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蓝藻水华与2种藻食性水生动物的相互作用

陆开宏  
【摘要】: 在营养盐管理难以奏效的富营养化水体,运用生物操纵原理,通过水生生物群落控制管理来防治蓝藻水华被认为是一种安全、有效的替代方法。为此,藻食性动物与蓝藻水华之间的相互作用关系值得进一步关注。本文以铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)和尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为主要研究对象,研究了微囊藻毒素(MC)在这2种藻食性动物体内的积累及清除规律,进行了产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)喂食暴露对螺肝脏几种主要酶的影响及对螺肝细胞DNA损伤的系列室内试验,采用微宇宙试验考察了环棱螺对藻华水体的短期生态效应。主要结果如下: 1.在藻华池塘中,环棱螺体内MC含量有明显季节变化,螺体内MC含量与浮游植物细胞内毒素呈显著的正相关,而与溶解于水中的MC浓度无显著相关。尽管低温季节水体MC含量很低,但螺肝胰腺内仍保持较高的MC浓度(1.023-1.887μg/gDW)。螺体内不同组织MC含量有显著差异(P0.01),依次为肝胰腺消化道鳃腹足。室内喂食暴露试验表明,温度对螺肝胰腺MC的积累有显著影响(P0.01),15℃时螺肝胰腺MC含量显著高于25℃的相同处理组;分别用单一产毒铜绿微囊藻(蓝藻组)和产毒铜绿微囊藻+栅藻(混合组)对环棱螺进行喂食暴露后发现,尽管混合组饵料中MC含量仅为蓝藻组的1/2左右,但25℃条件下,混合组螺肝胰腺MC含量显著高于蓝藻组(P0.05)。将喂食暴露后的螺体移入不含藻毒素的栅藻悬浮液进行清除试验时发现,螺肝胰腺中的MC在前10天都得到快速清除,而10天后清除速率明显下降。15℃清除试验后期螺肝胰腺MC残留量要显著高于25℃的MC含量(P0.05)。 2.微囊藻喂食暴露及毒素清除期间,螺肝脏中酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(ALP)活性均随螺肝脏中MC含量变化发生相应变化,谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性在混合组先被诱导后被抑制,在蓝藻组初期变化不明显后期则表现为诱导。MC清除过程中,ACP、ALP和GST活性均随MC含量下降表现出不同程度的降低。15℃水温条件下,微囊藻喂食暴露对螺肝脏抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性影响在混合组均表现为抑制,在蓝藻组均表现为诱导;25℃时SOD和CAT活性在2个处理组中均表现为诱导,而GPX酶活性均表现为抑制。试验表明,几种螺肝脏抗氧化酶活性对MC暴露的响应与MC浓度、环境温度、暴露时间均有一定的关系。 3.利用彗星试验研究了产毒微囊藻短期喂食暴露(24h)对螺肝细胞DNA的损伤效应。结果表明,混合组和蓝藻组均在暴露试验开始后6h螺肝脏中MC含量达到最高,而后MC含量下降;12h重复染毒(调整藻类密度)后,螺肝脏中MC含量又迅速回升。同期螺肝细胞DNA损伤指标彗星尾长(TL)、彗星尾距(TM)和彗星尾部DNA百分含量(Tail DNA%)也随螺肝脏中MC含量发生相应变化。实验期间,混合组和蓝藻组的DNA损伤指标均显著高于对照组,混合组显著高于蓝藻组。 4.采用室外微宇宙试验研究了不同密度环棱螺(高密度组200ind./100L;中密度组100ind./100L;低密度组50ind./100L)对藻华水体的短期(10d)生态效应。结果表明,水体溶氧和pH均随螺投放密度的增加而下降,不同处理组之间的氮盐浓度没有显著差异,而正磷酸浓度存在极显著差异(p0.01),螺类密度越高正磷酸浓度上升越多。中、高密度组水体内蓝藻水华被完全遏制,蓝藻和藻类总生物量显著下降,绿藻和隐藻比例上升;而藻类多样性指数呈现出随螺类密度增加而下降的趋势。螺的投放对浮游动物的群落结构也产生了显著的影响,试验结束时,中、高密度组轮虫数量显著低于对照组和低密度组,浮游动物多样性指数则与螺投放密度呈显著正相关(r=0.9834)。 5.实验条件下,罗非鱼对铜绿微囊藻的摄食率随鱼体重及水温的升高而增加;25℃时罗非鱼对微囊藻的消化率变化于58.6%至78.1%之间,平均消化率达67.5±6.41%。微囊藻喂食暴露试验表明,蓝藻组和混合组罗非鱼体内的MC含量没有显著差异(P0.05),两处理组均在喂食暴露第21天后,鱼体内MC含量基本达到稳定。MC在鱼不同组织的分布存在显著差异,鱼肝脏和肠道MC含量较为接近,但均极显著地高于肌肉中的含量(P0.01)。MC清除试验表明,罗非鱼肠道MC的清除速率最大,肝脏其次,肌肉最小。


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