底栖动物是水生态系统的重要组成类群。本文从底栖动物群落结构与物种多样性、环境污染物的分布特点、个体生活行为、形态解剖结构、致畸性、酶系统代谢等方面概述环境污染物对底栖动物的影响研究。福建省青年科技人才创新项目(2004J053);; 泉州市科技局项目(2003Z11

吴婷

李裕红

陈琳

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环境污染物对底栖动物的影响研究概述环境污染物对底栖动物的影响研究概述’1.厦门大学环境科学研究中心 2. 泉州师范学院 李裕红1 .2 吴 婷2陈 琳2【摘 , 】 底栖动物是水生态系统的, 要组成类群。本文从底栖动物群落结构与物种多样性、环境污染物的分布特点、个体生活行为、形态解剖结构、致叻性、醉系统代谢等方面概述环垅污染物对底栖动物的影晌研究。【关 . 润】 底栖动物 , 金 . 污染 有机物污染 研究概述底栖动物是指其生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的一类生物,是水生态系统的重要组成类群。底栖动物与人类生活有十分密切的联系,有些大型底栖动物是鸟类和鱼类、虾类等其他动物的直接食物来源,人类也常食用可食性大型底栖动物。由于底栖动物生活相对稳定、地 区性强、容易计数,对环境变化反应敏感,可以较好地反映其生活环境的水质和底质的污染状况,被广泛运用于海洋、湿地、湖泊、河流等环境污染的研究。对底栖动物造成严重影响的环境污染物主要有重金属污染和有机物污染等。本文从宏观到微观不 同层面简要概述环境污染物对底栖动物的影响。1 环境污染物对底栖动物群落结构和物种多样性的影晌研究底栖动物对栖息环境变化反应非常敏感,当水体或底泥受到污染时,底栖动物群落结构、多样性及生存范围会发生改变。张 波等(19 8) 1吃取芝果清底栖动物中 10 个代表种与 12项环境因子进行典型生物种类与环境因子间的多元回归分析,对重金属和石油在生物体的累积以及一些环境污染的指示生物进行讨论,结果表明,该海域重金属和石油污染的变化导致底栖动物群落组成的变化。水体富营养化导致物种多样性明显降低,对污染敏感的动物绝迹,耐污染物种大增,从而影响底栖动物的群落构成。龚志军等(20 1产在武汉东湖营养水平不同的四个湖区,对大型底栖动物的群落结构和物种多样性进行周年研究。大型底栖动物的物种多样性与营养水平呈相反趋势,富营养化导致多样性明显降低。颐绷类对水质污染很不敏感,软体动物对水质污染较敏感,最敏感的底栖动物有蜂蟒若虫。研究还表明,霍甫水 丝川 的密度与水休营养水平呈正相关系,在超 富营养水休中密度最高,这主要归因于该种类能耐受由于有机物大t 分解而造成的低氧甚 至缺氧环境,而其他底栖动物在这种环境下往往受到抑制甚至死亡。熊金林等 (20 3户时湖北梁子湖水系污染程度不同的 4 个湖泊底栖动物群落结构和物种多样性进行周年研究结果表明,底栖动物种类数、物种多样性与湖泊受污染程度呈负相关系,密度与污染程度大体上呈正相关 ; 讨论了底栖动物环境指示种生态特性,研究表明 中国长足摇蚊的密度与水体营养水平呈正相关,软体动物种类数与湖泊污染程度呈负相关。通过对软体动物、寡毛类及摇蚊类密度和生物t 在不同湖泊之间的差异的分析,表明湖泊水体污染导致了底栖动物多样性明显降低。2 环境污染物在底栖动物体内的分布特征污染物在底栖动物体内的分布情况,因污染物的类别、生物种类、器官、组织以及季节的不同而异。