ΕΜΦΥΤΕΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ: ΑΞΙΟΠΙΣΤΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΠΟ ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΕ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΟΥ ΣΑΡΩΝΙΚΟΥ ΚΟΛΠΟΥ;

Transcript

1 1 ΕΜΦΥΤΕΥΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ: ΑΞΙΟΠΙΣΤΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΠΟ ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΣΕ ΠΑΡΑΚΤΙΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΟΥ ΣΑΡΩΝΙΚΟΥ ΚΟΛΠΟΥ; Στρογγυλούδη Ε. 1, Παπαθανασίου Ε. 1, Αγγελίδης Μ.Ο. 2 1 Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών, estro@hcmr.gr, vpapath@hcmr.gr 2 Τμήμα Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, angelidis@unepmap.gr Μύδια Mytilus galloprovincialis, προερχόμενα από ένα μητρικό πληθυσμό στον κόλπο της Ελευσίνας (Νέα Πέραμος), μεταφέρθηκαν για διάστημα ενός μήνα σε τρεις παράκτιες περιοχές στο Σαρωνικό κόλπο (Ναυπηγεία Σκαραμαγκά, Αγ. Κοσμάς, Ανάβυσσος). Το πείραμα έγινε δυο φορές στη διάρκεια ενός έτους (άνοιξη και φθινόπωρο) με σκοπό την εκτίμηση της ρύπανσης από μέταλλα στις περιοχές μελέτης και τον έλεγχο της μεθοδολογίας της εμφύτευσης. Προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις Cd, Cu και Zn στο σώμα των μυδιών και οι συγκεντρώσεις μεταλλοθειονινών (MTs) στον πεπτικό τους αδένα. Στο νερό οι συγκεντρώσεις SPM, Chl α και POC και μετάλλων στα αιωρούμενα σωματίδια προσδιορίσθηκαν ως δείκτες της ποιότητας και ποσότητας της τροφής των μυδιών. Η προσαρμογή των οργανισμών στις καινούργιες περιβαλλοντικές συνθήκες προκάλεσε απώλεια σωματικού βάρους που αποδόθηκε είτε στη ρύπανση είτε στην αδυναμία του περιβάλλοντος να συντηρήσει τους οργανισμούς. Είναι πιθανό οι πληθυσμοί που αναπτύσσονται ταχύτερα σε μια περιοχή με υψηλότερες συγκεντρώσεις μετάλλων στο νερό να έχουν παρόμοιες ή και μικρότερες συγκεντρώσεις μετάλλων στο σώμα τους (Νέα Πέραμος) ή επίπεδα MTs (Ναυπηγεία) από οργανισμούς με μικρότερο ρυθμό ανάπτυξης σε μια καθαρή περιοχή (Αγ. Κοσμάς, Ανάβυσσος). Λέξεις κλειδιά: Mytilus galloprovincialis, συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων σε μύδια, μεταλλοθειονίνες. ACTIVE BIOMONITORING; A RELIABLE TOOL FOR THE ASSESSMENT OF HEAVY METAL POLLUTION IN COASTAL AREAS OF SARONIKOS GULF? Strogyloudi Ε. 1, Papathanassiou E. 1, Angelidis M.O. 2 1 Institute of Oceanography, Hellenic Centre for Marine Research, estro@hcmr.gr, vpapath@hcmr.gr 2 Department of Environment, University of the Aegean, angelidis@unepmap.gr Abstract: Mussels Mytilus galloprovincialis from a parent population from Elefsis bay (Nea Peramos) were transplanted, for one month, in three coastal areas of Saronikos gulf (Skaramagas, Ag. Kosmas, Anavissos). The field experiment was conducted twice a year (spring and autumn) to assess metal pollution in the studied areas and the verification of the transplantation process. Cadmium, Cu and Zn concentrations were estimated in mussels whole soft tissue and metallothionein levels in their digestive gland. Suspended PM, Chl α, POC and particulate metal concentrations were determined in seawater as quantity and quality mussel food indices. Somatic weight loss of the transplanted organisms was attributed either to metal pollution or to the reduced capability of the new environment to sustain mussel growth. Mussels with higher growth rates in an area with higher seawater metal concentrations could have similar or lower metal concentrations in their body (Nea Peramos) or MTs levels (shipyard) than mussels growing in a food limited metal free environment (Ag. Kosmas, Anavissos). Keywords: Mytilus galloprovincialis, mussel metal concentrations, metallothioneins.

