Ano (12)
Použitá omezení
(3)
Počet nalezených dokumentů:
12
Publikováno od
do
Psychoaktivní sloučeniny ve vodním prostředí a jejich účinky na ryby
SANCHO SANTOS, Maria Eugenia
2021 - anglický
Psychoaktivní látky patří do skupiny nových kontaminantů životního prostředí a díky jejich všudypřítomnosti a možným účinkům jsou stále častějším předmětem zájmu ekotoxikologických studií. Tyto látky byly detekovány ve vnitrozemských vodách v koncentracích od nanogramů po mikrogramy na litr. Řada z nich není efektivně odstraňována v procesech čištění odpadních vod. Pro experimenty realizované v rámci této disertační práce byly z široké skupiny psychoaktivních látekvybrány metamfetamin a tramadol, a to zejména z důvodu minimálního množství dosud realizovaných ekotoxikologických studií týkajících se působení těchto látek na organismy v životním prostředí a také z důvodu poměrně významných koncentrací těchto látek nalézaných v povrchových vodách. Metamfetamin, užívaný hlavně jako nelegální droga, je návykovým psychostimulantem, který je zejména ve střední Evropě nejčastěji užívanou tzv. "tvrdou" drogou. V rámci práce testované environmentálně relevantní a vyšší koncentrace metamfetaminu ve vodě vedly u pstruha obecného (Salmo trutta m. fario) k histopatologickým změnám v srdci a v játrech. Hlavní změnami pozorovanými v srdci byly mikrovaskulární poranění, infiltrace a fibróza, v játrech pak cytoplazmatická vakuolizace hepatocytů. Kromě toho byly v játrech pozorovány apoptotické změny. Nálezy byly velmi podobné nálezům popisovaným u lidí a laboratorních zvířat. Původní sloučenina a její hlavní metabolit amfetamin byly detekovány ve tkáních pstruhů v pořadí ledviny> játra> mozek> sval> plazma. Koncentrace amfetaminu byly evidentně vyšší ve srovnání s metamfetaminem. Proto lze předpokládat, že histologické nálezy částečně vznikají také působením amfetaminu. U pstruhů vystavených působení metamfetaminu byly v poexpoziční době pozorovány rozdíly v chování mezi exponovanou a kontrolní skupinou. Jednalo se o preference aktivity a místa výskytu a o změny metabolomu mozku, které byly dávány do souvislosti se zbytkovým obsahem metabolitu testované látky v mozku exponovaných jedinců. Tramadol je hojně užívané analgetikum, jehož singulární způsob účinku poskytuje přidané antidepresivní a anxiolytické účinky. Bylo zjištěno, že reálně se vyskytující koncentrace tramadolu ve vodě mění základní způsoby chování jelce tlouště (Squalius cephalus), který je ve střední Evropě původním rybím druhem. Úroveň změn chování korelovala u testovaných jedinců s koncentrací tramadolu v jejich mozku. U exponovaných ryb byly pozorovány anxiolytické účinky, např. menší odvaha a odlišné sociální chování ve srovnání s kontrolními jedinci. V testu smělosti exponované ryby setrvávaly déle v úkrytech a pohybovaly se na kratší vzdálenost, proto prozkoumávaly nové prostředí méně než kontrolní ryby. Experiment zaměřený na schopnost rozpoznávání nových objektů naznačil, že ačkoliv exponovaní jedinci odlišili novou položku, jejich aktivita byla snížena a nový objekt prozkoumávali méně. Zvýšená vzdálenost mezi jedinci naznačovala, že je narušena soudržnost hejna. S expozicí byly spojeny i změny chování, což naznačuje vliv znečišťující látky na osobnost ryb. Biokoncentrační faktory pro tramadol a metamfetamin byly ve všech případech nízké, takže pravděpodobnost biokoncentrace je v případě těchto látek velmi nízká. Tyto sloučeniny se však kontinuálně dostávají do vody, což vede k jejich pseudo-perzistenci a následné přítomnosti ve tkáních. Výskyt u ryb a paralelismus v cílové signalizaci vedou k podobným reakcím v těchto organismech jako jsou pozorovány u lidských a dalších živočišných modelů. V našich experimentech jsme prokázali, že znečištění vody testovanými neuroaktivními látkami může vést k neočekávaným účinkům na faunu a následným změnám v celém vodním ekosystému. Psychoactive substances are emerging compounds that have received an increasing interest in ecotoxicology as a result of their ubiquitous presence in the environment, and the possible effects over non-targeted fauna. They have been detected in continental waters at concentrations ranging from nanograms to micrograms per litre, mainly as a consequence of the ineffective removal in the sewage treatment plants. Within this group of substances, methamphetamine and tramadol were selected in this dissertation due to the lack of research about their potential effects despite of the high amounts reported in water. Methamphetamine, mainly consumed as an illicit drug, is an addictive psychostimulant with special relevance in Central Europe. Environmental relevant and higher concentrations of methamphetamine in water leaded to histopathological alterations in heart and liver in brown trout (Salmo trutta m. fario). The major changes in heart were microvascular injuries, infiltration and fibrosis; and cytoplasmatic vacuolation of hepatocytes in liver. In addition, apoptotic changes were observed in liver. The findings were very similar to those reported in human and experimental animals. The parent compound and the main metabolite, amphetamine, were detected in trout tissues following the order kidney > liver > brain > muscle > plasma. The concentrations of the metabolite were evidently higher comparing to the parent compound; therefore, the histological findings could be suspected to partially derivate from amphetamine. Behaviour - i.e. activity and place preference - and metabolome changes for the period of withdrawal were observed in trouts, linked to remnants of the parent compound and the metabolite in brain. Tramadol is an extensively used analgesic which singular mode of action provides added antidepressant and anxiolytic effects. Realistic concentration of tramadol in water was found to impair essential behavioural traits in the chub (Squalius cephalus) - a native fish species in Central Europe. The degree of the outcomes was correlated with the individual amounts of tramadol in brain. Exposed fish exhibited anxiolytic-like effects, illustrated by lesser bold and social individuals comparing to controls. In the boldness test, exposed fish were less frequently out of the shelter and moved a shorter distance, therefore, they explored the new environment less than control fish. The novel object recognition experiment indicated that, although they distinguished the new item, their activity was reduced, and they explored the new object less. The increased interindividual distance indicated that the shoal cohesion was disturbed. The behavioural traits were associated to the treatment, suggesting the influence of the pollutant over fish personality. Bioconcentration factors for tramadol and methamphetamine were low in all cases, thus, the probability of bioconcentration for these substances is very low. However, these compounds are continuously released into water, leading to their pseudo-persistence and the consequent presence in tissues. The occurrence in fish, and the parallelism in the target signalization result in similar actions in these organisms comparing to human and experimental models. Here we evidenced that the water pollution with the tested neuroactive substances in the aquatic compartment could lead to unexpected effects over fauna, and subsequent changes in the whole aquatic ecosystem.
Klíčová slova:
chování; biokoncentrace; droga; ryba; farmaceutika; znečištění
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Psychoaktivní sloučeniny ve vodním prostředí a jejich účinky na ryby
živočišných modelů. V našich experimentech jsme prokázali, že znečištění vody testovanými neuroaktivními látkami může vést k neočekávaným účinkům na faunu a následným změnám v celém ...
Srdeční a pohybová aktivita raků jako nástroj ke studiu vlivu farmaceuticky aktivních látek
LOŽEK, Filip
2020 - anglický
Vodní ekosystémy čelí celosvětově antropogennímu znečištění. Jedním z aktuálně zkoumaných polutantů vnikajících do vodního prostředí díky nedostatečné efektivitě čističek odpadních vod jsou farmaceuticky aktivní látky (PhACs), jimiž jsou psychofarmaka nebo ilegální drogy. Přestože cílovým organismem je člověk, (PhACs) cílí na evolučně staré receptory, tudíž jejich přítomnost v životním prostředí ovlivňuje organismy napříč živočišnou říší. Úvodní část disertační práce shrnuje dosavadní poznání o vlivu (PhACs) na biologické parametry vodních bezobratlých. Někteří živočichové, například raci jsou citlivými indikátory kvality vody, na niž reagují etofyziologickými změnami. Další části disertační práce jsou složeny z na sebe navazujících vědeckých publikací, přičemž první popisuje novou robustní metodu neinvazivního měření srdeční aktivity raků. Metoda byla ověřena ve druhé publikaci, kde přítomnost přírodních (pach potravy, predátora, konspecifika a zraněného konspecifika) a antropogenního (dezinfektant vody chloramine-T) podnětu byla rozlišena prostřednictvím různé intenzity srdeční a pohybové reakce raků. V návaznosti na zjištění nesilnější reakce na podnět (pach poraněného raka) bylo možné studovat změny v odpovědi srdeční a pohybové aktivity na akutní stres během expozice (PhACs), analgetika tramadolu v environmentálně relevantní koncentraci, což je popsáno ve třetí publikaci. Čtvrtá a poslední publikace popisuje změny stresové reakce prostřednictvím srdeční a pohybové aktivity na pach zraněného konspecifika raků vystavených koncentraci 1 ?g.l-1 ilegální drogy, stimulantu methamphetaminu. Diskuze kriticky porovnává výhody a nevýhody jednotlivých přístupů v detekci změn biologických parametrů organismů vystavených (PhACs) a navrhuje přístupy k pokroku ve studované oblasti. Ze získaných výsledků jsme vyhodnotili biologické funkce raků jako citlivé k detekci vybraných psychoaktivních látek v relativně nízkých koncentracích, které se běžně vyskytují ve vodním prostředí. Navíc etofyziologické změny zvýrazňují dopad těchto látek na ekologii vodních bezobratlých. Zachycený efekt na srdeční fyziologii raků může představovat novou oblast výzkumu nejen v souvislosti s (PhACs) znečištěním, ale rovněž se širokou škálou kontaminantů s možným dopadem na vodní prostředí. Aquatic ecosystems face to anthropogenic pollution worldwide. One of the currently investigated pollutants entering the aquatic environment due to the insufficient efficiency of wastewater treatment plants are pharmaceutically active compounds (PhACs), such as psychoactive pharmaceuticals or illegal drugs. Although the target organism is human, PhACs target evolutionarily old receptors, so their presence in the environment affects organisms across the animal kingdom. The first part of the dissertation summarizes the current knowledge about the impact of psychoactive substances on the biological parameters of aquatic invertebrates including mollusc and arthropods. Some animals, such as crayfish, are sensitive indicators of the quality of the water to which they respond by ethophysiological changes. Consecutive parts of thesis are composite from scientific publications starting with subscription of novel robust method of non-invasive measuring of crayfish cardiac activity. The method was validated in second publication where the natural (scent of food, predator, conspecific and injured conspecific) and chemical (water disinfectant chloramineT) stimuli were distinguished by crayfish in order to be able to study changes in responses to stress when exposed to environmentally relevant concentration of PhACs i.e. analgesic tramadol what is covered in the third paper. Fourth and final publication describes the alterations in the heart rate and behaviour while stress response of crayfish during long term exposure to 1 ?g.l-1 of illicit drug methamphetamine. The discussion critically compares the advantages and disadvantages of individual approaches used in the detection of changes in biological parameters of organisms exposed to psychoactive substances and suggested future ways of progress in study area. From the results obtained we concluded that the crayfish organism with its biological functions is sensitive to detect selected psychoactive compounds in the relatively low concentrations that were found in the aquatic environment. In addition, ethophysiological alterations highlight possible impacts of these compounds on the ecology of aquatic invertebrates. The recorded effects on crayfish cardiac physiology could present a new area of research in relation not only to residual PhACs, but to a wide range of contaminants with possible impacts on the aquatic environment.
Klíčová slova:
Fyziologie; chování; necílové organismy; vodní prostředí; farmaka; znečištění
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Srdeční a pohybová aktivita raků jako nástroj ke studiu vlivu farmaceuticky aktivních látek
Vodní ekosystémy čelí celosvětově antropogennímu znečištění. Jedním z aktuálně zkoumaných polutantů vnikajících do vodního prostředí díky nedostatečné efektivitě čističek odpadních ...
Vliv přikrmování upravenými krmnými komponenty v kapřích rybnících na kvalitu vody v recipientech
HLAVÁČ, David
2015 - anglický
Minimalizace environmentálních dopadů akvakultury se jeví jako klíčový factor pro zajištění dlouhodobé udržitelnosti tohoto odvětví. Četné studie vyhodnotily nutriční strategie, jako jeden z hlavních prostředků ke snížení produkce odpadních látek a minimalizaci vlivu chovu ryb na okolní recipienty. K dosažení tohoto cíle je zapotřebí rozvíjet používání krmiv šetrných k životnímu prostředí, zefektivnit management krmení a v neposlední řadě také zdokonalit výrobní metody krmiv za účelem snížení znečištění především v rybníkářství, které zaujímá významné postavení v globální akvakultuře. Cílem dizertační práce bylo zhodnotit možnosti využití modifikovaných obilovin v rybniční akvakultuře a zaměřit se na otázky, které přispějí k lepšímu pochopení vztahů mezi produkcí ryb, používanými krmnými technologiemi a úpravou a jakostí krmiv s ohledem na faktory ovlivňující kvalitu vody, bilanci živin a kvalitu respektive kvantitu přirozené potravy. Minimisation of environmental impact is a key factor in insuring the long-term sustainability of the aquacultural industry. Numerous studies have examined nutritional strategies as a means of reducing waste production and minimising the environmental impact of aquacultural waste. To achieve this goal, it is the challenge to the aquacultural industry to develop "environmentally friendly" feeds, feed management and feed production methods to reduce pollution. This applies mainly to pond farming of common carp, which plays an important role in global aquaculture. The objective of this Ph.D. thesis was to evaluate the possibilities of using modified cereals in pond aquaculture. It focused on issues that contribute to a better understanding of the interconnection between fish production, feed quality and applied feeding technologies with respect to water quality, nutrient budget, quality and quantity of natural food.
Klíčová slova:
kapr obecný; rybniční akvakultura; přikrmování; kvalita vody; bilance živin; přirozená potrava
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Vliv přikrmování upravenými krmnými komponenty v kapřích rybnících na kvalitu vody v recipientech
znečištění především v rybníkářství, které zaujímá významné postavení v globální akvakultuře. Cílem dizertační práce bylo zhodnotit možnosti využití modifikovaných obilovin v rybniční ...
Dynamika rybničního ekosystému z hlediska produckční ekologie
RUTEGWA, Marcellin
2020 - anglický
S rostoucím zájmem o stav životního prostředí čelí chovatelé ryb výzvě spojující v sobě maximalizaci produkce ryb při současném zachování integrity ekosystému rybníků. V polointenzivně obhospodařovaných rybnících je produkce ryb založena na využití přírodního produkčního potenciálu ekosystému rybníka a doplňkového krmiva. Porozumění zdrojům a osudu vstupů v rybnících je zásadní pro posouzení účinnosti využití těchto vstupů, a tím ke snížení ztrát živin a organických látek. V České republice není ekologická integrita rybníků pravidelně posuzována, i když rybniční akvakultura zde představuje významnou ekonomickou činnost. Proto byla v letech 2014 až 2018 v rybníku Dehtář sledována kvalita vody na jeho přítoku, odtoku i ve vlastním tělese rybníku. Pro kvantifikaci zdrojů a osudů vstupů živin a organické hmoty v Dehtáři byly použity bilance živin a organického uhlíku. Posouzení metabolických rychlostí ekosystému, složení společenstva planktonu, efektivita využití vstupů živin a organického uhlíku a retence živin byly použity k posouzení vlivu rybářských praktik na strukturu a fungování ekosystému rybníka. Pro stanovení a porovnání hladin rozpuštěného a difuzního metanu (CH4) ze dvou typů rybníků (hlavní a plůdkové) lišících se ve velikosti chovaných jedinců (velikostních kohort) kapra obecného byl použit model přeshraniční vrstvy. Výsledky ukázaly, že rybník Dehtář se stal hypertrofním v důsledku praktikovaného rybářského managementu, konkrétně díky vysokým rybím obsádkám (včetně "plevelných" druhů ryb), aplikaci hnojení a doplňkového krmení. Ve společenstvech fytoplanktonu dominovaly druhy tolerantní k eutrofizaci, včetně toxických sinic. Větší druhy zooplanktonu z rybníka zmizely z důvodu vysokého vyžíracího tlaku ryb již během jara. Hlavními zdroji vstupů fosforu, dusíku a organického uhlíku do rybníka představovalo krmivo, přítok vody a primární produkce. Hlavním osudem dusíku a fosforu byla akumulace ve vodě a sedimentech, zatímco respirace byla hlavním osudem organického uhlíku. Účinnost využití vstupů živin byla srovnatelná s výsledky z jiných studií, ale efektivita využití vstupů organického uhlíku byla poněkud nižší. Obecně byla tato účinnost nízká kvůli špatné kvalitě a nízké stravitelnosti obilovin použitých jako krmivo pro ryby a také díky neschopnosti přenést primární produkci do biomasy ryb. Potenciál rybníka Dehtář udržet živiny je srovnatelný s jinými jezery a nádržemi mírného pásma. To lze vysvětlit vysokým množstvím do rybníka vstupujících živin, jejich asimilací rybami a fytoplanktonem, sedimentací a denitrifikací. Avšak během výlovu rybníka je část zadržených živin uvolněna a vypuštěna z rybníka do povodí. Dále bylo zjištěno, že nevyužitá organická hmota částečně podporuje i produkci metanu, který se pak uvolňuje do atmosféry. Koncentrace metanu byla v plůdkových rybnících vyšší než v hlavních rybnících, ale difuzní emise metanu se mezi těmito dvěma typy rybníků příliš nelišily. Na základě našich současných zjištění tak doporučujeme provádět více výzkumných činností směřujících k lepším (udržitelnějším) postupům při řízení rybničního hospodaření, které pomohou maximalizovat produkci ryb a současně minimalizovat rizika znečištění rybníků a jejich povodí. With the rise of environmental concerns, fish farmers are facing the challenge of maximizing fish production while maintaining the ecosystem integrity of fishponds. In semi-intensive ponds, fish production is based on the utilisation of the natural production potential of the pond ecosystem and supplementary feed. Understanding the sources and the fate of inputs in fishponds is crucial to assess the utilisation efficiency of these inputs and hence reduce nutrients and organic matter losses. Ecological integrity of ponds is not regularly assessed in the Czech Republic, where pond aquaculture is an important economic activity. Therefore, the quality of inflow, pond water and effluent were monitored in the Dehtář pond from 2014 to 2018. Nutrient and organic carbon budgets were used to quantify the sources and fates of nutrients and organic matter inputs in Dehtář. Assessment of ecosystem metabolic rates, plankton community composition, utilisation efficiency of nutrient and organic carbon inputs and nutrient retention were used to indicate the effect of fishery practices on the structure and functioning of the pond ecosystem. The transboundary layer model was used to determine and compare the levels of dissolved and diffusive methane (CH4) from two types of fishponds (main and nursery) differing in individual fish size of cultured common carp. The results showed that the Dehtář pond became hypereutrophic due to fishery management, namely high fish stock, associated weed fish, manuring and supplementary feeding. The phytoplankton assemblage was dominated by eutrophication tolerant species, including toxic cyanobacteria. Larger sized zooplankton disappeared from the pond due to the high grazing pressure of fish stock already in the spring. The major sources of phosphorus, nitrogen and organic carbon inputs to the pond were feed, water inflow and primary production, respectively. Accumulation in water and sediments were the main fate of nitrogen and phosphorus whereas respiration was the main fate of organic carbon. The utilisation efficiency of nutrient inputs was comparable to results from other studies but the utilisation efficiency of organic carbon inputs was rather lower. In general, this efficiency was low due to the poor quality and low digestibility of cereals used as fish feed and the inability to transfer the primary production to fish. The potential of the Dehtář pond to retain nutrients is comparable with other temperate lakes and reservoirs. This may be explained by a high load of nutrients, their assimilation by fish and phytoplankton, sedimentation and denitrification. However, during the fish harvest, part of the retained nutrients is released and discharged. Furthermore, it was found that unused organic matter partly fuels the production of methane, which is then released into the atmosphere. The methane concentration was higher in nursery ponds than in main ponds, but the diffusive methane emission did not differ much between the two types of ponds. Based on our present findings we highly recommend to conduct more research activities heading to more sustainable pond management practices that can maximize fish production while minimizing pollution risks in the fishponds and their catchments.
Klíčová slova:
dusík; efektivita využití vstupů; fosfor; metan; organický uhlík; potenciál znečištění; produkce ryb; produkce skleníkových plynů retence živin; rybníky
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Dynamika rybničního ekosystému z hlediska produckční ekologie
tak doporučujeme provádět více výzkumných činností směřujících k lepším (udržitelnějším) postupům při řízení rybničního hospodaření, které pomohou maximalizovat produkci ryb a současně minimalizovat ...
Vliv triazinových pesticidů na ryby
STARÁ, Alžběta
2014 - anglický
Ryby a raci jsou hojně využíváni jako monitorovací organismy environmentálních úrovní znečištění vody antropogenními polutanty. Předkládaná práce přispívá k hodnocení toxicity a účinků dlouhodobého působení triazinů na různá vývojová stadia kapra obecného (Cyprinus carpio L.) a dospělé jedince raka červeného (Procambarus clarkii). Kapr byl jako modelová ryba vybrán vzhledem k jeho ekonomickému významu - produkce kapra tvoří 90% celkové produkce ryb v České republice. Raci jsou snadno identifikovatelné druhy reprezentující danou lokalitu, jsou široce rozšíření a poskytují dostatečné množství tkáně pro individuální biochemické a chemické analýzy. Výsledky této studie poskytují bližší informace o chronické expozici triazinům s ohledem na hodnocení rizik. Vybrali jsme tři účinné látky triazinových herbicidů, které jsou v povrchových vodách nejčastěji detekovány - prometryn, simazin a terbutryn. Výsledky testů obohacují znalosti o toxickém působení triazinových herbicidů na kapra a raka v environmentálních koncentracích naměřených v povrchových vodách ČR. Zatím je informací o toxickém působení triazinů na vodní organismy nedostatek. Během testů byly sledovány tyto parametry: chování, mortalita, biometrické ukazatele, hematologické a biochemické hodnoty, histopatologie tkání, oxidativní stress a antioxidanty. Data získaná ze všech testů provedených v rámci mé doktorské práce jsou velmi cenná pro hodnocení a porovnání dlouhodobého účinku xenobiotic na vodní organismy, konkrétně ryby a raky. Do budoucna bych ráda rozšířila zaměření mého výzkumu o stadium možného synergického nebo zesilujícího efektu směsí triazinů s jinými xenobiotiky, která jsou často nacházena ve vodním prostředí. Na tento přístup je v poslední době kladen důraz, neboť vodní prostředí je znečištěno směsmi různých sloučenin. Proto pokládám za nanejvýš potřebné věnovat se výzkumu, který přinese nové informace o působení xenobiotik na necílové organismy. Fish and crayfish are widely used as biological monitors of environmental levels of anthropogenic pollutants. The present thesis is a contribution to the assessment of the toxicity and effects of long-term effect of triazines on the different developmental stages of common carp (Cyprinus carpio L.) and adult red swamp crayfish (Procambarus clarkii). The carp was selected as a model fish due to its economic importance, e.g. carp farming contributes about 90% to total fish production in the Czech Republic. Crayfish are easily identified species representing given locality, they are widespread, and they provide a sufficient amount of tissue for individual biochemical and chemical analyses. The results of these studies provide further data on chronic exposure to triazines for consideration in risk assessment. We selected three active substances of triazine herbicides which are the most frequently detected in surface waters such as prometryne, simazine and terbutryn. The findings contribute to knowledge of the toxic potential of triazine herbicides to carp and crayfish at environmentally relevant concentrations in Czech rivers. There is a scarcity of information regarding the toxicity of triazines on freshwater organisms. During the tests we monitored several parameters: behaviour, mortality, biometric, haematological, biochemical blood, histopathology, oxidative stress and antioxidants. The data obtained from all tests performed during my thesis are very valuable for assessment and evaluation of long-term effects xenobiotics on aquatic organisms, especially fish and crayfish. In the future, I would extend the focus of my research for study of possible synergic or amplifying effect of mixtures triazines with other xenobiotics which are often found in the aquatic environment. This approach is recently accented as the aquatic environment is polluted by mixtures of different compounds. Therefore, more research is needed in order to clarify the more detailed effects of xenobiotics on non-target aquatic organisms.
Klíčová slova:
triazin; test embryo-larvální toxicity; raný vývoj; histologie; nejnižší účinná koncentrace; koncentrace nezpůsobující poškození; raný vývoj; malformace; ryby; oxidativní stres; antioxidační indexy; hematologie; biochemie krve; histologie; bioindikátory; tkáň; antioxidační enzymy
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Vliv triazinových pesticidů na ryby
Ryby a raci jsou hojně využíváni jako monitorovací organismy environmentálních úrovní znečištění vody antropogenními polutanty. Předkládaná práce přispívá k hodnocení toxicity a ...
Společenstva vodních makrobezobratlých ovlivněna lidskými činnostmi
LET, Marek
2022 - anglický
Bezobratlí představují významnou součást vodních ekosystémů, podílející se na řadě nezbytných ekosystémových služeb. Narušením stanovišť a druhově i funkčně rozmanitých společenstev může snadno dojít k jen těžko vratným změnám. Tato práce byla zaměřena na výzkum vztahů společenstev vodních bezobratlých ovlivněných lidskou činností. Byl pozorován obecně negativní vztah mezi gradientem kontaminace insekticidy a četností proudomilných bezobratlých na úrovni vyšších taxonomických jednotek (Kapitola 2). Gradient hydrologického sucha negativně koreloval s četností skupiny jepic (Ephemeroptera), pošvatek (Plecoptera) a chrostíků (Trichoptera) - dále jen EPT - a nejlépe pozitivně koreloval s četností dospělců brouků (Coleoptera), ploštic (Heteroptera), lasturnatek (Ostracoda) a berušek vodních (Asellus aquaticus). Na základě porovnání stavu společenstva v kontrolním odběrového úseku se stavy společenstev z úseků zasažených počáteční insekticidní otravou byl předpokládán nepříznivý synergický efekt hydrologického sucha a splachů ze zemědělsky obhospodařovaných ploch. Metody v moderním zemědělství lze považovat za jednu z největších hrozeb pro vodní bezobratlé. Výsledky shrnuté v Kapitole 3 ukazují klesající zaznamenaný počet druhů EPT (avšak nikoliv četnosti EPT jedinců) spolu s rostoucí kumulací antropogenních faktorů. Nicméně pouze společenstva jepic a obzvláště pošvatek vykazovala signifikantní úbytky, zatímco chrostíci vykazovali určitou rezistenci k předpokládaným nejsilnějším antropogenním faktorům. Tyto hlavní faktory zahrnovaly zatížení kovy (kadmium, olovo a zinek) s následným vyústěním městských vyčištěných a špatně vyčištěných odpadních vod s obsahem pesticidů, léčiv, organického materiálu ze splašků a nepochybně i řady dalších neanalyzovaných látek. Navzdory zvýšené četnosti chrostíků byly u čeledí Hydropsychidae, Limnephilidae a Rhyacophilidae pozorovány známky zhoršené kondice (malformace a přítomnost uhynulých kukel) v obou typech znečištění. Prostředí znečištěné odpadními vodami bylo osídleno signifikantně zvýšeným podílem pasivních filtrátorů a predátorů z řádu chrostíků. Vidím zde nutnost dále studovat reakce společenstev vodních organismů na přísun vyčištěných odpadních vod, jelikož technologie čištění jsou v mnoha zemích světa stále zdokonalovány a je k dispozici poměrně málo publikovaných výstupů sledujících efekty zaváděných postupů na přirozené vodní ekosystémy. Kapitola 4 odhaluje negativní působení nepůvodního raka signálního (Pacifastacus leniusculus) na původní komunitu potočnic (Branchiobdellidae). Dle našich výsledků může úplné nahrazení původního raka říčního (Astacus astacus) rakem signálním vést k vymizení sledovaných dvou druhů potočnic, Branchiobdella parasita a B. pentadonta. Na lokalitě se sympatrickým výskytem raka říčního a signálního byly rovněž pozorovány potenciální rozdíly mezi oběma raky v korelacích mezi četnostmi obou druhů potočnic. Četnosti větší potočnice B. parasita pozitivně korelovaly s četností menší B. pentadonta pouze u raka signálního, přičemž tento vztah může být až negativní u velkých hustě osídlených jedinců raka říčního. Byla tudíž předpokládána potenciální kompetice o životní prostor. Doprovodný laboratorní experiment ukázal, že rak signální se mechanicky zbavuje epibiontů ve vyšší míře ve srovnání s rakem říčním. Výsledky tedy demonstrují potenciální ztráty v biodiverzitě nenápadných skupin organismů vznikající introdukcí invazních druhů. Poznatky v oblasti reakcí přírodních společenstev vodních bezobratlých na člověkem vyvolané změny v životním prostředí mohou být důležité například při posuzování důsledků nově plánovaných nebo aktuálně působících antropogenních činností v kulturní krajině. Tato dizertační práce rovněž poskytuje zpětnou vazbu laboratorním studiím, jejichž aplikovatelnost na reálné podmínky je často omezena zjednodušeným umělým prostředím. Macroinvertebrates represent an essential part of aquatic environments contributing to various ecosystem services. Disregarding the importance of their habitats and stable and functionally diverse communities can cause hardly reversible losses. This Thesis aimed to reveal relationships between responses of aquatic macroinvertebrate communities and the consequences of human activities. The general negative relationship between the gradient of insecticide contamination and abundances of higher taxonomic units of the stream macroinvertebrates was observed (Chapter 2). The gradient of droughts correlated negatively to the abundances of mayflies (Ephemeroptera), stoneflies (Plecoptera) and caddisflies (Trichoptera) - hereinafter referred as "EPT" - and the most positively to the abundances of coleopteran adults, heteropterans, ostracods, and water lice. Disturbing synergic effects of droughts and agricultural runoff were assumed based on the comparisons between communities sampled in the control site and initially contaminated downstream sites. The practices in modern agricultural systems can be considered one of the greatest threats to aquatic macroinvertebrate fauna. Results summarised in Chapter 3 show decreasing richness of EPT taxa (however, not their abundances) along with the involvement of an increasing number of anthropogenic factors. Nevertheless, only the mayflies and especially stoneflies showed significant negative responses, whilst caddisflies generally exhibited resistance to the presumably strongest anthropogenic factors; namely to contamination by trace metals (cadmium, lead and zinc) and to subsequent loads of treated and "poorly treated" municipal wastewaters containing pesticides, pharmaceutical active compounds, sewage-derived organic matter, and undoubtedly other not identified kinds of pollutants. Despite the higher caddisfly abundance, there were detected signs of worsened health status in hydropsychids, limnephilids and rhyacophilids, particularly detected malformations and the presence of dead pupae in both types of contaminated environments. However, the environment polluted by wastewaters exhibited a significant relationship to a highly increased relative contribution of passive filter feeders and predators within the EPT community. Since wastewater treatment technologies have been enhanced in many countries and there is a lack of published evidence about their complex effect on aquatic ecosystems, future studies are required. Chapter 4 reveals the negative effect of non-native signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) on the native branchiodellid community. According to our results, the total replacement of the native noble crayfish (Astacus astacus) by signal crayfish can lead to the disappearance of two species Branchiobdella parasita and B. pentadonta. Potential differences between crayfish species in correlations between abundances of both branchiobdellids were observed in the locality with the sympatric occurrence of noble crayfish and signal crayfish; the abundance of bigger-sized B. parasita positively correlated to the abundance of B. pentadonta only in the signal crayfish, whilst this relationship may be negative in the big-sized noble crayfish densely infested by both species. Potential competition for space was assumed. The experiment in laboratory conditions revealed more intensive grooming in signal crayfish. The results demonstrate the loss of overlooked biodiversity associated with the invasive species introduction. Knowledge of how communities of aquatic invertebrates respond to anthropogenic changes in the environment can be useful, e.g., during the assessment of the implications of planned or currently active human interferences for cultural landscapes. This Thesis will provide useful information for laboratory studies, of which the interpretation is often limited as they are carried out in artificial environments.