2.1 重全属在底栖动物体 内的分布特征孙平跃等(2(X] 3) 阁研究认为长江河 口湿地河舰体内的重金属含盆存在其为显著的差异,河舰对 5 种重金属元家的积爪t从大到小依次为 Z n > Cu ) Cd> Pb >Cr 。李丽娜等(2加5) 1闷讲究显示长江 口 沿岸软体动物富集的重金属含t 差别较大,Cu、Zn 含 t高,在各采样点的平均值达到 35 4. 6m glk g 和 186 .3 m glk g,其它重金属含t 较低 ; 软体动物富集重金属的能力差别也较大,富集总t 的排列顺序是泥螺>河舰 >组蛙 ; 对河舰不同部位的重金属含t 进行分析,发现大部分重金属都集中在肉质部中,其含t 常是钙质外壳的十倍至上千倍。毕春娟等(2 (X拓卢对长江 口潮滩大型底栖动物对重金属的累积特征进行研究,结果表明,河规软体组织对 Cu 、M n 和 Z n 有明显 富集作用,秋季时 BSAFs 值分别达2. 01、IA I和 2. 8 5 ; 河规对 Cu 具有明显的选择性吸收作用 ; 软体动物虎眼螺和泥螺幼体以及所有甲壳动物对 Cu有明显的富集作用,B SAFs 值达 2. 97一7. 97,单位面积的泥螺幼体对 Cu、Pb、Fe和 Cr的吸收t 明显高于其它底栖动物。对长江 口滨岸带无齿相手蟹体内的重金属元素分析表明m:无齿相手组体内的 Z n、Cr、Ni三种元家季节分布的总体趋势是X 季> 春季>秋季 ; 无齿相手级对 Zn 的累积 t 较高,对重金属 Cu 有一定的富集能力。Zn 在软体动物体内含t 往往高于其他重金属,研究认为主要原因是:不同的底栖动物对不同的金属元家的吸收能力是不同的,Z n 可以借助浓度梯度直接扩散进人细胞,Cu、Pb、Cd 擂载体方能进人细胞团。还认为是因为增多的重金属没有排出体外,却与动物的某些生物分子相结合而留在动物体内。如底栖甲壳动物从外界吸收 Z n 之后,通过解毒机制以焦磷酸锌顺粒储存在动物组织内,这些顺较物不能被排出体外,因此该种动物体内对Zn 的累积t 达到很高程度阴。通过摄食和组织吸收,环境中的重金属元家进人大型底栖动物体内,并通过食物链逐级传递形成富集。有研究发现,由于膝壶体内 Zn 含t 较高,以捕食膝壶为主的腹足类软体动物沈荔枝螺体内 Zn含t 也较高lq,Cd 和 Z n 在从贝类到腹足动物的传输中发生了生物放大效应 1 102.2 有机污染物在底栖动物 体 内的分布特征。有机污染物*基金项 目:福建省青年科技人才创断项 目 (20 叮05 3 )和泉州市科技 局项 目(2 0 32 飞l)2 8 2 0 7 年第 7 期 (总第 7 期 )研究论文 HA! X !A KE XUE(阳Ps)具有长期残 留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性,陈伟琪等 (Zo l) lq 用 GC 法分析测定在厦门岛东部和闽江 口沿岸养殖区的 7 个站点采集的贝类样品 H CH S,D D T s 和 PC B。的含量,结果认为贝类样品的有机氛污染物含量因不同采样地点,不同生物种类及不同采样时间而异,但总体上高于沉积物,牡砺对D DT 的富集尤为显著。方展强等(20 1) 旧】对分布于珠江河 口 区海域的翡翠贻贝有机抓农药和多抓联苯的含量进行测定,结果显示: HCH s 为 ND 一 l.in g·g一 , , D D Ts 为 9.5 一 19 1n g·g一 , , p CBs 为82.8巧巧.In g·g一, ,各采样点贻 贝积累的 PC Bs 组成分析表明珠江河 口 区海域存在两个 代Bs污染源。陈 荣等(2(X) 6 )lq 厦门海域 4个地点的僧帽牡拐全组织中 H CH s、D D Ts 和 PC B,的总含量,采自大峨岛的牡砺全组织 HCH , 含量最高,采 自集美的牡砺全组织 D DT s 和 PC B。含t 最高。利用微宇宙模拟水生态系统对多抓联苯在水体环境中的行为,研究结果表明,河舰对 PC Bs 有明显的吸收积累,并且吸收达到平衡的时间较长。鱼体对 PC B 的吸收积累在不同组织中有明显的差别,在内脏和肌肉组织中积累较高,鳃组织中积累较低 1气有 机物 在底 栖动 物体 内的分布有 化学性质 的差 异。Md ni os h 等lIq 的研究表明,暴露在 PA H。污染条件下,贻贝体内检侧到的 PAH。物质主要是荧葱等分子结构具有 5 环的 以Hs 。通常 PC B 的生物降解能力随其抓原子数的增加而降低,而 PC B 的脂溶性则正好相反。底栖动物河舰体内累积的主要是含冬7 个抓原子的PC B。含抓原子数少的PC B 相对较难累积于生物体中”气3 环境污染物对底栖动物生活行为的影晌环境污染物使底栖动物生活行为发生异常,甚至死亡。丁基锡(tri bu trl tin,TB 勺被认为是迄今为止人为引人海洋环境中毒性最大的有机锡化合物之一。齐亚超 (2 《X岭)l1n 分别取 TBT 暴礴7 d、14d、Zl d、2 8d 的菲律宾蛤仔活体及对照组的菲律宾蛤仔进行实验,详细观察实验蛤仔的生活行为,对照组蛤仔在全观察过程中行为无明显变化,无死亡个体 ;而暴礴组蛤仔在 TBT 处理2 一3 周后,个别个体出现贝壳久闭不开或反应迟钝的现象。曾海祥等(Zo 6) lN 在重金属锅和锌对可 口革囊星虫的毒性试验中发现,可 口革囊星虫中毒后,体和活力会发生明显的变化。在不同的金属离子中这些变化既有相同的地方,也有不同点,金属离子的浓度越高这些症状越明显,出现的时间越早在 Cd2+ 试验液中,可 口革囊星虫的吻逐渐变细、变黑,卷曲在一起,然后触手伸出,身体先是变得很软,然后吸水而膨胀,有的身体透明,活力慢慢下降,最后死亡。有些个体中毒后会吐出体腔液或把肠从 口或者肛门翻出。在 Zn 2.试验液中,可 口革囊星虫的吻逐渐变细变黑,卷曲在一起,然后触手伸出,身体逐渐收缩,最后变得小而住硬,大部分个体会吐 出体腔液,有些个体把肠从 口或者肛门翻出。在Cd2. 和 Zn 2+ 的联合毒性试验液中,可口 革囊星虫的吻逐渐的变细变黑,卷曲在一起,然后触手伸出。大部分身体变的很软,出现膨胀,一部分身体收缩,有些个体中毒后会吐出体腔液或把肠从 口或者肛门翻出。4 环坡污染物对底栖动物形态解剖结构的影晌环境污染物会损伤和破坏底栖动物的组织结构,从而影响其正常生理功能。齐亚超(2《X) 4 )1 刀研究TB T 对菲律宾蛤仔消化盲囊组织结构的影响,TBT 对其损伤主要表现为细胞器的变化,而且随 , 接触时间延长,对细胞器的损伤呈加重趋势。从细胞核腆轻度水肿,内质网水肿膨胀的轻微变化到 内质网大 t 溶解.细胞基底层出现局部空缺等细胞整体的损伤。基礴四周后的结果表明,珊T 对消化盲囊已造成了较大的损伤和破坏,长期基解于低浓度 TBT 的蛤仔消化盲囊细胞中最敏感的细胞器是内质网,其次为线粒体。内质网的损伤必将会造成生物体解毒功能的下降以及分泌合成蛋白质功能的下降。线粒体的损伤将使机体供能减少,破坏正 常的代谢水平,甚至造成 D NA 损伤。王 兰等(2 0 3)1 19 观察 39 卜mo讥低浓度福对长江华澳级肝胰膝细胞内的主要细胞器影响表现为:核膜从弥散状到最后解体 ; 线粒体膜通透性改变,肿胀变形,蜻减少或消失,最后完全空泡化 ; 粗面内质网先裂解为大小不同的小泡,尔后小泡上的核糖体开始脱落,直至变成同心圆状板层结构 ; 出现大t 滑面 内质网 ; 溶醉体数t随福处理时间的延长而增多,形成空泡,自噬体或位样体 ;徽绒毛出现脱落和部分空泡化。福影响了肝胰腺细胞的正常生理机能。5 环境污染物对底栖动物的致崎影晌环境污染物不仅使许多底栖动物胚胎在发育过程中受到影响,生成崎形幼体,还能使成体出现性崎变,严重影响底栖动物的生存与繁殖。近年来的调查研究和实验都发现了有机锡污染导致螺类生长缓慢、畸形以及性畸变的现象。于秀娟等 (2 (X月)国以解剖学和组织学的方法研究了有机锡污染生物指示种—拢荔枝螺的正常雄、雌和性崎变个体的生殖系统。结果表明,性崎变个体除具有正常的雌性器官外,还有输精管或阴茎。当性崎变程度严重时,性畸变不育个体的卵囊腺组织出现破损,并具有不规则块状的不育卵囊和未排出的正常卵囊。虽然性崎变个体的雄性器官具有表现出雄性功能的潜能,但由于缺少精巢或完整的前列腺,不可能发展成为具有雄性功能的个体,这与性逆转有普本质上的区别,并认为有机锡污染引起的性崎变已对沈荔枝娜种群生存构成了潜在的威胁。吴鼎勋等(199 尸研究汞、铜、锌和铬四种重金属离子对近海底层肉食性 鱼类,鱿状黄姑鱼仔鱼存活的影响,结果表明在试验浓度范围内试验组鱼的初屏仔鱼出现不同程度的崎形,这些重金属对黄姑鱼仔鱼的毒性强弱依次为 H扩’>C u卜Z n卜C产。大盆的研究发现性崎变现象普遥存在于 ,rB T 污染水域的其它软体动物中网,到 19 1 年已经记录了 6 3 属 118种前鳃亚纲动物有性畸变现象网.研究证实性崎变是造成多种螺类种群数t 明显减少的元凶国。6 环境污染物对底栖动物醉系统的形晌污染物在底栖动物体中的存留与代谢都对醉系统有很密切的关系,环境污染物对底栖动物对醉系统产生的影响是 目前底栖动物污染生态学领域研究较多的一个方面。汤 鸿等 (2 (X X】)侧测定锯缘青蟹仔蟹暴礴在次致死浓度的铜、锌、福离子溶液下2 4h 后肝胰腺、鳃、肌肉碱性磷酸醉、谷丙转氨醉、谷草转氮酶的酶活性。结果表明低浓度重金属使仔蟹醉活力提高,高浓度时对酶活力有明显的抑制作用。王维娜等(20 1) 问在水环境中的铜锌铁钻离子对 日本沼虾消化酶和碱性碑酸醉的影响研究中发现,在一定的离子浓度范围内,低浓度或适宜浓度的 Cuz’ 、Z n Z‘ 、Fe3 令 、CoZ 令可激活 日本沼虾消化道中胃蛋白醉、类腆蛋白醉及碱性磷酸酶的活性,高浓度时有抑制作用。处于污染环境中的底栖动物通过混合功能载化醉系统和抗氧化酶系统来降解体内的污染物,以保护自己。徐镜波等(19 8)阅研究表明,间二硝基苯 和对二硝基苯对鲤鱼肝脏过权化氢醉均有明显 的抑制作用,E C5 0 值分别为 1.38 2In砂L 和 0 .0 80 7 m 砂20 7 年第 7 期 (总第 7 期 ) 2 9巨二 二 下一 一 .雨石 藻丽雨 荡骊 硕痛百 万蔺石一 一—一— ‘—{纂燕沂⋯{髻共302 7年第 期‘总第 7期》

环境污染物对底栖动物的影响研究概述

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