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咖啡因(CAF)和三氯生(TCS)广泛存在于海洋环境,影响非靶标生物。为探究其对海洋浮游动物的影响,研究人员以纺锤哲水蚤为对象,发现 CAF 使蚤类活动亢进,TCS 使其活动减弱。该研究为评估污染物对浮游生物群落的影响提供了预测工具。
在广阔的海洋世界里,浮游动物就像一群忙碌的 “小居民”,它们虽然个体微小,却在海洋生态系统中发挥着巨大作用。其中,哲水蚤作为浮游动物的重要成员,对维持海洋食物链的稳定和生态平衡意义非凡。然而,随着人类活动的增加,一些原本不该出现在海洋里的物质逐渐增多,咖啡因(CAF)和三氯生(TCS)就是其中的典型代表。
咖啡因,大家可能很熟悉,它存在于咖啡、茶等饮品中,是人们提神醒脑的 “小助手”。三氯生则常被添加到各种生活用品里,用来杀菌消毒。但当人们使用完这些产品后,它们中的咖啡因和三氯生就会随着污水排放进入海洋。它们在海洋环境中广泛存在,而且不容易分解,还能在生物体内积累,就像一个个潜伏的 “小恶魔”,对海洋生物的健康构成潜在威胁。
目前,虽然有不少研究关注了咖啡因和三氯生对一些水生生物的影响,但大多集中在淡水物种以及海洋中的微藻、双壳贝类等生物上。对于浮游动物,尤其是哲水蚤,我们了解得还非常有限。以往的研究主要关注哲水蚤的死亡率和繁殖力等方面,却很少有人研究这些污染物对它们游泳行为的影响。可别小看游泳行为,这对于哲水蚤来说至关重要,关系到它们躲避天敌、寻找食物和配偶等生存大事。所以,为了填补这一知识空白,深入了解这些污染物对海洋生态系统的影响,巴西的研究人员开展了一项特别的研究。
研究人员将目光聚焦在广泛分布于热带和亚热带河口及沿海水域的纺锤哲水蚤(Temora turbinata)上。他们通过微宇宙实验,用三维水平光学系统仔细观察纺锤哲水蚤在接触两种亚致死浓度(50 μg L?1 和 100 μg L?1 )的咖啡因和三氯生前后的三维游泳行为变化,包括位移模式和游泳速度等。这项研究成果发表在《Aquatic Toxicology》杂志上,为我们理解污染物对海洋浮游动物的影响提供了重要依据。
研究人员开展研究时,主要用到了以下几个关键技术方法:首先是样本采集与筛选,从巴西乌巴图巴的弗拉门戈湾(Flamengo Inlet)用 200 μm 网目浮游生物网垂直拖网 3 - 5 分钟采集浮游动物样本,然后在立体显微镜下挑选出健康的成年雌性纺锤哲水蚤;其次是利用三维水平光学系统,通过捕捉立体图像序列来确定纺锤哲水蚤在三维空间中的位置和轨迹,以此分析其游泳行为。
研究结果如下:
- 位移模式:通过对纺锤哲水蚤位移模式的视觉分析,发现其游泳轨迹有三种类型。一是直线轨迹(rectilinear trajectories),表现为近似直线的游动路径;二是螺旋轨迹(helical trajectories),即生物体围绕一个假想轴向前移动;三是弯曲轨迹(curved trajectories),兼具直线和螺旋轨迹的中间特征。
- 游泳行为变化:研究发现,咖啡因和三氯生都会立即影响纺锤哲水蚤的自由游泳行为。暴露于咖啡因会使纺锤哲水蚤活动亢进,而暴露于三氯生则导致其活动减弱。
从研究结论和讨论部分来看,此次研究意义重大。研究结果与之前关于污染物对浮游动物游泳行为毒性影响的研究相契合,进一步证明了可以将哲水蚤的运动学特征作为评估亚致死污染物暴露的敏感指标。这不仅有助于我们更深入地理解海洋浮游动物对新兴污染物的响应机制,还为评估污染物对浮游生物群落的影响提供了有力的预测工具。不过,目前关于咖啡因和三氯生对海洋浮游动物毒性的研究还比较有限,要明确游泳行为变化背后具体的生化机制,还需要更多的研究。但无论如何,这项研究已经为我们打开了一扇了解海洋生态系统的新窗口,为后续的研究和海洋环境保护工作奠定了重要基础 。