Klíčová slova:
Makrozoobentos; Environmentální podmínky; Disturbance; Znečištění; Degradace stanovišť
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Společenstva vodních makrobezobratlých ovlivněna lidskými činnostmi
i řady dalších neanalyzovaných látek. Navzdory zvýšené četnosti chrostíků byly u čeledí Hydropsychidae, Limnephilidae a Rhyacophilidae pozorovány známky zhoršené kondice (malformace a přítomnost ...
Vliv chemikálií přítomných ve výtocích z čistíren odpadních vod na ryby
GRABICOVÁ, Kateřina
2014 - anglický
Farmaka a látky každodenní potřeby (tzv. personal care products, PPCP), patří mezi chemikálie, které jsou používané či vyráběné po celém světě ve velkém množství. Tyto látky jsou vyloučeny či vyhozeny do odpadu a společně s odpadní vodou vstupují do čistíren odpadních vod (ČOV). Ne všechny látky jsou v několika stupňovém čistícím procesu odstraněny a prostřednictvím výtoků z ČOV se dostávají do životního prostředí. Tato disertační práce je zaměřena na PPCP na jejich přítomnost ve vodním prostředí a na zjišťování jejich možného vlivu na vodní organismy. Hodnocení rizik plynoucích z přítomnosti cizorodých látek ve vodním prostředí je obvykle založeno na laboratorních studiích. V rámci této práce bylo první testovanou látkou léčivo verapamil, který je hojně předepisován k léčbě srdečních nemocí a na snížení krevního tlaku. K testování tohoto léčiva byly použity dva typy testů akutní s vysokými koncentracemi a subchronický, kde byla testována i koncentrace odpovídající reálným koncentracím této látky ve vodním prostředí. Embrya a larvy kapra obecného (Cyprinus carpio) vystavené působení verapamilu vykazovaly deformace a otoky těl. Bylo pozorováno i snížení tepové frekvence. Podle stanovené hodnoty 96hLC50 může být verapamil zařazen mezi škodlivé či jedovaté látky. Další testovanou látkou byla 2-fenylbenzimidazole-5-sulfonová kyselina (PBSA). Tato kyselina patří do skupiny UV filtrů používaných např. v opalovacích krémech a, jak bylo v rámci naší terénní studie zjištěno, vyskytuje se v povrchových vodách jižních Čech v relativně vysokých koncentracích. I přesto, že biokoncentrace PBSA v tkáních a plazmě pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss) byla nízká, aktivita 7-ethoxyresorufin-O-deethylasy, 7-methoxyresorufin-O-deethylasy a 7-penthoxyresorufin-O-deethylasy u exponovaných ryb byla zvýšená, z čehož vyplývá, že byla ovlivněna aktivita cytochromů P450, a to i koncentrací PBSA běžně stanovovanou v povrchových vodách. Ryby žijící ve volné přírodě jsou však vystaveny působení různorodých směsí chemických látek. V následné studii byl proto použit přístup, kdy byl pstruh duhový vystaven přímo působení výtoku z ČOV v Göteborgu, druhé největší ČOV ve Švédsku. Pozornost byla zaměřena na výskyt antidepresiv v krevní plazmě a tkáních ryb po jejich 13 denní expozici. Citalopram, sertraline a venlafaxine byly nalezeny v mozku a játrech těchto ryb. Protože se tato léčiva používají k léčbě depresí a jiných psychických poruch, je možno předpokládat, že může být také ovlivněno i chování ryb vystavených působení těchto látek. Akvarijní a klecové experimenty jsou však pro ryby stresující a navíc nezohledňují příjem cizorodých látek potravou. Důležitou součástí potravy ryb jsou bentické organismy. Je mnoho studií, které se zabývají vlivem znečištění na bentické organismy, ale tyto studie jsou obvykle zaměřeny na biodiverzitu či ovlivnění biomasy. Dalším cílem práce bylo zjistit, zda se léčiva kumulují v tělech bentických organismů. Byly studovány dva druhy bentických druhů, larvy chrostíků (Hydropsyche sp.) a pijavky (Erpobdella octoculata). V larvách chrostíků došlo ke kumulaci antibiotik azithromycinu a clarithromycinu, kardiovaskulárního léčiva verapamilu, protiplísňového léčiva klotrimazolu a antidepresiv sertralinu a citalopramu. V pijavkách byly nalezeny valsartan (kardiovaskulární léčivo), diklofenak (protizánětlivé léčivo) a také, stejně jako v larvách chrostíků, sertraline a klotrimazol. Velmi perspektivní metodou používanou ke vzorkování životního prostředí je pasivní vzorkování. V reálných podmínkách byla provedena a ověřena kalibrace pasivních vzorkovačů. Pasivní vzorkovače POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Samplers) byly použity ke vzorkování 21 lokalit České republiky pro stanovení psychoaktivních farmak. Pro využití pasivních vzorkovačů jako exaktní metody pro sledování farmak a drog ve vodním prostředí je zapotřebí dalšího výzkumu. There are many compounds that are used or produced by humans, e.g. pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) which are used in large quantities around the world. These compounds end up in waste waters and enter sewage treatment plants (STPs). But not all of these compounds are removed during the treatment processes in STP and they enter the aquatic environment via sewage effluents. The thesis is focused especially on evaluation of presence and potential toxicological effects of PPCPs in aquatic environment. The risk assessment for a single compound is usually based on laboratory experiments. The first tested compound was verapamil, a pharmaceutical for lowering blood pressure and treatment of cardiac diseases. Two types of tests were carried out, an acute one with high concentration levels and a sub-chronic one with levels that included environmentally relevant concentration. After the exposure, common carp larvae and embryos showed malformation and edemas and the heart rate was decreased. According to 96hLC50, the verapamil could be classified as a harmful or toxic substance. The second tested substance was UV filter 2 phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid which was found at relatively high concentrations in south Bohemian surface waters. In spite of very low bioconcentration of PBSA in fish, activities of 7-ethoxyresorufin-O-deethylase, 7-methoxyresorufin-O-deethylase and 7-penthoxyresorufin-O-deethylase in exposed rainbow trout were increased which indicate that activity of cytochromes P450 were affected even in environmentally relevant concentration. In a real aquatic system, fish are exposed to waters which contain not only a single pollutant but a mixture of them. A consequent experiment was carried out on rainbow trout caged in effluent for 13 days from STP in Gothenburg, the second biggest STP in Sweden. The concentration of selected antidepressants was measured in different fish tissues and plasma. Citalopram, sertraline and venlafaxine were found in fish brain and liver. As these antidepressants are used for the treatment of psychical disorders, behavior of fish could be affected. The limitations of these experiments, even with real water with a mixture of chemicals, are that fish are stressed in aquaria or cages and the exposure via the food chain is not included. Benthic organisms are an important part of fish diet. The impact of pollution on benthic organisms is often studied. However, there is limited knowledge about the bioaccumulation of pharmaceuticals in the benthos and consequently in fish. Therefore bioaccumulation in Hydropsyche and Erpobdella was studied. These organisms were collected in non-polluted and in effluent affected localities. Antibiotics azithromycin and clarithromycin, cardio-vascular drug verapamil, antifungal drug clotrimazole and antidepressants citalopram and sertraline were found in Hydropsyche. Cardio-vascular drug valsartan, antidepressant sertraline, anti-inflammatory drug diclofenac and antifungal drug clotrimazole were found in Erpobdella. Passive sampling is an integrative sampling method which allows the obtaining of time average concentration over period of few weeks. POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Samplers) are used for sampling of polar compounds. It also can mimic bioconcentration. Based on the field experiments, the sampling rate for individual pharmaceuticals and illicit drugs was calculated. Twenty-one localities in the Czech Republic were sampled by POCIS and the water concentration of psychoactive drugs was estimated. Further research is necessary to make POCIS passive sampling a more precise tool for monitoring pharmaceutical and drug contents in aquatic environments.
