浑浊的水域会影响端足类中型捕食者的摄食行为以及代谢酶的活性

《Marine Pollution Bulletin》：Noisy waters affect feeding and metabolic enzyme activities of amphipod mesograzers

海洋低频噪声对底栖甲壳类Marinogammarus marinus的摄食率及代谢酶活性影响研究。实验发现噪声组甲壳类栖息地选择无显著差异，但摄食率较对照组下降17.3%（P=0.060），线粒体电子传递链（ETS）和柠檬酸合酶（CS）活性升高，其中雌性CS活性达对照组近两倍。酶活性变化提示噪声导致氧化应激，可能通过影响能量代谢平衡改变生态功能。

　　在当今社会，人类活动对海洋生态系统的影响日益显著，尤其是在声音污染方面。随着商业航运、能源开发以及海洋探索等人类活动的持续增长，海洋中的自然声景正被越来越多的人造声音所干扰。这些声音通常以低频为主，从持续的低频噪声（LFN）到短暂的高强度脉冲噪声，它们在海洋环境中形成了一种独特的“背景音”，可能对生物体的生存和生态功能产生深远的影响。尽管过去几十年来对海洋噪声污染的研究主要集中在海洋脊椎动物上，但近年来，科学家们开始关注这种污染对无脊椎动物的影响。尤其是像“mesograzers”（中等摄食者）这样的小型海洋生物，它们在维持生态平衡中扮演着重要角色。然而，关于它们如何响应这种噪声污染的研究仍然相对较少，因此，探索这些影响具有重要的生态意义。

### 1. 研究背景与意义

海洋生物利用声音和振动进行交流、觅食以及导航等行为。然而，随着人类活动的增加，这些自然的声音环境正在被改变。例如，船舶交通、海上风电设施以及海洋勘探等行为都会产生持续的低频声音，而打桩和地震勘探等则会产生瞬时的、高能量的脉冲式低频振动。这些声音污染可能会影响生物的正常行为，甚至对其生理状态造成干扰。

在海洋生态系统中，mesograzers是一类小型的无脊椎动物，它们在控制海藻生长和作为更高营养级生物的食物来源方面具有重要作用。例如，它们可以直接或间接地摄食海藻及其附着生物，从而在维持海洋生态系统平衡中发挥关键作用。此外，mesograzers在某些情况下还可能成为捕食者的主导食物来源。因此，如果这些小型生物受到噪声污染的影响，可能会对整个生态系统的功能产生连锁反应。

尽管已知噪声污染会对许多海洋生物造成影响，但其对mesograzers的具体作用机制仍不明确。已有研究表明，噪声可能会导致一些生物的摄食行为改变、避免行为增加以及生理上的应激反应。例如，某些研究发现，噪声会影响生物的免疫系统，增加氧化应激，甚至影响它们的繁殖和生长。然而，这些研究大多集中在较大的无脊椎动物或脊椎动物上，而对mesograzers的研究还较为有限。

### 2. 研究方法与实验设计

为了深入探讨低频噪声对mesograzers的影响，本研究选择了生活在北海水域的“Marinogammarus marinus”（一种小型甲壳类生物）作为研究对象。实验在实验室环境中进行，以确保能够控制变量并准确评估噪声的影响。研究团队从北海水域的Helgoland岛采集了约1000只这种甲壳类生物，并在实验室中进行为期一周的适应期，以使其适应实验环境。

实验使用了“噪声蛋”这一装置，它是一种防水的振动装置，能够产生持续的低频噪声。为了模拟真实的海洋环境，噪声蛋被放置在实验水箱的特定位置，并通过调节其频率和强度来控制噪声的输入。实验中还使用了不同的水箱和监控设备，以确保数据的准确性和实验的可重复性。

