kräftdjuret Nitocra Spinipes Inom Bedömning Av Sedimentkvalitet

Utveckling och utvärdering av indikatorer för kustfisk : Lena Bergström, SLU Martin Karlsson, SLU Leif Pihl, Göteborgs universitet Jacob Carstensen,

Zosteraängarnas utbredning. Rossö - Sannäs

Grundvattenkvaliteten i Örebro län

Göteborgs Universitet Uttag webb artiklar. Nyhetsklipp

Statens jordbruksverks författningssamling Statens jordbruksverk Jönköping, tel: telefax: , telex: SJV-S

BIOLOGI - EKOLOGI VATTEN

FRÅGOR. Tre lag vinner:

Även kallvattenarterna behöver övervakas längs kusterna

Kommer klimatförändringen påverka återhämtning i sjöar och vattenddrag?

Västerås Stad Mälardalens högskola Sweco Environment

1. Viktiga egenskaper som potentiella (tänkbara) miljögifter har är att de är: 1) Främmande för ekosystemen. X) Är lättnedbrytbara. 2) Fettlösliga.

Medicin, Immunologi 7,5hp Kurskod: MC018G. Kursansvarig: Birgitta Olsen. Totalpoäng: 57 p Del 1, 16 p Del 2, 23 p del 3, 18 p

Vetenskap på tvären för ett friskare hav

Miljö, medicin och undervisning, hur hänger det ihop? Exempel från projektet mangan och prostatacancer

Klimat och hälsa en översikt. Mare Lõhmus Centrum för arbets- och miljömedicin Stockholms Läns Landsting

LARVKOMPENDIUM FÖR MUSSELODLARE

TENTAMEN I MILJÖSKYDD OCH KEMISKA HÄLSORISKER FÖR 6D2334 HÖGSKOLEINGENJÖRSUTBILDNINGEN, KI 1 OCH KI 2, 4 POÄNG, den 5 juni 2007, kl

Dags att fundera på exjobb?

ORMSTJÄRNOR B IO I O L OG O G I

Löslighetsjämvikter - beräkningsexempel

Den allra första cellen bakteriecellen prokaryot cell

Ke2 forts jämvikt. Jämviktssystem i olika miljöer Kap 4

Hav möter Land I ett förändrat klimat, men var? Erik Engström Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut

Inför nationella proven i Biologi

Ekosystem ekosystem lokala och globala

KOMMENTARER TILL KAPITEL 6

Förbättring av Östersjöns miljötillstånd genom kvävegödsling

CLEO -Klimatförändringen och miljömålen Sammanfattning och slutsatser. John Munthe IVL

1. Vad är naturkunskap?

Elektrolysvatten. Miljövänlig teknologi för vattenrening,desinfektion och sterilisering

Vätskebalansen och syra-basbalansen. Vätske- och syra-basbalansen. Innehåll Människan: biologi och hälsa SJSE11

Sura sulfatjordar vad är det? En miljörisk längs Bottniska vikens kust. vatten och människan i landskapet. vesi ja ihminen maisemassa

02/ BEN-SWE-0057 Broschyr Biologiska & sjukdomar BIOLOGISKA LÄKEMEDEL OCH INFLAMMATORISKA SJUKDOMAR

Smittspridning och klimat

Havsförsurningens påverkan på sjöborrar

Svenska Björn SE

Transkript:

Marina djurs hälsa i ett försurat hav Bodil Hernroth Professor i biomedicin Högskolan Kristianstad och KVA- Sven Lovén Center för marina vetenskaper- Kristineberg, Fiskebäckskil

Klimatförändringen medför: Temperaturökning Ökad nederbörd Kustvattnet utsötat Ökad stratifiering och sämre omblandning Kustvattnet brunifierat Kemiska förändringar i havet The 5 th assessment report of the IPCC, 2014

Koldioxid reagerar med vatten och gör havet surare (löser sig bättre i kallt vatten än i varmt) CO 2 När koldioxid reagerar med vatten bildas kolsyra: CO 2 + H 2 O H 2 O 3 HCO 3- + H + 2H + + CO 3 2- CO 3 2 - + Ca 2 + CaCO 3 Kolsyran sänker vattnets ph och ökar lösligheten för kalciumkarbonat.

