Pulsed exposure of Northern shrimp (Pandalus borealis) to lethal and sublethal concentrations of the salmon de-licing treatment deltamethrin. (copy)
It is important to find out if discharges of salmon treatment water can explain the losses of shrimp, from fishing areas, as reported by Norwegian coastal fishermen. The proposed experiments will provide valuable new information about how a keystone species in the marine ecosystem, the commercially and culinary important northern shrimp (Pandalus borealis) responds to the chemical deltamethrin used as medicine against salmon lice in Norwegian aquaculture. We will test sublethal concentrations of the commercial medicines Alpha max (a.i. deltamethrin, DEL). Moderate stress to the shrimp may be expected during the procedures. The experiments will focus on the sublethal effects of adult shrimp. A laboratory experiment will be carried out to find sub-lethal concentrations of the treatment chemical using multiple pulse exposures of shrimp to the three concentrations of deltamethrin. No more than 160 adult shrimp will be used throughout the entire run of this experiment. Traditionally risk assessment has been made with background in acute toxicity tests. This experiment will provide new knowledge of potentially nonlethally effects. This knowledge is essential to avoid underestimation of risk when using de-lousing agents to combat salmon lice.
In addition, a small experiment will investigate if it is possible to detect concentrations of deltamethrin within the shrimps exposed to possible lethal concentrations, 45 shrimps will be used to throughout this experiment. This knowledge will be useful for management purposes and investigation of potential food chain effects. There are currently no effective replacement methods available to avoid the use of shrimp in this experimental investigation. The minimum number of shrimps required to achieve acceptable statistical strength will be used. Surviving non-exposed control shrimp will be returned to the fjord at the end of the experimental procedures.
Endpoints at different levels of biological organization will be studied in adult during the pulsed exposures and recovery periods. Pyrethroids such as deltamethrin are neurotoxic, the influence nerve transmission by interfering sodium channels (Miller and Adams, 1982), which results in the depolarization of motor neuron and repetitive discharges at nerve endings, leading to eventual paralysis and death (Crane et al., 2011; Haya et al., 2005). It has been reported to an increase in the enzymatic activity of cholinesterase in Pandlus seratus, responsible for the production of esters used as neurotransmitters, in the muscles of animals exposed between concentrations 0.0006 and 0.0024 μg L−1 of deltamethrin (Oliveira et al., 2012). In Penaeus monodon a tendency to decrease the enzymatic activity of cholinesterase in the gills was reported at concentrations higher than 0.001 μg L−1 of deltamethrin (Tu et al., 2012). Therefore, at the end of the exposure tissue from gill and muscle will be investigated for acetylcholinesterase (AChE) activity and in the recovery period in order to assess long-term effects. Furthermore, other antioxidant/oxidative biomarkers will also be included. Investigation of swimming behaviour and immobilization and feeding activity is also relevant for the DEL exposures, as these compounds are known neurotoxicants (Burridge et al. 2014). Furthermore, some shrimps will be used for chemical analysis of deltametrin within the animal.
In addition, a small experiment will investigate if it is possible to detect concentrations of deltamethrin within the shrimps exposed to possible lethal concentrations, 45 shrimps will be used to throughout this experiment. This knowledge will be useful for management purposes and investigation of potential food chain effects. There are currently no effective replacement methods available to avoid the use of shrimp in this experimental investigation. The minimum number of shrimps required to achieve acceptable statistical strength will be used. Surviving non-exposed control shrimp will be returned to the fjord at the end of the experimental procedures.
Endpoints at different levels of biological organization will be studied in adult during the pulsed exposures and recovery periods. Pyrethroids such as deltamethrin are neurotoxic, the influence nerve transmission by interfering sodium channels (Miller and Adams, 1982), which results in the depolarization of motor neuron and repetitive discharges at nerve endings, leading to eventual paralysis and death (Crane et al., 2011; Haya et al., 2005). It has been reported to an increase in the enzymatic activity of cholinesterase in Pandlus seratus, responsible for the production of esters used as neurotransmitters, in the muscles of animals exposed between concentrations 0.0006 and 0.0024 μg L−1 of deltamethrin (Oliveira et al., 2012). In Penaeus monodon a tendency to decrease the enzymatic activity of cholinesterase in the gills was reported at concentrations higher than 0.001 μg L−1 of deltamethrin (Tu et al., 2012). Therefore, at the end of the exposure tissue from gill and muscle will be investigated for acetylcholinesterase (AChE) activity and in the recovery period in order to assess long-term effects. Furthermore, other antioxidant/oxidative biomarkers will also be included. Investigation of swimming behaviour and immobilization and feeding activity is also relevant for the DEL exposures, as these compounds are known neurotoxicants (Burridge et al. 2014). Furthermore, some shrimps will be used for chemical analysis of deltametrin within the animal.
Etterevaluering
Mattilsynet er forpliktet etter regelverket til å etterevaluere alle forsøk som er betydelig belastende for forsøksdyra.
Begrunnelse for etterevalueringen
Forsøkene gikk som planlagt og man oppnådde resultater som gir svar på de aktuelle problemstillingene. Foreløpige analyser indikerer at reker dør etter 1-2 impulser i en 1000-ganger fortynnet behandlingsløsning med Alpha Max. Det er imidlertid for tidlig å si noe om eventuelle subletale effekter eller om det er mulig å finne deltametrin konsentrasjoner i rekene, fordi analyse av dette materialet gjenstår. Forsøkets formål blir likevel vurdert som nådd.
Mattilsynet klassifiserte belastningsgraden i forsøket som betydelig på grunn av at den planlagte fangstmetoden var tråling og risikoen. Med bakgrunn i dette og tidligere erfaring, har man utviklet en metode med fangst i teiner/bur. Denne metoden reduserer risiko for klemskader og traume under innfangning, sikrer en mer skånsom fangst og dermed lavere belastningsgrad for dyrene som skal inkluderes i forsøket.
Det ble benyttet 205 dyr av 295 omsøkte. På grunn av forventet dødelighet i akklimatiseringsperioden, søkte om å bruke flere dyr enn forsøksoppsettet tilsa. Det ble imidlertid ingen dødelighet i denne perioden pga. skånsom fangstmetode. Det var heller ikke uventet dødelighet i forsøket. Metoden blir ansett som den beste for å nå målet med studien og det minste antall dyr ble brukt mht. å få statistisk holdbare data. I forsøket for subletale effekter vil kommende analyseresultatene kunne si noe om belastningen. I den mest belastende delen av forsøket delen av forsøket ble dødelige doser gitt til 35 reker.
For vurdering av påvirkningsgrad ved eksponering av virkestoff opererte man med tre atferdsrelaterte indikatorer: «Stående", "Svømmende" og "På siden" (tap av likevekt). Sistnevnte indikator ble angitt som humant endepunkt. I ettertid ble det erfart at også andre atferdsindikatorer er relevante og kan benyttes som mål for observasjon av stressadferd hos rekene. Ved senere forsøk blir det derfor vurdert å benytte følgende indikatorer for måling av stress: "Stående", "Unormal vifting" (høyere respirasjon), "Normalt svømmende", "Stressende svømming" og "På siden/tap av likevekt". I tillegg vil man utvikle automatisk overvåkning ved bruk av kamera for å unngå at rekene ikke blir stresset som følge av tilstedeværelse av forsøkspersonell.
Søker har gjennomført forbedring av fangstmetoden og påvist nye atferdsindikatorer for stress og ubehag hos reker. Dette kan bidra til å redusere belastning i kommende forsøk med denne dyrearten. Resultatene fra forsøket sannsynliggjør at reker kan dø som en følge av utslipp av Alpha Max etter avlusing av laks. Kunnskapen kan bidra til å endre bruk og redusere utslipp av avlusingsmidler som inneholder deltametrin. Mattilsynet vurderer at nytteeffekten av forsøket var stor og at belastningen for dyrene i forsøket var nødvendig.
Mattilsynet klassifiserte belastningsgraden i forsøket som betydelig på grunn av at den planlagte fangstmetoden var tråling og risikoen. Med bakgrunn i dette og tidligere erfaring, har man utviklet en metode med fangst i teiner/bur. Denne metoden reduserer risiko for klemskader og traume under innfangning, sikrer en mer skånsom fangst og dermed lavere belastningsgrad for dyrene som skal inkluderes i forsøket.
Det ble benyttet 205 dyr av 295 omsøkte. På grunn av forventet dødelighet i akklimatiseringsperioden, søkte om å bruke flere dyr enn forsøksoppsettet tilsa. Det ble imidlertid ingen dødelighet i denne perioden pga. skånsom fangstmetode. Det var heller ikke uventet dødelighet i forsøket. Metoden blir ansett som den beste for å nå målet med studien og det minste antall dyr ble brukt mht. å få statistisk holdbare data. I forsøket for subletale effekter vil kommende analyseresultatene kunne si noe om belastningen. I den mest belastende delen av forsøket delen av forsøket ble dødelige doser gitt til 35 reker.
For vurdering av påvirkningsgrad ved eksponering av virkestoff opererte man med tre atferdsrelaterte indikatorer: «Stående", "Svømmende" og "På siden" (tap av likevekt). Sistnevnte indikator ble angitt som humant endepunkt. I ettertid ble det erfart at også andre atferdsindikatorer er relevante og kan benyttes som mål for observasjon av stressadferd hos rekene. Ved senere forsøk blir det derfor vurdert å benytte følgende indikatorer for måling av stress: "Stående", "Unormal vifting" (høyere respirasjon), "Normalt svømmende", "Stressende svømming" og "På siden/tap av likevekt". I tillegg vil man utvikle automatisk overvåkning ved bruk av kamera for å unngå at rekene ikke blir stresset som følge av tilstedeværelse av forsøkspersonell.
Søker har gjennomført forbedring av fangstmetoden og påvist nye atferdsindikatorer for stress og ubehag hos reker. Dette kan bidra til å redusere belastning i kommende forsøk med denne dyrearten. Resultatene fra forsøket sannsynliggjør at reker kan dø som en følge av utslipp av Alpha Max etter avlusing av laks. Kunnskapen kan bidra til å endre bruk og redusere utslipp av avlusingsmidler som inneholder deltametrin. Mattilsynet vurderer at nytteeffekten av forsøket var stor og at belastningen for dyrene i forsøket var nødvendig.