Klíčová slova:
farmaka a látky každodenní potřeby; biokoncentrace; bioakumulace; test toxicity; ryby; bentické organizmy; výtok z čistírny odpadních vod; environmentální koncentrační hladina; pasivní vzorkování
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Vliv chemikálií přítomných ve výtocích z čistíren odpadních vod na ryby
, které se zabývají vlivem znečištění na bentické organismy, ale tyto studie jsou obvykle zaměřeny na biodiverzitu či ovlivnění biomasy. Dalším cílem práce bylo zjistit, zda se léčiva ...
Monitoring reakce raků na různé podněty: jsou raci dobrými bioindikátory?
MALINOVSKA, Viktoriia
2023 - anglický
Sladkovodní raci mají zásadní roli v potravním řetězci a při přenosu energie mezi trofickými úrovněmi, často působí jako klíčové druhy. Mezi bezobratlými jsou raci primárními druhy s ohledem na jejich velkou velikost a obecnou hojnost a biologickou rozmanitost. Raci patří k běžným modelovým organismům ve vědeckém výzkumu a jsou využíváni jako bioindikátory kvality vody v laboratorních i terénních studiích. Sladkovodní raci jsou v přímém ohrožení, zatímco čelí znečištěnému vodnímu prostředí, protože do přírodních vod se během roku dostává mnoho chemikálií. Studie ukázaly, že raci vykazují různé behaviorální a fyziologické změny v reakci na antropogenní kontaminanty. V Kapitole 2 bylo naším cílem vyhodnocení srdeční a lokomotorické reakce raka signálního Pacifastacus leniusculus na krátkodobou pulzní expozici environmentálně relevantním koncentracím tří pesticidů (metazachlor, terbuthylazin a thiacloprid). Ve srovnání s kontrolními skupinami, u raků vystavených metazachloru bylo pozorováno významné zvýšení srdeční frekvence a ujeté vzdálenosti. Ve skupinách vystavených terbuthylazinu a thiaclopridu nebyly zaznamenané významné změny srdeční a pohybové aktivity raků. Protože většina raků v těchto skupinách nevykazovala lokomotorickou odezvu, nebyli zřejmě stimulováni k úniku z kontaminované oblasti. V přirozených podmínkách to může vést k trvalému vystavení environmentálním chemikáliím, které jsou potenciálně škodlivé. V Kapitole 3 jsme zkoumali účinky UV filtrů kyseliny benzoyl-4-hydroxy-2-methoxybenzensulfonové (BP4) a kyseliny 2-fenylbenzimidazol-5-sulfonové (PBSA) na raky během 30 minutové expozice. Jedinci raků exponovaní testovaným látkám se pohybovali na větší vzdálenosti a strávili více času v pohybu. V exponovaných skupinách byla také zaznamenaná vyšší frekvence srdečního tepu. Zaznamenané změny ve fyziologii a chovaní raků v obou studiích mohou být indikací potenciálního narušení schopnosti reagovat na predátory a následně ovlivnit početnost a funkční vlastnosti společenstev velkých bezobratlých. Spolu s využitím raků v laboratorních a venkovních experimentech existuje také možnost provést případovou studii s raky působícími jako bioindikátory. Hodnotili jsme fyziologické reakce raků na vodu dezinfikovanou oxidem chloričitým v dlouhodobém sledování za provozních podmínek v lokálním pivovaru (Kapitola 4). Narušení se projevovalo jako chaotické zvýšení a snížení srdečního tepu bez ohledu na denní dobu. V přirozeném prostředí je srdeční frekvence raků v noci vyšší s ohledem na noční aktivitu. Noční režim je důležitou adaptací pro raky a jeho narušení může vést k určitým rizikům souvisejícím se zvýšenou viditelností pro predátory a změnami při hledání potravy. Naše výsledky ukázaly, že raci vykazují srdeční a pohybové reakce, když jsou krátce vystaveni běžně používanému herbicidu metazachloru a dvěma široce používaným UV filtrům BP4 a PBSA, což naznačuje, že raci mohou potenciálně detekovat výskyt těchto vodních kontaminantů ve vodě. Prokázala se také užitečnost raka při dlouhodobém sledování kvality vody. Tato zjištění rozšiřují naše chápání používání raků jako bioindikátorů ve vědeckém výzkumu. Prezentovaná práce poskytuje data z laboratorních a případových studií zaměřených na srdeční a lokomotorickou aktivitu u raků. Vzhledem k tomu, že raci jsou základem potravního řetězce ve sladkovodním prostředí, je velmi důležité studovat účinky různých podnětů na takové klíčové druhy. Pochopení dalších biologických dopadů vodních polutantů na sladkovodní raky a další necílové taxony prospěje našim znalostem ohrožení funkčních změn složení populací a společenstev. Freshwater crayfish play a vital role in food webs and energy transfer between trophic levels, often acting as keystone species. Crayfish are prime species among invertebrates, considering their large size, abundance, and biodiversity. Crayfish belong to common model organisms in scientific research and have been used as bioindicators of water quality in laboratory and field studies. Freshwater crayfish are at direct risk while facing polluted aquatic environments, as many chemicals enter natural waters throughout the year. Studies have been shown that crayfish exhibit a variety of behavioral and physiological alterations in response to anthropogenic contaminants. In Chapter 2, we aimed to assess the cardiac and locomotor responses of crayfish Pacifastacus leniusculus to short-term pulse exposure to environmentally relevant concentrations of three pesticides (metazachlor, terbuthylazine, and thiacloprid). A significant increase in heart rate and distance moved was observed in metazachlor-exposed specimens compared to controls. We did not detect significant changes in crayfish cardiac and locomotor activity in terbuthylazine and thiacloprid groups. Most crayfish in these groups did not exhibit locomotor response, so they might not be stimulated to escape a contaminated area. This may lead to continuous exposure to environmental chemicals that are potentially harmful. In Chapter 3, we investigated the effects of UV filters Benzoyl-4-hydroxy-2-methoxybenzenesulfonic acid (BP4) and 2-Phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid (PBSA) on crayfish during 30 min exposure period. Specimens exposed to the tested compounds moved greater distances and spent more time in locomotion. Increased heart rate was also detected in treated groups. Such behavioral and physiological alterations of crayfish detected in both studies can potentially impair crayfish ability to respond to predators, and consequently affect abundance and the functional properties of macroinvertebrate communities. Along with use of crayfish in laboratory and field experiments, there is also an option to conduct case study with crayfish acting as bioindicators. We evaluated crayfish physiological responses to water disinfected with chlorine dioxide in long-term monitoring under operating conditions in local brewery (Chapter 4). The disruption of cardiac rhythmicity was detected with chaotic increases and decreases of heart rate regardless of the time of day. In natural environment, heart rate of crayfish is higher during night time considering nocturnal activity of these decapods. Nocturnalism is important adaptation for crayfish, and its impairment can lead to certain risks related to increased visibility to predators and alterations in foraging. Our results indicated that crayfish exhibit a cardiac and locomotor responses when shortly exposed to commonly used herbicide metazachlor and two widely applied UV filters BP4 and PBSA, suggesting that crayfish can potentially detect the appearance of these aquatic contaminants in water. The usefulness of crayfish in long-term monitoring of water quality have also been demonstrated. These findings expand our understanding of using crayfish as bioindicators in scientific research. In conclusion, this thesis provides the data from laboratory and case studies focusing on measurements of cardiac and locomotor endpoints in crayfish. Given that crayfish is at the base of the food chain in freshwater environments, it is of great importance to study the effects of different stimuli on such keystone species. Understanding further biological impacts of aquatic pollutants on freshwater crayfish and other non-target taxa will benefit our knowledge of threats to functional compositional changes in populations and communities.
