Šajā pētījumā tika novērtēta komerciāla letalitāte, subletalitāte un toksicitātecipermetrīnspreparāti anurānu kurkuļiem. Akūtā testā koncentrācijas 100–800 μg/L tika pārbaudītas 96 stundas. Hroniskajā testā mirstības noteikšanai tika pārbaudīta dabiski sastopamā cipermetrīna koncentrācija (1, 3, 6 un 20 μg/L), kam sekoja mikrokodolu pārbaude un sarkano asins šūnu kodola anomālijas 7 dienas. Komerciālā cipermetrīna preparāta LC50 kurkuļiem bija 273,41 μg L-1. Hroniskajā testā lielākā koncentrācija (20 μg L-1) izraisīja vairāk nekā 50% mirstību, jo tā nogalināja pusi no pārbaudītajiem kurkuļiem. Mikrokodolu tests uzrādīja nozīmīgus rezultātus pie 6 un 20 μg L−1, un tika atklātas vairākas kodola anomālijas, kas liecina, ka komerciālajam cipermetrīnam ir genotoksisks potenciāls pret P. gracilis. Cipermetrīns šai sugai rada lielu risku, norādot, ka tas var radīt vairākas problēmas un ietekmēt šīs ekosistēmas dinamiku īstermiņā un ilgtermiņā. Tāpēc var secināt, ka komerciāliem cipermetrīna preparātiem ir toksiska ietekme uz P. gracilis.
Sakarā ar nepārtrauktu lauksaimniecības darbību paplašināšanos un intensīvu pielietojumukaitēkļu kontrolepasākumiem, ūdensdzīvnieki bieži tiek pakļauti pesticīdu iedarbībai1,2. Ūdens resursu piesārņojums lauksaimniecības lauku tuvumā var ietekmēt nemērķa organismu, piemēram, 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, straujiem kāpuru augšanas ātrumiem, trofiskajam stāvoklim, caurlaidīgai ādai10,11, atkarībai no ūdens vairošanās nolūkā12 un neaizsargātām olām11,13,14. Ir pierādīts, ka mazā ūdens varde (Physalaemus gracilis), kas pazīstama kā raudošā varde, ir pesticīdu piesārņojuma bioindikatora suga4,5,6,7,15. Suga ir sastopama stāvos ūdeņos, aizsargājamās teritorijās vai apgabalos ar mainīgu biotopu Argentīnā, Urugvajā, Paragvajā un Brazīlijā1617, un IUCN klasifikācijā tā tiek uzskatīta par stabilu tās plašās izplatības un dažādu biotopu panesamības dēļ18.
Ir ziņots par subletālu ietekmi abiniekiem pēc cipermetrīna iedarbības, tostarp par kurkuļu uzvedības, morfoloģiskām un bioķīmiskām izmaiņām23,24,25, izmainītu mirstību un metamorfozes laiku, fermentatīvām izmaiņām, samazinātu izšķilšanos24,25, hiperaktivitāti26, peldēšanas veiktspējas inhibīciju holīnesterāzes aktivitātē27 un 8. Tomēr pētījumi par cipermetrīna genotoksisko iedarbību 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 ģenētiskais DNS bojājums, ko izraisa pesticīdu iedarbība13. Asins šūnu morfoloģijas analīze ir svarīgs bioindikators piesārņojumam un vielas potenciālajai toksicitātei savvaļas sugām29. 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 rādītājs31,32 un var sniegt informāciju par genotoksisko piesārņotāju iedarbību33.
Šī pētījuma mērķis bija novērtēt komerciālo cipermetrīna preparātu toksisko potenciālu maziem ūdens kurkuļiem, izmantojot mikrokodolu testu un ekoloģiskā riska novērtējumu.
P. gracilis kurkuļu kumulatīvā mirstība (%), kas testa akūtā periodā pakļauti dažādām komerciālā cipermetrīna koncentrācijām.
P. gracilis kurkuļu kumulatīvā mirstība (%), kas hroniska testa laikā pakļauti dažādām komerciālā cipermetrīna koncentrācijām.