2 2 1. Εισαγωγή Για τη μελέτη της θαλάσσιας ρύπανσης ακολουθούνται δυο διαφορετικές προσεγγίσεις. Ο προσδιορισμός των επιπέδων των ρυπαντών στα διαφορετικά τμήματα του θαλάσσιου οικοσυστήματος (νερό, ίζημα, οργανισμοί) και η ποσοτικοποίηση επιβλαβών επιδράσεων των ρυπαντών στους οργανισμούς. Στο Σαρωνικό κόλπο η παρακολούθηση των συγκεντρώσεων των μετάλλων στο σώμα των μυδιών Mytilus galloprovincialis γίνεται από το 1986 στα πλαίσια του προγράμματος MED-POL (MAP/UNEP) (N.C.M.R., 1997) ενώ, τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει και αρκετές μελέτες που αφορούν τις επιδράσεις των μετάλλων σε θαλάσσιους οργανισμούς (Kalpaxis et al, 2003; Tsangaris et al, 2004; Vlahogianni et al, 2007). Οι μεταλλοθειονίνες (MTs) είναι μεταλλο-δεσμευτικές αποθηκευτικές πρωτεΐνες με διαφορετική, ανά μέταλλο, ευαισθησία (Hg 2+ >Cu + >Cd 2+ >Zn 2+ ), η επαγωγή τους θεωρείται βιοδείκτης μεταλλικής έκθεσης ενώ συμμετέχουν και στον αντιοξειδωτικό μηχανισμό άμυνας των οργανισμών (Amiard et al, 2006). Τα αιωρούμενα σωματίδια (SPM) θεωρούνται φορείς μετάλλων για τους διηθητές οργανισμούς μέσω της τροφής. Επίσης ο σωματιδιακός οργανικός άνθρακας (POC) συμπεριλαμβανομένου και του φυτοπλαγκτού (Smaal & Haas, 1997) μπορεί να επηρεάζει την κατανομή των μεταλλικών ιόντων ανάμεσα στην υδατική και σωματιδιακή φάση και τελικά και τη βιοδιαθεσιμότητά τους. Η μεθοδολογία της μεταφοράς οργανισμών δεικτών από μια περιοχή σε μια άλλη, για τη μελέτη των συγκεντρώσεων των μετάλλων και της επίδρασης της έκθεσης στα μέταλλα των οργανισμών, αποτελεί έναν ενεργό τρόπο παρακολούθησης του θαλάσσιου περιβάλλοντος και χρησιμοποιείται σε ευρεία κλίμακα στη Μεσόγειο Θάλασσα ( Η γενετική ομοιομορφία των ατόμων που συμμετέχουν στα πειράματα μεταφοράς και εμφύτευσης μηδενίζει τη μεταβλητότητα που προέρχεται από τις γενετικές διαφορές μεταξύ διαφορετικών πληθυσμών. Η επιλογή ατόμων συγκεκριμένου μεγέθους από το μητρικό πληθυσμό εξασφαλίζει ομοιότητα στην ηλικία και τη φυλετική ωριμότητα των μεταφερόμενων μυδιών και τη δυνατότητα να τοποθετηθούν μύδια σε ένα ευρύ δίκτυο περιοχών που δεν είναι φυσικά παρόντα. Στην παρούσα εργασία μύδια M. galloprovincialis μεταφέρθηκαν για διάστημα ενός μήνα από μια περιοχή του κόλπου της Ελευσίνας σε 3 περιοχές στο Σαρωνικό κόλπο για να μελετηθούν οι συγκεντρώσεις των μετάλλων και τα επίπεδα μεταλλοθειονινών τόσο στα μεταφερόμενα μύδια όσο και στους φυσικούς πληθυσμούς, όπου αυτοί υπήρχαν για την εκτίμηση της ρύπανσης από μέταλλα σε διαφορετικές παράκτιες περιοχές. 2. Υλικά και Μέθοδοι 2.1. Σχεδιασμός Πειράματος Δειγματοληψίες Τα διαστήματα Απριλίου-Μαΐου και Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου του 2001 μεταφέρθηκαν μύδια από τη Νέα Πέραμο (σταθμός G) σε ένα σταθμό στον κόλπο της Ελευσίνας (Ναυπηγεία-σταθμός F), σε ένα σταθμό στον εσωτερικό Σαρωνικό (Αγ. Κοσμάς-σταθμός Η) και σε έναν στον εξωτερικό Σαρωνικό (Ανάβυσσος-σταθμός Κ) (Εικόνα 1). Στο σταθμό της Αναβύσσου δεν υπάρχουν φυσικοί πληθυσμοί μυδιών. Τα μεταφερόμενα μύδια από το μητρικό σταμό G (Νέα Πέραμος) μπήκαν σε σάκους από δίχτυ (n 200), δέθηκαν με σχοινί και ποντίστηκαν σε μικρό βάθος από την επιφάνεια (λιγότερο από 2m), στο ίδιο βάθος από το οποίο συλλέγονται μύδια από τους φυσικούς πληθυσμούς ή βρίσκονται στην καλλιέργεια. Για τον έλεγχο της μεθοδολογίας της εμφύτευσης στη Νέα Πέραμο (σταθμός G) μια συστάδα μυδιών παρέμεινε στην περιοχή του μητρικού πληθυσμού σε συνθήκες εγκλεισμού όμοιες με των πραγματικά μεταφερόμενων ατόμων. Τα μύδια παρέμειναν στο καινούργιο περιβάλλον για ένα μήνα σε κάθε εποχή. Στα μύδια προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις Cd, Cu και