Wallenberg Academy Fellows

Beteendestörande ämnens påverkan på ekosystem

Fiskar som på labb simmat i vatten med spår av ångestdämpande läkemedel får ett ändrat beteende. De blir mer riskbenägna och äter mer effektivt. Jonatan Klaminder studerar om samma beteendeförändringar sker i sjöar som förorenats och vad det i så fall får för konsekvenser för ekosystemet.

I början av 2013 publicerades en forskningsartikel i tidskriften Science som fick ett stort genomslag i media runt hela världen. Nyheten som kablades ut var att abborrar som lever i vatten där det finns rester av det lugnande läkemedlet Oxazepam blir orädda, glupska och pigga som mörtar. Jonatan Klaminder var forskningsledaren bakom studien.

– Vi såg i den studien och i en efterföljande att de blir superfiskar som äter mer och lever längre, i alla fall på labb.

Nu undersöker han om de här beteendeförändringarna existerar även ute i verkliga ekosystem. Tack vare anslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har Jonatan Klaminder byggt upp en egen forskargrupp vid Umeå universitet och kunnat utöka sina experiment.

Ändrat beteende hos en art kan rubba den ekologiska balansen, förklarar han medan han visar runt i ett fönsterlöst rum fyllt av akvarier med guppyer.

– Rädsla är en viktig överlevnadsfaktor. Orädda fiskarna lämnar stimmet och hittar mer mat men blir ofta uppätna av större fiskar. Om fiskars riskbedömning ändras kan det påverka deras förmåga att överleva och reproducera sig.

”Det är den totala friheten att få arbeta med en fråga som är olöst och vara först. Utnämningen till Wallenberg Academy Fellow har varit helt avgörande för att kunna utveckla mina egna idéer och göra en akademisk karriär här i Umeå.”

Små sändare i baken

Experimenten Jonatan Klaminder leder sker i olika skalor och ökande grad av komplexitet. Ett akvarium med en enda individ, akvarium med många individer, experimentdammar och ett helsjösystem med hundratals abborrar. Planen är följa fiskarna under minst ett år.

– Innan de sätts ut i sjön märker vi dem med små sändare som opereras in i bakkroppen. Tekniken kallas akustisk telemetri och kan liknas vid ett GPS-system under vattnet. Den är utvecklad av amerikanska marinen och den första leveransen av de här supersmå sändarna gick till oss.

Med hjälp av sändarna kan forskargruppen följa fiskarna och deras rörelse i naturliga vattensystem. De släpps ut i fisktomma sjöar i Umeåtrakten.

– I första fasen sätter vi ut abborrar som har simmat i förorenat vatten i labbet. Vi sätter också ut fisk som har simmat i rent vatten och jämför hur olika de beter sig. Längre fram planerar vi att manipulera vattnet i sjöar och se hur beteendet och hela ekosystemet förändras.

Nya reningsmetoder

Läkemedelsrester utgör en växande grupp föroreningar i hela världen. Bara i Sverige används mer än 1000 ton läkemedel per år. Via avloppsreningsverken pumpas rester ut i de svenska vattendragen. Det finns märkligt nog inga utsläppsregler för läkemedel.

– Reningsverken är byggda för att ta bort näringsämnen som fosfor och kväve, inte läkemedel. Vi hoppas bidra med kunskap som motiverar utvecklingen av nya reningsmetoder.

Vattnets kemiska sammansättning kan påverkas även av många andra miljöstörande ämnen och faktorer. Vilket också studeras inom projektet.

– Till exempel ämnen som kommer från förorenade områden som gruvor. Man har även sett beteendestörningar av ändrat pH i vattnet. Försurning av sjöar kan sin tur bero på ökade koncentrationer av koldioxid, intensivare skogsbruk och industriella utsläpp.

Drivs av fiskeintresse

Miljögifter började användas i större skala på 1960-talet. Tidigt såg man inom miljövetenskapen att många av de miljöstörande ämnena kunde orsaka beteendestörningar på fisk och andra djur.

– Men att se ändrade beteenden i ett akvarium under några minuters observation, vad har det för genomslag i verkligheten? Den är en fråga jag länge varit intresserad av att besvara. Att det vetenskapligt sett är väldigt svårt gör det till en stor utmaning.

Ett starkt miljö- och fiskeintresse är den stora drivkraften i Jonatan Klaminders forskning. Han läste skogsvetenskap vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, i Umeå. Disputerade sedan vid Umeå universitet och gjorde postdok vid University of Delaware. Forskningen är bred, forskargruppen likaså.

– Jag gillar inte att låsa in mig i snäva, små frågeställningar utan försöker ta mig an de stora frågorna, då blir det naturligt att gå mellan olika forskningsfält. Ingen enskild disciplin, vare sig ekologi, kemi eller fysik, kan lösa stora miljövetenskapliga problem. Vi måste göra det genom en multidisciplinär approach.

Modellerar beteendet

Syftet med projektet är att se om fiskarnas beteende påverkar det naturliga ekosystemet, eller inte. I experimenten studerar forskargruppen diverse beteendestörningar, hur fiskarna förhåller sig till varandra och en rad miljöfaktorer.

Jonatan Klaminder har nära samarbete med fysiker som sitter i samma hus för att utveckla modell- och analysverktyg. Till exempel mjukvara för ett system med höghastighetskameror som kan mäta beteendeeffekter på millisekundnivå.

– Slutmålet är en modell där vi kan koppla förändringar i beteende till effekter på ekosystemet. Det är fullt möjligt att även om abborrarnas beteende ändras så är beteendestörningarna ovidkommande i jämförelse med andra miljöfaktorer. Men om vi ser det motsatta, att det finns ekosystemeffekter, så är detta viktigt att lyfta fram.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström