Home About Browse Search
Svenska


Chemical stressors influence aquatic ecosystem processes

fungicide effects on decomposer communities and primary consumers

Feckler, Alexander (2017). Chemical stressors influence aquatic ecosystem processes. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2017:89
ISBN 978-91-7760-068-8
eISBN 978-91-7760-069-5
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
2MB

Abstract

Leaf litter decomposition is a fundamental ecosystem process for the energy provisioning in streams, mainly mediated by microbial leaf decomposers and leaf-shredding, detritivorous macroinvertebrates. Both decomposers and detritivores are under chemical stress from pesticides entering surface waters. Amongst these, fungicides may pose a particular risk, as they can negatively affect aquatic microbial decomposers but also detritivores via both waterborne exposure and by influencing the quality of their food. The overall objective of my thesis was to broaden the knowledge of fungicide effects on organisms and processes mediating leaf litter decomposition in streams as well as the interactions between decomposers and detritivores.
Fungicides affected microbial decomposers by altering fungal biomass and community composition, and by changing the microbial fatty acid profile. These structural effects subsequently resulted in effects on microbial leaf litter decomposition. However, the strength of functional responses was dependent on the exposure history of microorganisms to chemical stressors, with previously exposed organisms showing less negative or even positive responses to fungicide exposure. Such a functional adaptation of microbial decomposers to chemical stress was congruently observed on a larger biogeographical scale within Europe, despite distinct structural responses at the individual study sites. Moreover, fungicides caused indirect effects on detritivores by reducing the palatability of leaf material and affecting the food choice of detritivores. Structural alterations on the microbial level led to a reduced food quality of leaf litter. Feeding on leaf litter of lower quality ultimately affected detritivores’ food processing (consumption and excretion) and resulted in lower lipid content and growth. Similar effects, although more pronounced, were observed for detritivores directly exposed through water. Nevertheless, neither effect pathway should be ignored given their additive action.
Risks for fungicide effects at the base of the aquatic food web under field conditions can be expected, since effects on decomposers and detritivores were observed at field-relevant fungicide concentrations during this thesis. These findings in combination with the predicted higher fungicide use in the future due to agricultural intensification are reasons for concern, given the central roles of decomposers and detritivores in aquatic ecosystem functioning.

Authors/Creators:Feckler, Alexander
Title:Chemical stressors influence aquatic ecosystem processes
Subtitle:fungicide effects on decomposer communities and primary consumers
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Lövnedbrytning är en grundläggande ekosystemprocess som påverkar
näringstillgången i vattendrag. Processen utförs främst av makroevertebrater som
fragmenterar löven (detritivorer) och mikrober som bryter ner löven. Dessa båda
organismgrupper kan emellertid påverkas av kemiska föroreningar som hamnat i
vattnet. Bland dessa kan fungicider utgöra en särskild risk. De påverkar främst
mikrobiella nedbrytare, men kan även ha negativ inverkan på detritivorer genom direkt
exponering via vattnet och genom att påverka kvalitén på deras föda. Det övergripande
målet med min avhandling var att öka kunskapen om fungiciders effekter på de
organismer och processer som medverkar till lövnedbrytning i vattendrag, samt om
interaktioner mellan detritivorer och nedbrytare.
Fungicider påverkade mikrobiella nedbrytare genom att förändra svampbiomassan,
svampsamhällets artsammansättning och den mikrobiella fettsyresammansättningen.
Dessa strukturella effekter påverkade i sin tur den mikrobiella lövnedbrytningen.
Effekterna var emellertid beroende av mikroorganismernas tidigare exponering av
kemikalierna, där organismer som tidigare hade utsatts visade mindre negativa, eller till
och med positiva, effekter vid exponering för fungicider. En sådan anpassning till
kemisk stress hos mikrobiella nedbrytare observerades också på en större biogeografisk
skala inom Europa, trots olika strukturella effekter på de enskilda studieplatserna.
Dessutom orsakade fungicider indirekta effekter på detritivorer genom att minska
lövmassans smaklighet och påverka detritivorernas födoval. Vidare ledde strukturella
förändringar på den mikrobiella nivån till att lövförnans födokvalitet minskade för
detritivorer. Vid födointag av lövförna med lägre kvalitet påverkades detritivorernas
bearbetning av födan (konsumtion och utsöndring) och resulterade i lägre lipidhalt och
tillväxt. Samma typ av påverkan hittades när detritivorer exponerades direkt via vatten,
men där var effekterna ännu mer uttalade. Ingen av dessa effektvägar bör emellertid
ignoreras med tanke på den additiva effekt de har på detritivorerna.
Sammanfattningsvis kan risker för energiförsörjningen de lägre trofinivåerna i
akvatiska näringsvävar förväntas ute i fält vid exponering för fungicider, eftersom
effekter på nedbrytare och detritivorer observerades i naturen observerade
koncentrationer. Koncentrationerna kan även förväntas öka i framtiden på grund av
jordbrukets intensifiering. Detta är oroande, med tanke på den centrala roll detritivorer
spelar vid överföring av energi från primärproducenter och lövförna till högre
trofinivåer och den risk för dominoeffekter längs näringskedjan som kan följa en sådan
störning.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2017
Volume:2017:89
Number of Pages:64
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IFeckler, A., Kahlert, M., Bundschuh, M. (2015). Impacts of contaminants on the ecological role of lotic biofilms. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 95, pp. 421-427.
IIFeckler, A., Goedkoop, W., Konschak, M., Bundschuh, R., Kenngott, K.G.J., Schulz, R., Zubrod, J.P., Bundschuh, M. (in press). History matters: heterotrophic microbial community structure and function adapt to multiple stressors. Global Change Biology. DOI: 10.1111/gcb.13859
IIISchreiner, V.C., Feckler, A., Fernández, D., Frisch, K., Muñoz, K., Szöcs, E., Zubrod, J.P., Bundschuh, M., Rasmussen, J.J., Kefford, B.J., Axelsen, J., Cedergreen, N., Schäfer, R.B. (Manuscript). Converging ecosystem functioning under stress across biogeographical regions.
IVZubrod, J.P., Englert, D., Feckler, A., Koksharova, N., Konschak, M., Bundschuh, R., Schnetzer, N., Englert, K., Schulz, R., Bundschuh, M. (2015) Does the current fungicide risk assessment provide sufficient protection for key drivers in aquatic ecosystem functioning? Environmental Science and Technology, 49, pp. 1173-1181.
VFeckler, A., Goedkoop, W., Zubrod, J.P., Schulz, R., Bundschuh, M. (2016) Exposure pathway-dependent effects of the fungicide epoxiconazole on a decomposer-detritivore system. Science of the Total Environment, 571, pp. 992-1000.
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Aquatic Sciences and Assessment, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-068-8
ISBN for electronic version:978-91-7760-069-5
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:M Aquatic sciences and fisheries > M40 Aquatic ecology
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 105 Earth and Related Environmental Sciences > Environmental Sciences (social aspects to be 507)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Ecology
Agrovoc terms:bacteria, fungi, decomposition
Keywords:bacteria, detritivores, detritus, direct effects, fungi, indirect effects, leaf litter decomposition, shredder, trophic interaction
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4453
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4453
ID Code:14694
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Aquatic Sciences and Assessment
Deposited By: Alexander Feckler
Deposited On:06 Nov 2017 10:00
Metadata Last Modified:06 Nov 2017 10:00

Repository Staff Only: item control page