Zn στο σώμα τους (μαλακοί ιστοί) και οι συγκεντρώσεις μεταλλοθειονινών (MTs) στον πεπτικό τους αδένα. Κατά τη διάρκεια του έτους που έγινε το πείραμα πεδίου, μηνιαία, συλλέχθηκαν δείγματα νερού στα οποία προσδιορίσθηκαν οι συγκεντρώσεις Cd, Cu και Zn στα αιωρούμενα σωματίδια, η ποσότητά τους (SPM), οι συγκεντρώσεις σωματιδιακού οργανικού άνθρακα (POC) και χλωροφύλλης α (Chl α). Για την ελαχιστοποίηση της φυσικής μεταβλητότητας, επιλέχθηκαν άτομα με μήκος κελύφους 4-6cm που αναλογεί στο 70-80% του μέγιστου μεγέθους που φθάνουν τα μύδια σε έναν πληθυσμό. Η δειγματοληψία, η μεταφορά στο εργαστήριο και η ανατομία των οργανισμών γινόταν αυθημερόν. Ως δείκτης της φυσιολογικής κατάστασης των μυδιών (flesh condition index-fci) χρησιμοποιήθηκε ο λόγος του ξηρού βάρους του σώματος προς το ξηρό βάρος του κελύφους ανά άτομο:

3 3 dw = dw body shell 100 FCI όπου dw body και ww shell το ξηρό βάρος του σώματος και του κελύφους αντίστοιχα. Το ξηρό βάρος του σώματος προσδιορίσθηκε μετά από λυοφιλίωση (48h). Η ξήρανση των κελυφών έγινε στους 60 o C μέχρι ξηρού. Εικόνα 1: Σταθμοί δειγματοληψίας του πειράματος εμφύτευσης στο Σαρωνικό κόλπο (G-Νέα Πέραμος, F-Ναυπηγεία, Η-Αγ. Κοσμάς, Κ-Ανάβυσσος). 2.2 Αναλυτικές μέθοδοι Ποσότητα αιωρουμένων σωματιδίων:το ολικό εν αιωρήσει υλικό στο θαλασσινό νερό προσδιορίσθηκε από τη διαφορά βάρους προζυγισμένων ηθμών μεμβράνης μεγέθους πόρων 0.45μm πριν και μετά από τη διήθηση του δείγματος του νερού, μετά από ξήρανση. Χλωροφύλλη α (Chl α): Για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης α, έγινε διήθηση ορισμένου όγκου σε ηθμούς μεμβράνης 0.45μm. Οι ηθμοί διατηρήθηκαν σε ξηρό περιβάλλον στο σκοτάδι σε θερμοκρασία -20 ο C. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης α (Chl α) έγινε με φθορισίμετρο Τurner 00-AU-10U. Σωματιδιακός οργανικός άνθρακας (POC): Για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης του σωματιδιακού οργανικού άνθρακα έγινε διήθηση ορισμένου όγκου νερού με ηθμούς Whatman GF/F, που είχαν παραμείνει για δυο ώρες σε πυριαντήριο στους 450 ο C. Στη συνέχεια και μέχρι την ανάλυση τους οι ηθμοί διατηρήθηκαν στο σκοτάδι στους -20 o C. Μετά την απόψυξη ξηράνθηκαν στους 60 ο C. Για τον προσδιορισμό του οργανικού άνθρακα οι ηθμοί κατεργάσθηκαν με HCl 2N για την απομάκρυνση των ανόργανων συστατικών και αναλύθηκαν σε στοιχειακό αναλυτή EA 1180 CHN της Fisons Instruments. Προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των μετάλλων στα αιωρούμενα σωματίδια: Η ανάλυση έγινε στα φίλτρα μετά των προσδιορισμό της ποσότητας των αιωρουμένων σωματιδίων (SPM). Η χώνευση των φίλτρων έγινε με μίγμα suprapur HNO 3 :HCl:HF (3:1.5:2.5 v/v) στο σύστημα χώνευσης με μικροκύματα MDS 2100 της CEM. Η μέτρηση έγινε με φασματοφωτόμετρο ατομικής απορρόφησης Perkin-Elmer 4100 με φούρνο γραφίτη HGA 700 για τον προσδιορισμό Cd και Cu ενώ ο Zn μετρήθηκε σε ΑΑS Varian Spectr AA 20 Plus με φλόγα. Ο έλεγχος της αναλυτικής μεθόδου έγινε με το υλικό αναφοράς NRC-MESS-3 (θαλασσινό ίζημα). Προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των μετάλλων στο σώμα των μυδιών: Τα δείγματα των μαλακών ιστών των μυδιών ήταν μικτά των 20 ατόμων, με μέσο αριθμό δειγμάτων ανά σταθμό και πειραματική περίοδο n=5. Η χώνευση ομογενοποιημένου ξηρού δείγματος έγινε στο σύστημα μικροκυμάτων MDS 2100 της CEM. Η μέτρηση έγινε με φασματοφωτόμετρο ατομικής απορρόφησης (ΑΑS) Varian Spectr AA 20 Plus με φλόγα για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων Cu και Zn ενώ το Cd μετρήθηκε σε ΑΑS Perkin-Elmer 4100 με φούρνο γραφίτη HGA 700. Ο έλεγχος της αναλυτικής μεθόδου έγινε με το υλικό αναφοράς NRC-Dorm-2 (dogfish muscle tissue).

