pobierz plik - Wydział Biologii UW

AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ
MONIKA ROSSA
Wpływ skażenia środowiska metalami ciężkimi na strukturę populacji
i rozwój osobniczy ropuchy szarej (Bufo bufo)
Praca doktorska wykonana w Zakładzie Ekologii, Instytut Zoologii, Wydział Biologii, Uniwersytet
Warszawski
AUTOR:
mgr Monika Rossa
PROMOTOR:
Doc. dr hab. Krzysztof Dmowski
RECENZENCI:
Prof. dr hab. Katarzyna Sawicka-Kapusta
Zespół Monitoringu Środowiska, Instytut Nauk o Środowisku, Uniwersytet Jagielloński
Prof. dr hab. Tadeusz Włostowski
Wydział Biologiczno-Chemiczny, Uniwersytet w Białymstoku
Płazy uważane są za grupę kręgowców, której szczególnie zagrażają przekształcenia
środowiska o charakterze globalnym, spowodowane działalnością człowieka. W trakcie wielu lat
badań nad przyczynami zmian liczebności płazów nie udało się ustalić wszystkich czynników,
które negatywnie wpływają na tę grupę zwierząt. Do najważniejszych zalicza się m.in. skażenie
środowiska toksycznymi ksenobiotykami, w tym metalami ciężkimi (Cd, Pb, Hg, Zn i in.).
Jednym z trzech głównych miejsc wydobywania rud cynku i ołowiu w Polsce jest rejon
olkuski, a zwłaszcza okolice Kombinatu Górniczo-Hutniczego (KGH) „Bolesław” w Bukownie.
Głównym źródłem zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi w sąsiedztwie KGH
„Bolesław” są tzw. stawy osadowe - w których gromadzone są odpady poflotacyjne. Hałdy
wypiętrzone są na wysokość 20-30 m, ich łączna powierzchnia to około 110 ha, w tym staw
czynny w trakcie prowadzenia badań zajmował 37 ha. Ocenia się, że na terenach wszystkich
osadników zmagazynowanych jest prawie 2 tys. ton Cd, 117 tys. ton Pb, 133 tys. ton Zn oraz
665 ton Tl. Najdrobniejsze frakcje odpadów mogą być bardzo łatwo rozwiewane przez wiatr
i zanieczyszczać środowisko rejonu olkuskiego w promieniu wielu kilometrów.
Zanieczyszczenia środowiska wpływają negatywnie na wszystkie stadia rozwoju
osobniczego tych kręgowców. Szczególnie ważne z ekologicznego punktu widzenia jest
antropogeniczne zanieczyszczenie metalami ekosystemów wodnych. Badania wód i osadów
dennych w zbiornikach położonych w pobliżu hałdy odpadów poflotacyjnych KGH „Bolesław”
wykazały bardzo wysoką koncentrację metali ciężkich w osadach. W związku z tym istnieje
możliwość, że skażone zbiorniki, w których następuje rozwój kijanek narażają je na oddziaływanie
szerokiego spektrum substancji toksycznych.
Do zaplanowanych badań wytypowano ropuchę szarą, nie tylko ze względu na dominację
w obu zbiornikach. Chcąc potraktować całościowo problem wpływu skażenia środowiska
metalami ciężkimi na strukturę populacji, ale także na rozwój osobniczy płazów należało
uwzględnić
w
badaniach
przydatność
larw
zarówno
w badaniach
terenowych
jak
i w uzupełniającym je eksperymencie laboratoryjnym. Płazy pozyskiwano ze zbiornika BUKOWNO
(nazwa umowna) w sąsiedztwie osadnika odpadów poflotacyjnych KGH, zaś populację kontrolną
stanowiły ropuchy ze zbiornika CHECHŁO (nazwa umowna) leżącego na terenie o znacznie
niższym stopniu skażenia.
Metale mogą wywoływać szereg negatywnych zmian w organizmach płazów, a także w ich
populacjach. W warunkach naturalnych efekty te są trudniejsze do interpretacji, m.in. ze względu
na ich sumowanie się. Istotnym zatem wydawało się podjęcie próby oceny:
a. czy w stawach i rozlewiskach u podnóży takich stawów osadowych jak w Bukownie
dochodzi do opuszczenia przez kijanki osłon jajowych?
b. jeśli pojawiają się kijanki, to jak przebiega ich rozwój, czy dochodzi do metamorfozy,
a w konsekwencji jaki procent młodych płazów może zasilać lokalną populację?
c. czy na każdym z tych etapów rozrodu populacji pojawiają się i jak są liczne anomalie
rozwojowe?
d. w jakiej kondycji są osobniki dorosłe i czy skażenie może zmieniać cechy populacji
(np. strukturę wiekową, proporcje płci etc.)?
e. jakie ilości metali kumulują płazy na każdym z tych etapów życia osobniczego?
Przeprowadzone badania wykazały, że populacja ropuch szarych zasiedlająca
jeden
z najbardziej skażonych metalami ciężkimi terenów w Polsce z sukcesem odbywa gody i rozradza
się w stawie położonym u podnóża hałdy odpadów poflotacyjnych. Porównując populację skażoną
(BUKOWNO) z kontrolną (CHECHŁO) stwierdzono, iż: 1. obie populacje były podobnie liczne,
2. podobna była ilość i objętość złożonego skrzeku, 3. objawy nekrozy występowały w niewielkiej
ilości skrzeku (po ok. 10%), 4. u żadnego z osobników z obu populacji nie stwierdzono anomalii
rozwojowych – zarówno w stadium kijanki jak i u osobników juwenilnych, 5. w populacji
skażonej nie nastąpiło zahamowanie rozwoju kijanek, opóźnienie terminu metamorfozy oraz nie
zaobserwowano zmniejszania się rozmiarów ciała kijanek i osobników juwenilnych.
Negatywnych
efektów
dotyczących
rozwoju
larwalnego
nie
stwierdzono
również
w uzupełniającym eksperymencie laboratoryjnym, podczas którego eksponowano kijanki
z Bukowna przez 7 tygodni bardzo blisko silnie skażonych osadów. Osady pobrane ze zbiornika
Bukowno zawierały 4813,93±296,21 mgPb/kg s.m.; 62,82±17,90 mgCd/kg s.m. i 7,55±0,84
mgTl/kg s.m.. Obecność metali nie powodowała radykalnego zahamowania rozwoju kijanek,
zmniejszania się ich rozmiarów, zwiększenia śmiertelności czy występowania anomalii
morfologicznych (zarówno u kijanek jak i osobników juwenilnych).
Wiek dorosłych ropuch badano standardowymi metodami używanymi w szkieletochronologii.
Wykazano znaczne uproszczenie struktury wiekowej skażonej populacji – m.in. brak
osobników reprezentujących starsze klasy wiekowe (4, 5 lat). Następstwem ich wyeliminowania
z rozrodu był stwierdzony liczniejszy udział in amplexus bardzo młodych samców (2 lata).
Materiał pobrany do analizy wieku dorosłych ropuch wykorzystano również do oceny
struktury
tkanki
kostnej.
Stwierdzono
bardzo
istotne
zaburzenia (Ryc. Przekrój poprzeczny kości paliczka ropuchy
szarej - zbiornik BUKOWNO) - np. rozdęcie jamek kostnych
i tzw. dziureczkowate utkanie kości mogące być objawem
osteoporozy; efektem tych zmian może być bardzo wysoka
podatność na złamania, zwłaszcza u starszych ropuch. Stąd
zaburzona struktura wieku i wynikające z tego konsekwencje
dla populacji.
Jeśli na tak skażonych terenach ropuchy szare występują i z powodzeniem rozmnażają się,
może to świadczyć o uzyskanych drogą wielopokoleniowej selekcji zdolnościach adaptacyjnych
i wykształceniu się mechanizmów kompensujących oddziaływanie silnie toksycznych metali na
wszystkich etapach rozwoju osobniczego. Przejawem przystosowania się populacji do życia
w skrajnie niekorzystnych warunkach może być także podobny przebieg rozrodu i rozwoju w obu
zbiornikach mimo, że tkanki dorosłych ropuch z Bukowna były bardzo silnie skażone metalami
ciężkimi – np. nerki kadmem i ołowiem (52,20±48,20 mgCd/kg s.m.; 35,08±35,75 mgPb/kg s.m.)
a wątroby ołowiem i talem (29,99±34,90 mg/Pb/kg s.m.; 3,98±3,69 mgTl/kg s.m.).