Advanced

Fish on drugs - an experimental study of crucian carp exposed to fluoxetine and a natural predator

Örjes, Jennie LU (2015) MVEM12 20151
Studies in Environmental Science
Abstract
Organisms in the aquatic environment face the challenge of exposure to environmental pollution by a multitude of pharmaceuticals. However, the potential for disruptive effects in non-target aquatic organism remains poorly understood. Fluoxetine is one of the most commonly prescribed psychoactive drugs and it has been shown to bioaccumulate in fish, and potentially affects a broad suite of important traits. Changes in fish morphology, behaviour and habitat use can have consequences at ecosystem level, since cascading effects can impact organisms of several trophic levels. Hence, a deeper understanding of potential responses of non-target organisms to fluoxetine exposure under various conditions is much needed. Here, I investigate single and... (More)
Organisms in the aquatic environment face the challenge of exposure to environmental pollution by a multitude of pharmaceuticals. However, the potential for disruptive effects in non-target aquatic organism remains poorly understood. Fluoxetine is one of the most commonly prescribed psychoactive drugs and it has been shown to bioaccumulate in fish, and potentially affects a broad suite of important traits. Changes in fish morphology, behaviour and habitat use can have consequences at ecosystem level, since cascading effects can impact organisms of several trophic levels. Hence, a deeper understanding of potential responses of non-target organisms to fluoxetine exposure under various conditions is much needed. Here, I investigate single and combined effects of short-term exposure (c.a. 18 days) to two stressors; the anti-depressant fluoxetine and predation risk on three important fitness related traits (boldness, sociability and body weight) in the crucian carp (Carassius carassius), a common freshwater fish. My results show that exposure to fluoxetine at 100 µg L-1 significantly decreased propensity to take risks (boldness) in crucian carp, but I found no effects of fluoxetine exposure on sociability or body weight. Furthermore, no effects of exposure to a predator (pike) or any interactions between fluoxetine and predator exposure on any of the traits measured were detected. My data shows that a common anti-depressant drug frequently found in nature can alter important fitness related traits in a species known for its resilience to abiotic disturbances, and hence I stress the need for further studies. For society to recognise and fully understand negative impacts of pharmaceuticals on fresh water ecosystems, I for future studies suggest an ecosystem approach, where several species, stressors, key behavioural and morphological traits under varying environmental conditions are considered. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Organismer i våra sjöar och hav måste ständigt kämpa för sin överlevnad i en miljö fylld av olika stressande faktorer, inte minst till följd av mänsklig påverkan. I en laboratoriestudie har jag undersökt hur den vanliga sötvattensfisken ruda (Carassius carassius) störs av två olika faktorer som misstänks påverka fiskars välmående – exponering för en anti-depressiv medicin (fluoxetin) och risken för att bli uppäten (predation). Att leva i en miljö med både konstant exponering för föroreningar och konstant risk för predation misstänks stressa ruda så pass att flera viktiga beteenden och fysiska egenskaper påverkas. Om stressfaktorer stör en organism kan också andra arter indirekt påverkas genom att de måste anpassa sig till den störda... (More)
Organismer i våra sjöar och hav måste ständigt kämpa för sin överlevnad i en miljö fylld av olika stressande faktorer, inte minst till följd av mänsklig påverkan. I en laboratoriestudie har jag undersökt hur den vanliga sötvattensfisken ruda (Carassius carassius) störs av två olika faktorer som misstänks påverka fiskars välmående – exponering för en anti-depressiv medicin (fluoxetin) och risken för att bli uppäten (predation). Att leva i en miljö med både konstant exponering för föroreningar och konstant risk för predation misstänks stressa ruda så pass att flera viktiga beteenden och fysiska egenskaper påverkas. Om stressfaktorer stör en organism kan också andra arter indirekt påverkas genom att de måste anpassa sig till den störda organismen, något som kan ha stora konsekvenser för hela ekosystem.

Syftet med denna studie var att se hur ruda påverkas av att exponeras för de två stressfaktorerna fluoxetin och gädda (Esox lucius), men även hur ruda påverkas av att exponeras för fluoxetin och gädda samtidigt. För att göra det utsattes fisk för sex olika behandlingar (se figur 1), och sedan mättes skillnader i tre viktiga egenskaper mellan fiskarna. Egenskaperna som mättes var hur riskbenägna och sociala fisk var, samt hur mycket de vägde. Alla dessa egenskaper är viktiga för individers hälsa och förmåga att konkurrera om exempelvis föda och partners, men också för att undvika predation.

Rudor utsattes för tre olika halter av fluoxetin – ingen medicin, en låg koncentration som hittas i vatten utanför reningsverk samt en hög koncentration. Hälften av rudorna delade dessutom akvarium med gäddor för att se hur risken för predation påverkar dem. Rudornas överlevnad säkerställdes genom att de levde i en del av akvariet som gäddan inte kunde nå, men stressades ändå av gäddans närvaro eftersom de delade samma vatten. Rudor kan nämligen upptäcka små partiklar från predatorn i vattnet, det kan liknas vid att rudor kan känna lukten av gädda.

Resultaten av denna studie visar att rudor som under 18 dagar utsattes för en hög koncentration av fluoxetin blev mindre riskbenägna. Däremot påverkades inte rudornas sociala beteende och vikt. Inga effekter kunde påvisas varken av låga halter fluoxetin eller av gädda.

En i miljön ofta förekommande medicin kan alltså förändra beteende hos fisk, något som kan ha stora konsekvenser för hela ekosystem. Jag uppmanar därför till fortsatta studier där effekter av fler stressfaktorer (till exempel brist på föda och exponering för andra föroreningar) på olika egenskaper hos olika arter undersöks. Detta är viktigt för att samhället ska kunna förstå och motverka negativa effekter på djur- och växtliv på grund av föroreningar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Örjes, Jennie LU
supervisor
organization
course
MVEM12 20151
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
weight, sociability, boldness, predation, Esox lucius, Carassius carassius, pike, anti-depressant, fluoxetine, crucian carp
language
English
id
7862046
date added to LUP
2015-09-14 13:20:12
date last changed
2015-09-14 13:20:12
@misc{7862046,
  abstract     = {Organisms in the aquatic environment face the challenge of exposure to environmental pollution by a multitude of pharmaceuticals. However, the potential for disruptive effects in non-target aquatic organism remains poorly understood. Fluoxetine is one of the most commonly prescribed psychoactive drugs and it has been shown to bioaccumulate in fish, and potentially affects a broad suite of important traits. Changes in fish morphology, behaviour and habitat use can have consequences at ecosystem level, since cascading effects can impact organisms of several trophic levels. Hence, a deeper understanding of potential responses of non-target organisms to fluoxetine exposure under various conditions is much needed. Here, I investigate single and combined effects of short-term exposure (c.a. 18 days) to two stressors; the anti-depressant fluoxetine and predation risk on three important fitness related traits (boldness, sociability and body weight) in the crucian carp (Carassius carassius), a common freshwater fish. My results show that exposure to fluoxetine at 100 µg L-1 significantly decreased propensity to take risks (boldness) in crucian carp, but I found no effects of fluoxetine exposure on sociability or body weight. Furthermore, no effects of exposure to a predator (pike) or any interactions between fluoxetine and predator exposure on any of the traits measured were detected. My data shows that a common anti-depressant drug frequently found in nature can alter important fitness related traits in a species known for its resilience to abiotic disturbances, and hence I stress the need for further studies. For society to recognise and fully understand negative impacts of pharmaceuticals on fresh water ecosystems, I for future studies suggest an ecosystem approach, where several species, stressors, key behavioural and morphological traits under varying environmental conditions are considered.},
  author       = {Örjes, Jennie},
  keyword      = {weight,sociability,boldness,predation,Esox lucius,Carassius carassius,pike,anti-depressant,fluoxetine,crucian carp},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Fish on drugs - an experimental study of crucian carp exposed to fluoxetine and a natural predator},
  year         = {2015},
}