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生態学的死とは、生物が生態学的状況で機能できなくなり、死に至ることである。[1]この用語は、生物学の多くの分野であらゆる種を説明するために使用できる。水生毒性学の文脈では、有毒化学物質、つまり毒物は水生生物に直接影響を及ぼしますが、すぐには死に至りません。代わりに、生物の正常な生態学的機能を損ない、それが死や子孫の欠如につながります。毒物は、生物が明らかに毒物による影響を受けていなくても、何らかの形で生態学的に機能できないようにします。生態学的死は、行動的、生理学的、生化学的、または組織学的な亜致死性の毒性効果によって引き起こされる場合があります。[2]
生態学的死を引き起こす亜致死的影響の種類
亜致死的影響とは、毒性物質によって引き起こされる生物への影響のうち、死を伴わないものを指します。これらの影響は、通常、短期間の急性毒性試験では十分に観察されません。[2] 長期間の慢性毒性試験では、これらの影響が生物に現れ、生態学的死に至るのに十分な時間があります。[2]
行動への影響
毒物は生物の行動に影響を及ぼし、水生生物の場合、泳ぐ能力、餌を食べる能力、捕食者を避ける能力に影響を与える可能性があります。[2] 行動に影響が出ると、餓死したり捕食者に食べられたりする可能性があるため、生物の死につながる可能性があります。 [2]毒物は、生物が環境についての情報を収集するために依存している感覚システムに影響を与えたり、感覚信号 に適切に反応する生物の動機に影響を与えたりすることで、行動に影響を与える可能性があります。[1] 生物が感覚信号を効果的に使用できない場合、捕食リスクの早期警告サインに反応できない可能性があります。 [1] 毒物は、捕食者に反応したり逃避戦略を実行したりする生物の能力に影響を与えることで、捕食の後期段階にも影響を与える可能性があります。[1 ]
生理学的影響
毒物は生物の生理機能に影響を及ぼし、成長、生殖、発達に影響を及ぼす可能性があります。[2] 生物が正しく成長せず、小型化したり成長障害があったりすると、捕食者に食べられる可能性が高くなります。生物の生殖が損なわれると、直接死ぬことはありませんが、遺伝子を集団に伝えることができなくなります。その生物は、集団の遺伝子プールの中で代表的ではなくなります。
生化学的効果
毒物は生物の体内に存在する酵素やイオンを変化させることがあります。 [2]この変化が直接的に死を引き起こすわけではないが、生物の行動や生理機能に影響を与える場合、生態学的死につながる可能性もあります。
組織学的影響
毒物は生物の組織を変化させる可能性がある。[2] この変化が直接的に死を引き起こさないとしても、生物の行動や生理機能に影響を与える場合、生態学的死につながる可能性もある。
生態系の死につながる有毒物質の例
DD
DDTによって引き起こされる影響の1 つは、鳥の卵の殻が薄くなり、ひなが死ぬことです。DDT が成鳥に蓄積されると、安定かつ有毒なDDEに代謝されます。 [3] DDE の形になると、化学物質は成鳥の雌の卵殻腺のカルシウム代謝に影響を与え、最終的に卵殻の厚さが減少します。[3] DDT の濃度が高いと、卵殻は抱卵中の親鳥の体重を支えることができなくなり、胎児のひなが死に至ります。[3] これは、生理学的および生化学的亜致死的影響がひなの生態学的死につながる例です。
ダイアジノン
ダイアジノンによって引き起こされる影響の1つは、チヌークサーモン（Oncorhynchus tshawytscha ）における捕食者の合図に対する反応の低下である。有機農薬であるダイアジノンは、1および10μg/Lでチヌークサーモンの幼魚に2時間曝露され、これらの濃度は捕食者の化学的合図に対する魚の行動反応を排除するのに十分であった。[4] 魚が捕食者が近くにいることを認識できない場合、食べられる可能性が高い。これは、生態学的死につながる行動上の亜致死的影響の例である。
ペンタクロロフェノール
ペンタクロロフェノールによって引き起こされる影響の1つに、グッピー（Poecilia reticula）の捕食動物の攻撃に対する反応の低下がある。ペンタクロロフェノールを500および700 μg/Lの濃度で若いグッピーに曝露したところ、どちらの濃度でも捕食動物に対するグッピーの反応が低下した。 [5] 捕食動物は、この濃度のペンタクロロフェノールに曝露されていないグッピーほど頻繁に攻撃したり、頻繁に追跡したり、グッピーを長く追跡したりする必要がない。[5] この化学物質に曝露されたグッピーは、反応が遅いため、食べられる可能性が高かった。これは、生態学的死につながる行動上の亜致死的影響のもう1つの例である。
銅
銅によって引き起こされる影響は、サケの 嗅覚系に影響を及ぼしています。嗅覚系は、環境に関する重要な情報を収集するために使用されます。サケの場合、嗅覚の手がかりは、生息地の質、捕食者、配偶者などに関する情報を収集できます。[6] サケは嗅覚系を使用して明確な銅の勾配を検出し、この情報を使用して汚染された水を避けます。[6]しかし、サケが銅の影響を受けると、嗅覚系は数分で影響を受ける可能性があります。[6] 魚が環境情報を収集できなくなると、捕食される危険にさらされるか、生存のための資源を見つけることができなくなる可能性があります。これは、生態学的死につながる生理学的亜致死効果の例です。
参考文献
- ^ abcd Scott, GR, KA Sloman. 2004. 環境汚染物質の複雑な魚類行動への影響：毒性の行動的および生理学的指標の統合。水生毒性学 68:369-392。
- ^ abcdefgh Rand, GM (編)。水生毒性学の基礎：影響、環境的運命、およびリスク評価。第2版。フロリダ：CRC Press、1995年。
- ^ abc 米国内務省、国立生物学局。「環境汚染物質」。米国の生物資源の現状と動向。内務省、国立生物学局：ワシントン D.C.。1998 年。<http://www.nwrc.usgs.gov/sandt/> 2013 年 5 月 15 日。
- ^ Scholz, NL, Truelove, NK, French, BL, Berejikian, BA, Quinn, TP, Casillas, E., Collier, TK 2000. ダイアジノンはチヌークサーモン（Oncorhynchus tshawytschaI）の捕食者防御行動と帰巣行動を阻害する。Can. J. Fish. Aquat. Sci. 57: 1911-1918。
- ^ ab Brown, JA, Johansen, PH, Colgan, PW, Mathers, RA 1985. ペンタクロロフェノールにさらされた若いグッピー（Poecilia reticulata）の捕食者回避行動の変化。Can. J. Zool. 63: 2001-2005。
- ^ abc Baldwin, DH, Sandahl, JF, Labenia, JS, Scholz, NL 2003. 銅のコホーサーモンに対する亜致死的影響：末梢嗅覚神経系の非重複受容体経路への影響。Environ. Tox. and Chem. 22(10):2266-2274。