实验的主要目标是评估低频噪声对“Marinogammarus marinus”的栖息地选择、摄食行为以及代谢酶活性的影响。为了实现这一目标，研究团队采用了多种统计方法，包括多变量回归分析和非参数的PERMANOVA（置换多元方差分析），以评估噪声对这些参数的影响。此外，实验还考虑了不同时间段内的变化趋势，以判断噪声是否会对生物的行为和生理产生持续的影响。

### 3. 实验结果与分析

实验结果显示，尽管噪声对“Marinogammarus marinus”的栖息地选择没有显著影响，但对它们的摄食行为产生了明显的影响。在噪声环境下，这些甲壳类生物的摄食率显著下降，尤其是在实验的第三天。这一发现表明，噪声可能会干扰它们的觅食行为，从而影响其能量摄入。

此外，实验还发现，噪声会增加一些与有氧代谢相关的酶的活性，如电子传递系统（ETS）和柠檬酸合酶（CS）。ETS是细胞呼吸的重要组成部分，而CS则是三羧酸循环（Krebs cycle）的关键酶。这些酶的活性增加可能意味着生物体在噪声环境下需要更多的能量，或者其代谢活动发生了改变。然而，乳酸脱氢酶（LDH）的活性并没有受到影响，这表明生物体在噪声环境下并未依赖于无氧代谢来维持其能量需求。

这些结果提示我们，噪声污染可能会对mesograzers的生理状态产生一定的影响，尽管其对栖息地选择的影响并不明显。这种影响可能是由于噪声干扰了它们的感知系统，或者影响了它们的代谢过程。值得注意的是，不同性别个体对噪声的反应可能存在差异。例如，实验中发现，噪声环境下雌性个体的CS活性显著增加，而雄性个体的CS活性变化不明显。这可能是因为雌性在繁殖和蜕皮阶段需要更多的能量，因此在噪声环境下，它们可能会通过增加代谢活动来满足更高的能量需求。

### 4. 讨论与意义

噪声对mesograzers的影响可能具有深远的生态意义。首先，噪声可能会干扰它们的摄食行为，从而影响其能量摄入。这可能导致生长速度减缓，甚至影响其繁殖成功率。其次，噪声可能会改变它们的代谢模式，使它们依赖于更多的能量储备，如糖原和甘油三酯，这可能会对它们的长期生存能力产生负面影响。此外，噪声可能还会增加它们的氧化应激水平，这可能会导致细胞损伤，甚至影响其免疫系统。

尽管实验中没有观察到噪声对栖息地选择的显著影响，但这一结果可能与实验设计有关。例如，实验仅在白天进行栖息地评估，而夜间这些生物可能更加活跃，因此可能表现出不同的行为模式。此外，噪声可能会影响它们的感知系统，使其无法准确判断周围环境，从而导致其行为发生变化。

这些发现表明，噪声污染可能会对mesograzers的生态功能产生重要影响。由于这些生物在维持海藻生长和作为更高营养级生物的食物来源方面起着关键作用，因此噪声污染可能会影响整个生态系统的结构和功能。此外，噪声污染还可能通过改变mesograzers的代谢活动，间接影响其他生物的生存状态。

### 5. 结论与未来研究方向

本研究的结果表明，人类活动产生的低频噪声对mesograzers的摄食行为和代谢活动产生了显著影响。尽管这些生物在栖息地选择上表现出较强的适应性，但它们的摄食率下降和代谢酶活性的变化提示我们，噪声污染可能会对它们的生理状态和生态功能产生负面影响。因此，有必要进一步研究噪声污染对这些生物的长期影响，以及其对整个海洋生态系统的影响。

未来的研究可以扩展到其他类型的噪声，如脉冲式噪声，以评估其对mesograzers的不同影响。此外，还可以研究不同性别个体对噪声的反应是否存在差异，以及这些差异是否与它们的生理需求和生态角色有关。通过这些研究，我们希望能够更全面地理解噪声污染对海洋生态系统的潜在影响，并为制定有效的保护措施提供科学依据。