4 4 Προσδιορισμός των συγκεντρώσεων μεταλλοθειονινών (MTs) στον πεπτικό αδένα των μυδιών: Τα δείγματα των μαλακών ιστών των μυδιών ήταν μικτά των 6 ατόμων, με μέσο αριθμό δειγμάτων ανά σταθμό και πειραματική περίοδο n=4. Ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των μεταλλοθειονινών (MTs) έγινε σύμφωνα με τη φασματοφωτομετρική μέθοδο. Οι μετρήσεις έγιναν με φασματοφωτόμετρο Perkin Elmer (UV/VIS, Lamda 20). Για τον έλεγχο της αναλυτικής μεθοδολογίας έγινε ανταλλαγή και από κοινού ανάλυση δειγμάτων με το εργαστήριο Cell Biology & Histology του τμήματος Zoology & Animal Cell Biology του Πανεπιστημίου της χώρας των Βάσκων Στατιστική επεξεργασία Η ανάλυση διασποράς ενός παράγοντα (One-Way ANOVA) χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση στατιστικά σημαντικών διαφορών ανάμεσα σε μέσες τιμές που αντιστοιχούσαν σε παραμέτρους που εξετάστηκαν (σταθμοί και περίοδοι δειγματοληψίας) για επίπεδο σημαντικότητας 95%. Οι επιμέρους ανά δυο συγκρίσεις μεταξύ των διαφορετικών ομάδων (post-hoc έλεγχος) έγιναν με το Tukey HSD test. Για τη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων χρησιμοποιήθηκε τα πρόγραμμα Statgraphics Plus (version 4 for Windows). 3. Αποτελέσματα- Συζήτηση 3.1 Παράμετροι στο θαλασσινό νερό Η μέση ετήσια συγκέντρωση SPM ήταν 1.59mg/l (±1.01) ενώ οι συγκεντρώσεις Chl α κυμαίνονταν μεταξύ 0.09 και 1.10μg/l και η μέση ετήσια συγκέντρωση POC ήταν 202μg/l (±98) στους δυο σταθμούς δειγματοληψίας (σταθμός F-Nαυπηγεία και σταθμός G-Νέα Πέραμος) (Πίνακας 1). Γι αυτές τις παραμέτρους δεν καταγράφηκαν διαφορές μεταξύ των σταθμών (Mann-Whitney U test για p<0.05). Οι διάμεσες συγκεντρώσεις Cd, Cu, Zn στα αιωρούμενα σωματίδια παρουσιάζουν την ίδια χωρική διαβάθμιση (Mann-Whitney U test για p<0.05) με υψηλότερες συγκεντρώσεις στο σταθμό F (Ναυπηγεία) (Πίνακας 1). Οι συγκεντρώσεις των ίδιων μετάλλων στα αιωρούμενα σωματίδια σε σταθμούς του εσωτερικού και εξωτερικού Σαρωνικού κόλπου που μετρήθηκαν σε δείγματα νερού σε εποχές αντίστοιχες με του πειράματος εμφύτευσης (Μάϊο και Σεπτέμβριο), ήταν μικρότερες από τις συγκεντρώσεις στους δυο σταθμούς μελέτης στον κόλπο της Ελευσίνας (σταθμός G-Νέα Πέραμος και σταθμός F-Ναυπηγεία) (Scoullos et al, 2007). Από τις συγκρίσεις με τα βιβλιογραφικά δεδομένα, φαίνεται ότι από τον κόλπο της Ελευσίνας προς τον εσωτερικό (σταθμός Η-Άγ. Κοσμάς) και τον εξωτερικό Σαρωνικό κόλπο (σταθμός Κ- Ανάβυσσος) διαμορφώνεται μια διαβάθμιση στις συγκεντρώσεις Cd, Cu και Zn στα αιωρούμενα σωματίδια, στις θέσεις εμφύτευσης των μυδιών, με μειούμενες συγκεντρώσεις κατά τον άξονα βορρά (κόλπος Ελευσίνας) νότου (εξωτερικός Σαρωνικός κόλπος). Πίνακας 1: Διάμεσες συγκεντρώσεις και διάστημα διακύμανσης των συγκεντρώσεων των αιωρούμενων σωματιδίων (SPM), χλωροφύλλης α (Chl α), σωματιδιακού οργανικού άνθρακα (POC) και των συγκεντρώσεων Cd, Cu και Zn στα αιωρούμενα σωματίδια στη διάρκεια ενός έτους στους σταθμούς F-Nαυπηγεία και G-Νέα Πέραμος, στον κόλπο της Ελευσίνας (Δεκέμβριος 2000 Ιανουάριος 2002) n=12 σταθμός F σταθμός G SPM (mg/l) διάμεση τιμή min-max Chl α (μg/l) διάμεση τιμή min-max POC (μg/l) διάμεση τιμή min-max Cd (μg g -1 ) διάμεση τιμή min-max Cu (μg g -1 ) διάμεση τιμή min-max Zn (mg g -1 ) διάμεση τιμή min-max Φυσιολογική κατάσταση των μυδιών Η παραμονή για ένα μήνα σε καινούργιο περιβάλλον προκάλεσε απώλεια βάρους και μείωση του δείκτη ευρωστίας (FCI) στα μεταφερόμενα μύδια ανεξάρτητα από το σταθμό μεταφοράς και την εποχή (Εικόνα 2). Έχει βρεθεί ότι η βραχύχρονη μεταφορά μυδιών από ένα περιβάλλον σε ένα άλλο επηρεάζει τους φυσιολογικούς δείκτες των οργανισμών (Bodin et al, 2004) ενώ έχουν διαπιστωθεί μορφολογικές

