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Runoff of pesticides into the aquatic environment
potential hazards for microalgae?
Shiela Mae Ancheta
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Michael Schagerl
DOI
10.25365/thesis.81916
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13763.77174.449647-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Pestizidabfluss stellt ein erhebliches Risiko für aquatische Primärproduzenten dar, doch die Effekte chemischen Stresses in Kombination mit der Lichtintensität auf Mikroalgen sind bislang unzureichend verstanden. In dieser Studie untersuchten wir die Auswirkungen dreier häufig eingesetzter Pestizide – des Herbizids Basar, des Fungizids Ortiva und des Insektizids Teppeki – auf Wachstum, Pigmentverteilung und photosynthetische Leistungsfähigkeit der Grünalge Chlorella vulgaris sowie des Cyanobakteriums Synechococcus leopoliensis. Basar enthält den Wirkstoff S-Metolachlor, Ortiva enthält Azoxystrobin und Teppeki enthält Flonicamid. Die Kulturen wurden sieben Tage lang unter schwacher und starker Bestrahlung mit stark verdünnten Pestizidlösungen exponiert. Physiologische Reaktionen wurden mittels optischer Dichte (OD), in vivo Chlorophyll-a-Fluoreszenz (ChlF), Pigmentverhältnissen (Car Chl-a-1, Chl-b Chl-a-1), Photosystem-II-(PSII)-Effizienz (Fv/Fm) sowie Parametern aus Rapid Light Curves (RLC) erfasst. Die Ergebnisse zeigten signifikante Wechselwirkungen zwischen Pestizid, Licht und Zeit, was darauf hinweist, dass Umweltbedingungen den chemischen Stress maßgeblich modulieren. Wie erwartet verursachte das Herbizid Basar die stärkste und anhaltendste Beeinträchtigung von Fv/Fm und der Pigmenthomöostase, insbesondere unter hoher Lichtintensität. Entgegen unserer Erwartungen führte auch das Fungizid Ortiva zu einer vorübergehenden, teilweise reversiblen Hemmung, während das Insektizid Teppeki vergleichsweise moderate Effekte zeigte. Die optische Dichte spiegelte im Allgemeinen die Biomassetrends wider, war jedoch gelegentlich aufgrund von Trübungen durch Basar-Emulsionen von pigmentbasierten Messgrößen entkoppelt, was den Mehrwert der Integration von ChlF zur präzisen Biomasseabschätzung unterstreicht. Es wurden artspezifische Reaktionen festgestellt: S. leopoliensis zeigte eine dynamische photoprotektive Pigmentmodulation, war jedoch anfällig für Störungen der Carotinoide, während C. vulgaris eine stärkere Hemmung der PSII-Funktion aufwies, jedoch die Fähigkeit zur Pigmentumverteilung und teilweisen Erholung beibehielt. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass die Toxizität von Pestiziden in Mikroalgen kontextabhängig ist, durch Lichtintensität und Expositionsdauer beeinflusst wird und dass gruppenspezifische Stoffwechselunterschiede bei der Bewertung ökologischer Risiken berücksichtigt werden müssen. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für das Verständnis der Auswirkungen auf Primärproduktion, Gemeinschaftszusammensetzung und die Resilienz aquatischer Ökosysteme.
Abstract
(Englisch)
Pesticide runoff represents a notable risk to aquatic primary producers, yet the effects of chemical stress in combination with light intensity on microalgae remain poorly understood. We examined three commonly used pesticides—the herbicide Basar, the fungicide Ortiva, and the insecticide Teppeki—on the growth, pigment allocation, and photosynthetic performance of the green microalga Chlorella vulgaris and the cyanobacterium Synechococcus leopoliensis. Basar contains the active ingredient S-metolachlor, Ortiva contains azoxystrobin, and Teppeki contains flonicamid as the active substance. Cultures were exposed to highly diluted pesticide solutions for seven days under weak and strong irradiance. Physiological responses were measured using optical density (OD), in vivo chlorophyll a fluorescence (ChlF), pigment ratios (Car Chl-a-1, Chl-b Chl-a-1), photosystem II (PSII) efficiency (Fv/Fm), and rapid light curve parameters (RLC). Results revealed significant interactions between pesticide, light, and time, indicating that environmental conditions strongly modulate chemical stress. As hypothesized, the herbicide Basar caused the most persistent impairment of Fv/Fm and pigment homeostasis, particularly under strong light. Contrary to our expectations, the fungicide Ortiva also induced transient, partially reversible inhibition, whereas the insecticide Teppeki had comparatively moderate effects. OD generally reflected biomass trends but was occasionally decoupled from pigment-based measurements due to turbidity from Basar emulsions, highlighting the value of integrating ChlF for accurate biomass assessment. We detected species-specific responses: S. leopoliensis displayed dynamic photoprotective pigment modulation but was vulnerable to carotenoid disruption, while C. vulgaris experienced stronger suppression of PSII function yet retained the ability for pigment reallocation and partial recovery. Overall, our findings demonstrate that pesticide toxicity in microalgae is context-dependent, influenced by both light intensity and exposure duration, and underscore the need to consider the group-specific metabolism when assessing ecological risk. Such insights are critical for understanding impacts on primary productivity, community composition, and aquatic ecosystem resilience.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Mikroalgen Pestizidtoxizität Lichtintensität Photosystem II (PSII) Chlorophyllfluoreszenz (ChlF) Optische Dichte (OD) Pigmentverhältnisse Chlorella vulgaris Synechococcus leopoliensis Ökotoxikologie Aquatische Ökosysteme Herbizid (S-Metolachlor) Fungizid (Azoxystrobin) Insektizid (Flonicamid) Photophysiologie
Schlagwörter
(Englisch)
Microalgae Pesticide toxicity Light intensity Photosystem II (PSII) Chlorophyll fluorescence (ChlF) Optical density (OD) Pigment ratios Chlorella vulgaris Synechococcus leopoliensis Ecotoxicology Aquatic ecosystems Herbicide (S-metolachlor) Fungicide (azoxystrobin) Insecticide (flonicamid) Photophysiology
Autor*innen
Shiela Mae Ancheta 
Haupttitel (Englisch)
Runoff of pesticides into the aquatic environment
Hauptuntertitel (Englisch)
potential hazards for microalgae?
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
99 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Michael Schagerl
Klassifikation
43 Umweltforschung > 43.00 Umweltforschung. Umweltschutz. Allgemeines
AC Nummer
AC18019149
Utheses ID
80671
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |