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 – biomagnifikace konzumenti druhého řádu (většina druhů je insektivorních). 4) řada zástupců prodělává proces metamorfózy (embryo, larva, dospělec) – velmi citlivě regulovaný – snadno narušitelný proces Základní vývojové fáze obojživelníků 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 Poruchu metamorfózy Poruchy reprodukce Endokrinní disrupce Externí Malformace  chybějící končetiny, či končetiny navíc  rozvětvené končetiny  ostruhy nebo výčnělky  chybějící oči Interní Malformace Reprodukční trakt Zažívací trakt Vylučovací ústrojí Důvody malformací  genetický původ  narušení formování končetin parazity  chemická kontaminace  viry, infekce, onemocnění,  UV záření  fyzické trauma (predace, lidé) Global Amphibian Decline = úbytek obojživelníků sledován od 60. let 20. století http://amphibiaweb.org/declines/declines.html výsledky dlouhodobého pozorování - široce rozšířen a dobře zdokumentovaný - z více než 20 zemí světa - mnoho možných příčin ropucha zlatá (Bufo periglenes) – vyhynulý druh (ofic. 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 daného biomu Úbytek obojživelníků - faktory  poškození, úbytek habitatů odvodňování, vysychání mokřadů – využití pro zemědělství, dopravu či lidská sídla  vyšší citlivost k znečištění prostředí (transdermální přenos)  působení pesticidů – aplikovány v době rozmnožování a vývoje obojživelníků – citlivost embryí a juvenilů  kombinace vlivu nových polutantů a změn přirozeného prostředí – celkové vyčerpání organismu Možné chemické kontaminanty  těžké kovy  kyselý déšť  chlorofluorouhlovodíky (CFCs)  agrochemikálie – pesticidy  těžké kovy a org. látky – kumulace ve tkáních PCBs a OCPs koncentrace 10-1 – 100 ng/g DW Rana sp. B. Americanus & R. sylvatica Bufo calamita Rana catesbeiana Ambystoma tigrinum Acidification Acidification Coal Ash Clark & Lazerte 1987 Reduced hatching success Beebee et al. 1990 Potential cause of population decline in Britain Hoffman et al 1989 Potential cause of population decline in Colorado Hopkins et al 1997 Increased corticosterone and testosterone Bufo terrestris Rowe et al 1998 a,b Increased deformities, low survival Coal Ash ReferenceEffectSpeciesContaminant Aluminum & Acidification Těžké kovy a acidifikace Typy agrochemikálií  pesticidy fungicid Maneb herbicid atrazin – mortalita pulců, dysfunkce ledvin – otoky (Howe 1998) insekticid chlorpyrifos, malathion – abnormální střevo, deformita páteře u pulců (Bonfanti 2004)  hnojiva (riziko NO3 - kontaminace na místech reprodukce obojživelníků) Kontaminace pesticidy Některé pesticidy mohou způsobit úhyn pulců některých druhů obojživelníků 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 Endokrinní disruptory působící jako retinoidy narušují hormonální komunikaci 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) Contaminant Species Effect Reference Atrazine Xenopus laevis Rana pipiens Disrupts steroidogenesis resulting in demasculanization and hermaphroditism Hayes et al. 2002, 2003, 2006 Chlorinated hydrocarbons Necturus maculosus Changes in secretion of corticosterone, which could hinder reproductive performance Gendron et al 1997 Endosulfan (cyclodiene organochlorine insecticide) Notopthalamus viridescencs Altered morphology of pheromonal glands in females and interfered with hormonal signaling and mating success Parker et al. 2001 carybaryl Hyla versicolor alters tadpole behavior, making them more vulnerable to predation, and decrease feeding rates resulting in a smaller size at metamorphosis Reylea and Mills 2001 Pesticidy Species: Xenopus laevis (mature male) Exposure: 25 ppb/ 46 days Atrazin – stimulace aromatázy Druh: Skokan levhartí - Rana pipiens (dospělý samec) Rana pipiens (dospělí samci) Species Effect Reference Nitrite Rana pretiosa, Rana aurora, Bufo boreas, Hyla regilla and Ambystoma gracile Reduced feeding activity, swim less vigorously, display disequilibrium, develop malformations of the body and death Marco et al. 1999 Nitrate Rana pretiosa, Rana aurora, Bufo boreas, Pseudacris regilla and Ambystoma gracile Reduced feeding activity, swim less vigorously, display disequilibrium, develop malformations of the body and die Marco et al. 1999 and De Solla et al. 2002 Urea fertilizers R. cascadae and B. boreas Recently metamorphosed frogs altered their feeding behavior Hatch et al 2001 Ammonium Perchlorate X. leavis Inhibited forelimb emergence, skewed sex ratio, disrupted thyroid function and reduced hatching success Goleman et al. 2002a,b Ammonium B. americanus, Pseudachris triseriata, R. pipiens and R. clamitans Decreased larval survivorship to metamorphosis, decreased activity and rapid weight loss Hecnar 1995 Dusíkatá hnojiva bakteriální onemocnění: „red-leg syndrome“ (Aeromonas, Pseodomonas, Citrobacter; stres, poranění…) plíseň Batrachochytrium dendrobatidis infekční plísňové onemocnění chytridiomycosis souvislost plísně a obojživelníků objevena v roce 1999; od 1930 rozšířena z Afriky komerčními chovy X.laevis Úbytek obojživelníků – další faktory Patogeny viry: systémová infekce Ranavirus spp. kožní infekce – až smrtelné Úbytek obojživelníků – další faktory  změny klimatu a změny mikroprostředí (reprodukce)  introdukce predátorů, invazivních druhů  imise a kyselé srážky  UV záření – expozice UV-B – zvýšení mortality embryí, narušení embryonálního vývoje  paraziti  kombinace více faktorů – např. negativní působení introdukovaných druhů je dále umocňováno působením cizorodých látek, infekčních onemocnění nebo zvýšenou mírou UV-B záření ….děkuji za pozornost….