Functional diversity measures revealed impacts of non-native species and habitat degradation on species-poor freshwater fish assemblages

International audienceTrail-based ecology has been developed for decades lo infer ecosystem responses to stressors based on the functional structure of communities, yet its value in species-poor systems is largely unknown. Here, we used an extensive clataset in a Spanish region highly prone to non-native fish invasions (15 catchments, N 389 sites) to assess for the first time how species-poor communities respond to large-scale environmental gradients using a taxonomic and functional trait-based approach in riverine fish. We examined total species richness and three functional trait-based indices available when many sites have \textless= 3 species (specialization, FSpe; onginaliy, FOri and entropy, FEnt). We assessed the responses of these taxonomic and functional indices along gradients of altitude, water pollution, physical habitat degradation and non-native fish biomass. Whilst species richness was relatively sensitive to spatial effects, functional diversity indices were responsive across natural and anthropogenic gradients. All four diversity measures declined with altitude but this decline was modulated by physical habitat degradation (richness, FSpe and FEnt) and the non-native total fish biomass ratio (FSpe and FOri) in ways that varied between indices. Furthermore, FSpe and FOri were significantly correlated with Total Nitrogen. Non-native fish were a major component of the taxonomic and functional structure of fish communities, raising concerns about potential misdiagnosis between invaded and environmentally-degraded river reaches. Such misdiagnosis was evident in a regional fish index widely used in official monitoring programs. We recommend the application of FSpe and FOri to extensive clatasets from monitoring programs in order to generate valuable cross-system information about the impacts of non-native species and habitat degradation, even in species-poor systems. Scoring non-native species apart from habitat degradation in the indices used to determine ecosystem health is essential to develop better management strategies. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved

Perturbations hépatiques induites expérimentalement par une concentration sublétale de procymidone (fongicide dicarboximide) chez Brachydanio rerio (Téléostéen, Cyprinidé) : approche histo-cytopathologique

La procymidone[N-(3,5 dichlorophényl)-1,2 diméthylcyclopropane-1,2 dicarboximide] est une molécule utilisée pour ses capacités antifongiques principalement dans la lutte contre Botrytis et Sclerotinia. Elle présente une rémanence de plusieurs semaines dans l'environnement et est donc susceptible de contaminer, après lessivage des sols, les milieux aquatiques et les organismes qui les peuplent. L'analyse des perturbations histo-cytologiques hépatiques induites chez le Cyprinidé Brachydanio rerio par une concentration sublétale (1 mg.l-1) de ce fongicide a été réalisée après 4, 7 et 14 jours de contamination expérimentale. L'éventuelle réversibilité des perturbations induites a été étudiée après 14 jours de contamination suivis de 14 jours de décontamination. Les résultats révèlent des réponses hépatocytaires non spécifiques à l'agression toxique et d'intensité croissante en fonction de la durée de contamination. Il s'agit de réponses adaptatives (déplétion glycogénique, accumulation lipidique, réduction de la surface d'absorption hépatocellular...) et de réponses dégénératives (désorganisation des travées hépatocytaires, lyse du parenchyme dans les régions périvasculaires...). Ces réponses s'accompagnent d'une activation notable de la réponse immunitaire cellulaire non spécifique (augmentation du nombre des macrophages) en relation avec l'accroissement du catabolisme tissulaire hépatique induit. Des perturbations plus originales ont été observées : il s'agit de développements d'une organisation concentrique des travées hépatocytaires et de protrusions cytoplasmiques entre hépatocytes adjacents amenant parfois la membrane plasmique au contact de l'enveloppe nucléaire. Le retour en eau non contaminée provoque la réduction des atteintes hépatiques (réversibilités des perturbations induites) et une forte activation du métabolisme hépatocytaire (hyperdéveloppement du réticulum endoplasmique, accroissement du nombre des mitochondries)

Perturbations hépatiques induites expérimentalement par une concentration sublétale de procymidone (fongicide dicarboximide) chez Brachydanio rerio (Téléostéen, Cyprinidé) : approche histo-cytopathologique

La procymidone[N-(3,5 dichlorophényl)-1,2 diméthylcyclopropane-1,2 dicarboximide] est une molécule utilisée pour ses capacités antifongiques principalement dans la lutte contre Botrytis et Sclerotinia. Elle présente une rémanence de plusieurs semaines dans l'environnement et est donc susceptible de contaminer, après lessivage des sols, les milieux aquatiques et les organismes qui les peuplent. L'analyse des perturbations histo-cytologiques hépatiques induites chez le Cyprinidé Brachydanio rerio par une concentration sublétale (1 mg.l-1) de ce fongicide a été réalisée après 4, 7 et 14 jours de contamination expérimentale. L'éventuelle réversibilité des perturbations induites a été étudiée après 14 jours de contamination suivis de 14 jours de décontamination. Les résultats révèlent des réponses hépatocytaires non spécifiques à l'agression toxique et d'intensité croissante en fonction de la durée de contamination. Il s'agit de réponses adaptatives (déplétion glycogénique, accumulation lipidique, réduction de la surface d'absorption hépatocellular...) et de réponses dégénératives (désorganisation des travées hépatocytaires, lyse du parenchyme dans les régions périvasculaires...). Ces réponses s'accompagnent d'une activation notable de la réponse immunitaire cellulaire non spécifique (augmentation du nombre des macrophages) en relation avec l'accroissement du catabolisme tissulaire hépatique induit. Des perturbations plus originales ont été observées : il s'agit de développements d'une organisation concentrique des travées hépatocytaires et de protrusions cytoplasmiques entre hépatocytes adjacents amenant parfois la membrane plasmique au contact de l'enveloppe nucléaire. Le retour en eau non contaminée provoque la réduction des atteintes hépatiques (réversibilités des perturbations induites) et une forte activation du métabolisme hépatocytaire (hyperdéveloppement du réticulum endoplasmique, accroissement du nombre des mitochondries)

Influence of biotic and abiotic factors on metallothionein level in Gammarus pulex

International audienceDetection and assessment of the impact of pollution on biological resources imply increasing research on early-warning markers such as metallothioneins in metal exposure. Metallothioneins are cytosolic, low-molecular-weight proteins, involved principally in essential metal homeostasis and non-essential metal detoxication. Metallothionein synthesis could be influenced by abiotic (season) or biotic (reproduction process) factors directly or indirectly by its effect on metal bio-accumulation (i.e., sex, weight). In view of using metallothioneins as metal-exposure biomarkers in Gammarus pulex, this study attempts to define the effect of several factors (sex, weight/size and season) on the level of this protein. Metallothionein levels recorded in individuals over a large range of weights indicate a negative correlation between them. Inversely in our conditions, no difference was observed between male and female organisms. During field study, metallothionein level changes were observed with the highest levels in autumn and winter periods. The highest metallothionein levels were observed after the reproduction period, perhaps with the metabolic needs of biologically available essential metal such as zinc

Effects of 4-nonylphenol on sex differentiation and puberty in Mosquitofish (Gambusia holbrooki).

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Effects of metals on feeding rate and digestive enzymes in Gammarus fossarum: an in situ experiment

International audienceThe feeding activity and afterward the assimilation of the products resulting of the food digestion, allow organisms to obtain energy useful for growth, maintenance and reproduction. These biological parameters may be studied to assess the impact of contaminants on the energy metabolism of organisms, which could induce potential effects at an individual level. The studied species was an amphipod Gammarus fossarum, which has a high ecological relevance since it is widespread in European streams and plays a major role in the breakdown of leaf litter. Thus some G. fossarum were transplanted in four sites of a river characterized by metal contamination (Amous River, France). The following parameters were studied: digestive enzymes activities (esterase, β-glucosidase, β-galactosidase, amylase and endoglucanase), feeding rate, metal bioaccumulation and survival. Results showed a strong relationship between digestive enzymes activities, feeding rate and metal contents

Importance of metallothioneins in the cadmium detoxification process in Daphnia magna

International audienceGood knowledge of the relationship between toxic metals and biological systems, particularly the sub-cellular fraction, could be a suitable early indicator of toxic effects. These effects and the sub-cellular behaviour of cadmium were studied with a widely used species in freshwater toxicity bioassays, Daphnia magna. In spite of this very commonplace usage in ecotoxicological studies, very few data are available on its toxicant metabolism and in particular metal homeostasis. Combining multi-tools analysis, a soluble protein was found: it is heat-stable, rich in sulfhydryl groups (differential pulse polarography), characterised by a molecular mass of approximately 6.5 kDa, with a G-75 chromatographic profile corresponding to the rabbit metallothioneins monomer, with few if any aromatic-containing amino acids, it binds metals (e.g. Cd, Cu), and its concentration increases with Cd exposure. This evidence led us to hypothesise that metallothioneins (MTs) are present in D. magna. Up to 75% of the Cd body burden with Cd exposure is bound to the MTs fraction. The increase in the Cd concentration in the surrounding medium and concomitantly in daphnids induces sub-cellular reorganisation of essential metals such as Cu and Zn. The rate of metals in the soluble cellular fraction and associated with MTs increases with the Cd body burden. Monitoring sub-cellular distribution of metals after exposure in the natural environment could be very useful for ecotoxicological assessment

Effects of 4-nonylphenol and 17 alpha- ethynylestradiol on reproductive parameters in male and female mosquitofish (Gambusia holbrooki).

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Effects of 4-nonylphenol and 17 alpha- ethynylestradiol on reproductive parameters in male and female mosquitofish (Gambusia holbrooki).

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