聚乙烯微塑料与二苯酮-3添加剂对大型溞和蚤状溞种间竞争的不同影响

为揭示微塑料(MPs)及其添加剂对浮游动物种间竞争的复合影响，研究人员通过21天暴露实验结合转录组分析，发现聚乙烯MP片段(MP)和含UV稳定剂二苯酮-3(MP/BP-3)分别使小型种蚤状溞(D. pulex)和大型种大型溞(D. magna)获得竞争优势，首次从毒理基因组学角度阐明了MPs与添加剂通过能量代谢和防御通路改变群落结构的机制。

　　

在当今全球水生态系统中，微塑料(MPs)污染已成为不容忽视的环境挑战。这些直径小于5毫米的塑料颗粒不仅遍布海洋和淡水系统，甚至在偏远湖泊和极地海域也能检测到，浓度最高可达10,000颗粒/m³。更令人担忧的是，MPs常携带塑化剂、阻燃剂和UV稳定剂等化学添加剂，这些物质在自然水体中的浓度可达ng/L至μg/L级，可能引发氧化应激、内分泌干扰等生态风险。然而，现有研究多聚焦于MPs对单一物种的毒性效应，忽视了其在群落水平上通过改变种间关系引发的"多米诺骨牌效应"。

针对这一空白，由韩国国家研究基金会和斯洛文尼亚研究创新机构支持的研究团队，在《Journal of Hazardous Materials》发表了创新性成果。研究选取淡水生态关键指示物种——大型溞(Daphnia magna)和蚤状溞(Daphnia pulex)作为模型，通过21天竞争实验结合转录组分析，首次揭示了聚乙烯MPs与UV过滤器二苯酮-3(BP-3)对浮游动物种间互作的差异化影响。

关键技术方法包括：1) 采用挤出法制备含3%(w/w) BP-3的聚乙烯MP纤维；2) 使用荧光标记和ICP-MS定量生物累积；3) 通过种群增长模型评估竞争动态；4) RNA测序解析毒理基因组响应。

【MP和BP-3对种间竞争的影响】
实验显示，纯MP暴露下体型较小的D. pulex更具优势，其MP摄取量显著降低(p < 0.05)，种群增长率更高；而含BP-3的MP暴露则使体型较大的D. magna占据优势，表现为更低的BP-3生物浓缩因子和更高的繁殖率。两因素方差分析证实处理方式与物种存在显著交互效应(F?,?? = 18.16, p = 0.0002)。

【毒理基因组学机制】
转录组分析发现：MP暴露使D. pulex能量代谢相关基因显著上调(p < 0.05)，而D. magna同类基因下调；MP/BP-3暴露则导致D. magna防御相关基因上调，D. pulex同通路基因下调。这表明小型种通过优化能量分配适应MP压力，而大型种依赖解毒系统抵抗添加剂毒性。

结论部分强调，MPs与添加剂通过不同生物路径改变种间竞争格局：MPs通过影响能量分配使小型种受益，添加剂则通过生物累积差异使耐受性更强的大型种占优。该研究首次将化学添加剂纳入MPs生态风险评估框架，为预测水生态系统对复合污染的响应提供了新视角。讨论指出，这种"尺寸选择压力"可能重塑浮游动物群落结构，进而影响水生食物网能量流动，建议未来研究应关注MPs-添加剂复合体在多营养级中的作用。