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Sensitivity of Embryos of Southern Appalachian Amphibians to Ambient Solar UV-B Radiation

Authors


*  Address correspondence to J. W. Petranka, email petranka@cs.unca.edu

Abstract

Abstract: Studies suggest that increased ground-level UV-B radiation due to stratospheric ozone depletion is adversely affecting many aquatic organisms. In particular, ambient UV-B radiation can kill or deform amphibian embryos and may be contributing to global amphibian declines. Sensitivity tests have been conducted primarily at northern latitudes (>42° N), where ozone thinning is most prevalent. Studies in southern California and Spain, however, suggest that some amphibians are vulnerable to ambient UV-B at these lower latitudes. We tested the sensitivity of pond-breeding amphibians to UV-B radiation in the southern Appalachian Mountains (35° N; 660 m) of the United States, where stratospheric ozone has declined during the last two decades. We exposed eggs of frogs (  Hyla chrysoscelis, Pseudacris triseriata, Rana sylvatica) and a salamander (Ambystoma maculatum) to three treatments under field conditions that provided maximum exposure to solar radiation: (1) a polycarbonate filter that blocks> 98% of UV-B (2) an acrylic filter that transmits 80% of UV-B, and (3) unfiltered sunlight. Survivorship to hatching ( grand mean = 91%) and the percentage of embryos deformed ( grand mean = 4.4%) did not differ significantly among treatments for any species, but differences in the percentage of embryos deformed approached statistical significance for Hyla (p = 0.06) and Pseudacris (p = 0.10). More refined analyses using orthogonal contrasts revealed that deformity rates for both species were significantly lower in embryos that were shielded from UV-B than in unshielded controls. A pooled analysis of all anurans also indicated that deformity rates were higher in treatments with UV-B transmitting plates than in those with blocking plates. Collectively, our data suggest that pond-breeding amphibians in the southern Appalachians currently incur only slight risk from exposure to ambient UV-B radiation. If ground-level radiation increases in the future, the risk for certain species could increase significantly.

Abstract

Resumen: Algunos estudios sugieren que el incremento en radiación UV-B a nivel del suelo debido a la disminución del ozono estratosférico está afectando adversamente a muchos organismos acuáticos. En particular, la radiación UV-B ambiental puede matar o deformar embriones de anfibios y puede contribuir a la disminución global de anfibios. Se han conducido pruebas de sensitivdad en latitudes más al norte (>42° N) donde el adelgazamiento del ozono es más prevalente. Sin embargo, estudios en el sur de California y España sugieren que algunos anfibios son vulnerables a la UV-B ambiental en latitudes más bajas. Evaluamos la sensitividad a la radiación UV-B de anfibios con reproducción en estanques en las Montañas de los Apalaches del Sur (25° N; 660m), donde el ozono estratosférico ha disminído durante las dos últimas décadas. Expusimos huevos de ranas (  Hyla chrysoscelis, Pseudacris triseriata, Rana sylvatica) y de la salamandra (Ambystoma maculatum) a tres tratamientos bajo condiciones de campo que provéian una exposición máxima de radiación solar de: (1) un filtro de policarbonato que bloquea> 98% de UV-B, (2) un filtro de acrílico que transmite 80% de la UV-B y (3) luz solar sin filtrar. La supervivencia de las crías ( gran media = 91%) y el porcentaje de embriones deformes ( gran media = 4.4%) no difirieron significativamente entre tratamientos para ninguna de las especies. Sin embargo, diferencias en el porcentaje de embriones deformes aproximó la significancia estadística para Hyla (p = 0.06) y Pseudacris (p = 0.10). Análisis más refinados utilizando contrastes ortogonales revelaron que las tasas de deformidad para ambas especies fue significativamente menor en embriones que estuvieron protegidos de la UV-B en comparación con los desprotegidos. Un análisis conjunto de todos los anuros también indicó que las tasas de deformidad fueron mayores en tratamientos con placas transmisoras de UV-B en contraste con las placas bloqueadoras. Colectivamente, nuestros datos sugieren que los anfibios con reproducción en estanques de los Apalaches del sur actualmente presentan solo ligeros riesgos por exposición a la radiación UV-B ambiental. Si los niveles de radiación a nivel del suelo se incrementan en el futuro, el riesgo para ciertas especies podría incrementarse significativamente.

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