Seasonal variation in sensitivity of krill to oil

Økt olje- og gassaktivitet i Nordområdene vil føre til økte utslipp av produsert vann med olje. Krill er nøkkelorganismer i tempererte og arktiske økosystemer. Derfor er det viktig å undersøke hvordan krill påvirkes av oljekonsentrasjoner som er relevante for produsert vann utslipp fra oljeplattformer. Vi har undersøkt sesongvariasjoner i krillens følsomhet for olje. Voksne krill (Meganyctiphanes norvegica) har blitt hentet inn i laboratoriet vår, høst og vinter. I et tidligere prosjekt (HAVKYST nr. 204023) dokumenterte vi økt dødelighet av krill eksponert for 0.54 mg/L olje i to uker. I SeaSens har vi eksponert voksen krill (WP1) og larver (WP2) for to lavere konsentrasjoner av olje (0.01 mg/L og 0.10 mg/L). Når oljeforbindelser i produsert vann utsettes for UV stråling fra solen kan det dannes flere giftige forbindelser. I forsøkene vi gjorde med voksne krill og larver om våren undersøkte vi også om UV bestråling av 0.01 mg/L olje i vann endret krillens respons på oljen. Denne behandlingen kaller vi «fotomodifisert olje». WP1. Effekter på voksen krill. Krillen fikk i seg betydelige konsentrasjoner av oljeforbindelser etter to ukers eksponering for 0.01 mg/L og 0.10 mg/L olje; henholdsvis 350 og 4400 µg/kg våtvekt av alkylerte naftalener og fenantrener. Den eneste tydelige negative effekten vi fant i oljeeksponert voksen krill var vevskader i fordøyelseskjertelen (mer apoptosis og skade på fordøyelseskanaler). En større andel (27-80%) av oljeeksponert krill hadde slike skader enn kontrollen (7-13%). Vi anbefaler derfor analyse av histopatologi i fordøyelseskjertelen hvis en ønsker å overvåke effekter av olje på krill i felt. Ingen av de tre forsøkene gjort med krill hentet inn ulike tider av året viste tydelig effekt av oljeeksponeringen på overlevelse, spiserate, respirasjonsrate, lipidinnhold, fettsyresammensetning, oksidativt stress (MDA: malondialdehyde og AOPP: advanced oxidative protein products) eller transkripsjonen av syv utvalgte gener fra krillen. Men den negative effekten på fordøyelseskjertelen tyder på at krillen er følsom for olje. WP2. Effekter på larver. Krill embryo og larver utsatt for de samme oljekonsentrasjonene som den voksne krillen. Larvene ble eksponert for olje i 21 dager og vi studerte klekkesuksess, larveutvikling (tid mellom ulike stadier og størrelsen av larvene), spising (opptak av alger) og fettsyresammensetning. Det var ingen tydelig effekt av olje på klekkesuksess (61-73%), larveutvikling (larvene hadde nådd Calyptopis 1 stadiet dag 21 i alle behandlinger), lengde (Nauplius 1 og Nauplius 2 var 470-491 µm) eller overlevelse (70-94%). Dette tyder på at embryo og tidlige larvestadier som ikke har begynt å spise enda, ikke var spesielt følsomme for oljekonsentrasjoner mellom 0.01 og 0.10 mg/L. Fettsyresammensetningen i oljeeksponerte larver og larver fra kontrollen var heller ikke forskjellig, men det var forskjeller mellom stadiene. Det var imidlertid tydelig negativ effekt på spiserate og bevegelighet for Calyptopis 1 larver eksponert for 0.10 mg/L olje i slutten av forsøket etter tre ukers eksponering. Forsøket viste at larvestadier som må finne mat var mer følsomme for olje enn tidligere stadier som ikke trenger å spise. UV bestråling av 0.01 mg/L olje i vann hadde ikke betydning for effekten av olje på verken voksne krill eller larver. Dette tyder på at fotomodifisering av de relativt lave mengdene olje i produsert vann antagelig ikke er noe stort problem i naturen. WP3. Fordi oljen ikke ga økt dødelighet av krill i WP1 og WP2 har vi valgt å bruke resultater fra et tidligere forsøk med rekelarver (Pandalus borealis) eksponert for olje i fem uker som input til populasjonsmodellen. Vi har antatt at 10 prosent av larvene blir kronisk eksponert for produsert vann med 0.06 mg/L olje (omtrent 0.5% produsert vann) og at 25% av disse vil dø av eksponeringen slik som i rekelarveforsøket. I tidligere prosjekter har vi også testet effekter av klimaendringer og havforsuring og har konkludert med at dødeligheten av rekelarver øker i det framtidige klimascenariet. I tillegg er det sannsynlig at det i framtiden oftere blir rekrutteringssvikt fordi embryo og larver utvikler seg raskere i varmere vann og klekker når det ikke er nok mat tilgjengelig (mis-match). Vi har antatt at det kan bli en 50% nedgang i rekruttering av rekelarver i 25% eller 50% av årene i det framtidige klimascenariet. Simuleringene viser at redusert rekruttering (hovedsakelig pga klimaendringer) vil kunne redusere den framtidige rekepopulasjonen med 10-30%, mens kronisk eksponering for produsert vann vil kunne redusere populasjonen med 1-5% med de antagelsene vi har beskrevet over. Effekten av redusert rekruttering og oljeforurensning var additiv og gir en klar nedgang i rekepopulasjonen i alle de testede scenariene. Det er viktig å være klar over at globale endringer i miljøet kan gjøre livet i havet mer sårbart for påvirkning fra lokal forurensning.

In this project we will study the seasonal variations in krill (Meganyctiphanes norvegica) sensitivity to oil concentrations relevant for produced water (PW) discharges. Krill are key organisms in temperate and Arctic ecosystems, and constitutes an import ant link in marine food webs. Abiotic factors (e.g. temperature and light) and biotic factors (e.g. lipid storage and reproductive status) vary with season and can potentially affect how krill respond to pollutants. These variations may affect accumulatio n of oil components and hence krill plasticity of response and sensitivity to oil. In WP1 adult krill will be collected from the field in all seasons and used for both baseline analysis and oil exposure experiments. Also, method optimization for analysis of biomarkers for future field monitoring of PW discharges will be done. We will look at the seasonal variation in lipid content and composition, gene expression, oxidative stress, histology (gills, digestive gland), respiration, and feeding rate. Accumul ation of oil components (polycyclic aromatic compounds) in tissues of krill will be measured. Field baseline data will be used to interpret biomarker responses in the laboratory. In WP2, we will investigate the sensitivity of early life stages of krill to oil. The results will be compared to the response thresholds measured in adult krill in WP1. For the spring and summer scenarios, we will investigate if photomodification of oil components in PW contributes substantially to krill sensitivity in Northern areas. Data from the experiments in WP1 and WP2 will be used in WP3 for analyzing (environmental) risk assessment scenarios and modeling krill population dynamic under seasonal conditions. This project will provide new insights into the sensitivity and re silience of a keystone species to current PW discharges.