Клаудія Джерард
Водна екотоксикологія - Екологія паразитів
І. Реакція прісноводних черевоногих молюсків на екологічні стреси
II. Паразитичні спільноти гельмінтів у мігруючих телеостах амфігаліну та наслідки для біології збереження та біоіндикації
Ключові слова: взаємодія хазяїн-паразит, черевоногі молюски, трематоди, риби, гельмінти, якість води, екологічні обмеження, забруднення, ціанобактерії, спільноти, популяції, риси життя.
Моє дослідження підпадає під водна екотоксикологія і в паразитарна екологія, дисципліни, які надзвичайно розвинулися за останні 20 років, відповідно, через погіршення якості природного середовища, що виникає в основному внаслідок антропогенних порушень, та врахування, екологами, потенційної ролі паразитів у процесі регулювання популяцій господаря.
Вплив порушень довкілля та паразитизму на рівновагу та функціонування екосистем досліджується шляхом: i) вивчення впливу стресів навколишнього середовища [абіотичних (посуха, ксенобіотики, ціанотоксини), біотичних (паразитування)] на прісноводних черевоногих молюсків з використанням екосистемного підходу (майстерня в прісній воді) та експериментальних, ii) вивчення просторово-часових варіацій в межах спільнот гельмінтів у модельних видів телеостів [амфігалін (вугор, тінь), морський (сардина, анчоус)] щодо якості фонів.
Я. Реакція прісноводних черевоногих молюсків на екологічні стреси
Вісь 1 - Довготривалий моніторинг взаємодії черевоногих молюсків і трематод із середовищем
Тісні просторові та енергетичні стосунки об’єднують паразитичних трематод та їх черевоногих молюсків. Експериментальні знання про патологію останнього виявляють дві загальні характеристики асоціацій черевноногих і трематодних: здатність паразитів до кастрації щодо їх господарів та смертність від інфікування. Завдяки своєму впливу на демографічні ознаки черевоногих молюсків, трематоди, ймовірно, суттєво впливатимуть на регуляторні процеси популяцій.
Чи можна порівняти стрес, спричинений паразитуванням, в природному середовищі з іншими стресами навколишнього середовища, які зазнають черевоногі молюски? ?
Довготривалий моніторинг (10 років) спільнот черевоногих молюсків та трематод у ставку Комбурґ (Іль і Вілен) дав змогу порівняти вплив паразитизму із впливом посухи та цвітіння токсичних ціанобактерій та дає деякі відповіді (Gérard et al ., 2008). Дослідження показує складність та нестабільність взаємодії черевоногих молюсків - паразитичних трематод на рівні екосистеми. Загалом поширеність варіюється залежно від виду черевоногих молюсків - рідкісні види, як правило, сильно паразитують, тоді як у домінуючих видів паразити майже відсутні або відсутні - і відповідно до їх віку - неповнолітні паразитують значно рідше, ніж дорослі, у зв'язку зі збільшенням ймовірності контакту з паразитами, що заражають протягом життя. З іншого боку, трематоди суттєво не впливають на спільноту черевоногих молюсків в цілому (поширеність 2,9%), навіть якщо вони можуть відігравати регулюючу роль на популяції черевоногих молюсків з високим рівнем паразитування (щомісячна поширеність до 100% для деяких видів-господарів).
Значні тимчасові коливання у спільнотах черевоногих та трематод, зафіксовані протягом 10-річного спостереження, по суті пов’язані з порушеннями, що впливають на цілу спільноту черевоногих молюсків (нестабільність прісноводного середовища, погіршення якості води). Таким чином ми це показали посуха іноді становить серйозний екологічний стрес, який призводить до зникнення майже всіх черевоногих молюсків, але вплив яких обмежений через сильну стійкість спільноти черевоногих молюсків. Навпаки, періодичне цвітіння токсичних ціанобактерій набагато шкідливіше для черевоногих молюсків, отруєння яких призводить до занепаду всієї спільноти, з точки зору достатку та конкретного багатства.
Вісь 2 - Реакція черевоногих молюсків на забруднення навколишнього середовища токсичними ціанобактеріями та ксенобіотиками
• Стрес, пов’язаний з токсичними ціанобактеріями
ціанобактерії процвітають в евтрофних прісних водах до 2-3 млн. особин/мл води (цвітуть), коли умови сприятливі (влітку в помірних регіонах). Ці великі щільності дуже часто призводять до проблем охорони здоров’я, пов’язаних з виробництвом певними штамами токсинів (наприклад, гепатотоксинів), що виділяються в навколишнє середовище після їх смерті. Прісноводні черевоногі молюски, які найчастіше є травоїдними тваринами і мешкають у цих евтрофних водах, сприйнятливі до отруєння, безпосередньо вживаючи токсичні ціанобактерії, але також поглинаючи ціанотоксини, розчинені у воді або адсорбовані на різних частинках.
Метою цього дослідження, як експериментального, так і екосистемного, є вимірювання вплив токсичних ціанобактерій на спільноти черевоногих молюсків, визначити цільові організми, які можуть бути біомаркери забруднення ціанотоксинами в прісних водах, і передбачити ризик перенесення ціанотоксину в харчові мережі від черевоногих молюсків.
- Експериментальний підхід
Вплив токсичного штаму Planktothrix agardhii та розчинений мікроцистин-LR (один із найпоширеніших видів та один із найпоширеніших гепатотоксинів, відповідно) вивчався на особливостях життя черевоногих молюсків та з точки зору біоакумуляції мікроцистинів (МК), шляхом експериментального підходу на легені Lymnaea stagnalis і прособранш P. antipodarum. Через свої екофізіологічні відмінності ці два модельних види дають більш повний огляд способів реагування черевоногих молюсків на інтоксикацію.
Наш досвід виділяє a зниження життєвих рис, зокрема родючості, сп’янілих черевоногих молюсків який супроводжуєнакопичення МЦ в тканинах (Gérard & Poullain, 2005, Gérard et al., 2005, Lance et al., 2006, 2007, 2008, 2011). Вони також показують мінливість реакцій черевоногих молюсків ціанотоксини, залежно від режиму сп’яніння (вплив розчиненого MC-LR або потрапляння токсичних ціанобактерій), вік і види черевоногих молюсків. Наприклад, коли лімнея поміщається в нетоксичне середовище, концентрація МС швидко знижується в тканинах (90% за 3 тижні), але ріст і фертильність залишаються нижчими, ніж у контрольних груп (Lance et al., 2007 ). Навпаки, детоксикація в гідробіках є загальною (100% за 3 тижні), а негативні наслідки для життєвих рис повністю зникають (Lance et al., 2008).
- Екосистемний підхід
Поряд з експериментальним підходом ми вимірювали вплив токсичних ціанобактерій на природні спільноти молюсків, включаючи черевоногих молюсків та двостулкових молюсків, а також накопичення MC у їх тканинах (Gérard et al., 2009). Встановлено, що щільність ціанобактерій суттєво впливає на відносну чисельність таксонів молюсків, легеневий що становлять домінуючий таксон на станціях, найбільш забруднених токсичними ціанобактеріями тоді як двостулкові молюски відсутні на цих станціях. MC виявляються у всіх видів молюсків, що знаходяться, незалежно від місця, періоду відбору проб та віку молюсків. Найвищі концентрації спостерігаються у молюсків, що походять з більшості (проти менше) забруднені, у дорослих (проти неповнолітніх) та в легеневих (проти двостулкові молюски та прособрахи) (Жерар та ін., 2009).
На підставі цих результатів щомісяця протягом року проводили моніторинг в озері Гран-Ліє за градієнтом забруднення ціанобактеріями. Моніторинг включає вимірювання виживання та встановлення кінетики накопичення МК у вирощуваних черевоногих молюсків (P. antipodarum і L. stagnalis), розміщені в дротяних огорожах, і паралельно вивчення природних спільнот черевоногих молюсків з точки зору специфічного складу, чисельності та накопичення MC. Один вид, Physa acuta, присутній на всіх станціях і демонструє зміни в кількості та накопиченні MCs щодо проліферації ціанобактерій; вона постає як потенційний біомаркер забруднення ціанотоксинами (Lance et al., 2010c).
Інший моніторинг планується в навколишньому природному середовищі протягом декількох років, щоб перевірити реальність передачі МЦ у харчову мережу через молюски. Метою буде простежити за кінетикою біоакумуляції в різних послідовних відділах трофічного ланцюга, включаючи ціанобактерії, молюски та хижаків, які можуть призвести до людини. Це дослідження проводиться в контексті запобігання ризикам для здоров'я та має на меті передбачити ризики забруднення трофічних мереж ціанотоксинами молюсків.
• Багаторазовий стрес
У природному середовищі організми, як правило, піддаються численним стресам (наприклад, коктейлю з токсинів різного походження). З метою репрезентативності природних умов та для кращого розуміння взаємодії між різними стресами (антагонізм, синергізм) та механізмами реагування підданих впливу організмів слід надавати перевагу лабораторним дослідженням, що включають комбінації забруднень.
Саме в цьому контексті вивчення реакцій черевоногих молюсків на ксенобіотики, розпочате під час програми Tranzat 2001-2003 р. Щодо атразину (Gérard & Poullain, 2005), відновилося наприкінці 2010 р. У співпраці з Вчитель. В. Віганд (Університет Південної Данії - Одензе, Кафедра передового досвіду в галузі агрономії, навколишнього середовища та розвитку 2010-2013 в Європейському університеті Бретані). Дослідження, розроблене завдяки 18-місячній стипендії Емілі Ленс, зосереджується на адаптивних стратегіях Lymnaea stagnalis (рідні види) та Physa acuta (інтродуковані та інвазійні види) у відповідь на 2 забруднюючі речовини, окремо або в комбінації: гліфосат та мікроцистин. Ферментативні дії, пов’язані з окислювальним стресом (каталаза) та біотрансформацією (кон’югація через глутатіон-S-трансферазу), контролюються в тканинах шлунковоногих під час інтоксикації (21 день), а потім детоксикації (14 днів). Відповіді двох моделей порівнюються, щоб побачити, чи є успіх P. acuta можна пояснити кращою екскреційною здатністю пестицидів та ціанотоксинів. В даний час створюється стаття для подання, запланована до кінця 2014 року.
II . Паразитичні спільноти гельмінтів у Teleosts та наслідки для біології збереження та біоіндикації
Через їх здатність швидко розвиватися та важливу роль у природних та аквакультурних системах паразити стали улюбленим предметом вивчення в еволюційній екології та біології збереження (Thomas et al., 2007). Інтерес проведення паразитологічного моніторингу у видів-господарів неодноразовий, оскільки: i) патологія, індукована паразитами у їх господарів, може загрожувати їх виживанню, ii) паразити потенційно можуть бути природними маркерами, що дозволяють, наприклад, розрізняти запаси риби ( наприклад, Dupont & Crivelli, 1988), для відстеження рухів (наприклад, Wielgosss et al., 2010), для розуміння якості навколишнього середовища як показників багатьох видів забруднення (Sures, 2004, 2008) та для кращого розуміння середовища існування використання та екологія харчових продуктів (Thomas et al., 2007).
Вісь 1 - Біологія збереження: вплив паразитизму на три види зникаючих видів амфігалінових риб
Все більше і більше водних видів, серед яких мігруючі амфігалінові риби (наприклад, вугор, тінь) знаходяться під загрозою в основному через погіршення природного середовища, пов’язаного з діяльністю людини (наприклад, втрата середовища існування та/або фрагментація, надмірна експлуатація, забруднення). За певних умов, особливо в забрудненому навколишньому середовищі, ця загроза посилюється паразитизмом (Marcogliese & Pietrock, 2011). У цьому контексті, для кращого розуміння динаміки мігруючих популяцій риб і, отже, для кращого їх збереження, представляється важливим краще зрозуміти вплив паразитів на своїх господарів та взаємодію цих асоціацій хазяїн-паразит з факторами.
Спільноти паразитичних метазоїв вивчаються на 3 моделях амфігалінових риб: Anguilla anguilla (Європейська програма EELIAD) Алоза алоза і Фалокс алози (національна програма Natura 2000), які викликають занепокоєння щодо їх довгострокового збереження в Європі (статус Червоного списку МСОП).
• Європейський вугор. У 1984 році, A. anguilla перетворився зі шкідника на захищений вид (Червоний список МСОП), і його вербування за останні 20 років зменшилось на 90% (або навіть на 99%) (наприклад, Kettle et al., 2008b; Gollock et al., 2011).
• Велика тінь і удавана тінь. Дослідження шада проводяться в рамках національна програма знань Natura 2000 у морі, компонент амфігалін (2010-2013). Ця програма має на меті забезпечити елементи, що дають змогу відповісти на науковий заповідник, виданий Європейською Комісією стосовно певних видів риб амфігалінів, перелічених у Додатку II Директиви "Хабітат", як частину процедури визначення місць Natura 2000 у морі.
Паразитичні спільноти метазоїв вивчаються та порівнюються у 2 видах шад, A. alosa і А. фалакс, вихідці з різних регіонів Франції та з різного походження. Наразі результати використовуються.
Вісь 2 - Використання паразитичних видів гельмінтів мігруючих риб як біоіндикаторів
Основним принципом використання паразитів як біологічних маркерів у дослідженнях мігруючих популяцій риб є те, що риба стає паразитованою лише тоді, коли вона знаходиться в ендемічному ареалі цього паразита (Mackenzie, 2002, Marcogliese, 2004 для журналів). Цей ендемічний район є географічним регіоном, в якому умови сприятливі для передачі паразита із завершенням його життєвого циклу; це визначається наявністю сприятливих умов навколишнього середовища, головним чином температури та солоності, та наявністю всіх необхідних проміжних та остаточних господарів. Якщо виявлено, що риба паразитує поза ендемічною зоною паразита, це тому, що вона була там раніше. Таким чином, деякі види паразитів все частіше використовуються як біомаркери для розрізнення рибних запасів (наприклад, Criscione та ін., 2006, Santos та ін., 2009) або навіть для ідентифікації гібридів (наприклад, Dupont & Crivelli, 1988), для відновлення міграційних потоків. (наприклад, Mosquera et al., 2000), або доповніть дані про дієту та харчову екологію (наприклад, Kleinertz et al., 2012).
У цьому контексті проект, розроблений разом з проф. Крістін Дюпюї з UMR LIENs (Університет Ла-Рошель) досліджує паразитизм двох видів дрібних пелагіків - сардин Sardinus pilchardus і анчоус Engraulis encrasicolus, як показник міграційних потоків у популяціях Біскайської затоки та дієти, на додаток до дослідження хижаків-хижаків на основі стабільних ізотопів. Зараз триває дисертація з цього питання (Aurélie Dessier, 2012-2015), а також магістр 2 «Зоонози та навколишнє середовище» (Alexandre Audras, практичне стажування січень-червень 2014).