Journal of Aquatic Ecosystem Health

The Hylebos Waterway is an industrialized waterway ofCommencement Bay, Tacoma, Washington, that is severelycontaminated with aromatic and chlorinatedhydrocarbons in the sediment. Juvenile chinook (Oncorhynchus keta) and chum salmon (O.tshawytscha) inhabit this waterway for a few days orweeks during their outmigration from freshwaterstreams to saltwater. The purpose of thisinvestigation was to determine to what degree juvenilechum and chinook salmon captured from the HylebosWaterway might bioaccumulate organic contaminants. These levels of exposure will be compared to previousstudies where such exposures have been linked tobiological dysfunction in juvenile salmon. Theresults showed that juvenile chum and chinook salmonfrom the Hylebos Waterway take up a wide range ofchemical contaminants, compared to fish fromhatcheries or reference estuaries. These contaminantsinclude high and low molecular weight polycyclicaromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinatedbiphenyls (PCBs, including the toxic congeners 105 and118), hexachlorobutadiene (HCBD), hexachlorobenzene(HCB), DDTs, heptachlor, and several pesticides. Immunohistochemical examination of the gill and gut injuvenile chum salmon from the Hylebos Waterway showedthe induction of the P450 metabolizing enzyme. Moreover, concentrations of contaminants in juvenilechinook and chum salmon from the Hylebos Waterway arecomparable to levels previously shown to be associatedwith biological injury in juvenile chinook salmon,such as impaired growth, suppression of immunefunction as demonstrated by reduced B cell function,and increased mortality following pathogen exposure.

An argument is presented for a greater use of numerical models in integrated assessment of ecosystem health. Ecosystem health has many facets which are interconnected and interact, and which can only be measured in integrated assessments. Modelling is an essential feature of integrated assessment being one of the few ways human groups can form a consensus understanding of the complex dynamics which occur. Functional assumptions are made explicit. The argument is expanded in response to a series of key questions: What is ecosystem health? How do we do integrated assessments? What is modelling? What are some successful examples? What should one conclude? The answers are illustrated with references to the International Joint Commission's program to develop and implement Remedial Action Plans for the Great Lakes' Areas of Concern, particularly in the Bay of Quinte, Lake Ontario. Three recommendations are offered: (i) Increase the use of models, (ii) Build models with existing data and hypotheses before initiating new programs, and (iii) Allow for iterative model development but be prepared to build a new model when a new problem arises.

The anticipated degree of success for different approaches to water quality management (egosystemic, piecemeal, environmental, and ecosystemic) in four lake ecosystem types (hypereutrophic, urban, acidified, and recreational) at different stages of ecological degradation, was assessed. The success of an ecosystem approach, particularly its preventive aspects, appears to be inversely proportional to the state of ecosystem degradation. The highest degree of success is expected in relatively undisturbed lakes through stringent preventive and legislative measures. Combinations of all the available options and approaches should be utilized when deciding the optimum corrective measures to rehabilitate degraded ecosystems effectively.

Over a 2-year period, an industrial discharger implemented a program to determine if there was a potential for in-stream impact from its discharge, and, if necessary, to eliminate that potential. Six basic study designs were used. These included: (1) ambient toxicity tests using indicator organisms; (2) in-stream waste concentration (IWC) chronic testing using indicator organisms; (3) on-site flow-through toxicity testing using indicator and resident species with receiving stream water as the diluent; (4) in situ acute toxicity studies using indicator and resident species; (5) biological surveys of the receiving stream; and (6) artificial stream studies. The outcome of the studies resulted in conclusive data on which to base the design of a diffuser to dilute the effluent 1:20. This concentration was well below the lowest acute no-observed-effect concentration (10% effluent) determined using sensitive resident test species. In this manner, impact from the effluent on the James River had been reduced so that even the most sensitive resident species were protected. As a result of the study, the facility's permit was modified so that toxicity tests were made only on effluent diluted with receiving stream water to represent dilution at 1Q10 rather than 100 percent effluent. Follow-up studies have concentrated on a series of toxicity tests which were designed to identify the toxicants in the final effluent.

We measured size distributions in model wetlands to detect stressor effects at the community level. Two experiments investigated the individual and combined effects of methyl mercury, chlorpyrifos, atrazine, monosodium methane arsonate, and UV-B light on the system. The statistical analysis of the metric using size distributions, which integrated information about organisms 0.2–4750 µm in size, detected effects in the planktonic community. Effects were found in both experiments, but only when methyl mercury was present in the treatment structure, indicating that system level effects are most likely with broad spectrum or persistent toxicants. Methyl mercury negatively affected most size classes measured in both experiments. A methyl mercury × chlorpyrifos interaction was detected which shifted the size distribution to larger organisms more than expected, but the interaction effect was much smaller than the effect of methyl mercury alone.