Klíčová slova:
Pesticidy; Pohyb; Sladkovodní korýš; Srdeční aktivita; UV filtry; Vodní polutanty
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Monitoring reakce raků na různé podněty: jsou raci dobrými bioindikátory?
rozmanitost. Raci patří k běžným modelovým organismům ve vědeckém výzkumu a jsou využíváni jako bioindikátory kvality vody v laboratorních i terénních studiích. Sladkovodní raci jsou v ...
Nové postupy biomonitoringu cizorodých látek ve vodním prostředí
ČERVENÝ, Daniel
2016 - anglický
V rámci disertační práce byly studovány a hodnoceny různé přístupy biomonitoringu. Metoda hodnocení zdravotních rizik byla v minulosti dobře popsána a používá se k hodnocení složek potravy v lidské výživě. V rámci této práce byla metoda aplikována na hodnocení rizik spojených s konzumací masa volně žijících ryb ve významných rybářských revírech v České republice. Tato studie byla zaměřena na skupinu populace věnující se sportovnímu rybolovu, která často ryby z volných vod konzumuje. Z tohoto důvodu nebyly výsledky práce publikovány pouze ve vědeckém časopise, ale také byly zájemcům z řad rybářů distribuovány ve formě brožury prostřednictvím Českého rybářského svazu. Zdravotní rizika spojená s konzumací ryb z volných vod závisí na druhu ryby a lokalitě. Zatímco zcela bez rizik je na všech sledovaných lokalitách konzumace masa kapra obecného (Cyprinus carpio), častou konzumaci většího množství masa dravých ryb nelze na některých lokalitách doporučit. Použití pasivních vzorkovačů se stává v posledních dvou desetiletích stále atraktivnější. Vzhledem k tomu, že tyto zařízení dokáží napodobit absorpci kontaminantů, která probíhá v živých organismech, mají v rutinních programech monitorujících výskyt cizorodých látek značný potenciál, neboť jsou schopné nahradit ryby jako bioindikátory znečištění. V rámci naší práce byla tato teorie potvrzena v případě PFASs, kdy koncentrace těchto polutantů byly na vybraných lokalitách porovnány v tkáních ryb a v extraktech z pasivních vzorkovačů. V porovnání s živými organizmy neprobíhá v pasivních vzorkovačích metabolická přeměna kontaminantů vyskytujících se ve vodním prostředí, a proto výsledky analýz lépe odpovídají reálné situaci na dané lokalitě. Použití pasivních vzorkovačů navíc naplňuje mezinárodně uznávané principy Replacement, Reduction, Refinement (3R). Dalším slibným přístupem se jeví použití juvenilních (tohoročních) ryb jako bioindikátorů znečištění. Směsné vícedruhové vzorky homogenátu ryb této věkové kategorie byly v rámci práce vyhodnoceny jako lepší indikátor širokého spektra polutantů, než dospělé ryby jednoho druhu odlovené ve stejné lokalitě. Vzhledem k tomu, že homogenát tvořený celými těly vzorkovaných jedinců obsahuje veškeré vnitřní orgány, je možné v těchto vzorcích detekovat širší spektrum kontaminantů, než ve svalovině dospělců. Kromě nižších hodnot limitů detekce a kvantifikace přináší tato metoda značné praktické a ekonomické výhody. Využití juvenilních ryb částečně naplňuje principy 3R, protože odlovem této věkové kategorie dochází k menšímu ovlivnění rybích populací, než při využití ryb v reprodukčním věku. V případě rtuti, která je limitujícím kontaminantem pro konzumaci ryb z volných vod v ČR, je možné pro posouzení kontaminace vodního prostředí použít metodu založenou na analýze ústřižků ploutví, která nevyžaduje usmrcení vzorkovaných jedinců. Kromě monitoringu výskytu rtuti na monitorovaných lokalitách, je možné tento přístup využít také k odhadu koncentrace rtuti ve svalovině ryb. Rozdíl mezi skutečnou a odhadnutou průměrnou koncentrací rtuti ve svalovině ryb činil při použití námi optimalizované metody na většině posuzovaných lokalit méně než 10%. Přesto, že bentos představuje významný článek potravního řetězce ve vodním prostředí, informace ohledně kontaminace cizorodými látkami jsou značně omezené. V další studii zařazené do této práce se podařilo poprvé prokázat kumulaci některých léčiv v bentických organismech, které jsou významnou složkou potravních řetězců ve vodním prostředí. Ačkoliv léčiva jsou obecně považována za látky, které se nekumulují v organismech, naše studie prokázala, že u některá farmaka mají bioakumulační potenciál a tedy existuje i reálné riziko kontaminace vyšších organismů (ryb) prostřednictvím přijímané potravy. Within the presented work, several approaches of biomonitoring were studied. A well-established method for human health risk assessment was applied to evaluate the quality of fish from open waters in the Czech Republic. As this work is targeted on sport fishermen, who frequently consume their own catches, besides the publication in scientific journal, a brochure with results of this study was distributed via the Czech Fishing Union. Health risks for consumers related to the consumption of wild fish were found strongly species and locality dependent. As there is no risks related with the consumption of carp (Cyprinus carpio) at all investigated sites, frequent consumption of predatory fish should be avoided at some fishing grounds. The use of passive samplers has become more and more attractive in the last two decades. As these devices are able to mimic the biological uptake of chemicals, their potential for replacing fish as bioindicators in routine biomonitoring programmes is evident. In our study, the comparison between analysis of fish tissues and POCIS extracts from selected sampling sites confirms this idea about interchangeability of these indicators in the case of PFASs as target pollutants. Moreover, no metabolic transformation of contaminants present in water take place in passive samplers contrary to living organisms, thus these reflect the actual contamination at the locality more precisely. The use of passive samplers completely fulfils the internationally accepted principles of Replacement, Reduction, Refinement (the three R´s). Another promising approach using YOY fish as bioindicators was evaluated within the present study. Multispecies samples of YOY fish homogenate was found as a better indicator for wide range of pollutants than muscle tissue of adult fish within one species from the same locality. As all inner organs and tissues are presented in analysed samples, more target pollutants in higher concentrations are detected compared to the muscle of adults. Besides the higher sensitivity in pollutants detection and quantification, practical and economic benefits are of concern in the case of the YOY fish approach. The YOY fish approach also particularly fulfil the three R´s strategy, as sampling of this age group of fish has a smaller impact on the environment than the sampling of adults. In case of mercury, that was found as a limiting contaminant for the consumption of fish from open waters in the Czech Republic, a nonlethal method of finclips sampling can be used for the monitoring of this compound in aquatic environments. Besides the monitoring, our optimised method for the estimation of muscle tissue concentrations could be used for human health risk assessment as well. The difference between real muscle concentrations and concentrations estimated using our method differs less than 10% in most of the investigated localities. Benthic organisms are an important part of the food web in aquatic environments, but insufficient information about its contamination is available. In another study included in this thesis, first evidence about bioaccumulation of certain pharmaceuticals in benthic organisms was described. Although, pharmaceuticals are generally considered to be not accumulative in organisms, our study proved that certain pharmaceuticals have bioaccumulation potential. From this finding, it is evident that not only the concentrations of pharmaceutical dissolved in water but also the diet represents an important exposure pathway of contamination by these compounds for organisms (fish) inhabiting aquatic environments.
Klíčová slova:
perfluorované látky; rtuť; kontaminace; tloušť; cejn; hodnocení rizik; bentos; pasivní vzorkování; POCIS
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Nové postupy biomonitoringu cizorodých látek ve vodním prostředí
, neboť jsou schopné nahradit ryby jako bioindikátory znečištění. V rámci naší práce byla tato teorie potvrzena v případě PFASs, kdy koncentrace těchto polutantů byly na vybraných lokalitách ...
Bioaktivní látky ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby - zaměření na cytochromy P450 v rybách
SAKALLI, Sidika
2018 - anglický
Pojem biologicky aktivní sloučeniny zahrnuje širokou škálu látek přírodního nebo syntetického původu. Tyto sloučeniny mohou vstoupovat do vodního prostředí prostřednictvím čistíren odpadních vod, průmyslovými výrobními procesy nebo se přirozeně vyskytují ve vodních rostlinách nebo mikroorganismech. Jejich nepříznivé účinky na ryby jsou intenzivně studovány a dokládány. Tato práce je zaměřena na studium nepříznivých účinků několika bioaktivních látek (tj. léčiv, fytochemikálií nebo komplexních směsí znečišťujících látek) na ryby s odlišným experimentálním provedením zahrnujícím in vitro, in vivo a in situ experimenty. V první části práce byly in vitro zkoumány účinky léčiv a fytochemikálií nebo jejich kombinací na systém CYP u ryb. Dále byl zjišťován vliv organických rozpouštědel použitých v metodice esejí enzymové aktivity. Důležitým zjištěním v tomto experimentu bylo, že dexamethason, kvercetin a indol-3-karbinol samotně neovlivňují aktivitu EROD, nicméně v jejich kombinaci byla aktivita EROD silně inhibována. Tento výsledek ukazuje, že kombinace sloučenin může mít odlišné účinky oproti působení jednotlivých látek a účinky směsí nemohou být předpovězeny pouze na základě studia působení jednotlivých sloučenin. Ve druhé části práce byly zkoumány účinky chronické expozice pstruha duhového dexamethasonu a clotrimazolu. Výsledky týkající se dexamethasonu vykazovaly podobnosti s in vitro studiemi, a to jak in vitro, tak i in vivo expozice dexamethasonu neměla vliv na aktivity enzymů CYPs. Na druhé straně výsledky in vivo expozice clotrimazolu vykazovaly v porovnání s in vitro experimentem nejednoznačné výsledky. Clotrimazol indukoval aktivitu EROD u chronicky exponovaného pstruha duhového a aktivita BFCOD vykazovala dvojfázový průběh, inhibici v environmentálně relevantních koncentracích a naopak indukci vyvolanou vysokými koncentracemi. Pozorované účinky naznačují, že clotrimazol může negativně ovlivnit CYP ryb již při environmentálně relevantních koncentracích. Nicméně v životním prostředí mohou být účinky clotrimazolu a dexamethasonu na systém CYP u ryb modifikovány při působení neznámých směsí. Z tohoto důvodu byla provedena navazující studie zaměřená na identifikaci účinků směsí sloučenin za použití in situ experimetu. Poslední část disertační práce se zabývá dopady směsí PPCP na kapra obecného v přirozencývh podmínkách. In situ experiment poskytuje cenné informace o aktivitě jateních a střevních cytochrómů u exponovaných ryb. Obě sledované enzymové aktivity EROD a BFCOD byly ovlivněny PPCP identifikovanými u exponovaných ryb. Změny v aktivitách střevních CYP naznačují, že ryby mohou některé z těchto kontaminantů přijmout prostřednictvím potravy. Střeva plnící funkci první bariéry vstupu znečišťujících látek do organismu mohou být odpovědná za eliminaci některých z těchto znečišťujících látek. I přes rozsáhlé studie o znečištění vodních zdrojů vyvstává potřeba provádět specifické experimenty. Neustálý vývoj léčiv, jejich nekontrolovaný výskyt ve vodním prostředí a nepříznivé působení na necílové organismy přináší potřebu průběžného sledování. The term "biologically active compounds" covers a wide range of substances originating from natural or synthetic origins. These compounds can enter the aquatic environment through wastewater treatment plants, manufactural discharge or they are naturally present in the aquatic plants or microorganisms. Their adverse effects on fish has been widely studied and accepted. This thesis is focussed on the adverse effect of several bioactive compounds (i.e. pharmaceuticals, phytochemicals, or complex mixture of pollutants) on fish using different experimental design as in vitro, in vivo and in situ. In the first part of this thesis, in vitro effects of pharmaceuticals and phytochemicals or their combinations on fish CYP system were investigated. Moreover, effects of standard carrier solvents used in enzyme activity assays were also investigated. An important finding in this study was the lack of effects of either dexamethasone, quercetin, or indole-3-carbinol on EROD activity; however, when these agents were combined, EROD activity was strongly inhibited. This demonstrates that combination of compounds might exert different effects than single compounds, and the effects of mixture compounds cannot be predicted from the effects of individual compounds. In the second part of the thesis, the effects of chronic exposures of rainbow trout to dexamethasone and clotrimazole were investigated. The results regarding dexamethasone showed similarities with in vitro studies, and both in vitro and in vivo exposure of dexamethasone did not alter the CYP enzyme activities. On the other hand, in vivo exposure of clotrimazole yielded conflicting results with findings from the in vitro studies. Clotrimazole induced EROD activity in chronically exposed rainbow trout, and BFCOD activity showed biphasic pattern in which it was inhibited at environmentally relevant concentrations and induced at high concentrations. Thus, the observed effects suggest that clotrimazole could negatively affect fish CYPs at environmentally relevant concentrations. However, in the environment, the effects of clotrimazole and dexamethasone on fish CYPs system might be modified because of unknown compounds in these mixtures. Therefore, further investigations were done to identify the effects of mixture compounds using an in situ model. The last part of the dissertation addresses the effects of cocktail PPCPs on common carp under natural conditions. In situ studies provide valuable information on both hepatic and intestinal CYP activities. Both EROD and BFCOD activities were affected by the PPCPs that are present in the exposed fish. Moreover, changes in intestinal CYP activities suggest that fish can ingest some of these contaminants through their feed. Therefore, the intestines might be responsible for elimination of some of these pollutants and act as the first barrier of pollutant entry in fish. Despite the extensive studies concerning aquatic pollution, further studies are necessary. Development of new pharmaceuticals, their occurrence in the aquatic environment, and their effects on non-target organisms should be continuously monitored.
Klíčová slova:
in vitro; in vivo; in situ; CYP450; EROD; PNPH; BFCOD; biomarkery; ryby; játra; střevo
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři JČU.
Bioaktivní látky ve vodním prostředí a jejich vliv na ryby - zaměření na cytochromy P450 v rybách
znečišťujících látek do organismu mohou být odpovědná za eliminaci některých z těchto znečišťujících látek. I přes rozsáhlé studie o znečištění vodních zdrojů vyvstává potřeba provádět ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze