Biological effects of contaminants in mussels (Mytilus trossulus) transplanted in northern Baltic Sea coastal areas

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0819-7
Title: Biological effects of contaminants in mussels (Mytilus trossulus) transplanted in northern Baltic Sea coastal areas
Author: Turja, Raisa
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Environmental Sciences
Suomen ympäristökeskus, Merikeskus
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Belongs to series: URN:ISSN:2342-5431
Abstract: Biomarkers measured in organisms are sensitive molecular, cellular or individual level biological effects, which can be applied as early-warning signals of environmental contamination before damage occurs at population, community or ecosystem levels. In this thesis, a suite of biomarkers and tissue concentrations of chemicals were measured in mussels (Mytilus trossulus) as indicators of environmental pollution. The mussels were transplanted in specially made cages in coastal areas of the northern Baltic Sea influenced by different types of contamination and environmental factors. The aims of the research were to apply the biomarker approach to (1) assess the impact of contaminants on the health status of mussels, (2) investigate the effects of seasonal variability in biotic and abiotic factors, and low salinity, and (3) validate the usefulness of the mussel caging method for biomonitoring of chemical contamination in the northern Baltic Sea. The results showed marked biomarker responses coinciding with higher concentrations of contaminants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCPs), organotins and trace metals, in mussels caged at the most contaminated study sites. At the contaminated sites, for example the enzymatic biomark¬ers of the antioxidant defense system indicated higher stress level, which was closely linked to elevated level of DNA-damage, increased biotransformation activity and decreased general health status of the cells. Biomarker responses and tissue contaminant concentrations were also related to the seasonal variability in growth and especially in soft tissue weight of the mussels. In the northern Baltic Sea the mussels almost fully deplete their energy stores during the winter; in the spring mussels efficiently feed on the fresh phytoplankton, which forms the main source of energy for their reproduction, energy metabolism and growth. Natural environmental factors caused less variation in the biomarker responses in the late summer and autumn suggesting that this time period is the most suitable for studying contaminant induced effects in mussels. More pronounced effects were observed in mussels exposed jointly to low salinity and chemical contamination, indicating that increased environmental stress reduces the tolerance of mussels towards anthropogenic pressures. This work showed that the mussel caging approach is an efficient biomonitoring method to assess biological effects and tissue accumulation of complex mixtures of contaminants as long as the effects of seasonal variability and low salinity are taken into account.Mereen jatkuvasti päätyvät sekä siellä jo olevat haitalliset kemikaalit huonontavat eliöiden terveyttä. Tässä työssä tutkittiin useita eliöiden terveydentilasta kertovia muuttujia eli ns. biomarkkereita ja haitallisten aineiden kudospitoisuuksia pohjoisen Itämeren sinisimpukoista Turun, Porvoon, Helsingin, Gävlen ja Sundsvallin kaupunkien edustalla. Tutkimuksessa käytettiin simpukkahäkitysmenetelmää, jossa sinisimpukoita kerättiin mahdollisimman puhtaalta alueelta ja ne vietiin häkeissä tutkimusalueille 1-4 kuukauden ajaksi. Jokaisella tutkimusalueella simpukkahäkit ankkuroitiin sekä likaantuneelle ihmistoiminnan lähellä olevalle alueelle että puhtaammalle kuormituslähteistä kauempana olevalle alueelle. Sinisimpukat sopivat tällaiseen tutkimukseen hyvin, sillä häkki toimii niille alustana johon ne luontaisesti kiinnittyvät. Ne myös pumppaavat vettä tehokkaasti kidustensa läpi ja suodattavat näin vedestä kasviplanktonia ravinnokseen, samalla altistuen veden ja ruuan mukana tuleville haitallisille aineille. Sinisimpukoista mitattujen terveyttä kuvaavien biomarkkerien avulla havaittiin esimerkiksi kaupunkien jätevesien, jokien tuoman kuormituksen ja meriliikenteen pöllyttämien likaantuneiden pohjasedimenttien aiheuttaman kemikaalikuormituksen merkittäviä haitallisia vaikutuksia. Likaantuneilla alueilla sinisimpukat olivat myös keränneet kudoksiinsa korkeampia haitallisten aineiden pitoisuuksia. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että normaali vuodenaikaisvaihtelu keväällä ja alkukesällä vaikutti mitattuihin biomarkkerivasteisiin ja haitallisten aineiden kudospitoisuuksiin. Alhaisen suolapitoisuuden vaikutus näkyi Selkämerellä Gävlessä ja Sundsvallissa häkitetyissä sinisimpukoissa. Loppukesällä ja syksyllä ympäristötekijöiden aiheuttama biomarkkerivasteiden vaihtelu oli vähäisintä, minkä vuoksi tämä ajankohta sopii parhaiten haitallisten aineiden vaikutusten ympäristöseurantaan. Suurimmat biomarkkerivasteet mitattiin sinisimpukoissa, jotka altistuivat yhtä aikaa alhaiselle suolapitoisuudelle ja haitallisille aineille; tämä viittaa siihen, että korkeampi ympäristötekijöiden aiheuttama stressi vähentää niiden kykyä sietää ihmisen toiminnasta johtuvaa kemikaalipainetta. Tutkimus osoitti, että sinisimpukoiden häkitys on tehokas menetelmä Itämeren kemikaalikuormituksen vaikutusten arvioinnissa kun otetaan huomioon vuodenaikaisvaihtelun ja alhaisen suolapitoisuuden vaikutukset mitattaviin muuttujiin.
URI: URN:ISBN:978-951-51-0819-7
http://hdl.handle.net/10138/153563
Date: 2015-03-20
Subject: ympäristötiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
biologic.pdf 1.382Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record