Çoklu stresin denizkestanesi arbacia lixula üzerindeki etkilerinin çok disiplinli olarak araştırılması
Multidisciplinary investigation of the effects of multiple stress on the sea urchin arbacia lixula
Yazar: BERNA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ÖNDER KILIÇ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Son zamanlarda artan sanayileşme ve kentleşme ile birlikte çevreye yüksek miktarda CO2
emisyonu yapılmaktadır. Deniz yüzey suyu tarafından absorbe edilen atmosferik CO2 deniz 
suyundaki H+ iyonlarının konsantrasyonunu arttırmakta ve böylece deniz ekosistemlerinde pH 
düşüşüne neden olmaktadır. Birçok araştırma deniz ekosistemlerinin önemli bir kirleticisi olan 
mikroplastiklerin toksik etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Yoğun plastik deşarjı nedeniyle
deniz ekosistemlerinde MP konsantrasyonları zamanla artmaktadır. Denizel ekosistemlerde bir 
diğer önemli kirletici grubu ise yenilikçi teknolojilerde ve tıbbi uygulamalarda yaygın kullanımı 
ile artış eğilimi göstermekte olan nadir toprak elementleridir (NTE). Tüm bu antropojenik 
faaliyetler ekosistemlerin sürdürülebilirliği üzerindeki stresi artırmaktadır. Deniz organizmaları 
antropojenik faaliyetlerin bir sonucu olarak çeşitli stres faktörlerine maruz kalmaktadır.
Okyanus asitlenmesi ile birlikte, mikroplastikler ve NTE'lerden lantanın artan kullanımı deniz 
türleri üzerindeki etkileri nedeniyle önem taşımaktadır.
Bu tez çalışmasının temel amacı bahsi geçen stres faktörlerinin (düşük pH: pHT: 7,45, polietilen 
MP: 26 µg L-1 ve La: 9 µg L-1) denizkestanesi Arbacia lixula türünün fizyolojisi ve histolojisi 
üzerindeki tekli ve birleşik etkilerini araştırmaktır. Bu amaç doğrultusunda, Ege Denizi'nin 
kuzeydoğusunda yer alan Saros Körfezi'nden A. lixula türü erişkin denizkestaneleri toplanarak 
laboratuvara getirilmiştir. Deney seti üç kirleticinin tekli ve birleşik olarak uygulanması 
sebebiyle 8 akvaryumu içerecek şekilde tasarlanmıştır. Laboratuvara getirilen organizmalar 9 
gün süreyle laboratuvar koşullarına (20 ±2 oC, pHT: 8,00 ve tuzluluk: 38) alıştırılmıştır. Daha 
sonra 14 gün boyunca stresörlerin tekli ve birleşik uygulamalarına maruz bırakılmışlardır. Tüm 
deney üç tekrardan oluşacak şekilde yapılmıştır. OA, MP ve La'nın denizkestaneleri üzerindeki 
fizyolojik ve histolojik etkileri; solunum hızı, histopatolojik değişim, sölomositlerin sayısı ve 
canlılığı dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre stresörlerin 14 gün boyunca 
denizkestanelerinde ölüme yol açmadığı belirlenmiştir. Sölomosit canlılığının genel olarak 
uygulanan stresörlerden etkilenmediği ancak toplam sölomosit sayısının bu stresörlerden daha 
düşük düzeyde etkilendiği belirlenmiştir. Sölomosit canlılığının özellikle üçlü stres grubunda 
(OA-MP-La) baskılandığı tespit edilmiştir. Solunum hızının ise uygulanan stresörlerden 
anlamlı düzeyde etkilenmediği belirlenmiştir. Histolojik inceleme sonucuna göre kontrol 
grubuna kıyasla OA-La, MP, MP-La ve OA gruplarında kript uzunluğunda kısalma ve epitel 
kalınlığında incelmeler tespit edilmiştir. Bu sonuçlar kript yapısında bir atrofiye işaret 
etmektedir. 
Çalışmadan elde edilen sonuçlar farklı seviyelerde ve daha uzun süreli maruziyetlerde 
uygulanan stresörlerin kronik etkilerini daha iyi anlamak için çok yönlü araştırmalara ihtiyaç 
olduğunu göstermektedir. Ayrıca, yapılacak benzer çalışmalarda moleküler tekniklerin de
uygulanacağı tamamlayıcı analizlere ihtiyaç olduğu görülmektedir.

Abstract:
Recently, a high amount of CO2 emission enters the environment through increasing 
industrialization and urbanization. Atmospheric CO2, which is absorbed by marine ecosystems, 
increases the concentration of H+ ions in the seawater; thus, it induces a decline of pH in
seawater. Many studies indicated that microplastics, a prominent pollutant of marine 
ecosystems, have toxic effects. Due to intense discharges of plastics, the concentrations of MP 
increase in marine ecosystems over time. The other important pollutant group in marine
ecosystems is rare earth elements which tend to increase in marine ecosystems by increasing 
the use of innovative technologies and medical applications. All those anthropogenic activities 
increase the stress on the sustainability of ecosystems over time. Marine organisms are exposed 
to various stressors as a result of anthropogenic activities. Ocean acidification, microplastics
and lanthanum from NTEs are of importance due to their increasing trends and effects on 
marine species. 
The main purpose of the present study is to investigate the single and combined effects of three
stressors (low pH: pHT: 7,45, polyethylene MP: 26 µg L-1 and La: 9 µg L-1) on the physiology and histology of sea urchin Arbacia lixula. Adult sea urchins were collected from Saros Bay,
northeast Aegean Sea and they were transported to the laboratory. The experimental setup 
derived from 8 aquariums on the basis of full factorial design. They were acclimated to the 
laboratory conditions for 9 days (20±2 oC, pHT: 8,00 and salinity of 38). Then, they were exposed to single and combined stressors for 14 days. The experiment repeated three times to 
obtain three replications. The physiological and histological effects of OA, MP and La on the 
sea urchins were evaluated by considering respiration rate, the quantity and viability of 
coelomocytes, and histopathology. According to the results, the stressors did not lead to 
mortality in the sea urchins. Coelomocyte viability was the most affected, however, the total 
coelomocytes were slightly affected by the stressors. The coelomocyte viability was suppressed 
most in the triple stressor group (OA-MP-La). The respiration rate was not affected by stressors.
According to the histological examination results, crypt lengths were shorter and epithelial 
layers were thinner in the OA-La, MP, MP-La and OA groups compared to the control group. 
These results indicate an atrophy in the crypt structure.
We need further studies to better understand the chronic effects of those stressors with different 
levels and extended exposure periods. Furthermore, it is seen that there is a need for 
complementary analyzes in which molecular techniques will also be applied in the similar
studies.