Brist på kalciumkarbonat Drabbar f.f.a. skalbyggande organismers överlevnad, tillväxt, skalbildning och reproduktion (Meta-analys: Kroeker et al., Ecol. Lett., 2010) Arthropoda: Svårlösligt calcit Bild: R. Kautsky/Azote Foto: N. Wijkmark/Azote Mollusca: Mer lättlösligt aragonit Echinodermata: Porösa magnesiumrika karbonater Foto: L. Lokrantz/Azote

Vi efterhärmar det scenario som IPCC förväntar att klimatförändringen skall leda till i slutet av detta århundrade, dvs Δ-0,4 ph-enheter. Påverkars immunförsvaret? På SLC-Kristineberg förvaras djuren i rinnande havsvatten i flera månader. Hälften av djuren utsätts för lägre ph genom kontinuerlig bubbling med CO2 och vattnets temperatur regleras.

Studierna av immunförsvaret inriktas på hemocyter/coelomocyter som är huvudaktörerna i evertebraternas immunförsvar: Flera miljoner blodceller per ml blod, nybildas hela tiden Vandrar till skadad vävnad och förhindrar blodförlust, Fagocyterar (slukar) skadliga mikroorganismer, Frisätter antimikrobiella ämnen (fenoloxidas, antimikrobiella peptider, etc.), Signalerar till andra blodceller så att de aktiveras.

Immuntoxikologisk modell för att undersöka sub-letala effekter Mobilisering av hemocyter/ coelomocyter Celldelning och apoptos Hematopoietiska stamceller Mognad till immunaktiva celler Aktivering av hemocyter/ coelomocyter + stressmarkörer i vävnaderna Degranulering Aktivering av propo-systemet Fagocytos Antimikrobiella peptider Signalsubstanser

Exempel på våra studier: Påverkas sjöstjärnans immunförsvar av försurningen? Exponering av försurat havsvatten i sex månader.

TCC *10 6 per ml Påverkas antalet blodceller? 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Antalet coelomocyter minskade med ca 50% efter 6 månader i försurat havsvatten. 0,00 Cont OA Cont = Kontroll (ph 8.1) OA = Försurat havsvatten (ph 7.7) Hernroth et al. Aqua Tox., 2011

Påverkas deras förmåga att fagocytera? Blodceller fagocyterar (slukar) mikrober för att döda dem. Denna förmåga försämrades efter 6 månader i försurat havsvatten Phagocytic units *10 2 14 12 10 8 6 4 2 0 Control OA Hernroth et al. Aqua Tox., 2011

MAPKp38 pg per mg protein Påverkas aktiveringen av försvaret? 12 10 8 6 4 2 0 Control OA Efter 6 månader i försurat havsvatten försämras förmågan att skicka ut signaler som aktiverar immunförsvaret. Hernroth et al. Aqua Tox., 2011

ph units ph i blodet sjunker då de utsätts för försurat havsvatten 7,5 7,45 7,4 7,35 7,3 7,25 7,2 Control OA Det är energikrävande att försöka hålla den interna ph-balansen: Många cellulära processer kan påverkas! Hernroth et al. Aqua Tox., 2011

Vi har gjort liknande studier på havskräftans stress & immun-respons. Resultaten visar att kräftan påverkas efter 4 månaders exponering ungefär på samma sätt som sjöstjärnan. Hernroth et al., Fish & Shellfish Immunol., 2012

Shell length growth (mm) ph units of hemolymph Musslorna A 7.6 a påverkas också negativt: ab ab 7.5 De växer sämre, deras b 7.4 skalstruktur försämras, de har 7.3 svårare att bryta ner Vibrio tubiashii. 7.2 Cont4d OA4d Cont4m OA4m I det B 1.5försurade havsvattnet tenderar 1 dessa bakteriers proteolytiska 0.5 och hemolytiska aktivitet att 0 öka vilket indikerar att de Cont OA blir mer virulenta. C D Cont OA Asplund et al. Env Microbiol., 2013

Vissa av de hot mot Östersjön som vi upplever nu kan förstärkas av klimatförändringen: Ökad biomassa av alger missgynnar syresituationen på bottnarna. Foto: R. Kautsky/Azote

Förstärks dessutom i kombination med överfiske av större fiskar som ger ökat utrymme för små fiskar som i sin tur äter djurplankton. Betningstrycket på växtplankton minskar. Större biomassa bryts ner på bottnarna och orsakar syrebrist

Stora arealer bottensedimenten drabbas temporärt av syrebrist med frisättning av mangan som följd. Mangan är en essentiell metall som används i flera enzymsystem men vid hög koncentration är mangan ett känt nervgift. Vi har tidigare på olika sätt studerat dess effekt på havskräftans, blåmusslans och sjöstjärnans immunsystem. Foto: sjohistoriska.se

MnO 2 finns normalt bundet i bottensediment men reduceras och frisätts vid syremättnad < 16%. Kräftor från Kattegatt: Foto: Susanne Baden

Kräftdjurens immunförsvar Kräftornas granulära hemocyter degranulerar och aktiverar prophenoloxidas i en kaskad av reaktioner som slutar med melanisering. De hyalina hemocyterna fagocyterar bakterierna.

Mangan: immuntoxisk för kräftor Kräftor exponerade för 15-20 mg Mn l -1 i 10 dagar Antal hemocyter: 60% Apoptos: 15 % Hematopoietiska stamceller: Ingen ökad celldelning trots reducerat antal hemocyter Utmognad: 40 % Degranulering: 80 % Immunresponsen hämmades! ProPO-AS: Blockerad Fagocytos: Inhiberas Hernroth et al. Aqua Tox., 2004; Oweson et al. Aqua Tox., 2006

A. rubens 5 PC C CFU*10 5 per g tissue 4 3 2 1 0 PC Mn 8h 24h 48h Mangan påverkade inte elimineringen av Vibrio parahaemolyticus från levervävnaden i A. rubens. M. edulis CFU* 10 4 per g tissue 8 6 4 2 0 HP C HP Mn 8h 24h 48h Men i M. edulis påverkades elimineringen.. och ännu mer så i N. norvegicus CFU*10 4 per g tissue 40 30 20 10 0 N. norvegicus HP C HP Mn 8h 24h 48h Ju mer Mn som ackumulerades i djurens vävnad desto mer reducerades antalet blodceller och elimineringen av Vibrio blev sämre. Oweson and Hernroth, Fish & Shellfish Immunology, 2009

Kombinationseffekter? Havsförsurningen är en pågående process som djuren inte kan fly från. Vi har nu börjat undersöka om havsförsurningen leder till a tipping point för organismer som också temporärt utsätts för syrebrist och mangan.

Kombinationseffekter? Vi undersöker om immunförsvaret försämras mer efter att djuren har exponerats för försurat havsvatten under en längre tid och sedan också utsätts för kortare exponering av Mn eller hypoxi. Blir det synergistiska effekter?

THC *10 6 per ml Antal hemocyter hos kräftor efter exponeringen 20 18 A A A 16 14 12 B B B 10 8 6 4 2 0 Amb:Cont Amb:HYP Amb:Mn OA:Cont OA:HYP OA:Mn Reducering av antalet hemocyter påverkades främst av mangan men i försurat havsvatten även av syrebrist.

Kräftor injicerades med Vibrio parahaemolyticus. Bakteriernas överlevnad i kräftan mättes som en markör för immunkompetens.

Clearance of V. parahaemolyticus in HP (slope: 4-24 h p.i. in hepatopancreas) Kräftornas förmåga att reducera antalet Vibrio-bakterier som injicerats i blodbanan: 2,5 2 1,5 1 A AB B B B 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5 Amb:Cont Amb:Hyp Amb: Mn OA:Cont OA: Hyp OA:Mn Kräftorna i normalt havsvatten reducerade bakterierna med 34% inom 24 tim medan syrebrist försämrade den förmågan (ca. 22% reduktion med stor variation). I behandlingarna med mangan och försurat havsvatten kunde kräftorna inte reducera bakterierna alls!

Påbörjade experiment på HKR: Hur klararv. parahaemolyticus den förändrade miljön? Uttryck av virulensfaktorer (m-rna-sekvensering/ RT-PCR) Funktionella tester (hemolytiska/proteolytitiska egenskaper) Påverkan på celler (hemocyter, larver, humana cellkulturer)

Konsekvenser av stressituationer i försurat havsvatten?

Skaldjur som äter genom att filtrera vatten exponeras ofta för patogena mikroorganismer. Tidigare studier har visat att bakterier och virus kan uppehålla sig i musslor under lång tid och vid gynnsam temperatur kan vissa bakterier t.o.m. föröka sig i musslor. Hernroth et al., Appl Environ Microbiol, 2002; Hernroth, F & S Immunology, 2003; Hernroth and Allard, J. Food Microbiol, 2007; Hernroth et al. FEMS Microbiol Ecol., 2010

Viktigt att de vinner kriget mot bakterier och virus: Påverkar deras överlevnad och vår tillgång till mat Påverkar risken för smitta i näringsväven och kan göra oss sjuka då vi konsumerar dem.

Hur säkra kan vi vara på att klimatförändringarna är negativa för Östersjön? Östersjöns buffringskapacitet är sämre än i öppna oceanen (lägre total- alkalinitet). ph är generellt lägre och mer varierande. Starkt förorenat hav. Kan det betyda att djuren är mer anpassade till stressande miljö?

Wood et al., 2014 Marin Biology: Jämförde immunkompetens hos isopoden Idotea balthica som insamlades från olika områden: Helgoland (Nordsjön) 32 PSU; Gullmarsfjorden varierande salthalt 20-32 PSU; Tvärminne (Finland) och Malmö (Kattegat) låg salthalt 7-10 PSU Hur klarar de sig i försurat havsvatten? Hög salthalt : Sämre immunförsvar Låg salthalt : Alla individer dog! Variabel salthalt: Sämre immunförsvar Foto: N. Wijkmark/Azote Orsak: Djur i sina yttre utbredningsområden är mer känsliga för förändring.

Studier av musslor utanför Kiel har visat att försurat vatten har olika effekt på skalen beroende på musslornas födotillgång: Low food -> dissolution High food -> no dissolution (Melzner et al. 2011)

ECHINODERMS Abyssocucumis sp. Amphiura filiformis Arbarcia drufresnei Arbarcia punctulata Asterias rubens Crossaster papposus Cystechinus sp. Denstraster excentricus Echinocardium cordatum Echinometra mathaei Eucidaris tribuloides Evechinus chloroticus Heliocidaris erythrogramma Hemicentrotus pulcherrimus Lytechinus pictus Ophiothrix fragilis Ophiura ophiura Paracentrotus lividus Pisaster ochraceus Psammechinus miliaris Pseudechinus huttoni Sterechinus neumayeri Strongylocentrotus franciscanus Strongylocentrotus purpuratus Tripneuste gratilla BRYOZOANS Myriapora truncata MOLLUSKS Argopecten irradians Bathymodiolus brevior Benthoctopus sp. Cavolinia inflexa Crepidula fornicata crossostrea ariakensis crossostrea gigas crossostrea virginica Dosidiscus gigas Haliotis coccoradiata Limacina helicina Mercenaria mercenaria Mya aranea Mytilus edulis Nucella lamellosa Patella vulgata Rudipates decussatus Saccostrea glomerata Sepia officinalis Strombus alatus Strombus luhuanus Urosalpinx cinerea TUNICATES Ascidiella aspersa Ciona intestinalis Oikopleura dioicea CRUSTACEANS Callinectes sapidus Echinogammarus marinus Elminius modestus Elminius modestus Euphasia superba Gammarus locusta Haploops lodo Homarus americanus Hyas araneus Necora puber Palaemon elegans Palaemon pacificus Palaemon serratus Penaeus plebejus Schizopera knabeni Semibalanus balanoides NEMERTIAN Parborlasia corrugutus ANNELIDS Nereis virens Hydroides crucigera ACOELOMORPHA Symsigatifera roscoffiensis

Anpassning till klimatförändring? Man har sett stora skillnader mellan arter och även mellan olika populationer av samma art. Olika livsstadier reagerar olika. Larver ofta känsligast. Bakgrundshistorien är av betydelse. Acklimatisering och adaption (d.v.s. plasticitet och genetisk förändring)? Kombination med andra stressfaktorer påverkar? Väldigt svårt att dra generella slutsatser om vad klimatförändringen betyder för ekosystemen.

Skaldjur som äter genom att filtrera vatten innerhåller ofta patogena mikroorganismer. Tack för er uppmärksamhet! Viktigt att de vinner kriget mot bakterier och virus: Påverkar deras överlevnad och vår tillgång till mat Påverkar risken för smitta då vi konsumerar dem. Musselbank i Kalmarsund; Foto: I. Eliasson