Pollutant paper and underwater photos

So, here it finally is, the pollutant paper is out (Link) and most likely this is my last rockhopper penguin paper (potentially ever, but at least from my PhD and post-doc). I kind of adopted this piece of work as the two post-docs who actually collected the data and did the lab analyses both left academia for good. After sitting in the famous drawer for a few years (luckily data on the computer don’t really accumulate layers of dust), I was offered to take it over, and I am glad I did. So, what is it actually about? Organohalogenated pollutants are molecules that are composed mainly of carbon and hydrogen, but also contain a halogen, for example chlorine. The problematic part of this group of molecules is that they are persistent, so don’t break down very easily and therefore accumulate in the environment. One famous agent is DDT, Dichlorodiphenyltrichloroethane, an insectizide that was used since the 1930, but had deleterious side effects. Among other issues, it caused the thinning of eggshells of birds, leading to a strong decline in raptors such as the peregrine falcon and sea eagles (they were especially prone due to their position high up in the food chain) in the 1960s and 1970s, as their eggs literally broke when females tried to incubate them. Upon recognizing the dangers associated with DDT, this compound along with many others has been banned in most countries (but not all). Also, additional potentially dangerous pollutants make their entry in recent times, such as PFOS which is contained e.g. in Gore-Tex Membranes. Moreover, even the old compounds such as DDT still – due to their persistent nature – float around in the environment. One particularly pervert thing about organohalogenated compounds is that although they mostly originate from agricultural & industrial areas, due to long-distance atmospheric transport, the polar areas form a sink, meaning that very high concentrations of organohalogenated compounds are found in the Arctic. In addition, these molecules are lipophilic, so tend to accumulate in fat tissues or bind to fatty molecules, which means they reach high concentrations in milk of mammals (humans as well as seals, whales and polar bears) and the egg yolk (the egg-yellow) of birds. Although many studies have looked at pollutant exposure in either blood or eggs of birds, the pathways of how the pollutants get into the egg (and whether concentrations are comparable between blood and eggs) have not been studied very well. Vitellogenin is the precursor of yolk (or in other words, the yolk forms out of the vitellogenin once the vitellogenin has been transported via the blood stream from the liver to the ovaries. And some previous studies suggested that organohalogenated pollutants can attach to the vitellogenin and get transported with it to the ovaries and get into the eggs on this pathway.  So, here comes our study into play. My colleagues had collected blood samples of female rockhopper penguins throughout  the egg laying period and also collected the two eggs of the same females [this is admittedly quite mean – however, these eggs were used for a whole range of different analyses; also, as rockhopper penguins lay two eggs but usually only raise one chick per year, they replaced each two-egg clutch by one “strangers’” egg to compensate the effect]. So, we analysed the pollutant concentration in the females’ blood at three time periods through the egg laying period and in the eggs, and also analysed the vitellogenin concentrations in the female blood. We then compared the pollutant concentrations in the blood of the mother penguins with those in their eggs, and analysed whether females with high vitellogenin concentrations also laid eggs with high pollutant concentrations. What were the results? First of all, concentrations of pollutants in rockhopper penguins from the Falkland Islands are low to moderate compared to seabirds in the Northern Hemisphere or the Arctic. By comparing the pollutant concentrations of females and their eggs, we found that some pollutants get transferred in higher concentrations into eggs than others – so there are differences, possibly due to the chemical properties. And finally we did not find evidence that vitellogenin plaid a role in the transfer of the pollutants.

Where too next? Back to my work in progress on the Antarctic fulmarine petrels. And of course Easter is coming up, so I’ll pack tent & camera again and will be heading West J. Below some photos from a weekend-excursion underwater last weekend, diving at the Tasman Peninsula. Enjoy!

PS: I am happy to send the pdf of the paper to anybody who is not yet bored of my writing about it 😉

FortescueBay

Tasman Peninsula – above the water / über dem Wasser

PiedOystercatcher

Pied Oystercatcher

Lobster

Lobster / Hummer

John's Weedy fish

Johnson’s Weedfish

invertebrateLife

colouful invertebrate Life – bunte Invertebratenlandschaft

Fish

silver fishes

Conger

Conger eel

Boarfish

Boarfish

Bullray

Bullray

SeaStar

Seastar

SeaSpider

tiny yellow sea spider (Pseudopallene ambigua; actually a crustacean) / winzige gelbe Seespinne (eigentlich ein Krebs)

So, hier ist es endlich, das Schadstoff-Paper ist gedruckt (hier) und es ist vermutlich meine letzte Felsenpinguin-Publikation (möglicherweise für immer, aber zumindest von meiner Doktorarbeit und Post-doc). Ich habe diesen Datensatz sozusagen adoptiert, da die beiden Post-docs, die die Proben gesammelt haben und die Laborarbeit gemacht haben, beide die Wissenschaft hinter sich gelassen haben. Nach ein paar Jahren in der sprichwörtlichen Schublade (zum Glück verstauben Daten auf dem Computer nicht), wurde mir angeboten, den Datensatz zu übernehmen, und das habe ich dann auch getan. Also worum geht es? Halogenierte Kohlenwasserstoffe sind Schadstoffe die überwiegend (wie der deutsche Name sagt) aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, und dazu aus einem Halogen, z.B. Chlor. Das Problem mit diesen Substanzen ist, dass sie langlebig sind, d.h. sie werden nicht abgebaut sondern reichern sich in der Umwelt an. Ein berühmter Vertreter ist DDT, Dichlordiphenyldichlorethan, ein Insektizid  das seit den 1930ern im Umlauf war, und dabei schwerwiegende Nebenwirkungen hatte. Neben anderen Effekten führte DDT in höheren Dosen bei Vögeln dazu, dass die Eischalen dünn und brüchig wurden, so dass Raubvögel wie Seeadler und Wanderfalken (in denen sich die Gifte aufgrund ihrer Position in der Nahrungskette besonders stark anreicherten) praktisch keine Jungen mehr großzogen. Die Populationen brachen in den 1960ern und 70ern ein. In der Zwischenzeit wurde die Produktion von  DDT und weiteren Schadstoffen in vielen Ländern eingestellt, aber andere Schadstoffe (z.B. PFOS in Gore-Tex Membranen) werden gerade erst entdeckt. Hinzu kommt, dass selbst die alten Schadstoffe wie DDT aufgrund ihrer Langlebigkeit noch immer in der Umwelt im Umlauf sind. Perverser Weise reichern sich zudem Schadstoffe aufgrund von atmosphärischen Effekten insbesondere in Polnähe an, was dazu führt, dass vor allem in arktischen Lebewesen hohe Konzentrationen gemessen werden. Halogenierte Kohlenwasserstoffe sind außerdem lipophil, d.h. sie reichern sich im Fettgewebe an, oder binden an fetthaltige Moleküle, z.B. Milch (im Menschen, aber auch in Robben, Walen und Eisbären) oder Eigelb von Vögeln. Obwohl es schon zahlreiche Studien zu den Schadstoffkonzentrationen selbst in Blut und Eiern gibt, ist bis heute nicht geklärt, wie genau die Schadtstoffe in die Eier kommen (und ob Konzentrationen in beiden Geweben vergleichbar sind). Vitellogenin ist der Vorläufer von Eigelb (oder in anderen Worten, das Eigelb wird aus dem Vitellogenin geformt, das zuvor von der Leber in die Eierstöcke transportiert wird). Frühere Studien haben darauf hingedeutet, dass manche Schadstoffe gewissermaßen per Anhalter mit dem Vitellogenin aus dem Fettgewebe in die Eier transportiert werden. Hier kommt nun unsere Studie ins Spiel. Meine Kollegen haben Blutproben von weiblichen Felsenpinguinen vor und während der Eiablagephase gesammelt, und dann auch die Eier derselben Weibchen eingesammelt [das ist natürlich etwas gemein – die Eier wurden allerdings für mehrere verschiedene Analysen genutzt; außerdem legen Felsenpinguine zwei Eier, ziehen aber in der Regel nur ein Küken pro Brutsaison groß; sie haben also das Gelege durch ein Ei von fremden Eltern ersetzt, um den Gesamt-Bruterfolg nicht zu beeinflussen]. Wir haben dann die Schadstoffkonzentrationen im Blut der Pinguinweibchen und in ihren Eiern analysiert, und dazu auch die Vitellogenin-Konzentrationen im Blut der Pinguine. Anschließend haben wir die Schadstoffkonzentrationen im Blut der Pinguinweibchen mit denen in ihren Eiern verglichen, und getestet, ob Pinguinweibchen mit hohen Vitellogenin-Werten Eier mit hohen Schadstoffkonzentrationen legten. Was kam also raus? Zunächst einmal waren die Schadstoffkonzentrationen der Felsenpinguine von den Falklandinseln eher gering im Vergleich zu anderen Seevögeln auf der Nordhalbkugel oder in der Arktis. Die Vergleiche zwischen Schadstoffkonzentrationen in den Weibchen mit denen ihrer Eier ergab, dass manche Schadstoffe in höheren Konzentrationen in die Eier transportiert wurden als andere, möglicherweise aufgrund etwas unterschiedlicher chemischer Eigenschaften. Schließlich konnten wir keinen Zusammenhang zwischen Vitellogenin und Schadstoffkonzentrationen feststellen.

Und wo geht die Reise nun hin? Zurück zu meinem derzeitigen Projekt an den antarktischen Sturmvögeln. Außerdem steht Ostern vor der Tür, und ich packe wieder einmal Zelt und Kamera ein, und fahre diesmal in Richtung Westen J. Oben außerdem ein paar Fotos von meinem Unterwasser-Ausflug zur Tasman-Halbinsel am letzten Wochenende.

PS: Wer noch nicht genug von Schadstoffen gelesen hat und der Englischen Sprache mächtig ist, kann mir gerne mailen, und die gesamte Publikation lesen

Advertisements

Paper-celebrations, “Christmas feelings” – and some more photos

While statistics on my current dataset are still on the go, the revised paper on organohalogenated pollutants in rockhopper penguins got accepted last week in the journal Environmental Pollution. As working on a paper usually takes several months if not years until it gets accepted for publication (and each year, you can only few papers published), this is a good moment to appreciate the success and celebrate. Once it’s out and printed will give a bit more of a summery in this blog what it is about.

And yet another reason to celebrate today: My box of personal things that I had to leave at Davis, Antarctica last year (in late February) when we got “evacuated” by the Americans (after the Australian Icebreaker had run aground at Mawson) finally got delivered today. It’s been 13 months, and unpacking some of the treasures (besides clothes I left my Christmas and birthday presents behind, among which a beautiful wooden clock and a Huon-pine replicate of a penguin egg) feels like Christmas all over again. I am glad the box finally made it here, after being stuck at Davis for the whole winter, and then delayed by customs for another few months. Now I can think about the next challenge of bringing all these things back to Europe in few weeks.

While my stay in Tasmania is already halfway over, the (exceptionally long) summer has come to an end and autumn is settling in with lower temperatures and some rainy days which put a stop to any attempts to go swimming or snorkelling without a neoprene  – but then the underwater world is just so spectacular… On land, fleece, down and gore-tex are by best friends, and what would Tasmanian rainforest be without any rain? Some impressions of the past weekends below.

Seeweed

Seeweed swaying in the swell / Algen wiegen sich im Wellengang

SeaStars

Sea stars / Seesterne

Anthozoa - underwaterworlds

sea anemones / Seeanemonen

Musselbed

Musselbed and feasting sea stars / Muschelbett und Seesterne

Selfie_Rainforest

Selfie in the rainforest / Selfie im Regenwald

PinkRobin

Pink Robin

Epiphytes

Epiphytic ferns on a dead myrtle tree / Farne auf einem abgestorbenen Myrtle-Baum

dragonhead

a dead branch or a dragon head? / ein toter Ast oder ein Drachenkopf?

cloudyviews_HartzPeak

cloudy view from the Hartz Mountains / wolkige Aussichten in den Hartz Mountains

Angenommener Artikel, “Weihnachtsgefühle” – und ein paar Fotos

Während die Statistik zu meinem derzeitigen Datensatz noch im Gange ist, wurde mein Artikel zu organohalogenierten Schadstoffen in Felsenpinguinen letzte Woche im Journal Environmental Pollution angenommen. Da bis zur Annahme eines Artikels in einer Fachzeitschrift mehrere Monate wenn nicht Jahre vergehen (und man nur wenige Artikel pro Jahr publiziert), ist dies ein guter Moment den Erfolg zu genießen und zu feiern J. Wenn der Artikel gedruckt ist, werde ich hier im Blog nochmal auf den Inhalt zurückkommen.

Und heute gab es noch einen Grund zur Freude: Meine Kiste mit persönlichen Dingen, die ich letztes Jahr Ende Februar in Davis/Antarktis zurücklassen musste, als wir von den Amerikanern “evakuiert” wurden (weil der australische Eisbrecher vor Mawson auf Grund gelaufen war), kam heute endlich wieder bei mir an – nach 13 Monaten. Die Kiste zu öffnen fühlte sich fast wie Weihnachten an, zumal neben einiger Kleidung auch Weihnachts- und Geburstagsgeschenke (z.B. eine hölzerne Wanduhr und ein Pinguinei-Replikat aus Huon-Pine) versteckt waren. Wie schön, diese Sachen wiederzuhaben, nachdem sie erst einen ganzen Winter in Antarktis feststeckten, und danach noch mehrere Monate im Zoll. Die nächste Herausforderung wird nun sein, Platz in meinem Gepäck zu finden, um sie in ein paar Wochen auch zurück nach Europa zu bringen.

Während mein Aufenthalt in Tasmanien schon zur Hälfte vorbei ist, setzt sich hier nach einem außergewöhnlich langem Sommer nun doch der Herbst durch, mit niedrigeren Temperaturen und einigen Regentagen. Vorbei sind die Tage, wo man ohne Neoprenanzug schwimmen gehen konnte – aber die Unterwasserwelt bleibt faszinierend. Und an Land sind Fleece, Daune und Gore-Tex meine festen Begleiter – was wäre auch tasmanischer Regenwald ohne Regen? Einige Impressionen der letzten Wochenenden oben.