Šajā pētījumā tika novērtēta komerciālo vielu letalitāte, subletalitāte un toksicitāte.cipermetrīnspreparātu ietekmi uz anurānu kurkuļiem. Akūtajā testā 96 stundas tika testētas koncentrācijas 100–800 μg/l. Hroniskajā testā dabiski sastopamās cipermetrīna koncentrācijas (1, 3, 6 un 20 μg/l) tika testētas attiecībā uz mirstību, kam sekoja mikrokodolu tests un sarkano asinsķermenīšu kodolu anomālijas 7 dienas. Komerciālās cipermetrīna formulas LC50 kurkuļiem bija 273,41 μg L−1. Hroniskajā testā augstākā koncentrācija (20 μg L−1) izraisīja vairāk nekā 50% mirstību, jo tā nogalināja pusi no testētajiem kurkuļiem. Mikrokodolu tests uzrādīja nozīmīgus rezultātus pie 6 un 20 μg L−1, un tika atklātas vairākas kodolu anomālijas, kas norāda, ka komerciālajai cipermetrīna formulai ir genotoksisks potenciāls pret P. gracilis. Cipermetrīns šai sugai rada augstu risku, norādot, ka tas var radīt vairākas problēmas un ietekmēt šīs ekosistēmas dinamiku īstermiņā un ilgtermiņā. Tādēļ var secināt, ka komerciāli pieejamajiem cipermetrīna preparātiem ir toksiska ietekme uz P. gracilis.
Sakarā ar lauksaimniecības darbību nepārtrauktu paplašināšanos un intensīvu izmantošanukaitēkļu apkarošanaŅemot vērā šos pasākumus, ūdensdzīvnieki bieži tiek pakļauti pesticīdu iedarbībai1,2. Ūdens resursu piesārņojums lauksaimniecības lauku tuvumā var ietekmēt tādu nemērķa organismu kā abinieku attīstību un izdzīvošanu.
Abinieki kļūst arvien svarīgāki vides matricu novērtēšanā. Anurāni tiek uzskatīti par labiem vides piesārņotāju bioindikatoriem, pateicoties to unikālajām īpašībām, piemēram, sarežģītiem dzīves cikliem, straujam kāpuru augšanas ātrumam, trofiskajam statusam, caurlaidīgai ādai10,11, atkarībai no ūdens reprodukcijai12 un neaizsargātām olām11,13,14. Mazā ūdens varde (Physalaemus gracilis), plašāk pazīstama kā raudošā varde, ir pierādīta kā pesticīdu piesārņojuma bioindikatorsuga4,5,6,7,15. Šī suga ir sastopama stāvošos ūdeņos, aizsargājamās teritorijās vai apgabalos ar mainīgu dzīvotni Argentīnā, Urugvajā, Paragvajā un Brazīlijā1617, un IUCN klasifikācijā tā tiek uzskatīta par stabilu, pateicoties tās plašajai izplatībai un tolerancei pret dažādām dzīvotnēm18.
Pēc cipermetrīna iedarbības abiniekiem ir ziņots par subletālu iedarbību, tostarp kurkuļu uzvedības, morfoloģiskām un bioķīmiskām izmaiņām23,24,25, mainītu mirstību un metamorfozes laiku, fermentatīvām izmaiņām, samazinātu izšķilšanās sekmību24,25, hiperaktivitāti26, holīnesterāzes aktivitātes inhibīciju27 un peldēšanas spēju izmaiņām7,28. Tomēr pētījumi par cipermetrīna genotoksisko iedarbību uz abiniekiem ir ierobežoti. Tāpēc ir svarīgi novērtēt anurānu sugu jutību pret cipermetrīnu.
Vides piesārņojums ietekmē abinieku normālu augšanu un attīstību, bet visnopietnākā nelabvēlīgā ietekme ir ģenētiski DNS bojājumi, ko izraisa pesticīdu iedarbība13. Asins šūnu morfoloģijas analīze ir svarīgs piesārņojuma un vielas potenciālās toksicitātes savvaļas sugām bioindikators29. Mikrokodolu tests ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm ķīmisko vielu genotoksicitātes noteikšanai vidē30. Tā ir ātra, efektīva un lēta metode, kas ir labs organismu, piemēram, abinieku, ķīmiskā piesārņojuma indikators31,32 un var sniegt informāciju par genotoksisku piesārņotāju iedarbību33.
Šī pētījuma mērķis bija novērtēt komerciāli pieejamu cipermetrīna preparātu toksisko potenciālu maziem ūdens kurkuļiem, izmantojot mikrokodolu testu un ekoloģiskā riska novērtējumu.
P. gracilis kurkuļu kumulatīvā mirstība (%), kas testa akūtajā periodā tika pakļauti dažādām komerciālā cipermetrīna koncentrācijām.
P. gracilis kurkuļu kumulatīvā mirstība (%), kas hroniskā testa laikā pakļauti dažādām komerciālā cipermetrīna koncentrācijām.
Novērotā augstā mirstība bija genotoksiskas iedarbības rezultāts abiniekiem, kas pakļauti dažādām cipermetrīna koncentrācijām (6 un 20 μg/l), ko apliecina mikrokodolu (MN) klātbūtne un kodola anomālijas eritrocītos. MN veidošanās norāda uz mitozes kļūdām un ir saistīta ar sliktu hromosomu saistīšanos ar mikrotubuliem, defektiem olbaltumvielu kompleksos, kas atbild par hromosomu uzņemšanu un transportēšanu, kļūdām hromosomu segregācijā un kļūdām DNS bojājumu labošanā38,39 un var būt saistīta ar pesticīdu izraisītu oksidatīvo stresu40,41. Citas anomālijas tika novērotas visās novērtētajās koncentrācijās. Palielināta cipermetrīna koncentrācija palielināja kodola anomālijas eritrocītos par 5% un 20% attiecīgi zemākajā (1 μg/l) un augstākajā (20 μg/l) devā. Piemēram, izmaiņas sugas DNS var radīt nopietnas sekas gan īstermiņa, gan ilgtermiņa izdzīvošanai, izraisot populācijas samazināšanos, mainītu reproduktīvo spēju, tuvradniecisku krustošanu, ģenētiskās daudzveidības zudumu un mainītus migrācijas ātrumus. Visi šie faktori var ietekmēt sugas izdzīvošanu un uzturēšanu42,43. Eritroīdu anomāliju veidošanās var liecināt par citokinēzes blokādi, kā rezultātā notiek patoloģiska šūnu dalīšanās (divkodolu eritrocīti)44,45; daudzdaivu kodoli ir kodola membrānas izvirzījumi ar vairākām daivām46, savukārt citas eritroīdu anomālijas var būt saistītas ar DNS amplifikāciju, piemēram, kodola nieres/pūšļi47. Anukleotu eritrocītu klātbūtne var liecināt par skābekļa transporta traucējumiem, īpaši piesārņotā ūdenī48,49. Apoptoze norāda uz šūnu nāvi50.
Arī citos pētījumos ir pierādīta cipermetrīna genotoksiskā iedarbība. Kabaña et al.51 pierādīja mikrokodolu un kodola izmaiņu, piemēram, divkodolu šūnu un apoptotisku šūnu, klātbūtni Odontophrynus americanus šūnās pēc pakļaušanas augstām cipermetrīna koncentrācijām (5000 un 10 000 μg L−1) 96 stundu laikā. Cipermetrīna izraisīta apoptoze tika konstatēta arī P. biligonigerus52 un Rhinella arenarum53. Šie rezultāti liecina, ka cipermetrīnam ir genotoksiska iedarbība uz virkni ūdens organismu un ka MN un ENA tests var liecināt par subletālu iedarbību uz abiniekiem un var būt piemērojams vietējām sugām un savvaļas populācijām, kas pakļautas toksikantu iedarbībai12.
Cipermetrīna komerciālie preparāti rada augstu vides apdraudējumu (gan akūtu, gan hronisku), un HQ pārsniedz ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) līmeni54, kas var nelabvēlīgi ietekmēt sugu, ja tā atrodas vidē. Hroniskā riska novērtējumā mirstības NOEC bija 3 μg L−1, kas apstiprina, ka ūdenī konstatētās koncentrācijas var radīt risku sugai55. Letālā NOEC R. arenarum kāpuriem, kas pakļauti endosulfāna un cipermetrīna maisījumam, bija 500 μg L−1 pēc 168 stundām; šī vērtība samazinājās līdz 0,0005 μg L−1 pēc 336 stundām. Autori parāda, ka jo ilgāka iedarbība, jo zemākas ir sugai kaitīgās koncentrācijas. Ir arī svarīgi uzsvērt, ka NOEC vērtības bija augstākas nekā P. gracilis tajā pašā iedarbības laikā, kas norāda, ka sugas reakcija uz cipermetrīnu ir sugai specifiska. Turklāt mirstības ziņā P. gracilis CHQ vērtība pēc cipermetrīna iedarbības sasniedza 64,67, kas ir augstāka par ASV Vides aizsardzības aģentūras noteikto atsauces vērtību54, un arī R. arenarum kāpuru CHQ vērtība bija augstāka par šo vērtību (CHQ > 388,00 pēc 336 h), norādot, ka pētītie insekticīdi rada augstu risku vairākām abinieku sugām. Ņemot vērā, ka P. gracilis pilnīgai metamorfozei nepieciešamas aptuveni 30 dienas56, var secināt, ka pētītās cipermetrīna koncentrācijas var veicināt populācijas samazināšanos, neļaujot inficētiem indivīdiem agrīnā vecumā nonākt pieaugušo vai reproduktīvajā stadijā.
Aprēķinātajā mikrokodolu un citu eritrocītu kodolu anomāliju riska novērtējumā CHQ vērtības svārstījās no 14,92 līdz 97,00, kas norāda, ka cipermetrīnam ir potenciāls genotoksisks risks P. gracilis pat tā dabiskajā vidē. Ņemot vērā mirstību, maksimālā ksenobiotisko savienojumu koncentrācija, ko panes P. gracilis, bija 4,24 μg L−1. Tomēr arī koncentrācijas, kas bija pat 1 μg/L, uzrādīja genotoksisku iedarbību. Šis fakts var izraisīt anomālo īpatņu skaita palielināšanos57 un ietekmēt sugu attīstību un vairošanos to dzīvotnēs, kā rezultātā samazinās abinieku populācijas.
Insekticīda cipermetrīna komerciālās formulas uzrādīja augstu akūtu un hronisku toksicitāti pret P. gracilis. Tika novērota augstāka mirstība, iespējams, toksiskas iedarbības dēļ, ko apliecina mikrokodolu un eritrocītu kodolu anomāliju klātbūtne, īpaši zobaini kodoli, daivaini kodoli un vezikulāri kodoli. Turklāt pētītajām sugām bija paaugstināts vides risks, gan akūts, gan hronisks. Šie dati apvienojumā ar mūsu pētniecības grupas iepriekšējiem pētījumiem parādīja, ka pat dažādas cipermetrīna komerciālās formulas joprojām izraisīja samazinātu acetilholīnesterāzes (AChE) un butirilholīnesterāzes (BChE) aktivitāti un oksidatīvo stresu58, kā arī izraisīja izmaiņas peldēšanas aktivitātē un mutes dobuma malformācijas59 P. gracilis, norādot, ka cipermetrīna komerciālajām formulām ir augsta letāla un subletāla toksicitāte šai sugai. Hartmans un līdzautori60 atklāja, ka cipermetrīna komerciālās formulas bija visbīstamākās P. gracilis un citai tās pašas ģints sugai (P. cuvieri), salīdzinot ar deviņiem citiem pesticīdiem. Tas liek domāt, ka likumīgi apstiprinātas cipermetrīna koncentrācijas vides aizsardzībai var izraisīt augstu mirstību un ilgtermiņa populācijas samazināšanos.
Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai novērtētu pesticīda toksicitāti abiniekiem, jo vidē konstatētās koncentrācijas var izraisīt augstu mirstību un radīt potenciālu risku P. gracilis. Jāveicina pētījumi par abinieku sugām, jo dati par šiem organismiem ir nepietiekami, īpaši par Brazīlijas sugām.
Hroniskās toksicitātes tests ilga 168 stundas (7 dienas) statiskos apstākļos, un subletālās koncentrācijas bija: 1, 3, 6 un 20 μg ai L−1. Abos eksperimentos katrā apstrādes grupā tika novērtēti 10 kurkuļi ar sešiem atkārtojumiem, kopā 60 kurkuļi katrā koncentrācijā. Tikmēr apstrāde tikai ar ūdeni kalpoja kā negatīva kontrole. Katrs eksperimentālais iestatījums sastāvēja no sterila stikla trauka ar 500 ml tilpumu un blīvumu 1 kurkulis uz 50 ml šķīduma. Kolba bija pārklāta ar polietilēna plēvi, lai novērstu iztvaikošanu, un tika nepārtraukti aerēta.
Ūdens tika ķīmiski analizēts, lai noteiktu pesticīdu koncentrāciju 0, 96 un 168 stundās. Saskaņā ar Sabina et al.68 un Martina et al.69 datiem analīzes tika veiktas Santa Marijas Federālās universitātes Pesticīdu analīzes laboratorijā (LARP), izmantojot gāzu hromatogrāfiju, kas savienota ar trīskāršo kvadrupola masas spektrometriju (Varian model 1200, Palo Alto, Kalifornija, ASV). Pesticīdu kvantitatīvā noteikšana ūdenī ir parādīta kā papildu materiāls (SM1 tabula).
Mikrokodolu testam (MNT) un eritrocītu kodola anomāliju testam (RNS) tika analizēti 15 kurkuļi no katras apstrādes grupas. Kurkuļi tika anestēti ar 5% lidokainu (50 mg g-170), un asins paraugi tika savākti ar sirds punkciju, izmantojot vienreizējās lietošanas heparinizētas šļirces. Asins uztriepes tika sagatavotas uz steriliem mikroskopa stikliņiem, žāvētas gaisā, fiksētas ar 100% metanolu (4 °C) 2 minūtes un pēc tam iekrāsotas ar 10% Giemsa šķīdumu 15 minūtes tumsā. Procesa beigās stikliņi tika mazgāti ar destilētu ūdeni, lai noņemtu lieko krāsvielu, un žāvēti istabas temperatūrā.
Vismaz 1000 RBC no katra kurkuļa tika analizēti, izmantojot 100× mikroskopu ar 71 objektīvu, lai noteiktu MN un ENA klātbūtni. Kopumā tika novērtēti 75 796 RBC no kurkuļiem, ņemot vērā cipermetrīna koncentrācijas un kontroles grupas. Genotoksicitāte tika analizēta saskaņā ar Carrasco et al. un Fenech et al. metodi38,72, nosakot šādu kodola bojājumu biežumu: (1) anukleāras šūnas: šūnas bez kodola; (2) apoptotiskas šūnas: kodola fragmentācija, ieprogrammēta šūnu nāve; (3) divkodolu šūnas: šūnas ar diviem kodoliem; (4) kodola pumpuri vai pūslīšu šūnas: šūnas ar kodolu ar nelieliem kodola membrānas izvirzījumiem, pūslīši, kuru izmērs ir līdzīgs mikrokodoliem; (5) kariolizētas šūnas: šūnas tikai ar kodola kontūru bez iekšējā materiāla; (6) iecirtīgas šūnas: šūnas ar kodolu ar acīmredzamām plaisām vai iecirtumiem to formā, ko sauc arī par nierveida kodoliem; (7) lobulētas šūnas: šūnas ar kodola izaugumiem, kas ir lielāki par iepriekšminētajām vezikulām; un (8) mikrošūnas: šūnas ar kondensētiem kodoliem un samazinātu citoplazmu. Izmaiņas tika salīdzinātas ar negatīvās kontroles rezultātiem.
Akūtās toksicitātes testa rezultāti (LC50) tika analizēti, izmantojot GBasic programmatūru un TSK-Trimmed Spearman-Karber metodi74. Hroniskā testa dati tika iepriekš pārbaudīti attiecībā uz kļūdas normalitāti (Shapiro-Wilks) un dispersijas homogenitāti (Bartlett). Rezultāti tika analizēti, izmantojot vienvirziena dispersijas analīzi (ANOVA). Datu salīdzināšanai savā starpā tika izmantots Tukey tests, un Dunnett tests tika izmantots, lai salīdzinātu datus starp ārstēšanas grupu un negatīvās kontroles grupu.
LOEC un NOEC dati tika analizēti, izmantojot Daneta testu. Statistikas testi tika veikti, izmantojot Statistica 8.0 programmatūru (StatSoft) ar nozīmības līmeni 95% (p < 0,05).
Publicēšanas laiks: 2025. gada 13. marts