Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

The annual variation of mercury content and bioaccumulation in perch (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus)

Show full item record

Title: The annual variation of mercury content and bioaccumulation in perch (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus)
Author(s): Laiho, Helene
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Degree program: Master's Programme in Environmental Change and Global Sustainability
Specialisation: Environmental Change
Language: English
Acceptance year: 2022
Abstract:
Elohopea (Hg) on raskasmetalli, joka on tunnustettu maailmanlaajuiseksi saasteeksi, joka kertyy eliöihin ja rikastuu ravintoverkoissa. Hg:n orgaaninen muoto metyylielohopea (MeHg) on haitallista eläimille ja ihmisille, jotka saavat sitä pääasiassa ravinnosta. Suurin osa kalojen ravinnosta saamasta elohopeasta poistuu suoliston kautta, mutta osa MeHg:sta kertyy erityisesti kalan valkoiseen lihaskudokseen. Ahven (Perca fluviatilis) ja särki (Rutilus rutilus) ovat yleisiä kalalajeja Suomessa. Ahven on erityisen merkittävä laji, sillä se on Suomen kansalliskala, suosittu ruokakala ja seurantalaji, jota käytetään järvien kemiallisen tilan arvioinnissa. Hg:n kausittainen vaihtelu kalan lihaskudoksessa johtuu oletetusti talvella nälkiintymisestä, joka tiivistää Hg:aa lihaksessa ja kesällä kasvulaimenemisesta, viitaten kasvukaudella tapahtuvaan nopeaan somaattiseen kasvuun, mikä laimentaa lihaksen Hg:aa. Talven tavoin kutuajan on havaittu tiivistävän Hg:aa kalan lihaskudoksessa, johtuen kalan suuresta energiainvestoinnista sukurauhasten kehitykseen. Hg:n kausittaisen vaihtelun ja siihen vaikuttavien muuttujien on osoitettu vaihtelevan lajikohtaisesti ja sitä on tutkittu pääosin avovesikaudella. Vähemmän tiedetään jäänalaisen talven vaikutuksesta Hg tasoihin. Tässä pro-gradu -tutkielmassa tutkin 1. Miten vuodenaikojen vaihtelu muuttaa ahvenen ja särjen lihaskudok-sen kokonaiselohopeapitoisuutta (Kok-Hg)? 2. Miten vuodenaikojen vaihtelu muuttaa ahvenen ja särjen lihas-kudoksen Kok-Hg kertymää? 3. Mitkä tekijät selittävät ahvenen ja särjen lihaskudoksen Kok-Hg-pitoisuuden vuodenaikaista vaihtelua? Pohdin myös pitäisikö vuodenaikainen vaihtelu huomioida seurantaohjelmissa ja ih-misten terveyteen liittyvissä kysymyksissä. Tässä tutkimuksessa käytetty aineisto kerättiin Pääjärveltä kuukau-sittain maaliskuusta 2020 maaliskuuhun 2021. Kalat kerättiin verkkosarjoilla. Jokaisesta kalasta määritettiin pi-tuus, paino, sukupuoli, sukukypsyys, mahalaukun täyteisyys, Fultonin kuntokerroin (K) ja lihaksen Kok-Hg. Kausittaista pituuskorjattua Kok-Hg-pitoisuuden vaihtelua testattiin varianssianalyysillä. Kausittaista Kok-Hg:n yhteyttä lihaksen ja kalan pituuden välillä testattiin yksinkertaisella lineaarisella regressioanalyysillä, ja Kok-Hg kertymän kausittaista vaihtelua testattiin LOESS-regressioanalyysillä. Kausittaiseen vaihteluun vaikuttavia muuttujia testattiin askeltavalla monen muuttujan regressioanalyysillä. Ahvenen Kok-Hg-pitoisuudet olivat korkeimmat talvella sekä keväällä ja alhaisimmat syksyllä. Särjellä ei havaittu merkittävää kausittaista vaihtelua Kok-Hg-pitoisuuksissa. Molempien lajien Kok-Hg kertymät olivat korkeimmat talvella, keväällä sekä alkukesällä ja alhaisimmat syksyllä. Kok-Hg:n kausittainen vaihtelu oli suurempaa ahvenella kuin särjellä. Biologiset- ja ympäristömuuttujat, jotka selittivät ahvenen Kok-Hg-pitoi-suutta, olivat pituus, jään paksuus, gonadosomaattinen indeksi (GSI), valo ja kuntokerroin. Muuttujat, jotka selittivät särjen Kok-Hg-pitoisuutta, olivat pituus, sukupuoli ja kokonaisfosfori (Kok-P). Tämä tutkimus vah-visti, että nälkiintyminen talvella, kasvulaimeneminen kesällä ja kutu keväällä/alkukesällä ovat tärkeitä vuo-denaikaista vaihtelua ohjaavia tekijöitä. Kausittaisen vaihtelun vuoksi näytteenottokuukausi tulisi ennalta määrittää nykyisissä seurantaohjelmissa.
Mercury (Hg) is a heavy metal acknowledged as a worldwide contaminant that accumulates in organisms and biomagnifies in food webs. The organic methylmercury (MeHg) species is harmful to animals, including humans, and mainly derived from the diet. The dietary Hg consumed by fish is mostly removed through the intestine, but some of the MeHg bioaccumulates, especially in the white muscle tissue of fish. Perch (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus) are commonly found fish species in Finland. Perch has additional im-portance as it is the national fish of Finland, a popular food fish, as well as a monitoring species used to evaluate the chemical status of lakes. Seasonal variation of Hg in muscle tissue of fish is supposedly caused by starvation in winter, which condenses Hg in the muscle, and growth dilution in summer, which refers to fast somatic growth during the growing season, which dilutes Hg in the muscle. Similar to winter, spawning has also been found to condense Hg in muscle tissue of fish due to high energy investment into gonad development. Seasonal variation of Hg and variables driving seasonal changes have been shown to differ between fish species. Seasonal variation has been studied mainly during the open-water season. However, less is known about how winter conditions under ice affect Hg levels in fish. In this MSc thesis, I asked (Q1) How total mercury (THg) content in the muscle tissue of perch and roach change annually? (Q2) How THg bioaccumulation in the muscle tissue of perch and roach change annually? (Q3) What are the factors explaining annual variation in THg content in the muscle tissue of perch and roach? The practical application of results was to discuss if annual variation should be considered in monitoring programs and human health questions. The materials used in this study were collected from Lake Pääjärvi monthly from March 2020 to March 2021. Fish were collected using gillnet series. Length, weight, sex, sexual maturity, stomach fullness, Fulton’s condition factor (K), and muscle THg were determined from each fish. The annual length-corrected THg content variation was tested using analysis of variance. The annual THg bioaccumulation variation in the relationship between muscle and fish length was tested using simple linear regression analysis, and the seasonal variation in THg bioaccumulation was tested with LOESS regression analysis. Variables affecting seasonal variation were tested with stepwise multiple linear regression analysis. THg content of perch was the highest in winter and spring and the lowest in fall, while roach showed no significant seasonal variation. THg bioaccumulation of both species was highest in winter, spring, and early summer and lowest in fall. Perch displayed more substantial seasonal variation than roach. Biological and environmental variables that explained the THg content of perch were length, ice thickness, gonadosomatic index (GSI), light, and condition factor. Variables that explained the THg content of roach were length, sex, and total phosphorus (Tot-P). This study confirmed that starvation in winter, growth dilution in summer, and spawning in spring/early summer are vital factors driving seasonal variation. Due to evident seasonal variation, monitoring month should be pre-set in current monitoring programs.
Keyword(s): Seasonal winter summer white dorsal muscle diet biodilution starvation growth condition factor lipid


Files in this item

Files Size Format View
Laiho_Helene_MastersThesis_2022.pdf 828.9Kb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record