微塑料污染对两栖动物健康的复杂影响:不同类型微塑料对幼年皱褶蛙(Glandirana rugosa)的生理效应研究

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Aquatic Toxicology 4.1

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  本研究针对微塑料(MPs)对两栖动物生理机制的复杂影响,以半水生皱褶蛙(Glandirana rugosa)为模型,对比分析了聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(PE)的毒性差异,并引入纤维素对照组以区分物理与化学效应。结果表明,MPs暴露显著提高死亡率(PE组尤为突出),引发皮质酮升高、氧化应激(抗氧化酶失衡)及肠道适应性延长,揭示了MPs作为生理应激源的多重危害。该研究为两栖动物种群衰退的机制提供了新视角,强调长期生态评估的紧迫性。

  

塑料产业的扩张在带来便利的同时,其废弃物——尤其是直径小于5毫米的微塑料(MPs)——已成为全球性环境威胁。这些颗粒通过初级(如洗护品微珠)和次级(大塑料降解)来源进入生态系统,难以降解且易扩散,对从无脊椎动物到哺乳动物的各类生物造成危害。两栖动物因其透皮性和水陆两栖生活史,更易暴露于MPs污染中。然而,现有研究多聚焦于水生幼体阶段,对占据生命周期更长的变态后阶段关注不足。此外,MPs的毒性机制尚不明确:是物理阻塞还是化学添加剂主导?不同聚合物类型(如低密度PP与PE)的差异效应如何?这些问题亟待解答。

针对上述空白,国立公州大学的研究团队以半水生皱褶蛙(Glandirana rugosa)幼体为模型,在《Aquatic Toxicology》发表研究,系统评估了PP和PE的生理毒性。研究设置MPs暴露组(PP、PE)及纤维素对照组,通过死亡率统计、激素检测(皮质酮)、抗氧化酶活性分析及肠道形态观测等多指标联用,揭示了MPs的复合效应。

实验动物与设计
从韩国忠清南道流域采集的皱褶蛙自然繁殖后代被分为四组:对照组、纤维素组、PP组和PE组,进行为期28天的暴露实验。MPs浓度为环境相关水平(104 particles/L),纤维素组用于区分颗粒物理效应与塑料特异性毒性。

死亡率与生理状态
PE组死亡率显著高于对照组(p=0.019)和纤维素组(p=0.003),PP组次之。皮质酮水平在MPs组均升高,表明内分泌系统激活。抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶)平衡打破,提示氧化应激(ROS累积),但纤维素组同样出现该现象,说明颗粒物理刺激可触发应激反应。

肠道适应与MPs积累
所有颗粒暴露组均出现肠道延长(PP组最显著),可能是应对消化障碍的适应性改变。显微观察显示PP在肠道内分布广泛,而PE更易聚集,可能与密度差异(PE 0.97 vs PP 0.89–0.92)导致的悬浮行为有关。

讨论与意义
该研究首次证实MPs对变态后两栖动物的多重胁迫:PE的化学毒性(如添加剂渗出)可能主导死亡率升高,而PP的物理效应(如肠道阻塞)更显著。肠道形态可塑性为两栖类应对MPs提供了缓冲,但长期暴露可能耗尽这种适应潜力。研究强调,低密度MPs(如PP、PE)对半水生物种的威胁被低估,其通过氧化损伤、能量代谢干扰及激素紊乱等途径,可能加速种群衰退。

这一成果为MPs的生态风险评估提供了新维度,呼吁将聚合物类型纳入毒性评价体系,并针对两栖类生活史特性设计保护策略。未来需结合野外调查,探究MPs与其他环境压力(如紫外线、病原体)的协同效应,以更全面理解全球两栖动物危机的驱动因素。

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