Novērotā augstā mirstība bija genotoksiskas iedarbības rezultāts abiniekiem, kas tika pakļauti dažādām cipermetrīna koncentrācijām (6 un 20 μg/L), par ko liecina mikrokodolu (MN) klātbūtne un kodola anomālijas eritrocītos. MN veidošanās norāda uz kļūdām mitozē un ir saistīta ar sliktu hromosomu saistīšanos ar mikrotubulām, proteīnu kompleksu defektiem, kas ir atbildīgi par hromosomu uzņemšanu un transportēšanu, kļūdām hromosomu segregācijā un kļūdām DNS bojājumu labošanā 38, 39 un var būt saistītas ar pesticīdu izraisītu oksidatīvo stresu 40, 41. Citas novirzes tika novērotas visās novērtētajās koncentrācijās. Cipermetrīna koncentrācijas palielināšana palielināja kodola anomālijas eritrocītos par 5% un 20%, izmantojot attiecīgi mazāko (1 μg/L) un augstāko (20 μg/L) devu. Piemēram, izmaiņas sugas DNS var nopietni ietekmēt gan īstermiņa, gan ilgtermiņa izdzīvošanu, izraisot populācijas samazināšanos, izmainītu reproduktīvo piemērotību, radniecīgu dzimšanu, ģenētiskās daudzveidības zudumu un izmainītus migrācijas ātrumus. Visi šie faktori var ietekmēt sugu izdzīvošanu un uzturēšanu42,43. Eritroīdu anomāliju veidošanās var liecināt par citokinēzes blokādi, kā rezultātā rodas patoloģiska šūnu dalīšanās (divkodolu eritrocīti)44,45; daudzlobu kodoli ir kodola membrānas izvirzījumi ar vairākām daivām46, savukārt citas eritroīdās anomālijas var būt saistītas ar DNS amplifikāciju, piemēram, kodolnieres/pūšļi47. Eritrocītu ar kodoliem klātbūtne var liecināt par traucētu skābekļa transportu, īpaši piesārņotā ūdenī48,49. Apoptoze norāda uz šūnu nāvi50.
Citos pētījumos ir pierādīta arī cipermetrīna genotoksiskā iedarbība. Kabaña et al.51 parādīja mikrokodolu un kodola izmaiņu klātbūtni, piemēram, divkodolu šūnas un apoptotiskas šūnas Odontophrynus americanus šūnās pēc 96 stundu ilgas iedarbības ar augstu cipermetrīna koncentrāciju (5000 un 10 000 μg L-1). Cipermetrīna izraisīta apoptoze tika konstatēta arī P. biligonigerus52 un Rhinella arenarum53. Šie rezultāti liecina, ka cipermetrīnam ir genotoksiska ietekme uz virkni ūdens organismu un ka MN un ENA tests var būt subletālas ietekmes uz abiniekiem indikators un var būt piemērojams vietējām sugām un savvaļas populācijām, kas pakļautas toksisko vielu iedarbībai12.
Komerciālie cipermetrīna preparāti rada lielu vides apdraudējumu (gan akūtu, gan hronisku), un HQ pārsniedz ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) līmeni54, kas var nelabvēlīgi ietekmēt sugu, ja tās atrodas vidē. Hroniskā riska novērtējumā NOEC mirstībai bija 3 μg L-1, kas apstiprina, ka ūdenī konstatētās koncentrācijas var radīt risku sugai55. Nāvējošais NOEC R. arenarum kāpuriem, kas pakļauti endosulfāna un cipermetrīna maisījumam, pēc 168 stundām bija 500 μg L−1; šī vērtība samazinājās līdz 0,0005 μg L-1 pēc 336 stundām. Autori liecina, ka, jo ilgāka iedarbība, jo zemāka ir sugai kaitīgā koncentrācija. Svarīgi arī uzsvērt, ka NOEC vērtības bija augstākas nekā P. gracilis tādā pašā ekspozīcijas laikā, norādot, ka sugas reakcija uz cipermetrīnu ir sugai raksturīga. Turklāt, runājot par mirstību, 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 stundām), kas liecina, ka vairākām pētītajām sugām ir paaugstināts risks. Ņemot vērā, ka P. gracilis metamorfozes pabeigšanai nepieciešamas aptuveni 30 dienas56, var secināt, ka pētītās cipermetrīna koncentrācijas var veicināt populācijas samazināšanos, neļaujot inficētiem indivīdiem agrīnā vecumā nonākt pieaugušā vai reproduktīvā stadijā.
Aprēķinātajā mikrokodolu un citu eritrocītu kodola anomāliju riska novērtējumā CHQ vērtības svārstījās no 14,92 līdz 97,00, norādot, ka cipermetrīnam bija potenciāls genotoksisks risks P. gracilis pat tā dabiskajā vidē. Ņemot vērā mirstību, maksimālā P. gracilis panesamā ksenobiotisko savienojumu koncentrācija bija 4,24 μg L−1. Tomēr tik zemām koncentrācijām kā 1 μg/l bija arī genotoksiska iedarbība. Šis fakts var izraisīt patoloģisku īpatņu skaita palielināšanos57 un ietekmēt sugu attīstību un vairošanos to dzīvotnēs, izraisot abinieku populāciju samazināšanos.
