Onderzoeksproject EV/23 (Onderzoeksactie EV)
Context
Verschillende klassen van potentieel toxische contaminanten komen in de Noordzee in hoge mate voor. Deze verontrustende contaminanten omvatten coplanaire polychloorbifenyls (cPCBs), polygebromineerde difenylethers (PBDEs), dioxines, furanen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAHs) en sommige metalen (Cd, Pb, Hg, Zn). Middelen om de effecten van deze stoffen in te schatten werden ontwikkeld, de zogenaamde biomerkers (biologische reacties die aantonen dat er een blootstelling is, of een effect van een contaminant, in een organisme). De meest gebruikte biomerkers (alsook diegenen die in volle ontwikkeling zijn) bestaan erin, reacties weer te geven, op het niveau van biochemische biologische integratie tot individuele niveaus. Feitelijk, zijn er weinig gegevens om het belang van de biomerkerreacties, ter hoogte van de populaties of het ecosysteem, te interpreteren, terwijl deze reacties zouden moeten in acht genomen worden voor het behoud van de species en de biodiversiteit.
Beschrijving van het project
Doelstelling
Om te bepalen of de effecten van deze in hoge mate belangrijke contaminanten in de Noordzee (cPCBs, dioxines, furanen, PAHS, PBDE, en metalen -Cd, Pb, Hg, Zn- met mogelijk synergetische effecten, te wijten aan de verhoogde concentraties aan organisch materiaal) gemeten op het gen-individueel niveau, resulteren in een belangrijke beschadiging van de populaties of de benthische organismegemeenschappen en of de eerste signalen die door de biomerkers worden gegeven, effectief de ecologische effecten kunnen voorspellen.
Methodologie
De beschouwde organismen zijn mariene benthische biota van ecologisch en/of strategisch belang, namelijk de zeester Asterias rubens, de mossel Mytilus edulis, en sedimentgebonden microbiële organismen (SAMC). De eerste twee species worden als contaminatie bioindicatoren beschouwd en verschaffen geldige biomerkers of biomerkers in ontwikkeling. Ze worden op het populatieniveau bestudeerd. SAMC zijn sleutelcomponenten van het zachte sediment, maar zijn weinig bekend vanuit toxicologisch standpunt bekeken. Zij worden op het gemeenschapsniveau bestudeerd.
De strategie is om de effecten van de contaminanten op de populatie- of de gemeenschapsparameters of de geselecteerde organismen in mesocosmos en/of in het veld, tezamen met biomerkerreacties, met omgeving- en contaminatievoorwaarden zijnde ofwel opgelegd (mesocosmos experimenten) of simultaan bepaald (veld studies), te bepalen.
Geanalyseerde contaminanten zijn cPCBs, dioxines, furanen, PAH, PBDEs, en metalen (Cd, Pb, Hg, Zn). De omgevingsfactoren die in acht genomen worden zijn saliniteit, temperatuur, organisch sediment, en voedsel beschikbaarheid voor zeesterren en mosselen. De beschouwde biomerkers in zeesterren en mosselen zijn, metallothionein inductie, cytochroom P450-1A activiteit, immuunactiviteit, embryo toxiciteittesten, differentiële genexpressie analyses. Bijkomend wordt er een nieuwe test gebuikt, ("bacterial cell stress gene profiling assay") om de aard van de vervuiling in het marine sediment en het gesuspendeerd materiaal te detecteren en te karakteriseren. Dit is een nieuwe ontwikkelde test waarbij de status van genexpressie gemeten wordt door specifieke reporterconstructen.
