Marina fiskar, som stingrockor, förlita sig på att deras sensoriska system fungerar effektivt för att överleva. Exponering för råolja kan negativt påverka deras kondition, leda till för tidig död, och orsaka ytterligare kaskadeffekter genom lägre trofiska nivåer. Kredit:Stephen M. Kajiura, Ph.D./Florida Atlantic University
Det har gått nästan ett decennium sedan oljeutsläppet Deepwater Horizon. Beskrivs som den värsta miljökatastrofen i USA, nästan 5 miljoner fat råolja sipprade ut i Mexikanska golfen, allvarligt försämra det marina ekosystemet som omedelbart omger utsläppsplatsen och direkt påverkar kusthabitat längs 1, 773 kilometer strandlinje. Cirka 10 miljoner liter finns kvar i sedimentet på botten av viken och kan fortsätta att orsaka allvarliga fysiologiska skador på livet i havet, inklusive försämring av sensoriska system.
Marina fiskar förlitar sig på att deras sensoriska system fungerar effektivt för att överleva. Trots den uppenbara betydelsen av deras olfaktoriska (luktsinne) system, effekten av exponering för råolja på sensorisk funktion är fortfarande i stort sett outforskad.
Forskare vid Florida Atlantic University är de första att kvantifiera de fysiologiska effekterna av hel råolja på luktfunktionen hos ett marint ryggradsdjur - den atlantiska stingrockan, Hypanus sabinus, en elasmobranch fisk. Resultat av studien, publiceras i Vetenskapliga rapporter , bekräfta att exponering för råolja, vid koncentrationer som efterliknar de som uppmätts i kustområden efter oljeutsläppet Deepwater Horizon, signifikant försämrad luktfunktion i den atlantiska stingrockan efter bara 48 timmars exponering. Dessa fynd tyder på att exponering för råolja kan ha en skadlig inverkan på konditionen, leda till för tidig död, och orsaka ytterligare kaskadeffekter genom lägre trofiska nivåer.
"Elasmobranchs är kända för sina välutvecklade sensoriska system, som är avgörande för att varna dem om förekomsten av rovdjur, byte, kompisar, och ogynnsamma miljöförhållanden. Varje försämring av dessa sensoriska system kan ha en skadlig effekt på deras överlevnad och kondition, " sade Stephen M. Kajiura, Ph.D., medförfattare, en professor i biologiska vetenskaper vid FAU:s Charles E. Schmidt College of Science och chef för Elasmobranch Research Laboratory vid FAU.
Den atlantiska stingrockan, Hypanus sabinus, en elasmobranch fisk, är känt för sina välutvecklade sensoriska system, som är avgörande för att varna dem om förekomsten av rovdjur, byte, kompisar, och ogynnsamma miljöförhållanden. Varje försämring av dessa sensoriska system kan ha en skadlig effekt på deras överlevnad och kondition. Kredit:Stephen M. Kajiura, Ph.D./Florida Atlantic University
Verket leddes av Eloise J. Cave, som en del av hennes magisterexamen i Kajiuras labb. Grotta, som nu är Ph.D. student vid Florida Institute of Technology, använde en elektrofysiologisk analys för att testa luktsvar från stingrockor som hölls under rent vatten och oljebehandlat vatten. Hon fann att de oljeexponerade djuren uppvisade ett mindre svar, med en långsammare start och längre varaktighet.
"Till skillnad från andra sensoriska system där receptorcellerna inte är i omedelbar kontakt med miljön som ögat, innerörat, sidolinje, och elektroreceptorer, de kemosensoriska cellerna i luktorganet är direkt exponerade, genom slemmet, till havsvattnet, sade Kajiura. Som ett resultat, miljöföroreningar har förmågan att direkt skada receptorcellerna och påverka luktfunktionen."
Även om denna studie fokuserade på ett grunt vatten, kustnära arter, djuphavselasmobranch-arter kan vara mycket mottagliga för exponering för råolja. Forskarna varnar för att djuphavsarter av bentiska arter som skridskor - en typ av broskfisk som utvecklas under långa perioder i äggfall på havsbotten - i synnerhet, kunde kontinuerligt exponeras för höga koncentrationer av råolja i sedimentet under känsliga utvecklingsperioder. Också, eftersom metabolismen av marina organismer minskar avsevärt med temperaturen, och därav djup, djuphavselasmobrancharter har en mycket långsammare metabolisk hastighet än gruntvattenarter och kan därför metabolisera råolja mycket långsammare. Denna långvariga exponering kan visa sig som andra eller allvarligare resultat.
Den atlantiska stingrockan, Hypanus sabinus , en elasmobranch fisk, finns rikligt i kustnära kustvatten i västra Atlanten från Chesapeake Bay till Brasilien och finns över hela kusten som påverkas av oljeutsläppet Deepwater Horizon. Kredit:Stephen M. Kajiura, Ph.D./Florida Atlantic University
"Under fältförhållanden, djur kommer sannolikt att stöta på varierande exponeringskoncentrationer, som kan vara högre eller lägre än den koncentration som används i vår studie, " sade Kajiura. "Denna akuta exponering har potential att inducera andra fysiologiska svar, potentiellt förvärrar de negativa effekterna av den förändrade luktfunktionen. Även om oljan inte orsakar omedelbar eller direkt död, sub-letala effekter kan fortfarande minska konditionen eller bidra till för tidig död."
Råolja innehåller många komplexa organiska och oorganiska föreningar inklusive tungmetaller som aluminium, mangan, kobolt, koppar, zink, och kvicksilver. Tungmetaller kan blockera natrium- och kalciumjonkanaler i luktsystemen hos teleostar - en mångfaldig grupp av strålfenade fiskar - vilket resulterar i minskade luktsvar. Dessutom, vattenlösliga fraktioner av råolja har orsakat hyperplasi, nekros, och lesioner på luktepitelet. Alla dessa fysiska förolämpningar kan resultera i minskad luktkänslighet för kemiska stimuli.