Insekticīda cipermetrīna komerciālie preparāti uzrādīja augstu akūtu un hronisku toksicitāti pret P. gracilis. Tika novērots augstāks mirstības līmenis, iespējams, toksiskas iedarbības dēļ, par ko liecina mikrokodolu un eritrocītu kodola anomālijas, īpaši zobaini kodoli, daivu kodoli un vezikulāri kodoli. Turklāt pētītajām sugām bija paaugstināti vides riski gan akūti, gan hroniski. Šie dati, apvienojumā ar iepriekšējiem mūsu pētnieku grupas pētījumiem, parādīja, ka pat dažādi komerciāli cipermetrīna preparāti joprojām izraisīja acetilholīnesterāzes (AChE) un butirilholīnesterāzes (BChE) aktivitātes samazināšanos un oksidatīvo stresu58, kā arī P. gracilis peldēšanas aktivitātes izmaiņas un mutes anomālijas59, norādot, ka šai komerciālajai letālajai sugai ir ļoti toksiskas un letālas subletīnas. Hartmans u.c. 60 atklāja, ka cipermetrīna komerciālie preparāti ir vistoksiskākie P. gracilis un citai tās pašas ģints sugai (P. cuvieri), salīdzinot ar deviņiem citiem pesticīdiem. Tas liecina, ka likumīgi apstiprinātas cipermetrīna koncentrācijas vides aizsardzībai var izraisīt augstu mirstību un ilgtermiņa iedzīvotāju skaita samazināšanos.
Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai novērtētu pesticīda toksicitāti abiniekiem, jo vidē konstatētā koncentrācija var izraisīt augstu mirstību un potenciālu risku P. gracilis. Jāveicina pētījumi par abinieku sugām, jo datu par šiem organismiem ir maz, jo 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 ārstēšanas grupā tika novērtēti 10 kurkuļi ar sešiem atkārtojumiem, kopā 60 kurkuļu katrā koncentrācijā. Tikmēr apstrāde tikai ar ūdeni kalpoja kā negatīva kontrole. Katrs eksperimentālais komplekts sastāvēja no sterila stikla trauka ar 500 ml ietilpību un 1 kurkuļa blīvumu uz 50 ml šķīduma. Kolba tika 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 Sabin et al. 68 un Mārtiņš u.c. 69, analīzes tika veiktas Santamarijas Federālās universitātes Pesticīdu analīzes laboratorijā (LARP), izmantojot gāzu hromatogrāfiju, kas savienota ar trīskāršā kvadrupola masas spektrometriju (Varian modelis 1200, Palo Alto, Kalifornija, ASV). Pesticīdu kvantitatīvā noteikšana ūdenī ir parādīta kā papildmateriāls (SM1. tabula).
Mikrokodolu testam (MNT) un sarkano šūnu kodola anomāliju testam (RNS) tika analizēti 15 kurkuļi no katras ārstēšanas grupas. Kurkuļi tika anestēzēti ar 5% lidokaīnu (50 mg g-170), un asins paraugi tika savākti ar sirds punkciju, izmantojot vienreizējās lietošanas heparinizētas šļirces. Asins uztriepes tika sagatavotas uz steriliem mikroskopa priekšmetstikliņiem, žāvētas gaisā, fiksētas ar 100% metanolu (4 ° C) 2 minūtes un pēc tam 15 minūtes tumsā iekrāsotas ar 10% Giemsa šķīdumu. Procesa beigās priekšmetstikliņus mazgā ar destilētu ūdeni, lai noņemtu lieko traipu, un žāvēja istabas temperatūrā.
Vismaz 1000 RBC no katra kurkuļa tika analizēti, izmantojot 100 × mikroskopu ar 71 mērķi, lai noteiktu MN un ENA klātbūtni. Kopumā tika novērtēti 75 796 kurkuļu eritrocīti, ņemot vērā cipermetrīna koncentrāciju un kontroles. Genotoksicitāte tika analizēta saskaņā ar Carrasco et al. metodi. un Fenech et al.38,72, nosakot šādu kodola bojājumu biežumu: (1) kodolšūnas: šūnas bez kodoliem; (2) apoptotiskas šūnas: kodola fragmentācija, ieprogrammēta šūnu nāve; (3) divkodolu šūnas: šūnas ar diviem kodoliem; (4) kodola pumpuri vai pūtīšu šūnas: šūnas ar kodoliem ar maziem kodola membrānas izvirzījumiem, burbuļiem, kas pēc izmēra ir līdzīgi mikrokodolu izmēram; (5) kariolizētas šūnas: šūnas ar tikai kodola kontūru bez iekšēja materiāla; (6) robainas šūnas: šūnas ar kodoliem ar acīmredzamām plaisām vai iegriezumiem to formā, ko sauc arī par nierveida kodoliem; (7) lobulētas šūnas: šūnas ar kodola izvirzījumiem, kas ir lielāki par iepriekšminētajiem pūslīšiem; 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. Hronisko testu dati tika iepriekš pārbaudīti attiecībā uz kļūdu normalitāti (Shapiro-Wilks) un dispersijas viendabīgumu (Bartlett). Rezultāti tika analizēti, izmantojot vienvirziena dispersijas analīzi (ANOVA). Tūkija tests tika izmantots, lai salīdzinātu datus savā starpā, un Daneta tests tika izmantots, lai salīdzinātu datus starp ārstēšanas grupu un negatīvās kontroles grupu.
LOEC un NOEC dati tika analizēti, izmantojot Daneta testu. Statistiskie testi tika veikti, izmantojot Statistica 8.0 programmatūru (StatSoft) ar nozīmīguma līmeni 95% (p < 0,05).
Izlikšanas laiks: 13.03.2025