Decreasing uncertainties in pesticide risk assessment: influence of exposure duration on population-level responses of Daphnia magna Straus to the pyrethroid fenvalerate

Reynaldi, Sebastián

In dieser Arbeit wurden chronische Effekte von Fenvarelate, einem Insektizid auf Pyrethroidbasis, auf Daphnia mangna Straus untersucht. Vier verschiedene Ansätze, in denen zum einen die Expositionsdauer (kontinuierliche Exposition (21d) und Kurz-Zeit-Exposition (24h)) und zum anderen das Nahrungsangebot (normal und Nahrungsmangel) kombiniert wurden, wurden im Standard-Reproduktionstest (21d) untersucht. Zusätzlich wurde die Nahrungsaufnahmeaktivität unter Anwendung von 15N als Tracer und der Messung der Filtrationsrate analysiert. Fenvarelate beeinflusste die Überlebensrate und verzögerte die Geschlechtsreife von Daphnia mangna. Die Sterblichkeitsrate stieg sowohl mit steigender Expositionsdauer und als auch mit verringerter Futterkonzentration an. Mit steigender Expositionsdauer wurde ebenfalls die Geschlechtsreife verzögert, Nahrungsmangel allein zeigte jedoch keinen Effekt darauf. Die Beeinträchtigungen der Überlebensrate und der Geschlechtsreife führten zu einer stetigen Reduktion der Populationswachstumsrate. Bei den Versuchen mit kontinuierlicher Exposition wurde die Populationswachstumsrate zu 98% durch die Sterberate bestimmt, es trat keine Erholung auf. Im Gegensatz dazu konnte unter Kurz-Zeit-Exposition ein Erholungseffekt der Population beobachtet werden. Dieser trat auch unter Nahrungsmangel auf, wenn auch in einem geringeren Ausmaß. Die Untersuchungen der Kapazität der Nahrungsaufnahme zeigten, dass eine Kurz-Zeit Exposition eine vorübergehende Reduktion der Filtrationsrate auslöste, was eine Hemmung des Wachstums der Tiere und eine Verzögerung der Geschlechtsreife verursachte. Diese Verzögerung führte zu einer deutlichen Verringerung der Anzahl der Nachkommen pro Weibchen. Jedoch wurde diese anfängliche Hemmung schnell mit der beginnenden Reproduktion abgeschwächt. Dieser Grad der Abschwächung war abhängig von der Gesamtzahl der Nachkommen zum Ende des Experiments, was wiederum mit dem Nahrungsangebot zusammenhing. Aus diesem Grund war trat unter Bedingungen mit normalem Nahrungsangebot ein deutlicherer Erholungseffekt zu beobachten. Diese Ergebnisse zeigen, dass Nahrungsmangel die Toxizität von Fenvarelate auf die Population von Daphnia magna verstärken kann, wogegen eine Kurz-Zeit Exposition zu einer Verringerung führt. Künftige Untersuchungen zur Risikoabschätzung von Pestiziden sollten daher das Nahrungsangebot und die Expositionsdauer berücksichtigen, da Nahrungsmangelsituationen und Kurz-Zeit Expositionen eher realistischen Feldbedingungen entsprechen.

This study investigated chronic effects of the pyrethroid insecticide fenvalerate on Daphnia magna Straus. Four treatments combining exposures to continuous (21d) - and -pulse (24h) contamination, and normal- and low-food conditions, were tested using a chronic test derived from the 21d-standard-reproduction test. Additionally, the ingestion activity was investigated, applying the 15N-tracer incorporation and filtration rate measurements. Fenvalerate affected the survival and delayed the maturity. Mortality increased with increasing exposure duration and decreasing food concentration. The maturity was more severely delayed with increasing exposure duration, but not with decreasing food. The effects on survival and maturity reduced the population growth rate. No substantial recovery occurred in the continuous-contamination treatments, where mortality explained more than 98% of the population growth rate (p< 0.01). In contrast, the population growth rate recovered in the pulse-contamination treatments. However, it was in minor extent under low-food conditions. The investigation of ingestion activity revealed that the pulse-contamination resulted in a transient reduction of the filtration rate, which retarded somatic growth and thus delayed maturity. The delay in the maturity of exposed individuals resulted in a severe inhibition in the number of neonates per living female. However, this initial inhibition was rapidly attenuated as the females progressed with the reproduction. The degree of attenuation depended on the total number of neonates at the end of the experiment, which is dependent on the food conditions. For this reason, the recovery of the population growth rate was more substantial under normal-food conditions. These results showed that fenvalerate toxicity decreased with pulse-contamination and increased with low-food conditions. Since these conditions may occur in the field, future risk assessments of pesticide should consider food conditions and exposure duration.

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Reynaldi, Sebastián: Decreasing uncertainties in pesticide risk assessment: influence of exposure duration on population-level responses of Daphnia magna Straus to the pyrethroid fenvalerate. 2004.

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