Tolerance komunity vyvolaná znečištěním - Pollution-induced community tolerance - Wikipedia

Tolerance komunity vyvolaná znečištěním (OBRÁZEK) je přístup k měření odezvy znečištění -indukované selektivní tlaky na komunitu. Je to ekotoxikologický nástroj který se blíží ke komunitě tolerance ke znečištění z holistického hlediska. Tolerance komunity se může zvýšit jedním ze tří způsobů: fyzickým úpravy nebo fenotypová plasticita, výběr příznivého genotypy a nahrazení citlivých druh tolerantními druhy v a společenství.

PICT se liší od přístupu k toleranci populace k toleranci komunity v tom, že jej lze snadno aplikovat na jakýkoli ekosystém a není rozhodující použít reprezentativní testovací organismus, jako u přístupu k toleranci populace.

Tolerance Společenství

Toleranci Společenství lze použít jako indikátor pro určení, zda a toxický má rušení na exponované komunitě pro více typů organismy.[1] Tolerance toxické látky se může zvýšit třemi způsoby: fyziologickou adaptací, známou také jako fenotypová plasticita jedince; tolerantní genotypy vybrané v populaci v průběhu času; a nahrazení druhů tolerantnějšími v rámci komunity.[2] Fyziologická adaptace neboli fenotypová plasticita je schopnost jednotlivého organismu změnit svůj fenotyp v reakci na změny v prostředí.[3] K tomu může dojít s obrovskými rozdíly mezi typem organismu a typem narušení, které zažívají. Přírodní výběr která se vyskytuje po několik generací, způsobuje, že celá populace vykazuje specifický výběr genotypů.[4] Postupem času lze tolerantní genotypy vybrat nad netolerantními a mohou způsobit posun v populaci genom.[5] Přirozený výběr může také způsobit nahrazení méně tolerantních druhů tolerantnějšími druhy.[4] Všechny tyto aspekty mohou drasticky změnit strukturu komunity, a pokud lze identifikovat toxikant jako viníka, lze podniknout kroky, které zabrání další akumulaci toxikantu.[1] PICT lze použít k propojení mezi příčinou a následkem toxických látek v důsledku struktury komunity, která událost přežila, známé také jako nástupnictví vyvolané toxickými látkami (TIS).[5] Následkem toxikantů by byl vývoj tolerantnějších generací, jakmile bude chemická látka zavedena do životního prostředí.

Mohou nastat dva typy tolerancí: vícenásobná a společná tolerance. Několik tolerancí může zvýšit schopnost jedince tolerovat několik toxikantů přítomných najednou.[2] To znamená, že druh chemických látek přítomných v životním prostředí, koncentrace a organismy, které jsou ovlivněny, mohou změnit prostředí několika různými způsoby. Co-tolerance je schopnost organismu vyvinout toleranci vůči určité toxické látce v krátkodobých testech a získat tuto toleranci pro další toxické látky podobné první.[2] Může být obtížné určit, k jakému typu tolerance dochází, pokud v komunitě existuje více typů toxických látek, protože by mohly působit současně. V zásadě je obtížné pochopit, co přesně se může v komunitě odehrávat, aniž bychom to testovali pomocí několika ekotoxikologických nástrojů s dlouhodobými a krátkodobými testy toxicity.

Terénní studie

Posouzení tolerance komunity vyvolané znečištěním lze provést s využitím in situ techniky, z nichž mnohé zahrnují použití známých nebo vytvořených gradientů chemické expozice. Jedním z příkladů je použití známého koncentračního gradientu Tri-n-butylin posoudit PICT v perifyton.[6] Toleranční vzorce ukázaly, že tolerance byla nejvyšší nejblíže přístavu, který byl zdrojem kontaminace. Použití referenčních míst kromě kontaminovaných míst se také běžně používá pro hodnocení translokací PICT. Studie v Německu kultivovala periphyton na skleněných discích ve dvou říčních systémech severně od Lipska v Německu. Jeden systém byl kontaminovanou studovanou oblastí a druhý byl 10 km proti proudu a nekontaminovaný, měl být používán jako referenční. Po období kolonizace bylo 6 z 10 regálů skleněných disků přemístěno do druhého říčního systému. Během experimentu se struktura komunity přítomná na skleněných discích z referenčního místa při translokaci na kontaminované místo změnila tak, aby odrážela strukturu kontrolních disků, které zůstaly na kontaminovaných místech.[1] V jiné studii v Dánsku byly provedeny experimenty s ohradami, které umožňovaly posouzení PICT s využitím vody jezera z jezera Bure jako základní linie. Použitím této vody z jezera by se potenciálně matoucí proměnné zrušily porovnáním výsledků s kontrolou. Koncentrace atrazin a měď byly do těchto krytů přidány v různých koncentracích. Stejně jako v jiných experimentech byly v tomto experimentu použity komunity perifytonů, které byly kultivovány pomocí skleněných disků. Fotosyntetický aktivita byla měřena a použita jako měření PICT během experimentu. Experiment ukázal, že zvýšené hladiny Cu vedou k toleranci komunity fytoplanktonu stejně jako ke společné toleranci vůči zinku. Celkový Biomasa poklesly na počátku pokusů zahrnujících vysoké koncentrace Cu, což naznačuje, že tolerance Společenství byla zvýšena v důsledku přímé úmrtnosti citlivých druhů.[7]

