Effect of Sodium Fluoroacetate (Compound 1080) and Bd on Survival, Metamorphosis and Behavior of Asiatic Toad (Bufo gargarizans) Tadpoles

Abstract

Sodium fluoroacetate(1080)는 다양한 야생동물을 관리하기 위해 호주와 뉴질랜드에서 흔히 쓰이는 포유류 살충제이다. 이것은 목표 동물의 캘빈회로를 망가뜨려서 죽게 만들며 흔히 관찰되는 증상에는 심정지와 에너지 손실이 있다. 이 살충제는 포유류의 야생동물을 목표로 하지만, 공중에서 다양한 지역으로 살포되는 방식은 토양과 수질 오염의 위험이 우려되며 그 외에 목표가 아니었던 동물까지도 살충제에 노출이 될 수 있어 논란이 되고 있다. 이러한 목표 동물 외에 새, 무척추동물, 양서류 등의 다른 동물들도 1080의 위험에 노출되어 있는지 확인하기 위한 연구들이 많았다. 양서류의 경우, 성체형에 대한 연구는 많았지만 그들이 알, 배아 또는 유충에 대한 연구는 없었다. 살충제의 급성 또는 만성적인 노출은 양서류의 변태와 그 외 행동이나 성장에 영향을 미칠 수 있다. 양서류는 유충 단계에서 물 속에서 지내며 다양한 자극에 노출될 수 있다. 환경적 요인 뿐만 아니라 화학적 자극 또한 유충에게 독립적으로 또는 다른 요인과 함께 영향을 줄 수 있다. 이 논문에서는 유충 단계가 앞으로의 성장에 있어서 중요한 시기임을 고려하여 1080가 두꺼비 유충(올챙이)에 미치는 영향을 연구하였다. 2013년에는 두꺼비 올챙이의 생존, 변태와 행동에 미치는 1080의 독립적인 영향(1080-alone)을 알아보았으며, 2014년에는 Bd라는 항아리곰팡이균을 추가하여 1080와 함께 미치는 영향(1080+Bd)을 알아보았다. 올챙이는 1080-alone 그리고 1080+Bd 관찰 그룹에서 높은 농도의 살충제에 노출되어 있을수록 높은 치사율, 더딘 생장 그리고 낮은 변태율을 보였다. 제일 높은 농도(100ppm)에 노출되었던 올챙이는 전부 변태를 하지 못했다. 높은 농도에 노출되어 있을수록 올챙이는 낮은 수영주기와 잦은 스월링(빙빙 도는 모습) 움직임을 보였다. 낮은 농도에 있던 올챙이에서는 더 오랜 수영주기가 관찰되었고 스월링 움직임은 거의 관찰되지 않았지만, 균형을 잃는 모습은 더 자주 관찰되었다. 이는 살충제의 만성적인 노출이 신경계를 방해한 결과라고 볼 수 있다. 1080+Bd 관찰 그룹의 올챙이는 Bd에 감염되지는 않았으며 이는 두꺼비(Bufo gargarizans) 올챙이가 Bd에 대한 면역성이 있음을 보여주며 살충제가 Bd의 효과를 저해하거나 높이지는 않음을 나타낸다. 이러한 결과는 살충제 1080가 목표 포유류 동물이 아닌 양서류의 유충에 유독할 수 있음을 제시한다. 이 연구결과에 따라 살충제 1080가 양서류 유충의 추후 생장과 생존에 충분한 영향을 미칠 수 있다고 판단되며, 다양한 종에 살충제의 급성 또는 만성 노출 실험을 한다면 보다 정확한 양서류의 1080에 대한 민감성을 판단할 수 있을 것이다.

Sodium fluoroacetate (compound 1080) is a mammalian pesticide widely used in Australia and New Zealand to control wild animals such as possums, wild dogs, rats and rabbits. Its mechanism on target species is to interrupt TCA cycle and kill them as they suffer from symptoms including cardiac attack and energy deprivation. Although the pesticide targets mammalian pests, its aerial bait campaigns have been a large issue as the baits may contaminate soil and water, and also may be consumed by non-target species. There have been many studies to identify whether or not there are non-target species, such as birds, invertebrates, and amphibians, under the risk of 1080. For amphibians, there are studies on the adults of various species but none on their eggs, embryo, or larvae. Here I focused on the effects of 1080 on the Asiatic toad (Bufo gargarizans) considering the larvae stage as a critical period for further development. Acute or chronic pesticide exposure on the larvae could interfere in metamorphosis and other behavioral or developmental points. Amphibians at larval stages are easily exposed to various stimuli under the water. Not only environmental but also chemical stimuli may work independently or concurrently on those species in larval stages. In 2013, the effect of 1080 alone was observed in toad tadpoles as the data on their survival, development, metamorphosis and behavior were recorded. In 2014, I added Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) to all individuals that were set up in the same condition as the previous year with 1080. Tadpoles in both 1080-alone and 1080¬+Bd treatments had higher mortality, slower development, and lower success to metamorphosis at higher 1080 concentration. None of the tapoles in the highest concentration (100ppm) survived to metamorphosis. Tadpoles in higher concentration displayed reduced swimming period and higher number of swirling. Those in lower concentration swam for a longer period, displayed few or no swirling, and displayed higher number of imbalances, which is considered as a long-term effect of 1080 as nerve system interruption. None of the tadpoles from 1080+Bd treatment were infected by Bd which indicate that Asiatic toad tadpole has resistance to the pathogen and that 1080 and Bd did not reduce or enhance properties of each other. These results suggest that 1080 can be toxic to amphibian larvae, as one of non-target species. Relating to this chronic exposure study, I predict that 1080 can impose an ample effect on amphibian larvae also with acute exposure leading to developmental and behavior impairments through further development. An acute exposure experiment on various species would provide as a good resource for identifying more accurate amphibian susceptibility to 1080.