5 5 αλλαγές από τη μεταφορά οργανισμών σε πιο ρυπασμένες περιοχές (da Ros et al, 2000). Τα μύδια από τη Νέα Πέραμο (σταθμός G) που μπήκαν στη διαδικασία της εμφύτευσης αλλά παρέμειναν στην ίδια περιοχή ('εικονική' εμφύτευση), αύξησαν ή διατήρησαν το δείκτη ευρωστίας τους στη διάρκεια ενός μήνα. Έχει βρεθεί ότι άτομα που ζουν σε μικρές ομάδες ('μεμονωμένα') αναπτύσσονται πιο γρήγορα από μύδια που ανήκουν σε μεγαλύτερες συστάδες (Seed & Suchanek, 1992). Στα Ναυπηγεία (σταθμός F) υπάρχει φυσικός πληθυσμός μυδιών με μικρότερο δείκτη ευρωστίας από τα μύδια που αναπτύσσονται στη Νέα Πέραμο (σταθμός G). Ωστόσο οι περιβαλλοντικές παράμετροι που αφορούν την τροφή των μυδιών (συγκεντρώσεις SPM, POC, Chl α) έχουν παρόμοιες συγκεντρώσεις ανάμεσα στους δυο αυτούς σταθμούς (Πίνακας 1). Η περιβαλλοντική πίεση που δέχθηκαν τα μεταφερόμενα μύδια στα Ναυπηγεία (σταθμός F) και καταγράφηκε ως απώλεια βάρους και μείωση του δείκτη ευρωστίας (Εικόνα 2), σε αντίστοιχες περιπτώσεις έχει αποδοθεί σε ανθρωπογενείς δραστηριότητες και στη ρύπανση (Mauri & Baraldi, 2003; Pampanin et al, 2005) με αποτέλεσμα να αυξάνεται το μεταβολικό κόστος στους οργανισμούς και να επιδρά αρνητικά κυρίως στη σωματική τους ανάπτυξη FCI F01 Fn1 Ft1 G01 Gn1 Gt1 Ht1 Εικόνα 2: Μεταβολή του συντελεστή ευρωστίας (FCI) κατά την εαρινή (-το δίμηνο Απριλίου-Μαΐου) και φθινοπωρινή (-το δίμηνο Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου) φάση του πειράματος εμφύτευσης στον κολπο της Ελευσίνας και στον εξωτερικό Σαρωνικό (ANOVA, Tukey test για p<0.05). Οι τιμές έχουν λογαριθμηθεί (log 10). Κάθε δειγματοληψία περιγράφεται από έναν κωδικό με τρια ψηφία: το 1 ο αντιστοιχεί στο σταθμό (F=Ναυπηγεία, G= Νέα Πέραμος, H= Άγ. Κοσμάς και K= Ανάβυσσος), το 2 ο στο είδος του πληθυσμού (0= μητρικός, n= φυσικός και t=εμφυτευμένος) και το 3 ο στην πειραματική περίοδο (1= άνοιξη και 2= φθινόπωρο) Πειραματική περίοδος Β01-άνοιξη 2001 Πειραματική περίοδος Β02-φθινόπωρο 2001 F0 1: φυσικός πληθυσμός μυδιών στα Ναυπηγεία στην αρχή του πειράματος Fn 1: φυσικός πληθυσμός στα Ναυπηγεία στο τέλος του πειράματος Fn 2: φυσικός πληθυσμός στα Ναυπηγεία στο τέλος του πειράματος Ft 1: εμφυτευμένος πληθυσμός μυδιών στα Ναυπηγεία - G0 1: φυσικός πληθυσμός μυδιών στη Νέα Πέραμο, ώρα 0 για το πείραμα G0 2: φυσικός πληθυσμός μυδιών στη Νέα Πέραμο, ώρα 0 για το πείραμα Gn 1: φυσικός πληθυσμός στη Νέα Πέραμο στο τέλος του πειράματος Gn 2: φυσικός πληθυσμός στη Νέα Πέραμο στο τέλος του πειράματος Gt 1: 'εμφυτευμένος' πληθυσμός μυδιών στη Νέα Πέραμο Gt 2: 'εμφυτευμένος' πληθυσμός μυδιών στη Νέα Πέραμο Ηt 1: εμφυτευμένος πληθυσμός μυδιών στον Αγ. Κοσμά Ηt 2: εμφυτευμένος πληθυσμός μυδιών στον Αγ. Κοσμά K0 2: φυσικός πληθυσμός από τη Νέα Πέραμο, ώρα 0 για το πείραμα στην Ανάβυσσο Kt 2: εμφυτευμένος πληθυσμός μυδιών στην Ανάβυσσο Ο σταθμός στον Αγ. Κοσμά (Η) έχει φυσικούς