Forscher aus Duluth prüfen Eier und Küken von Baumschwalben auf „dauerhafte chemische“ Toxizität

AM BOULDER LAKE ENTLANG – Halle Lambeau musste sich ein wenig ducken, als eine ausgewachsene Baumschwalbe zu ihrer nächsten Kiste sprang und davonflog, erschüttert von Lambeaus Bemühungen, in der Kiste nach Eiern zu suchen.

„Du hast jetzt eine Mama, die dich direkt hinter dir belästigt“, sagte Noah Grode.

Lambeau, ein Doktorand der University of Minnesota Duluth, und Grode, ein Dozent an der Schule, öffneten von Menschenhand geschaffene Baumschwalbenkästen, die entlang der Küste im Boulder Lake Environmental Learning Center nördlich von Duluth aufgestellt waren.

„Bisher haben sie uns noch nie wirklich angegriffen“, sagte Lambeau grinsend.

Zu dieser Jahreszeit überprüfen die Forscher die Kisten alle zwei Tage, um zu verfolgen, wie die Gelegegröße auf durchschnittlich etwa sechs Eier pro Kiste wächst, und beobachten dann, wie die Küken schlüpfen. Die Eier sind winzig, etwa so groß wie eine große Blaubeere.

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Die Kisten hier gehören zu den 300, die in den letzten drei Frühlingen in und um Duluth gebaut und aufgestellt wurden, als Wissenschaftler eine Studie darüber vorbereiteten, wie sich PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen), allgemein bekannt als „ewige Chemikalien“, insbesondere auf Schwalben auswirken Fortpflanzung schlucken. (Sie sehen aus wie Drosselkästen, sind aber quadratisch und werden immer in der Nähe von Wasser aufgestellt.)

Die Bemühungen werden von Matthew Etterson geleitet, einem Forschungsökologen am Great Lakes Toxicology and Ecology Division Laboratory der US-Umweltschutzbehörde in Duluth.

„Die Kisten machen es für uns wirklich einfach, das Ei und die Jungtiere, die Küken, einzufangen und zu untersuchen, weil wir genau wissen, wo sie sich befinden, und leicht an sie herankommen können“, sagte Etterson. „Wir müssen nicht auf Nestsuche gehen.“

Bisher scheinen die Schwalben die Kästen zu mögen – mehr als die Hälfte an diesem Standort war besetzt und im gesamten Studienverlauf wird mehr als ein Drittel genutzt. Auch für Meisen und Zaunkönige werden weitere Boxen aufgestellt.

Ein paar Eier aus jeder Kiste werden an Mike Thiel und Alex Lowery weitergegeben, ebenfalls UMD-Forscher, die mit einem Respirometer die Stoffwechselrate des wachsenden Vogels im Ei bestimmen, „um zu sehen, wie gut er sich entwickelt“, bemerkte Thiel.

Forscher sagten, sie könnten die Eier zum Schlüpfen zurück ins Nest legen, ohne dass die Mutter sie ablehnen würde, solange sie nicht alle Eier auf einmal aus dem Nest nehmen.

Auch lebende Küken werden untersucht, um festzustellen, wie viel PFAS sie bereits angesammelt haben, entweder von ihren Eltern oder von den Insekten, mit denen sie fast ständig gefüttert werden. Dabei handelt es sich um Insektenarten, die wahrscheinlich aus Sedimenten oder Wasser geschlüpft sind, wo sich PFAS wahrscheinlich in der Umwelt anreichern. Und da Baumschwalben ihre Jagd in der Nähe ihres Nestes durchführen, normalerweise im Umkreis von ein paar hundert Metern, ist es klar, dass die Quelle etwaiger Schadstoffe lokal ist.

Nach 12 Tagen im Ei und weiteren 12 Tagen im Nest werden die Küken flügge und fliegen weg, ebenso wie die Erwachsenen, und zerstreuen sich auf ihrer endlosen Jagd nach Insekten über die Region, bevor sie im August oder September wieder in den Süden aufbrechen, von denen viele auch zurückkehren der Golfküste.

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„Und dann schließen wir diese Feldarbeit bis zum nächsten Frühjahr ab“, sagte Etterson.

Da Schwalben Insekten fressen, die wahrscheinlich dort schlüpfen, wo PFAS wahrscheinlich vorkommen, nämlich im Wasser oder im Sediment, sind sie für andere Arten der Kanarienvogel im Kohlebergwerk für PFAS.

Schwalben sind in ihrem gesamten Verbreitungsgebiet in den letzten Jahrzehnten zurückgegangen, Schätzungen zufolge um etwa 30–50 %, aber sie sind immer noch zahlreich genug, um auf dem gesamten Kontinent verbreitet zu sein.

Außer am Boulder Lake haben Sie die Nistkästen der Baumschwalben möglicherweise auch an anderen Orten rund um Duluth gesehen:

„Wir versuchen zu verstehen, wie sich PFAS-Chemikalien auf Schwalben auswirken“, sagte Etterson. „Sind sie ihnen ausgesetzt – und das wissen wir bereits, zumindest in gewissem Maße – und sind sie Konzentrationen ausgesetzt, die hoch genug sind, um Probleme zu verursachen? Höchstwahrscheinlich nachteilige Fortpflanzungsprobleme.“

Eine Studie in der Nähe der PFAS-Produktionsanlagen von 3M in den östlichen Twin Cities ergab negative Probleme, eine deutlich geringere Fortpflanzung bei Schwalben mit hohem PFAS-Gehalt. Bei einer anderen Studie in Michigan in der Nähe eines stark mit PFAS belasteten Militärgeländes war dies jedoch nicht der Fall.

Ein Teil des Problems besteht darin, dass es mehr als 9.000 verschiedene Verbindungen der PFAS-Familie gibt – keine davon kommt natürlicherweise auf der Erde vor – und es ist nicht klar, welche davon oder welche Kombinationen den größten Einfluss auf lebende Organismen haben könnten.

Die Studie wird vom US-Verteidigungsministerium als Teil der massiven, laufenden Bemühungen finanziert, PFAS-Kontaminationen auf Hunderten von aktuellen und ehemaligen Militärstützpunkten in den USA zu finden und schließlich zu beseitigen, auf denen PFAS-beladener Feuerlöschschaum verwendet wurde, einschließlich der Luftwaffenstützpunkt Duluth.

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Die Umweltarbeitsgruppe veröffentlichte im Februar einen Bericht mit einer interaktiven Karte, die anhand veröffentlichter Forschungsdaten zeigte, dass PFAS weitaus häufiger vorkommen als bisher angenommen, und zwar nicht nur bei einigen wenigen Arten in der Nähe von Militärstützpunkten und Produktionsanlagen, sondern bei Hunderten von Arten auf der ganzen Welt. auch in abgelegenen Gebieten. Es ist unklar, wie sich die PFAS bisher verbreiten.

Die Gruppe sagt, dass die PFAS-Kontamination von Süßwasserfischen nicht nur ein Risiko für die Gesundheit der Fische darstellt, sondern auch Bedenken hinsichtlich der Umweltgerechtigkeit für die Gemeinschaften hervorruft, die für ihre Ernährung auf diese Fische angewiesen sind, da sie beim Verzehr der Fische PFAS ausgesetzt sind. Die Gruppe verglich den Verzehr von nur einem PFAS-kontaminierten Süßwasserfisch pro Monat mit dem Trinken eines Glases Wasser mit sehr hohem Anteil an PFOS (Perfluoroctansulfonsäure) oder anderen „ewigen Chemikalien“.

Zurück in Duluth waren die Ergebnisse der Schwalbenforschung bisher wie erwartet. Die höchsten PFAS-Werte wurden in und in der Nähe des Luftwaffenstützpunkts in Duluth festgestellt, mit Werten von 50 bis 150 Teilen pro Billion und bei einigen Vögeln sogar noch höher. PFAS wurden in „Hintergrund“-Konzentrationen – wahrscheinlich fast überall – bei Schwalben in Boulder Lake gefunden, weniger als 10 Teile pro Billion. Schwalben liegen bei Boy Scout Landing bisher im Mittelfeld und liegen zwischen 10 und 20 Teilen pro Billion.

Etterson wies darauf hin, dass diese Ergebnisse vorläufig seien und die Studie bis 2026 laufen soll.

Es ist das Neueste in einer scheinbar endlosen globalen Anstrengung, herauszufinden, wo sich PFAS befinden und welche Wirkung sie auf große und kleine Lebewesen haben. Die US-Regierung sagt nun, dass sich das Zeug in unterschiedlichen Mengen in jedem unserer Körper, in den meisten unserer Trinkwasservorräte und sogar in den Fischen befindet, die wir fangen und essen. PFAS wurden bei Eisbären in der Arktis, bei Delfinen auf See, im Rochen im Lake Superior und ja, bei Schwalben gefunden, die in der Gegend von Duluth gefangen und untersucht wurden.

Die Auswirkungen der PFAS-Exposition auf den Menschen bleiben Gegenstand der Debatte, insbesondere im Hinblick auf die kausalen Zusammenhänge zwischen der Exposition und einer schlechteren menschlichen Gesundheit. Experten sagen jedoch, dass es Zusammenhänge gibt, dass selbst niedrige PFAS-Werte zu einem niedrigen Gewicht des Fötus, einer beeinträchtigten Immunantwort, Störungen der Schilddrüsenfunktion, Fettleibigkeit, erhöhten Lipidwerten und Leberfunktionen sowie einer beeinträchtigten Impfreaktion führen können.

Es kann einige der gleichen Auswirkungen auf Vögel und Tiere haben.

„Wie viel ist zu viel für Schwalben? Wir wissen es wirklich noch nicht“, sagte Etterson über die PFAS-Exposition.

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„Wenn wir auf dem Luftwaffenstützpunkt und in der Umgebung hohe PFAS-Werte und Fortpflanzungsprobleme feststellen, werden wir auch die gebotene Sorgfalt walten lassen, um zu versuchen, alle anderen potenziellen Erreger auszuschließen, insbesondere Altschadstoffe, die ebenfalls Fortpflanzungsprobleme für Vögel verursachen können, wie etwa PCBs und Dioxine.“ und Organochlor“, sagte er.

Wenn Forscher diese zusätzlichen möglichen Ursachen ausschließen können, werden sie eine Dosierungsstudie durchführen, bei der Schwalben absichtlich verschiedenen PFAS-Konzentrationen ausgesetzt werden, und sehen, was passiert.

„Wenn wir in der Dosierungsstudie keine Probleme sehen, deutet das darauf hin, dass die auftretenden Probleme möglicherweise durch etwas anderes als die PFAS-Exposition verursacht werden“, sagte Etterson. „Wenn wir bei den verabreichten Vögeln bei ähnlichen Konzentrationen wie bei der Feldexposition Probleme beobachten, dann wäre das ein ziemlich starker Beweis dafür, dass die PFAS ein Problem darstellen.“

Um zu sehen, wie weit verbreitet das PFAS-Problem bei anderen Lebewesen sein könnte, untersucht die Studie auch Meisen und Zaunkönige.

„Wir glauben, dass die Exposition von Vögeln gegenüber PFAS hauptsächlich über die Ernährung erfolgt, obwohl es in der wissenschaftlichen Literatur einige Hinweise darauf gibt, dass auch Trinkwasser ein Expositionsweg sein könnte“, fügte Etterson hinzu.

Man hofft, dass die Vögel und die DNA-Analyse ihres Kots dazu beitragen werden, „mathematische Modelle der Bewegung von PFAS aus Wasser, Boden und Sediment in die Insekten und letztendlich in die Vögel“ zu erstellen.

PFAS sind eine große Gruppe von vom Menschen hergestellten Chemikalien, die seit den 1940er Jahren weltweit in der Industrie und in Verbraucherprodukten verwendet werden. Dabei handelt es sich um eine Klasse antihaftbeschichteter, wasserfester und schmutzabweisender Verbindungen, die in Konsumgütern und industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Am bekanntesten sind PFOA (Perfluoroctansäure), die früher zur Herstellung von Teflon von DuPont verwendet wurde, und PFOS, früher in Scotchgard von 3M, aber auch in großem Umfang in Flugzeugfeuerlöschschaum und anderen industriellen Anwendungen eingesetzt.

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PFAS-Kontaminationen können im Trinkwasser, in Lebensmitteln, im Innenstaub, in einigen Konsumgütern und am Arbeitsplatz vorkommen. Die meisten Expositionen von Nichtarbeitern entstehen durch das Trinken von kontaminiertem Wasser oder den Verzehr von Lebensmitteln, die PFAS enthalten. Obwohl einige Arten von PFAS nicht mehr verwendet werden, können einige Produkte immer noch PFAS enthalten:

PFAS sind in einigen Lebensmitteln und in der Umwelt (Luft, Wasser, Boden usw.) in geringen Mengen vorhanden, sodass Sie die PFAS-Exposition wahrscheinlich nicht vollständig verhindern können. Wenn Sie jedoch in der Nähe bekannter Quellen einer PFAS-Kontamination wohnen, können Sie Maßnahmen ergreifen, um das Risiko einer Exposition zu verringern:

Einige wissenschaftliche Studien deuten darauf hin, dass bestimmte PFAS verschiedene Systeme im Körper beeinflussen können. Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention deuten Untersuchungen am Menschen darauf hin, dass hohe Konzentrationen bestimmter PFAS zu Folgendem führen können:

Das Wisconsin Department of Natural Resources stellte erhöhte PFAS-Werte in Schmelzen fest, die am Südufer des Lake Superior aufgefangen wurden, und gab im Jahr 2021 eine Empfehlung an die Bevölkerung heraus, die Schmelzmahlzeiten aufgrund der PFAS-Toxizität auf eine Mahlzeit pro Monat zu beschränken. Das Gesundheitsministerium von Minnesota hat die gleiche Empfehlung angenommen.

PFAS-Empfehlungen wurden auch für Forellen in Miller Creek in Duluth und für Crappie, Mondfisch, Zander und Hecht im Wild Rice Lake Reservoir nördlich von Duluth herausgegeben.

Im Oktober 2018 gab das Michigan Department of Health and Human Services eine „Essensempfehlung“ für Hirsche heraus, die im Umkreis von 5 Meilen um die Wurtsmith Air Force Base gefangen wurden, einem Standort im östlichen unteren Michigan, dessen Boden und Grundwasser mit PFAS kontaminiert sind.

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Das Wisconsin DNR und das Department of Health Services gaben eine Empfehlung heraus, Hirschleber von Hirschen, die im Umkreis von 5 Meilen um das JCI/Tyco Fire Technology Center in Marinette erlegt wurden, nicht zu essen. In diesem Gebiet beprobte Hirsche wiesen hohe PFAS-Werte in der Leber auf.

In Minnesota reichte das DNR von Minnesota von Jägern geschossene Hirsche ein, um sie auf PFAS zu testen. Die Behörde fand PFAS in allen beprobten Hirschen, allerdings noch nicht in ausreichend hohen Konzentrationen, um eine Gesundheitswarnung herauszugeben.

Diese Geschichte wurde am Samstag, 3. Juni 2023, um 14 Uhr aktualisiert, um die Schreibweise von Alex Lowerys Namen zu korrigieren und die Anzahl der Verbindungen zu aktualisieren, die jetzt zur PFAS-Chemikalienfamilie gehören. Es wurde ursprünglich am 3. Juni 2023 um 6 Uhr morgens veröffentlicht.

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