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 Energi, tillväxt, kondition Reproduktion, endokrin störning Leverfunktion, avgiftning, oxidativ stress Förekomst av genotoxicitet Indikator på metallbelastning Kolhydratmetabolism/stress Syretransport, blodbildning Immunförsvar, vävnadsskador Saltbalans, cellskador Mätvariabel / biomarkör Total kroppsvikt, somatisk vikt, längd, ålder, somatiskt konditionsindex Gonadsomatiskt index (GSI), vitellogenin i blodplasma, könskvot hos tånglakeyngel Leversomatiskt index (LSI), leverhistologi, EROD-aktivitet, glutationreduktas, glutation S-transferas, katalas. DNA-addukter i lever Metallothionein i lever Blodglukos, blodlaktat Hematokrit, omogna röda blodceller, hemoglobin Vita blodceller: lymfocyter, granulocyter, trombocyter, makrofagcentra i mjälten Klorid, natrium, kalium och kalcium i blodplasma
Undersökningsområden Fyra kustlokaler med små eller inga lokala föroreningskällor: Kvädöfjärden (Östersjön), sedan 1988 Fjällbacka (Skagerrak), sedan 1989 Holmöarna Holmöarna (Bottenviken), sedan 1993 Torhamn (Södra Östersjön), sedan 2001 Abborre provtas i september Tånglake provtas i november och april Fjällbacka Kvädöfjärden 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 Abborre Kvädöfjärden Tånglake Torhamn Abborre Fjällbacka Tånglake Gonadutveckling GSI - - - - - - 0 0 0 Leverfunktion EROD GR GST + + + + + + + + + + + + + 0 + + - - - - - - - - - - - Kolhydratmetabolism Glukos + + + + + + + + + + Immunförsvar/ WBC-bild Lymfocyter Trombocyter + + + + + + + + + + + + + + + + 0 + + + Röd blodcellsbild i-rbc - - - 0 - - 0 Saltbalans Klorid Kalcium + + + eller - - - stark signifikant tidstrend + + eller - - signifikant tidstrend + eller - tydlig tendens/tidigare förändring 0 ingen tidstrend eller tendens 0 + + + + + 0 + + + + + + + + +
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.