Použití PICT in situ způsobem se neomezuje pouze na vodní systémy. Studie zahrnující 2,4,6-trinitrotoluen využit respirometrické techniky měření tolerance vyvolané znečištěním v komunitních mikrobiálních komunitách v reakci na přítomnost TNT. Výsledky této studie dále potvrzují teorii PICT v tom, že léčba dlouhodobou expozicí TNT měla větší podíl bakterií rezistentních na TNT než půdy s nízkou hladinou TNT.[8] Tento PICT způsobený TNT byl také přítomen v jiné studii.[9]

V ideálním případě lze toleranci znečištění vyvolanou komunitou hodnotit v terénu pomocí reprezentativního vzorku přirozené komunity v reakci na kontaminaci životního prostředí. To však neplatí vždy, a proto jsou laboratorní studie nezbytným doplňkem ke správnému posouzení PICT.

Laboratorní studie

Laboratorní vyšetření PICT je nezbytné k vyloučení jiných faktorů než znečištění, které mohou ovlivnit strukturu komunity.[2] Lze jej provádět ve spolupráci s terénními pracemi, jak uvádí studie Blanck a Dahl (1996). V této studii potvrdily výsledky laboratorních testů akutní toxicity TBT na perifytonu výsledky terénní studie, což podporuje závěr, že toxicita pro perifyton byla výsledkem znečištění TBT na zkoumaném místě.[6] Výsledky z akutní toxicita testy tak mohou pomoci určit, zda je identifikovaný účinek způsoben konkrétním kontaminantem.

Existuje řada metod pro laboratorní testování, ale zahrnuje obecný formát vzorkování, a biotest a analýza struktury komunity.

Vzorky lze odebírat na umělých nebo přírodních substrátech in situ nebo v laboratoři.[10] Musí existovat řada vzorků vystavených různým koncentracím kontaminující látky a řízení vzorek. Odběr vzorků in situ zahrnuje zřízení zařízení pro odběr vzorků ve vodním ekosystému a umožnění jeho kolonizaci po určitou dobu (např. Několik týdnů). Jedním příkladem je diatometr, zařízení nasazené ve vodě, která se stane kolonizovanou rozsivky, a poté je odstraněn pro analýzu.[11] Zařízení pro odběr vzorků in situ jsou nastavena na rostoucí vzdálenosti od zdroje znečištění v případě bodové znečištění zdroje. Vzorky tedy představují gradient v koncentraci kontaminantu za předpokladu, že se kontaminant bude s rostoucí vzdáleností od bodového zdroje ředit. Příklad laboratorního odběru vzorků byl použit ve studii Schmitta-Jansena a Altenburgera (2005). Po dobu 14 dnů se komunitám umožňovalo zakládat na disky umístěné v laboratorních akváriích, které byly nepřetržitě míchány a inokulovány řasy z rybníka. Akvária byla dávkována v různých koncentracích herbicid získat gradient dlouhodobých (14denních) expozic kontaminujícím látkám. Jednou týdně byla akvarijní voda zcela nahrazena a znovu dávkována herbicidem.[12]

A biotest se provádí na vzorcích, aby se otestovala korelace mezi tolerancí a dlouhodobou expozicí znečišťujícím látkám. Nejprve jsou vzorky vystaveny různým koncentracím kontaminantu. Poté se změří koncový bod ke stanovení toxického účinku na vzorky organismů. Výsledky těchto měření jsou použity k vytvoření EC50.[12] Oba Blanck (1996) a Schmitt-Jansen a Altenburger (2005) fotosyntéza jako jejich koncový bod.[6][12]

