麻痹性贝类毒素对海鸦的亚致死效应研究：揭示石房蛤毒素摄食的行为响应与生态风险

为解析麻痹性贝类毒素(PSTs)对海鸟的生态威胁，研究人员通过人工投喂石房蛤毒素(STX)和亚历山大藻提取物，测定普通海鸦(Uria aalge)的半数有效剂量(ED50为89-366 μg STX-eq·kg-1)，发现亚急性暴露可降低摄食量(-187 g·day-1)，为北极海域有害藻华(HAB)事件的海鸟保护提供关键阈值数据。

　　

在北极海域日益频繁的有害藻华(HAB)事件中，一种名为石房蛤毒素(Saxitoxin, STX)的神经毒素正悄然威胁着海洋生态链。这种由亚历山大藻(Alexandrium catenella)等藻类产生的麻痹性贝类毒素(Paralytic shellfish toxins, PSTs)，通过食物链富集后可能导致海鸟大规模死亡。2015-2016年冬季，阿拉斯加海域曾发生震惊学界的普通海鸦(Uria aalge)死亡事件，约46万至400万只海鸦死亡，尽管尸检显示多数死于饥饿，但36%的个体体内检出STX残留。这种毒素究竟如何影响海鸟生存？是直接致死还是通过削弱捕食能力间接导致死亡？这些问题成为困扰海洋生态学家的难题。

为揭开谜底，美国地质调查局等机构的研究团队在《Harmful Algae》发表突破性研究。他们采用人工孵化海鸦雏鸟建立实验模型，通过灌胃纯化STX(STX-diHCl)和藻类提取物，首次系统评估了毒素的剂量-效应关系。研究运用改良序贯试验法测定行为学ED₅₀，结合高效液相色谱分析组织分布，并设计7天亚慢性暴露实验模拟自然暴露场景。

【ED₅₀ estimation】
通过26只海鸦的剂量反应实验，测得纯STX-diHCl引发生态相关行为改变的ED_50E为89 μg STX-eq·kg^-1，而亚历山大藻提取物的ED₅₀高达366 μg STX-eq·kg^-1。这种3.1倍的差异揭示藻类基质中可能存在毒素缓释效应或种间代谢差异。值得注意的是，当剂量超过阈值时，海鸦会出现翅膀下垂、平衡失调等典型神经症状，但若能存活24小时，约92%个体可完全康复。

【Tissue distribution】
在死亡个体中，STX组织浓度呈现明显器官特异性：胃肠道(3-379 μg·100g^-1)>肝脏>肌肉。这种分布模式支持将消化道作为野生海鸟PST暴露的生物标志物。更引人注目的是，藻类提取物处理组检测到STX代谢产物，首次证实海鸟具有生物转化PSTs的能力。

【Chronic effects】
持续7天的亚慢性实验显示，即使低于ED₅₀的毒素暴露(50 μg·kg^-1·day^-1)仍导致显著摄食减少(-187 g·day^-1)，这可能是野外海鸦饿死的重要诱因。

这项研究构建了PSTs影响海鸟生存的双重机制模型：高剂量暴露直接引发神经麻痹导致溺亡，而长期低剂量暴露则通过抑制摄食引发饥饿。提出的89 μg·kg^-1安全阈值为解释野生海鸟尸检数据提供标尺，而发现的生物转化现象则改写了对海鸟解毒机制的认知。随着北极变暖加剧HAB事件，这些成果对预测海鸟种群风险具有重要预警价值。论文通讯作者Matthew M. Smith强调，未来需关注气候变暖背景下PSTs与其他环境压力的协同效应，这些发现也为制定北极海洋生态保护策略提供了科学依据。