Der Regenwurm als Bioindikator : Einfluss von Schwermetallen und Pestiziden auf den Ionentransport über das Integument von Lumbricus terrestris

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2005

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-10021

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Schwermetalle stellen oftmals eine erhebliche Belastung der Umwelt dar. Wie sich diese im Boden auf dessen Bewohner auswirken, konnte im Verlauf dieser Arbeit anhand des Regenwurms Lumbricus terrestris gezeigt werden. Dazu wurde die current-clamp-Technik verwendet und Messungen des Ionentransports über das Integument der Regenwurmhaut durchgeführt. Blei, Eisen(II), Eisen(III), Kobalt, Kupfer, Nickel, Quecksilber und Zink zeigten signifikante Wirkungen auf den Ionentransport im Regenwurmepithel. Um ihre Wirkweise detaillierter zu untersuchen, wurde der Einfluss der Schwermetalle auf den Transport von Calcium und Natrium über das Gewebe mit elektrophysiologischen Methoden erfasst. Dazu wurden die Natrium-, bzw. Calciumreaktionen des unbehandelten Gewebes den Reaktionen des Gewebes unter Schwermetalleinfluss entgegengestellt. Die Reaktion des Epithels auf die Gabe von 2mM Calcium wurde meist erst durch höhere Konzentrationen der Metalle beeinflusst, wie die Versuche mit Kupfer, Nickel und Quecksilber zeigten. Nickel und Quecksilber wirkten in hohen Dosen hemmend auf den Strom, während Kupfer eine stimulierende Wirkung hatte. Nur Zink wirkte bereits in geringen Konzentrationen signifikant stimulierend auf den Calciumeinstrom. Die Wirkung der Metallionen auf die Amiloridreaktion, und damit verbunden auf den Natriumtransport, war wesentlich stärker. Eisen(II), Eisen(III), Kobalt, Kupfer, Nickel und Quecksilber wirkten bereits in geringen Konzentrationen auf die Amiloridantwort. Eisen(II) und Kobalt setzten die Reaktion des Gewebes auf Amilorid herab. Eisen(III), Kupfer, Nickel und Quecksilber kehrten in hohen Konzentrationen sogar die Reaktionsrichtung von Amilorid von einer Hemmung in eine Stimulierung um. Bei Blei und Zink setzte eine hemmende Wirkung erst bei etwas höheren Konzentrationen ein.Mit gleichartig gestalteten Versuchen wurden die Calciumkanalblocker Ethosuximid, Verapamil und Nifedipin, das Pflanzenschutzmittel Deltamethrin und der second messenger cAMP getestet. Auf den Calciumtransport zeigten nur Deltamethrin in hohen Dosen und Ethosuximid einen hemmenden Effekt. Auf den Natriumtransport wirkten hingegen nur Nifedipin und cAMP hemmend. Zusammenfassend ist zu sagen, dass Schwermetalle, Metalle oder organische Substanzen in der Lage sind, den Transport von Calcium oder Natrium über das Epithel der Regenwurmhaut zu beeinflussen und zu modulieren. Teilweise sind bereits so geringe Konzentrationen wirksam, dass Spuren im Boden ausreichen, um die Ionenresorption von Lumbricus terrestris zu verändern. L. terrestris stellt durch seine ubiquitäre Verbreitung in allen Arten von Böden einen idealen Bioindikator da. Mit ihm als Modellorganismus ist man nun in der Lage, neue Maßstäbe und Meßmethoden in der Ökotoxikologie zu definieren.

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