Zooplankton response to cyanotoxins

Abstract

Mass development of cyanobacteria (blue-green algae) is common in many lakes and coastal waters worldwide as a result of an increased nutrient loading. These blooms of cyanobacteria are undesirable for several reasons; thick mats of algae and unpleasant odour reduces the recreational values, bad taste reduces the quality of drinking water and the potent toxins produced by some species of cyanobacteria endanger human health. Aquatic organisms, especially zooplankton, grazers of algae, are also affected by cyanotoxins.



In my thesis I have studied the effects of cyanobacterial toxins on zooplankton. A survey of Swedish lakes revealed that elevated concentrations of the cyanobacterial toxin, microcystin, correlated with reduced abundance of large zooplankton. That is, large zooplankton seems to be negatively affected by microcystin while smaller zooplankton less affected.



In a laboratory experiment I found that the ability of a large zooplankter, Daphnia, to feed on and tolerate toxic algae is improved if the animal has been previously exposed to cyanotoxins. Pre-exposed individuals show higher survival rates and higher reproductive output compared to individuals that have not encountered toxic cyanobacteria before.



Further studies revealed that this tolerance is an induced defence developed during an individual's lifetime. Moreover, this trait could be transferred from mother to offspring, a phenomenon called maternal effects. Daughters from mothers that had experienced toxic cyanobacteria had higher fitness compared to daughters of non-exposed mothers.



Tolerance to toxic cyanobacteria differs among populations from different lakes, among clones inhabiting the same lake, and also among individuals within a clone. Difference in tolerance among populations and clones probably reflect the animals? historical experience of toxic cyanobacterial blooms. The difference in tolerance among individuals, however, is more difficult to explain and needs to be studied further.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Giftiga alger - kan man äta sånt?!



En sammanfattning på svenska



Varje sommar varna's vi för giftiga algblomningar i media. Rapporterna brukar ofta handla om havet men många insjöar, speciellt i Skåne, drabba's också av massförekomst av alger. Det är framför allt cyanobakterier, eller blå-gröna alger som de kallade's innan, som blir så många att de helt dominerar algsamhället i sjön och kan ligga som tjocka, blågröna mattor vid strandkanterna. Det ser inte speciellt trevligt ut och dessutom luktar cyanobakterier ganska äckligt så algblommande sjöarna lockar inte direkt till bad. Om man sen dessutom vet att cyanobakterierna kan bilda gifter som kan vara farliga för både människor och djur åker man nog hellre någon annanstan's för att bada. Organismer som lever i dessa sjöar har ju inte samma möjlighet att ge sig iväg utan får helt enkelt försöka stå ut. Värst är det nog för de organismer som lever av att äta alger, djurplanktonen.



Djurplankton har utvecklat olika strategier för att klara av att leva tillsamman's med giftiga alger. Vissa arter kan välja mellan olika födopartiklar och spottar ut giftiga alger. Andra arter är helt enkelt för små för att kunna få i sig cyanobakterierna eftersom dessa ofta växer tillsamman's antingen som långa trådar eller som stora kolonier. Är man däremot en stor vattenloppa så funkar inte någon av dessa strategier. Storleken gör att de kan få i sig algerna men de saknar förmåga att spotta ut enstaka födopartiklar, så antingen måste de äta upp all mat eller så blir det ingen mat all's. Ibland väljer de att låta bli att äta men det är knappast hållbart under längre perioder. Det har visat sig att vattenloppor kan äta giftiga alger om de får vänja sig vid små mängder först. Det är detta min avhandling ?Zooplankton response to cyanotoxin's ? handlar om.



Mina försök visar att vattenloppor, daphnier, som lever bland giftiga cyanobakterier klarar sig bättre om de fått vänja sig vid små mängder giftalger först. Jag har jämfört vattenloppor som varit utsatta för små mängder giftiga alger under fyra veckor med vattenloppor som bara fått äta hälsosamma grönalger i fyra veckor med varandra. Båda grupperna utsatte's för giftiga alger och det visade sig att den gruppen som hade erfarenhet av giftiga alger hade större chan's att överleva och föröka sig än den andra, oerfarna gruppen. Det visade sig också att även om vattenlopporna mår ganska dåligt av alggifter blir de bättre på att klara av gifterna under sin livstid. Det beror troligtvi's på att de har någon form av avgiftningsmekanism för alggifterna men att det tar ett tag innan den kommer igång. Jag har också visat att mammor kan tala om för sina barn att de kommer att föda's till en miljö full av alggifter. Då föd's barnen med avgiftningsmekanismen påslagen redan från början och klara sig mycket bättre än vad barn till mammor som inte varit i alggifter gör. Det visar sig genom att dessa erfarna ungar börjar föda egna ungar tidigare och att de får fler barn. Detta har naturligtvi's stor betydelse för konkurrensförmågan. Hur bra vattenloppor kan bli på att tåla alggifter beror på vilken sjö de kommer ifrån. Kommer de från en sjö där det är vanligt med giftiga algblomningar är vattenlopporna mer toleranta mot alggifter jämfört med om de kommer från en sjö som inte har några giftiga blomningar. Det finn's också skillnader i toleran's inom en sjö beroende på hur ofta det är giftiga blomningar. Dessutom har jag visat att olika individer av vattenloppor påverka's på olika sätt av algifter trot's att de kommer från samma kull och samma mamma. En del dör medan andra klara av att föröka sig och faktiskt mår ganska bra. Detta är lite märkligt eftersom vattenloppor mestadel's förökar sig utan hanar och en mamma föder kopior av sig själv, alltså är ungarna genetiska kopior. Man kan tycka att individer med samma gener borde vara lika dåliga eller bra på att klara av gifter men så verkar det inte vara. Avslutningsvi's kan avhandlingen sammanfatt's med ordspråket ?Övning ger färdighet?, om man är vattenloppa och måste äta giftiga alger!

• author: Gustafsson, Susanne
• supervisor: Karin Rengefors
• opponent: Amanuens Reinikainen, Marko, Tvärminne Zoological Station, Helsingfors University, Finland
• organization: Division aquatic ecology
• publishing date: 2007
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology
• keywords: Naturvetenskap, Natural science, cyanotoxins, maternal effects, algal toxins, zooplankton, tolerance, cyanobacteria
• defense location: Blue Hall, Ecology Building, Sölvegatan 37, Lund
• defense date: 2007-10-12 09:30:00
• ISBN: 978-91-7105-262-9
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 15f8a48c-5a6e-42be-bc13-354f849cfc2e (old id 598942)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:50:43
• date last changed: 2018-11-21 21:07:34