πληθυσμούς μυδιών και ανήκει σε μια ευρύτερη περιοχή που περιγράφεται ως υγιές θαλάσσιο οικοσύστημα με τάσεις μείωσης των συγκεντρώσεων Chl α (Mazzocchi et al, 2007). Υπάρχει η πιθανότητα τα μύδια που μεταφέρθηκαν εκεί να μη βρήκαν ικανοποιητική τροφή για να διασφαλίσουν αύξηση της βιομάζας τους συγκρίσιμη με αυτήν του μητρικού πληθυσμού στη Νέα Πέραμο (σταθμός G). Στην Ανάβυσσο (σταθμός Κ) δεν υπάρχουν φυσικοί πληθυσμοί μυδιών και η μείωση της βιομάζας των μεταφερόμενων μυδιών μπορεί να οφείλεται στις συνθήκες του περιβάλλοντος που αφορούν τη μικρή διαθεσιμότητα τροφής. Η μεταφορά στο σταθμό Κ (Ανάβυσσος) έγινε στη διάρκεια του Οκτωβρίου (πειραματική περίοδος Β02), εποχή κατά την οποία έχει καταγραφεί μείωση στο βάρος των μαλακών ιστών του σώματος και του δείκτη ευρωστίας η οποία αποδίδεται σε απελευθέρωση ώριμων γαμετών στο νερό (Δρ. Ζερβουδάκη, προσωπική επικοινωνία). Από μελέτες στην περιοχή του εξωτερικού Σαρωνικού φαίνεται ότι η κατάσταση στο θαλάσσιο περιβάλλον δεν είναι επιβαρυμένη (Ladakis et al, 2007; Apostolaki et al, 2007; Scoullos et al, 2007; Vlahogianni et al, 2007; Zeri et al, 2009).

6 3.3. Συγκεντρώσεις Cd, Cu, Zn στο σώμα των μυδιών και μεταλλοθειονινών στον πεπτικό τους αδένα Κατά την εαρινή φάση του πειράματος εμφύτευσης (πειραματική περίοδος Β01, Απρίλιος-Μάϊος) παρατηρήθηκε γενικά μικρή αύξηση των συγκεντρώσεων των μετάλλων και των MTs, στα εμφυτευμένα μύδια σε σχέση με το μητρικό πληθυσμό της ώρας 0 και σε σχέση με τους ενδογενείς πληθυσμούς των μυδιών (όπου υπάρχουν) στο τέλος αυτής της φάσης του πειράματος (Εικόνα 3). Στα Ναυπηγεία (σταθμός F), οι συγκεντρώσεις μετάλλων και MTs στα μεταφερόμενα μύδια έφθασαν τα επίπεδα του φυσικού πληθυσμού των Ναυπηγείων. Τόσο στα Ναυπηγεία (σταθμός F) όσο και στον Αγ. Κοσμά (σταθμός Η) θα πρέπει να συνεκτιμηθεί η απώλεια σωματικού βάρους των μυδιών κατά τον ένα μήνα παραμονής τους στο καινούργιο περιβάλλον (Εικόνα 2) και η ενδεχόμενη 'βιολογική συμπύκνωση' μετάλλων και MTs στο σώμα των μυδιών. Η αύξηση των συγκεντρώσεων MTs στα 'εικονικά' μεταφερόμενα μύδια στη Νέα Πέραμο (σταθμός G) θα μπορούσε να εξηγηθεί από την συμμετοχή τους (MTs) στην ενεργοποίηση του συστήματος αντιοξειδωτικής άμυνας των μυδιών (Sampaio et al, 2008; Abele & Puntarulo, 2004). Είναι πιθανό να δημιουργούνται υποξικές συνθήκες από τη μεθοδολογία του πειράματος εμφύτευσης από τα περιττώματα των μυδιών και να αλλάζει το 'μικροπεριβάλλον' των μεταφερόμενων μυδιών τουλάχιστον στο εσωτερικό της συστάδας. Οι μεταβολές στις συγκεντρώσεις των μετάλλων στο σώμα των μυδιών και στις συγκεντρώσεις των MTs στη δεύτερη πειραματική περίοδο εμφύτευσης (Β02, Σεπτέμβριος-Οκτώβριος) είναι περιορισμένες σε σχέση με την πρώτη περίοδο του πειράματος (Β01, Απρίλιος-Μάϊος) (Εικόνα 3). Εξαιρείται η εμφύτευση στην Ανάβυσσο (σταθμός Κ- πειραματική περίοδος Β02) όπου καταγράφεται σημαντική αύξηση των συγκεντρώσεων Cd και MTs σε σχέση με την ώρα 0 η οποία δε δικαιολογείται από τα περιβαλλοντικά επίπεδα των μετάλλων στην ευρύτερη περιοχή του εξωτερικού Σαρωνικού (Ladakis et al, 2007; Mazzocchi et al, 2007; ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε., 2000) αν και στη θέση εμφύτευσης στην Ανάβυσσο (σταθμός Κ) λειτουργεί ξενοδοχειακή μονάδα. Έχει βρεθεί ότι οι μεταφερόμενοι οργανισμοί καταφέρνουν να φθάσουν σύντομα σε κατάσταση ισορροπίας (μέχρι και σε δυο εβδομάδες) αν και η χρονική διάρκεια της εμφύτευσης είναι ένας περιοριστικός παράγοντας καθώς δεν επιτρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση των εποχιακών αλλαγών. Σε κάποιες περιπτώσεις έχει βρεθεί ότι η μεταφορά μυδιών από μια καθαρή σε μια ρυπασμένη περιοχή δε δείχνει αφομοίωση του καινούργιου περιβάλλοντος από τα μεταφερόμενα μύδια γεγονός που αποδίδεται είτε στην περιορισμένη βιοδιαθεσιμότητα των μετάλλων είτε στην ικανότητα των οργανισμών να ρυθμίζουν τις συγκεντρώσεις στο σώμα τους (Regoli & Orlando, 1994). Συμπερασματικά, η βραχύχρονη μεταφορά μυδιών από μια περιοχή σε μια άλλη έδειξε ότι οι οργανισμοί καταφέρνουν να αφομοιώσουν το καινούργιο περιβάλλον στη νέα περιοχή. Ωστόσο στην εκτίμηση των αποτελεσμάτων θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η φυσιολογική κατάσταση των οργανισμών και η εποχή. Επίσης ο όρος 'επίδραση της διαδικασίας της εμφύτευσης' (transplantation effect), αν και αδόκιμος, θα μπορούσε να περιγράψει ένα τμήμα της παρατηρούμενης μεταβλητότητας των μελετώμενων παραμέτρων που αφορά τις συνθήκες εγκλεισμού των προς εμφύτευση μυδιών και δεν αφορούν τη βιοδιαθεσιμότητα των μετάλλων στο θαλάσσιο περιβάλλον. 6

7 Cd (ug/g dw) F01 Fn1 Ft1 G01 Gn1 Gt1 Ht Cu (ug/g dw) F01 Fn1 Ft1 G01 Gn1 Gt1 Ht1 Zn (ug/g dw) MTs (ug/g ww) 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 F01 Fn1 Ft1 G01 Gn1 Gt1 Ht1 1,6 F01 Fn1 Ft G01 Gn1 Gt1 Ht1 Εικόνα 3: Μεταβολή των συγκεντρώσεων Cd, Cu, Zn (μg/g dw) και MTs (μg/g ww) στη διάρκεια του πειράματος εμφύτευσης την άνοιξη (-το δίμηνο Απριλίου-Μαΐου)) και το φθινόπωρο (-το δίμηνο Σεπτεμβρίου-Οκτωβρίου) στον κολπο της Ελευσίνας (Tukey test για p<0.05). Οι τιμές έχουν λογαριθμηθεί (log 10). 4. Ευχαριστίες Θερμά ευχαριστούμε τον κ Σ. Σαρβανίδη (Ελληνικά Ναυπηγεία Σκαραμαγκά) και τον κ. Ν. Καστάνη (μυδοκαλλιέργεια Ποσειδών ) για την άριστη συνεργασία κατά τη διάρκεια των δειγματοληψιών. Επίσης ευχαριστούμε τη Δρ. Γ. Ασημακοπούλου και τον κο Θ. Ζούλια για την ανάλυση των δειγμάτων χλωροφύλλης α και τη Δρ Ε. Κρασακοπούλου και την κα Α. Ανδρονή για την ανάλυση των δειγμάτων οργανικού σωματιδιακού άνθρακα. 5. Βιβλιογραφία Abele, D.; Puntarulo, S Formation of reactive species and induction of antioxidant defence systems in polar and temperate marine invertebrates and fish. Comp. Biochem. Physiol., A., 138 (4):

8 Amiard, J.C.; Amiard-Triquet, C.; Barka, S.; Pellerin, J.; Rainbow, P.S Metallothioneins in aquatic invertebrates: Their role in metal detoxification and their use as biomarkers. Aquat. Toxicol., 76 (2): Apostolaki, E.T.; Tsagaraki, T.; Tsapakis, M.; Karakassis, I Fish farming impact on sediments and macrofauna associated with seagrass meadows in the Mediterranean. Estuar. Coast. Shelf Sci., 75: Bodin, N.; Burgeot, T.; Stanisiere, J.Y.; Bocquene, G.; Menard, D.; Minier, C.; Boutet, I.; Amat, A.; Cherel, Y.; Budzinski, H Seasonal variations of a battery of biomarkers and physiological indices for the mussel Mytilus galloprovincialis transplanted into the northwest Mediterranean Sea. Comp. Biochem. Physiol., C., 138 (4): da Ros, L.; Nasci, C.; Marigomez, I.; Soto, M Biomarkers and trace metals