Trong vài thập kỷ qua, đã có sự quan tâm ngày càng tăng về ảnh hưởng của căng thẳng môi trường, bao gồm cả các tác động của con người, đối với động vật có vú biển. Bài báo này cung cấp cái nhìn tổng quan về nhiều loại tác nhân gây căng thẳng do con người mà động vật có vú biển có thể gặp phải và mức độ hiểu biết về các tác động tiềm năng của chúng. Nguồn gốc của căng thẳng và các phản ứng sinh lý của động vật được khám phá. Nhiều đặc điểm sinh học của động vật có vú biển (ví dụ, tuổi thọ dài, trưởng thành muộn, tiềm năng sinh sản tương đối thấp, và vị trí cao trong chuỗi thức ăn) khiến chúng dễ bị tổn thương bởi nhiều tác nhân gây căng thẳng do con người. Vì động vật có vú biển phải đối mặt với một loạt các tác nhân gây căng thẳng khác nhau, bài báo này tập trung vào ba nghiên cứu trường hợp (tác động cấp tính và mãn tính từ sự cố tràn dầu; tác động mãn tính từ các chất ô nhiễm môi trường, và căng thẳng do nghề cá) để nhấn mạnh những nguy cơ tiềm ẩn và cung cấp một cái nhìn về việc sử dụng động vật có vú biển trong việc đánh giá sức khỏe hệ sinh thái. Nghiên cứu bổ sung để nâng cao hiểu biết của chúng ta về căng thẳng ở động vật có vú biển và cung cấp những kiến thức khoa học cần thiết để hướng dẫn các quyết định quản lý được khuyến nghị.

Sự biểu hiện của protein sốc nhiệt (hsp70), sự thay đổi vi cấu trúc gan và những biến đổi trong hành vi bơi lội đã được nghiên cứu đồng thời trên cá hồi nâu (Salmo trutta f. fario) khi tiếp xúc với nước từ các dòng thử nghiệm ở phía nam nước Đức trong điều kiện bán trường. Các phân tích hóa học đã phát hiện ra các mức độ ô nhiễm khác nhau của hai dòng nước này bởi pesticid, PAHs, PCBs và kim loại nặng, trong khi ô nhiễm dòng nước chỉ phản ánh một phần trong mức độ tích tụ của các chất ô nhiễm trong cơ thể cá. Phản ứng của dấu hiệu sinh học đã được so sánh sau những khoảng thời gian tiếp xúc khác nhau và trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Sự khác biệt trong trạng thái ô nhiễm của các dòng nước đã phản ánh qua các phản ứng dấu hiệu sinh học khác nhau ở cá hồi. Ở dòng nước bị ô nhiễm nặng, các phản ứng dấu hiệu sinh học có sự tương đồng cao hơn so với ở dòng nước ô nhiễm vừa phải, nơi mà các dấu hiệu sinh học cho thấy ít mối liên quan với nhau. Điều này chủ yếu do khả năng khác nhau của các dấu hiệu sinh học trong việc tích hợp phản ứng căng thẳng theo thời gian. Hiểu rõ động lực học của các đường cong phản ứng căng thẳng và các tác động của nhiệt độ lên phản ứng dấu hiệu sinh học là rất cần thiết để đánh giá tác động của các yếu tố căng thẳng môi trường như các chất ô nhiễm lên sức khỏe của sinh vật.

The VALIMAR project aims at identifyingbiomarkers in fish that are suitable to detectand predict environmental stress from chemicalpollution or from limnological parameters inthe field. For two small streams in SouthernGermany, concentration values of 31contaminants in water and sediment and 12 limnological parameters as well as 27 biomarkersmeasured in brown trout and stone loach werecollected. All these physicochemical andbiological parameters have been analysed forpatterns that discriminate between the streams,using discriminant analysis (DA), analysis ofvariance (ANOVA) and of covariance (ANCOVA), and principal component analysis (PCA) asmultivariate statistical techniques. Moreover,the biological data were analyzed with respectto species-specific patterns, and the partialleast-squares regression method (PLS) was usedto study the impact of chemical and limnological data on the health status of the targetspecies as characterized by the biomarker data.Abiotic as well as biotic data yielded goodseparations between the streams, with theultrastructure of gill (US-gill) being thestrongest discriminator variable among all 27biomarkers tested. With regard to the two fishspecies, the biomarker data from brown troutshow significantly greater differences betweenthe two streams than the biological responsesin stone loach. Application of PLS yieldssignificant regression models for only fewbiomarkers including US-Gill, which can bepartly traced back to significant noise levelsin the data set as quantified by permutationtests.