Auswirkungen der Pflanzenschutzmittel-Belastung auf Lebensgemeinschaften in Fließgewässern des landwirtschaftlich geprägten Raumes

Wogram, Jörn

In die ökologische Risikoabschätzung von Pflanzenschutzmitteln (PSM) sollten zukünftig Erfassungen von toxischen Effekten im Freiland einbezogen werden. Ziel des Projektes war, Dosis-Wirkungs-Beziehungen zwischen der PSM-Belastung und aquatischen Lebensgemeinschaften in kleinen Fließgewässern durch Freilanduntersuchungen zu beschreiben. An 14 Gewässern in Niedersachsen und Brandenburg wurden neben anderen Faktoren die PSM-Belastung und die Makroinvertebratenbesiedelung aufgenommen. In Wasserproben aus 11 der 14 Gewässer wurden Belastungen mit PSM verschiedener Wirkstoffe nachgewiesen. Stichlinge (Gasterosteus aculeatus L.) aus mit Parathion belasteten Gewässern zeigten eine erniedrigte Aktivität von Butyryl-Cholinesterase (BChE) im Muskelgewebe. Im Laborversuch wurde gezeigt, daß bereits geringe Parathion-Konzentrationen bei sehr kurzzeitiger Exposition die BChE-Aktivität in Stichlingen partiell zu hemmen vermögen. Eine Literaturauswertung ergab, daß sich Makroinvertebraten-Ordnungen nach ihrer relativen Empfindlichkeit gegenüber organischen Toxinen unterscheiden und in ein entsprechendes Rangordnungssystem einordnen lassen. Zur Datenauswertung wurde ein Index zur Beschreibung von Zönosenveränderungen durch Toxine gebildet (Sensitivity-Recovery-Index, SR-Index). In den PSM-belasteten Gewässern wurde eine geringere Artenzahl physiologisch empfindlicher Invertebraten sowie ein geringerer Abundanzanteil von Arten mit einem mehrjährigen Entwicklungszyklus gefunden. Zwischen der Gesamttoxizität (TUsum) der in den Gewässern nachgewiesenen PSM und dem Abundanzanteil der empfindlichen Arten sowie dem SR-Index bestanden lineare Zusammenhänge. Die Ergebnisse zeigten, daß bereits Parathion-Konzentrationen von weniger als 1 µg/l bei kurzzeitiger Kontamination eine hohe Bioverfügbarkeit aufweisen. Weiterhin wurde gezeigt, daß auch gering konzentrierte PSM-Belastungen Lebensgemeinschaften in Fließgewässern chronisch verändern können, sofern die Belastung regelmäßig wiederkehrt.

Evaluations on toxic effects of pesticides in the field are to be included in future ecological risk assessments. Aim of this project was to determine the dose-response relationships between pesticide contamination and aquatic communities in small streams through fieldwork research. Fourteen streams in Niedersachsen and Brandenburg were investigated to record pesticide contamination, the macroinvertebrate community structure and other factors. Water samples from 11 of the 14 streams showed pesticide contamination. Sticklebacks (Gasterosteus aculeatus L.) present in parathion-contaminated streams revealed reduced Butyryl-Cholinesterase (BChE) activity in their muscle tissue. Laboratory experiments indicated that already low parathion concentrations during short-term contamination inhibited BChE activity. A literature evaluation revealed that macroinvertebrate orders can be distinguished by their relative sensitivity to organic toxins using a ranking system. A Sensitivity-Recovery-Index (SR-Index) evaluated data by describing the community changes resulting from toxin contamination. At pesticide contaminated sites lower numbers of sensitive species and lower relative abundance of species with a long reproduction cycle were found. There was a linear correlation between total toxicity (TUsum) of pesticides detected, between relative abundance of sensitive species and the SR-Index. Results showed that even parathion concentrations lower than 1µg/L exhibited strong bioavailability following short-term contamination. Moreover, pesticide contamination in low concentrations can affect and alter the stream community on a long term scale providing contamination occurs regularly. The observed dose-response relationship verifies that results from field investigations can be used to derive quality measures and objectives to control agricultural pesticide application.

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Wogram, Jörn: Auswirkungen der Pflanzenschutzmittel-Belastung auf Lebensgemeinschaften in Fließgewässern des landwirtschaftlich geprägten Raumes. 2001.

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