《Hydrobiologia》：Dormant cysts are resistant to acute malathion toxicity, but hatching phenology is altered in Dendrocephalus brasiliensis (Crustacea: Anostraca)
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巴西树枝蚤（Dendrocephalus brasiliensis）Pesta, 1921是一种典型的临时水生环境鳃足类动物，其种群持续存在依赖于沉积物中积累的休眠包囊的活力。本研究检验了以下假设：无节幼体对马拉硫磷的敏感性高于包囊，且包囊暴露于该杀虫剂可
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巴西树枝蚤（Dendrocephalus brasiliensis）Pesta, 1921是一种典型的临时水生环境鳃足类动物，其种群持续存在依赖于沉积物中积累的休眠包囊的活力。本研究检验了以下假设：无节幼体对马拉硫磷的敏感性高于包囊，且包囊暴露于该杀虫剂可能改变孵化动态。为检验该假设，研究人员使用商业有机磷杀虫剂马拉硫磷制剂的环境相关浓度，开展了无节幼体急性毒性试验和包囊孵化实验。结果表明，马拉硫磷对无节幼体表现出高毒性，而包囊即使在最高测试浓度下仍维持高孵化率，表明其对污染物的耐受性更强，并凸显了包囊作为物种持续存在与恢复力关键组分的作用。然而，这种表观抗性并不意味着无效应，因为暴露改变了孵化物候，表现为降低初始孵化峰值并将幼体出现时间重新分布。这些亚致死改变可能损害补充 recruitment，并改变临时水生环境中种群结构与动态，强调了将休眠阶段纳入生态毒理学风险评估的重要性。
论文解读
一、研究背景与问题
巴西树枝蚤（Dendrocephalus brasiliensis）是分布于阿根廷巴塔哥尼亚至巴西东北部的一类淡水鳃足类动物，栖息于临时池塘、水库和雨季形成的积水坑等短暂性水体中。该物种具有两性异形和专性配子生殖，仅产生抗性包囊，这些包囊在沉积物中累积形成包囊库，构成物种维持的主要机制。在临时水体经历干旱期后，包囊在水分恢复时孵化，保障种群补充和持续存在。休眠包囊具有高度恢复力，能在不利条件下长期存活，抵抗对活动阶段致死的因素。然而，该类物种面临有机磷杀虫剂如马拉硫磷的污染风险。马拉硫磷是巴西使用量最大的十种农药之一，2023年活性成分销量达12731.67吨，广泛用于农业和城市害虫防治及公共卫生媒介控制。环境监测显示，马拉硫磷在农业活动相关水域中浓度可达约860 μg l?1（墨西哥地表水）和超过600 μg l?1（美国临时水体），足以对水生生物造成急性毒性效应。尽管已有研究表明巴西树枝蚤无节幼体对马拉硫磷高度敏感（48小时半数效应浓度EC50为0.3 μg l?1），但关于农药对休眠阶段影响的数据仍然匮乏。因此，本研究旨在评估和比较环境相关浓度商业马拉硫磷制剂对该物种两个个体发育阶段——代表活动阶段的无节幼体和代表休眠阶段、构成种群持续主要机制的包囊——的效应，检验无节幼体对污染物急性敏感性高于包囊、而包囊暴露可能损害与包囊库活力相关的关键过程（如孵化率和后续补充）的假设。
二、研究内容与结论
研究在巴西圣卡洛斯联邦大学生态学与进化生物学系湖沼学与生态毒理学实验室开展。实验一采用急性毒性试验，依据OECD指南202号（原为水蚤属设计，经Santos等人2018年描述的方法调整为巴西树枝蚤），以固定化/死亡率为响应变量构建剂量-反应曲线并估算48小时EC50。实验二评估不同马拉硫磷浓度对包囊孵化率的影响，将3200个包囊分为64组，每组50个，暴露于八个浓度（0、100、150、225、340、500、750和1125 μg l?1）的马拉硫磷溶液中，每24小时计数孵化无节幼体，实验持续196小时。统计分析方面，实验一采用Probit方法进行剂量-反应回归分析，使用drc包拟合双参数对数-逻辑斯蒂函数估算EC50及95%置信区间；实验二先考虑线性混合模型（LMM），因随机效应方差可忽略而简化为简单线性模型（LM），评估浓度和暴露时间的主效应及交互作用，另采用单因素方差分析（ANOVA）检验各处理组平均总孵化量差异。