In de veldexperimenten is de strategie om een beperkt aantal zeer contrasterende plaatsen te bepalen (1) algemene omgevingsvoorwaarden (temperatuur, saliniteit, voedselbeschikbaarheid), (2) contaminatieniveaus (in sedimenten, gesuspendeerd organisch materiaal, en de geselecteerde biota), (3) populatie- of gemeenschapsparameters van de geselecteerde organismen, en (4) reacties van de geselecteerde biomerkers. Dan zullen, door multivariate data analyses, de verschillen in ecologische parameters gekoppeld worden met de omgevingsvoorwaarden en/of contaminatieniveaus. Uiteindelijk zullen correlaties tussen biomerkerreacties en beschadiging van populaties of gemeenschappen vastgesteld worden. De geselecteerde plaatsen bevatten zowel gecontamineerde als gezonde plaatsen in het zuidelijk deel van de Noordzee (van Pas-de-Calais tot het Grevelingenmeer met stations langs de Belgische kust en de Schelde monding) alsook een "hot spot" (met geassocieerde vervuiling gradiënt) in een Noorse fjord. De gekarakteriseerde populatieparameters van zeesterren en mosselen zijn, populatiedynamiek (distributieanalyse van klasse grootte in groep, om de groei, de overleving en de mortaliteit te bepalen), orgaanindicatoren (allocatiemiddelen te karakteriseren), gametogenetische cyclus, en de reproductiecapaciteit. SAMC parameters zijn biodiversiteit en overvloed aan dominante species (bepaald door technieken in de moleculaire biologie)
Experimenten in het mesocosmos zullen ons in staat stellen apart de specifieke factoren (omgeving en contaminanten) op de populatie- en gemeenschapsparameters, onder gecontroleerde condities, te scheiden. Het gaat erom, bepaalde omgevingsparameters en/of contaminatieniveaus te laten variëren terwijl de andere parameters op het normale niveau gehouden worden. De bestudeerde variabelen zijn groei van de nieuwe rekruten (i.e. nieuw juveniele bevolking), groei en metamorfose van de larven, biodiversiteit en overvloed aan dominantie species in SAMC.
Interactie tussen de verschillende partners
Vier teams van biologen (UMH-Biomar, ULB-Biomar - met zijn onderaannemer ULB-ESA-, en UA) staan in voor de veld- en mesocosmos experimenten, en de metingen van de biomerkers. Twee teams van scheikundigen (UMH-ChOrg en Ulg) zullen respectievelijk, PAHs en cPCBs, PBDEs, dioxines en furanen analyseren. Metalen zullen door UA en ULB-Biomar geanalyseerd worden.
Verwachte resultaten en/of producten
De voornaamste resultaten die verwacht worden zijn (1) een schatting van de impact, die de prioritaire contaminanten op populaties van hogere invertebraten en sediment gebonden bacteriën gemeenschappen in de Noordzee hebben, en (2) een evaluatie van de mogelijkheid van de geselecteerde biomerkers om deze effecten te voorspellen. Dit zal ons een "case studie" verschaffen op het gebied van de ecotoxicologie sensu stricto (i.e. op het niveau van populatie en gemeenschap), een fundamenteel maar een zeldzaam gezocht objectief in de marine omgeving.
Het resultaat van het project zal beiden, zowel de omgevingsagentschappen als de industrieën, een schatting, van de gezondheidstoestand van de benthische gemeenschappen aan de zuidkust van de Noordzee, verschaffen en een determinatie van de belangrijkste factoren (deze data kunnen de basis vormen om te beslissen of remediaire acties nodig zijn of niet - bijv. in recreatiegebieden of in visserij zones).
De resultaten zullen ook dienen om de bewustwording van het publiek en de NGO’s, voor de bescherming van marine benthische ecosystemen in het algemeen en van invertebraten in het bijzonder, te verhogen.
Partners
Activiteiten
ULB. De onderzoeksactiviteiten van het Marine Biologisch Laboratorium (Biomar) hebben te maken met biologie, ecologie, ecotoxicologie, en aquacultuur van marine invertebraten, met een bijzondere intrest voor echinodermen. Het Ecologisch Laboratorium voor Aquatische Systemen (ESA) is gespecialiseerd in de functionering van aquatische ecosystemen en hun reacties op natuurlijke en gemanipuleerde veranderingen.
UMH. Het Marine Biologisch Laboratorium (Biomar) bestudeert de biologie van mariene benthische invertebraten, en de echinodermen in het bijzonder. De voornaamste topics zijn bindingseigenschappen, symbiose, en larvale ontwikkeling metamorfoses inbegrepen. Het Organisch Chemisch Laboratorium (ChOrg) is gespecialiseerd in massa spectrometrie , toegepast op nieuwe reactieve moleculen, atmosferische en mariene polluenten, en aminozuursequenties in peptiden.
UA. Het onderzoek van de Ecofysiologie, Biochemie en Toxicologie groep is gefocusseerd op biologische beschikbaarheid en accumulatie van contaminanten in aquatische organismen en ecosystemen, en op de effecten van omgevingsvoorwaarden en blootstelling aan vervuiling op fysiologische condities en toxicologische effecten.
Ulg. Het onderzoek van het Laboratorium voor Massa Spectrometrie is gefocusseerd op de ontwikkeling van analytische methoden voor micropulluenten en op de studie van moleculaire herkenning tussen biomoleculen (eiwitten en DNA en complexen met xenobiotica).
Coördinaten
Promotor
Philippe Dubois
Université Libre de Bruxelles (ULB)
Laboratoire de Biologie marine, CP 160/15
50, avenue F.D. Roosevelt, B-1050 Brussel
Tel: +32 (0)2 650 28 39; Fax: +32 (0)2 650 27 96
phdubois@ulb.ac.be
http://www.ulb.ac.be/sciences/biomar/index.html http://www.ulb.ac.be/rech/inventaire/unites/ULB119.html
Partners
Christiane Lancelot
Université Libre de Bruxelles (ULB)
Ecologie des Systèmes aquatiques CP221
boulevard du Triomphe, B-1050 Brussel
Tel: +32 (0)2 650 59 88; Fax +32 (02 650 59 93
lancelot@ulb.ac.be
http://www.ulb.ac.be/rech/inventaire/unites/ULB115.html
Michel Jangoux
Université de Mons-Hainaut (UMH)
Laboratoire de Biologie marine
6, avenue du Champs de Mars, B-7000 Mons
Tel: +32 (0)65 37 34 70; Fax: +32 (0)65 37 34 34
michel.jangoux@umh.ac.be
http://www.umh.ac.be/~biomar/
Robert Flammang
Université de Mons-Hainaut (UMH)
Laboratoire de Chimie Organique
19, avenue Maistriau, B-7000 Mons
Tel: +32 (0)65 37 33 42; Fax: +32 (0)65 37 35 15
robert.flammang@umh.ac.be
Ronny Blust
Universitet Antwerpen (UA)
Departement Biologie - Ecofysiologie en Biochemie
Groenenborgerlaan 171, B-2020 Antwerpen
Tel: +32 (0)3 218 03 47; Fax: +32 (0)3 218 04 97
ronny.blust@ua.ac.be
Edwin De Pauw
Université de Liège (Ulg)
Laboratoire de Spectrométrie de Masse
Sart-Tilman B6c, B-4000 Liège
Tel: +32 (0)4 366 34 15; Fax: +32 (0)4 366 34 13
E.DePauw@ulg.ac.be
Gebruikerscomité
Jean-Marie Claereboudt - Vereniging der Industriële Bedrijven ten Noorden van Antwerpen
Jan Mees - Vlaams Instituut voor de Zee
Roland Moreau - Greenpeace België
Georges Pichot - Beheerseenheid van het mathematisch model van de Noordzee
Effects of pollutants on benthic populations and communities of North Sea organisms (ECOTOX2) : final report
Dubois, Philippe - Blust, Ronny - Flammang, Robert ... et al Brussels : Federal Science Policy, 2009 (SP2134)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
Bibliografische referenties :
