Selbst eine sehr geringe Pestizidbelastung kann sich laut Studie über Generationen hinweg auf Fische auswirken

Laut einer aktuellen Studie können Fische, die über einen kurzen Zeitraum einigen Pestiziden in extrem niedrigen Konzentrationen ausgesetzt sind, dauerhafte Verhaltensänderungen zeigen, wobei sich die Auswirkungen auf Nachkommen auswirken, die nie direkt dem Kontakt ausgesetzt waren.

Die Ergebnisse geben Anlass zur Sorge nicht nur für Fische, sondern für alle Wirbeltiere, die häufig verwendeten Pestiziden ausgesetzt sind – einschließlich Menschen, sagte die Co-Autorin der Studie, Susanne Brander, außerordentliche Professorin und Ökotoxikologin am Hatfield Marine Science Center der Oregon State University.

„Diese Belastung betrifft nicht nur diese Fische, sondern alle Wasserorganismen in Gebieten, die Abwässer aus von Menschen besiedelten Gebieten erhalten“, sagte Brander. „Man kann mit Sicherheit sagen, dass wir Einflüsse auf Populationsebene sehen, wenn Fische, die einige Tage als Embryonen und Larven ausgesetzt waren, dann Nachkommen hervorbringen, die in der Entwicklung deformiert sind, oder Männchen, die nicht in der Lage sind, so viele Spermien zu produzieren.“

Der Klimawandel erweitert auch das geografische Verbreitungsgebiet vieler Insektenarten, was zu einem zunehmenden und umfassenderen Einsatz von Pestiziden sowohl in der Landwirtschaft als auch in Wohngebieten führt und die Gefahr erhöht, dass mehr Organismen schädlichen Chemikalien ausgesetzt werden.

Die Studie, veröffentlicht im Tagebuch Umweltwissenschaften und -technologieverwendete Binnen-Silberfische als Modellfischart, die in nordamerikanischen Flussmündungen und Meereswasserstraßen häufig vorkommt, mit besonderem Schwerpunkt auf der San Francisco Bay und dem Sacramento-Joaquin-Delta.

OSU-Forscher wählten drei häufig verwendete Pyrethroid-Pestizide (Bifenthrin, Cyfluthrin und Cyhalothrin) aufgrund ihrer hohen Neurotoxizität und ihres ständigen Vorkommens in den Gewässern des Bay-Deltas. Auch diese Pestizide sind weit verbreitet und landesweit nachgewiesen.

Für das Experiment setzten die Forscher Silverside-Embryonen 96 Stunden lang den verschiedenen Pestiziden in einer Konzentration von 1 Nanogramm Pestizid pro Liter Wasser aus. Das entspricht etwa einem Teelöffel Pestizid in einem olympischen Schwimmbecken, sagte Brander.

Nach 96 Stunden wurden die Fischlarven in sauberes Wasser gelegt und bis zum Alter von fünf Wochen nach dem Schlüpfen aufgezogen. Anschließend wurden sie in größeren Becken gehalten, bis sie im Alter von etwa acht Monaten die Fortpflanzungsreife erreichten. Damals brachten die Forscher die erwachsenen Fische zum Laichen und sammelten ihre Nachkommen ein, um sie in sauberem Wasser aufzuziehen. Verhaltensreaktionen wurden sowohl bei den Larveneltern als auch bei den Larvennachkommen gemessen.

Die Forscher fanden heraus, dass die Fische, die ursprünglich Pestiziden ausgesetzt waren, im Larvenstadium ein hypoaktives Verhalten oder eine verminderte Aktivität zeigten, was dazu führen könnte, dass sie nicht so viel nach Nahrung suchten wie die Kontrollgruppe, wenn sie sich in freier Wildbahn befanden.

Im Gegensatz dazu zeigte die zweite Generation der Fische – die Generation, die außer durch ihre Eltern nie Pestiziden ausgesetzt war – hyperaktives Verhalten, schwamm mehr und verhielt sich im Vergleich zur Kontrollgruppe überreizt. Forscher vermuten, dass dies eine kompensatorische Reaktion auf das hypoaktive Verhalten der vorherigen Generation war.

Die Tests ergaben auch, dass erwachsene männliche Fische, die als Larven Bifenthrin und Cyhalothrin ausgesetzt waren, kleinere Keimdrüsen hatten als die Kontrollgruppe, während die zweite Generation eine höhere Fruchtbarkeit aufwies.

Während sich viele Forschungsarbeiten auf Zebrafische als Modell für die menschliche Gesundheit konzentrieren, sagt Brander, dass viele Fischarten einen großen Prozentsatz ihrer Gene mit Menschen teilen und daher als Modelle verwendet werden können, um vorherzusagen, wie Menschen auf eine Chemikalie reagieren könnten.

„Diese Studie ist ein weiterer Beweis dafür, wie sich eine frühe Exposition gegenüber diesen Chemikalien auf Fische über Monate und, im Fall von Menschen, möglicherweise über Jahre hinweg auswirken kann“, sagte Brander.

„Wir könnten dies möglicherweise als Modell dafür verwenden, wie menschliche Babys oder Menschen in der Gebärmutter auf diese Chemikalien reagieren könnten – Fische verwenden dieselben Hormonrezeptoren wie wir, dieselben Steroide. Also könnte etwas, das die Fortpflanzung bei Fischen beeinträchtigt, möglicherweise dasselbe haben.“ Wirkung auf den Menschen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Fische in gewisser Weise in der Lage waren, sich an die Exposition anzupassen, sie könnten aber auch überkompensiert haben, und solche Veränderungen können den Erfolg anderer biologischer Prozesse wie Wachstum oder Raub beeinträchtigen, sagte Brander.

„Was die Umweltvorschriften angeht: Wenn wir aufgrund von Studien wie dieser strengere Kontrollen einführen, wird es einige Generationen von Fischen – oder was auch immer der Organismus ist – brauchen, bis sie sich vollständig erholt haben“, sagte sie.

Hauptautorin der Studie war OSU-Doktorandin Sara Hutton, die letztes Jahr ihren Abschluss machte und jetzt in der Umweltberatung arbeitet.