Effects of diflubenzuron on Northern shrimps (Pandalus borealis) at ambient and future climate conditions

Bakgrunnen for prosjektet var bekymringen for at de økende utslippene av kjemikalier brukt som medisin mot lakselus i oppdrettsnæringen skulle påvirke populasjoner av økonomisk viktige krepsdyr. Vår målsetning var å finne ut om dypvannsreker (Pandalus borealis) kunne påvirkes av et medisinfôr som inneholder skallskiftehemmeren diflubenzuron (DFB). Vi ønsket også å finne ut om rekene ble mer påvirket av denne typen forurensning når temperaturen var høyere (klimaendring) og pH lavere (havforsuring), derfor eksponerte vi rekene for DFB ved dagens temperatur og pH (C: 7,0°C, pH 8,0) og ved en temperatur og pH som forventes i et framtidig «high-CO2 scenario» (OAW: 9,5°C, pH 7,6). WP1. Rekelarver. Det var høy dødelighet av rekelarver som ble eksponert for medisinfôr med DFB i to uker fra klekking. Den kombinerte effekten av OAW og DFB på dødelighet av rekelarver var additiv; 10% dødelighet i kontrollen, 35% i OAW, 66% i DFB og 92% i OAW+DFB. De overlevende stadium II larvene i OAW+DFB spiste mindre og hadde lavere svømmeaktivitet enn i kontrollen og ingen av larvene utviklet seg til stadium IV. Ved høyere temperatur tar det kortere tid mellom hvert skallskifte, slik at OAW+DFB larvene ble eksponert gjennom to istedenfor ett skallskifte. Siden krepsdyr er mest følsomme for DFB rett før skallskifte, kan dette forklare at det var mer alvorlige subletale effekter på larver fra OAW+DFB enn fra DFB. OAW+DFB larver hadde nesten like høy dødelighet etter 1 dag og 14 dager eksponering. Alle larvene ble eksponert dag 4 etter klekking, men i DFB fikk de noen dager i rent vann før skallskifte pga saktere utvikling ved lavere temperatur. Dette kan forklare at effekten var forskjellig for larver i DFB og OAW+DFB. WP2. Voksne reker. Reker med egg ble eksponert for medisinfôr med DFB i to uker før det første skallskiftet etter klekking av eggene. Dødeligheten av DFB eksponerte reker var rundt 60% høyere enn i kontrollen og bare 2-7% av de eksponerte rekene overlevde skallskifte sammenlignet med 60% av kontrollrekene. Mesteparten av dødeligheten skjedde i forbindelse med skallskifte som foregikk i depureringsperioden. Selv etter fire uker depurering, da konsentrasjonen av DFB i rekene var 33 ng/g våtvekt, så var dødeligheten høyere for DFB eksponerte reker enn i kontrollen. Høy dødelighet av voksne reker ble observert etter å ha spist omtrent 0.1 gram medisinfôr med DFB. Dødeligheten var også høyere i OAW enn i kontrollen, men den kombinerte effekten av DFB og OAW var mindre enn additiv for voksne reker. Reker uten egg ble også eksponert for medisinfôr med DFB. Høy dødelighet av DFB eksponerte reker ble allerede observert etter fire dagers eksponering. Noen DFB eksponerte reker klarte imidlertid å skifte skall etter to-tre ukers depurering. WP3. Genekspresjon. Genuttrykket (transkriptomet) til rekene har blitt beskrevet og data har blitt lagt inn i en åpen database. For å undersøke hvordan DFB og OAW+DFB påvirket genekspresjon ble det gjort qPCR på fem gener valgt ut fra referanse transkriptomet. Genekspresjon av peroxiredoxin i DFB larver og tre andre relevante gener, GAPDH, DD9B og lipase, i OAW+DFB larver var alle signifikant nedregulerte i forhold til kontrollen. Larvene ble analysert rett før første skallskifte. Konklusjoner fra laboratorieforsøkene. Både rekelarver og voksne reker hadde høy dødelighet etter eksponering for medisinfôr med DFB. Resultatene tyder på at bruken av DFB mot lakselus kan være et problem både for bunnlevende krepsdyr og krepsdyrplankton som lever i områder med lakseoppdrett. Den additive effekten av DFB (lokal driver) og OAW (globale drivere) på overlevelse av rekelarver viser viktigheten av å begrense den lokale forurensningen (f.eks. DFB) for å beskytte miljøet også i framtiden når globale drivere (klimaendringer og havforsuring) kan gi negative effekter på viktige arter i økosystemet. Føre-var prinsippet bør brukes for å redusere bruken av kjemikalier i oppdrettsnæringen. Det ville vært en god løsning for miljøet å holde laksen i helt eller delvis lukkede anlegg der den er beskyttet mot lakselus. WP4. En populasjonsmodell ble kjørt for ulike tidspunkt for DFB-behandling (vår og/eller høst) og ulik andel av rekepopulasjonen som ble påvirket av DFB (voksne reker: 5-50%, rekelarver: 0,5-5%). DFB hadde en negativ effekt på den modellerte abundansen for både larver og voksne i alle scenarier. Den langsiktige abundansen til DFB populasjonene ble redusert med 10-50% sammenlignet med kontrollpopulasjonene. Tidspunktet for DFB-behandling hadde konsekvenser for både abundans og stadiestruktur, siden de ulike stadiene dominerer i ulike sesonger. OAW hadde generelt en sterkere effekt på abundans enn DFB-behandlingene, men vi har hittil kjørt et strengt "worst case" scenario, siden vi ikke har tatt hensyn til eventuell tilpasning til framtidig klima. De kombinerte effektene av OAW og DFB var stort sett additive, i samsvar med effektene observert på individ-nivå i eksperimentene.

Increasing use of the chitin synthesis inhibiting pesticide diflubenzuron (DFB) against salmon lice (Lepeophtheirus salmonis) in marine aquaculture has raised concerns over its environmental impacts. In the proposed project we will perform laboratory expe riments to study the effects of DFB on Northern shrimp (Pandalus borealis). Predicted future climate conditions (increased temperature and ocean acidification) may indirectly and directly change the effect of DFB on shrimps. We will study the combined eff ects of DFB exposure and climate change on different life stages of shrimps in laboratory experiments and use population modelling to find out if DFB treatment of sea lice infestation can reduce local shrimp populations. In addition to this, an important aim is to develop a genetic marker for exposure to chitin synthesis inhibitors in P. borealis. The planktonic shrimp larvae will be exposed to low concentrations of resuspended DFB contaminated sediment in addition to particulates from DFB medicated pelle ts at ambient (7°C, pH 8.0) and predicted future climate conditions (10°C and pH 7.6). The selected endpoints for the larvae are mortality (especially related to moulting), deformities of the exoskeleton, development time, growth, feeding rate, respiratio n rate and swimming behaviour. In the field adult shrimps can be exposed to DFB from feeding on medicated pellets, contaminated sediments and faeces from treated fish in addition to exposure to resuspended particulates. We will expose ovigerous shrimps to DFB from contaminated sediment and from medicated pellets at ambient and future climate conditions. The main endpoints in this experiment are hatching success for shrimp embryos and post-hatch moulting for adult female shrimps, in addition to deformities of the exoskeleton, feeding rate, respiration rate and shrimp behaviour.