三、研究结果
实验一——剂量-反应曲线与EC50估算：Probit模型描述了马拉硫磷浓度与巴西树枝蚤无节幼体固定化之间的典型S形剂量-反应关系，随浓度升高固定化比例逐渐增加。估算的EC50为204.41 μg l?1（95%置信区间195.72–213.11 μg l?1）。该值表明该物种对马拉硫磷高度敏感，根据全球化学品统一分类和标签制度（GHS），马拉硫磷属于急性毒性类别1，对水生无脊椎动物高毒。
实验二——包囊孵化结果：单因素方差分析显示各处理组平均孵化量无统计学显著差异（F?,?? = 2.04；p = 0.0658）。各浓度处理组最终孵化率介于60.0 ± 12.3%（1125 μg l?1）至74.0 ± 9.2%（100 μg l?1）之间。简单线性模型整体显著（F?,??? = 291.3；p < 0.001），决定系数R2 = 0.6324。模型系数分析显示，暴露时间对孵化数量有显著负效应（系数 = ?3.5474；p < 2 × 10?1?），即孵化个体数随时间显著减少；浓度单独的主效应不显著（p = 0.150）；但浓度与时间之间存在显著交互作用（系数 = 0.5624；p < 4.9 × 10??）。在低浓度处理组（0、100和150 μg l?1）中，孵化峰值出现在最初24小时，随后逐渐下降；而在高浓度处理组（225–1125 μg l?1）中，最初24小时的孵化数量随浓度升高而减少，后续孵化在时间上重新分布，峰值出现在48小时和96小时，直至192小时显著下降。
四、讨论与结论
讨论部分指出，马拉硫磷对巴西树枝蚤无节幼体具有急性毒性效应，EC50为204.41 μg l?1，表明该物种对化合物高度敏感。考虑到环境相关浓度可达369 μg l?1，脉冲污染事件产生200–400 μg l?1浓度即构成即时关键生态毒理学风险。马拉硫磷在水体中的降解受pH和温度强烈影响，在实验条件（25°C、pH 8.0–8.5、重组水）下48小时暴露期内不太可能发生显著降解。温度升高可能进一步增强毒性，这对常见于热带和亚热带环境的巴西树枝蚤尤为值得关注。相比之下，包囊在所有测试浓度下均维持高孵化率，表明休眠阶段对污染的耐受性显著高于活动阶段，包囊库作为物种恢复力的核心组分具有重要生态意义。然而，马拉硫磷暴露改变了孵化物候：高浓度处理组初始孵化峰值降低，孵化在时间上重新分布并出现不规则波动，表明杀虫剂干扰了孵化过程的同步化。马拉硫磷具有中等亲脂性（log K?w ≈ 2.36），可能穿透包囊壳进入胚胎环境，干扰敏感的胚胎发生过程。孵化同步性在临时水体群落初始组织中发挥核心作用，决定物种进入系统的时间顺序和竞争格局。孵化延迟可能破坏这种时间层级，在水分期短暂且不可预测的环境中，延迟孵化的个体面临与体型更大、形态更发达竞争者相遇的不利局面，可能显著降低完成生活史的概率。种群层面，孵化模式紊乱可能压缩种群年龄结构基部，降低种群增长潜力并增加人口统计不稳定性。
研究结论指出，环境相关浓度商业马拉硫磷制剂暴露可显著损害巴西树枝蚤活动阶段的存活；休眠包囊对污染物表现出更强耐受性，构成物种在化学干扰环境中持续存在和恢复力的关键组分。然而，这种表观抗性并不意味着无效应，马拉硫磷可能通过改变孵化时间和同步性干扰孵化动态，构成具有潜在补充、初始队列及种群结构和动态影响的亚致死效应。未来研究应探索这种差异耐受性的生理机制，并评估农药暴露对包囊库的长期和多代效应。