in the digestive gland of indigenous and transplanted mussels, Mytilus galloprovincialis, in Venice Lagoon, Italy. Mar. Environ. Res., 50 (1-5): Kalpaxis, D.L.; Amarantos, I.; Tsibouxi, A.; Papapetropoulou, M Regulation of translation initiation in mussels (Mytilus galloprovincialis, Lam.), following contamination stress. J. Toxicol. Environ. Health., 66: Ladakis, M.; Dassenakis, M.; Scoullos, M.; Belias, C The chemical behaviour of trace metals in a small, enclosed and shallow bay on the coast of Attika, Greece. Desalination, 213: Mauri, M.; Baraldi, E Heavy metal bioaccumulation in Mytilus galloprovincialis: a transplantation experiment in Venice Lagoon. Chem. Ecol., 19 (2-3): Mazzocchi. M.G.; Christou, ED.; Di Capua, I.; de Puelles, M.F.; Fonda-Umani, S.; Molinero, J.C.; Nival, P.; Siokou-Frangou, I Temporal variability of Centropages typicus in the Mediterranean Sea over seasonal-to-decadal scales. Progress in Oceanography, 72: N.C.M.R Pollution research and monitoring programme in Saronikos gulf. Technical Report, November 1998, V.A. Catsiki (Ed.), 146 pp. Pampanin, DM; Volpato, E; Marangon, I; Nasci, C Physiological measurements from native and transplanted mussel (Mytilus galloprovincialis) in the canals of Venice. Survival in air and condition index. Comp. Biochem. Physiol., A., 140 (1): Regoli, F.; Orlando, E. 1994b. Accumulation and subcellular distribution of metals (Cu, Fe, Mn, Pb and Zn) in the Mediterranean mussel Mytilus galloprovincialis during a field transplant experiment. Mar. Pollut. Bull., 28 (10): Sampaio, F.G.; Boijink, C.; Oba, E.T.; Bichara dos Santos, L.R.; Kalinin, A.L.; Rantin, F.T Antioxidant defenses and biochemical changes in pacu (Piaractus mesopotamicus) in response to single and combined copper and hypoxia exposure. Comp. Biochem. Physiol., C., 147 (1): Scoullos, M.J.; Sakellari, A.; Giannopoulou, K.; Paraskevopoulou, V.; Dassenakis, M Dissolved and particulate trace metal levels in the Saronikos Gulf, Greece, in The impact of the primary Wastewater Treatment Plant of Psittalia. Desalination, 210: Seed, R.; Suchanek, TH Population and community ecology of Mytilus. p In: The Mussel Mytilus: Ecology, Physiology, Genetics and Culture, E. Gosling (Ed.), Amsterdam, Elsevier. Smaal, A.C.; Haas, H.A Seston dynamics and food availability on mussel and cockle beds. Estuar. Coast. Shelf Sci., 45 (2): Tsangaris, C.; Strogyloudi, E.; Papathanassiou, E Measurements of biochemical markers of pollution in mussels Mytilus galloprovincialis from coastal areas of the Saronikos Gulf (Greece). Mediterr. Mar. Sci., 5 (1): Vlahogianni, T.; Dassenakis, M.; Scoullos, M.J.; Valavanidis, A Integrated use of biomarkers (superoxide dismutase, catalase and lipid peroxidation) in mussels Mytilus galloprovincialis for assessing heavy metals pollution in coastal areas from the Saronikos Gulf of Greece. Mar. Pollut. Bull., 54: Zeri, C.; Kontoyiannis, H.; Giannakourou, A Distribution, fluxes and bacterial consumption of total organic carbon in a populated Mediterranean Gulf. Cont. Shelf Res., 29 (7): ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε Το θαλάσσιο σύστημα του Αγίου Κοσμά. Τελική Έκθεση, Ιούλιος 2000, Α. Καραγεώργης, & Π. Παναγιωτίδης (εκδ), 236 σελ. 8