一种利用常见滨螺（Littorina littorea，腹足纲：滨螺科）进行的快速行为毒性测试

《Toxicology Mechanisms and Methods》：A rapid behavioral toxicity test using common periwinkle Littorina littorea (Gastropoda: Littorinidae)

常见滨螺对3,4-二氯苯胺的行为毒性及生态风险评估研究。通过四天暴露及两天恢复实验，评估了滨螺的主动吸盘、回翻能力和摄食行为对污染物3,4-二氯苯胺的敏感性，发现其回翻能力对污染物最敏感（EC50=1.67 mg/L），摄食行为次之（EC50=2.68 mg/L），并构建了物种敏感性分布，揭示滨螺在海洋物种中属于中等敏感水平。

　　化学污染对沿海生态系统的平衡、恢复力和健康构成了严重威胁，因此迫切需要有效的工具来监测和评估这些关键生态系统对污染物的敏感性。本研究聚焦于一种重要的潮间带物种——普通海蜗牛（*Littorina littorea*），它在生态学和生物监测方面具有重要价值。本研究旨在开发一种快速的毒性测试方法，以评估普通海蜗牛在暴露于3,4-二氯苯胺（3,4-DCA）时的行为反应。通过实验，我们观察到普通海蜗牛在不同浓度的3,4-DCA暴露下，其行为表现出显著的变化，这为评估其对污染物的敏感性提供了有力依据。

普通海蜗牛是潮间带生态系统中的关键物种，它通过取食海藻（尤其是海 lettuce，*Ulva lactuca*）来控制藻类生长，维持生态系统的稳定。此外，它还通过分解有机物促进营养物质的循环，并通过其活动改变底质条件，从而影响其他生物的微生境。普通海蜗牛也是食物链中重要的组成部分，是蟹类、海星、鱼类和海岸鸟类的重要食物来源。其厚实的螺旋形外壳使其能够抵御捕食者和极端环境条件。这种物种广泛分布于北欧大西洋沿岸，适应性强，能够在盐度、温度和波浪变化较大的环境中生存。普通海蜗牛过去已被用于监测沿海环境中的重金属和有机污染物，显示了其在生态毒性研究中的潜在应用价值。

然而，目前关于普通海蜗牛对污染物的敏感性的研究仍然有限。例如，普通海蜗牛对三丁基锡（TBT）的耐受性高于另一种海蜗牛——狗蜗牛（*Nucella lapillus*）。这表明普通海蜗牛在某些环境压力下可能表现出更高的生存能力。不过，它对其他化学物质的反应却可能更为敏感。在自然环境中，普通海蜗牛会根据外界条件调整其行为，例如在遭遇捕食者时，会迅速收缩并封住壳口，以减少暴露风险。然而，微塑料渗出物等人为污染物可能削弱这种防御机制，使普通海蜗牛更容易受到化学暴露的影响。这提示我们，普通海蜗牛的行为反应可能对污染物具有高度敏感性，但其具体的化学感知机制尚未完全明确。

本研究选择3,4-DCA作为模型化合物，因其在农业化学品、染料和药品中广泛使用，且具有一定的环境持久性和毒性。3,4-DCA在环境中可能通过农药和除草剂的降解产生，因此对其生态影响的研究具有重要意义。此外，3,4-DCA因其稳定性、水溶性以及对水生生物的可重复毒性效应，常被用作OECD毒性测试中的阳性对照物质。本研究通过将普通海蜗牛暴露于5种不同浓度（0.4–15.9?mg/L）的3,4-DCA，并在暴露后进行两天的恢复期，评估其行为变化。实验过程中，观察了普通海蜗牛的三种行为指标：主动吸附、翻正能力和摄食反应。

在暴露期间，普通海蜗牛的主动吸附行为随浓度的增加而显著下降。实验中发现，暴露于较高浓度的3,4-DCA后，海蜗牛会迅速收缩进壳内，并通过壳口封闭机制减少与外界环境的接触。这种行为可能是其应对化学暴露的一种适应性反应，类似于在低潮时为了防止脱水而采取的防御措施。进一步观察发现，这种收缩行为导致了氧气消耗的显著减少，表明海蜗牛可能在尝试通过减少代谢活动来降低污染物对身体的直接影响。值得注意的是，即使在最低浓度的暴露条件下，普通海蜗牛的翻正能力也受到了严重影响，仅有不到20%的个体能够在24小时内恢复正常的翻正行为，这一结果凸显了翻正能力作为敏感行为指标的重要性。

翻正行为是普通海蜗牛避免捕食者和脱水的重要手段。在本研究中，普通海蜗牛在暴露于3,4-DCA后，翻正时间明显延长，甚至在某些情况下完全无法完成翻正动作。这一现象与之前的研究结果相吻合，例如在实验中暴露于抗抑郁药物（如氟西汀、舍曲林、帕罗西汀和文拉法辛）的海洋蜗牛（*Ilyanassa obsoleta*）表现出类似的翻正延迟。此外，长期暴露于船舶低频噪音的海蛞蝓（*Onchidium reevesii*）也显示出翻正能力的下降，这与神经系统损伤和细胞凋亡有关。这些研究都表明，翻正能力可以作为评估神经毒性的重要行为指标。

在摄食反应方面，普通海蜗牛对3,4-DCA的暴露同样表现出显著的敏感性。实验中，在暴露结束后的一天，研究人员将海 lettuce（*Ulva lactuca*）引入实验容器中，以观察普通海蜗牛的摄食行为。结果表明，随着3,4-DCA浓度的升高，普通海蜗牛的摄食活动显著减少。尽管在较低浓度的暴露下，海蜗牛仍然能够完成翻正动作，但它们对食物的反应能力却明显下降。这一结果表明，摄食行为不仅与物理接触有关，还可能受到化学物质对神经系统的影响。因此，摄食活动可以作为评估化学污染对生物体影响的早期预警指标。

为了更全面地评估普通海蜗牛对3,4-DCA的敏感性，本研究还结合了文献数据和生态毒性数据库（ECOTOX）中的信息，构建了物种敏感性分布（SSD）。SSD是一种常用的生态风险评估工具，通过比较不同物种对污染物的反应来预测其对生态系统的潜在影响。研究中整合了20种海洋物种的EC50和LC50数据，发现普通海蜗牛的敏感性处于中等水平，介于某些高度敏感的物种（如大西洋鳕鱼，*Gadus morhua*）和相对不敏感的物种（如滑舌螺，*Crepidula fornicate*）之间。其中，大西洋鳕鱼对3,4-DCA的敏感性最高，其LC50值仅为0.31?mg/L，这一浓度接近本实验中最低的暴露浓度（0.4?mg/L），在该浓度下，普通海蜗牛的翻正能力受到严重影响。这一结果表明，普通海蜗牛可能在较低浓度的污染物暴露下表现出明显的生理和行为变化，而这些变化可能尚未达到致死水平。

构建SSD的过程中，研究者采用了物种协方差加权方法，以更准确地反映不同物种对污染物的反应差异。此外，由于大部分SSD数据来源于LC50值，即对死亡率的评估，而本研究更关注行为变化，因此需要将行为指标与LC50值进行对比。在本研究中，普通海蜗牛的摄食活动被用作与LC50最接近的替代指标，其EC50值为0.65?mg/L（置信区间为0.53–0.82?mg/L），这一数值在SSD曲线中处于中等位置，表明普通海蜗牛对3,4-DCA的敏感性适中。这说明普通海蜗牛可以作为评估沿海生态系统对化学污染影响的有用物种，其行为反应能够提供比死亡率更早、更敏感的生态影响信号。

普通海蜗牛的行为变化不仅有助于评估污染物的毒性，还能揭示其在生态系统中的生态功能。例如，主动吸附行为与维持水生环境中的附着稳定性有关，翻正行为则影响其在潮间带中的移动能力和生存机会，而摄食活动则直接关系到能量获取和生态系统的营养循环。因此，这些行为指标能够为生态毒性评估提供重要的信息。此外，普通海蜗牛的适应性强，能够在不同的环境条件下生存，这使得它成为一种理想的生物监测工具。它不需要复杂的饲养条件，且实验操作相对简单，这有助于在实际环境中进行快速和大规模的毒性测试。

本研究的结果表明，普通海蜗牛对化学污染表现出高度敏感的行为反应，这些反应可以作为早期预警信号，帮助研究人员及时发现污染物对生态系统的潜在影响。同时，普通海蜗牛的广泛分布和生态重要性使其成为一种重要的“哨兵物种”，能够在不破坏生态系统结构的情况下，反映环境变化对生物群落的影响。此外，普通海蜗牛的行为变化与化学污染的剂量效应密切相关，这种关系为建立更精确的生态毒性评估模型提供了依据。

尽管本研究取得了重要的进展，但仍然存在一些局限性。例如，实验中使用的3,4-DCA浓度可能并不完全代表实际环境中可能遇到的污染物浓度，因此需要进一步研究不同污染物对普通海蜗牛的影响。此外，普通海蜗牛的化学感知机制尚未完全明确，未来的研究可以探索其是否具备专门的化学感受器，如触角或嗅觉器官，以识别污染物并做出相应的行为反应。这些研究将进一步加深我们对普通海蜗牛生态适应性和污染物响应机制的理解。

总的来说，普通海蜗牛作为一种非模式物种，具有成为海洋生态毒性监测工具的巨大潜力。其行为变化不仅能够提供早期的生态影响信号，还能帮助研究人员评估污染物对生态系统的影响程度。通过开发和标准化针对普通海蜗牛的毒性测试方法，我们可以更全面地了解沿海生态系统对化学污染的敏感性，并为环境管理提供科学依据。本研究的结果为进一步探索普通海蜗牛在生态毒性评估中的应用提供了基础，同时也为未来研究其他污染物对普通海蜗牛的影响提供了方向。