Analyzuje se struktura vzorků Společenství, aby se zkontrolovala korelace mezi prevalencí druhů a dlouhodobou expozicí kontaminujícím látkám. Ukázky jsou taxonomicky klasifikovány k určení složení a druhová rozmanitost komunit, které vytvořily dlouhodobé expozice. Výsledky jsou porovnány s koncentrací kontaminující látky při dlouhodobé expozici, aby se dospělo k závěru, zda byl ve studii nalezen vztah.[12]

Reference

  1. ^ A b C Rotter, Stefanie; Sans-Piche, Frederic; Streck, Georg; Altenburger, Rolf; Schmitt-Jansen, Mechthild (2011). „Aktivní biologické monitorování kontaminace ve vodních systémech - experiment translokace in situ s využitím koncepce PICT“. Vodní toxikologie. 101 (1): 228–236. doi:10.1016 / j.aquatox.2010.10.001. PMID  21087798.
  2. ^ A b C d Blanck, Hans; Wangberg, S. A .; Molander, S. (1988). „Tolerance vyvolaná znečištěním - nový ekotoxikologický nástroj.“ Funkční testování vodní bioty pro odhad rizika chemických látek ". Americká společnost pro testování a materiály. STP. 988: 219–230.
  3. ^ Horník, Benjamin G., Sonia E. Sultan, Steven G. Morgan, Dianna K. Padilla a Rick A. Relyea. 12. prosince 2005. „Ekologické důsledky fenotypové plasticity.“ Elsevier. Trendy v ekologii a evoluci. 20 (12): 685–692). http://bama.ua.edu/~rlearley/Miner_2005.pdf.
  4. ^ A b Darwin, Charles. 1859. „Původ druhů pomocí přirozeného výběru nebo zachování příznivých ras v boji o život.“ Londýn: John Murray. 1. vydání. http://graphics8.nytimes.com/packages/images/nytint/docs/charles-darwin-on-the-origin-of-species/original.pdf
  5. ^ A b Blanck, Hans. 22. září 2010. „Kritická revize postupů a přístupů používaných k hodnocení tolerance vyvolané znečištěním (PICT) v biotických komunitách, hodnocení lidských a ekologických rizik.“ Hodnocení lidských a ekologických rizik. 8 (5): 1003–1034. http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/1080-700291905792.
  6. ^ A b C Blanck, Hans; Dahl, Bjorn (1996). "Znečištění vyvolaná komunitní tolerance (PICT) v Marineperiphyton v Agradient kontaminace tri-n-butylcinem (TBT)". Vodní toxikologie. 35 (1): 59–77. doi:10.1016 / 0166-445X (96) 00007-0.
  7. ^ Gustavson, Kim; Wangberg, Sten-Ake (1995). "Indukce tolerance a nástupnictví v komunitách mikrořas vystavených mědi a atrazinu". Vodní toxikologie. 32 (4): 283–302. doi:10.1016 / 0166-445X (95) 00002-L.
  8. ^ Gong, Ping; Gasparrini, Pietro; Rho, Denis; Hawari, Jalal; Thiboutot, Sonia; Ampleman, Guy; Sunahara, Geofrrey I. (2000). „Respirometrická technika in situ k měření tolerance vyvolané znečištěním mikrobiálních komunit v půdách kontaminovaných 2,4,6-trinitrotoluenem“. Ekotoxikologie a bezpečnost životního prostředí. 47 (1): 96–103. doi:10.1006 / eesa.2000.1934. PMID  10993709.
  9. ^ Siciliano, Steven D .; Gong, Ping; Sunahara, Geoffrey I .; Greer, Charles W. (2000). „Posouzení toxicity 2,4,6-trinitrotoluenu v polních půdách tolerancí komunitou vyvolanou znečištěním, denaturační gradientovou gelovou elektroforézou a testem klíčivosti semen“. Toxikologie prostředí a chemie. 19 (8): 2154–160. doi:10.1002 / atd. 5620190827.
  10. ^ Blanck, Hans. 1985. „Jednoduchý ekotoxikologický testovací systém na úrovni komunity využívající vzorky perifonu“. Hydrobiologia. 124: 251–261.
  11. ^ „Nástroje vědce“. Povědomí o městských řekách. 2004.
  12. ^ A b C d Schmitt-Jansen, M .; Altenburger, R. (2005). „Předpovídání a pozorování reakcí komunit řas na expozici herbicidu fotosystému II pomocí tolerance vyvolané znečištěním komunit a distribucí druhové citlivosti“. Toxikologie prostředí a chemie. 24 (2): 304–312. doi:10.1897/03-647.1. PMID  15719989.