黑海斜齿鲱(Alosa immaculata)微塑料、有机污染物与寄生虫复合胁迫的生物学综合评价

《Sustainability》:Integrated Assessment of the Biological Condition of Alosa immaculata in Relation to Microplastics, Organic Contaminants, and Parasites

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Sustainability 4.1

编辑推荐:

  里海斜齿鲱(Alosa immaculata Bennett, 1835)是多瑙河–黑海流域最具经济与生态重要性的物种之一,受到多种人为与生物压力影响。本研究旨在调查从罗马尼亚下多瑙河奇什卡尼(Chi?cani)地区采集的个体中微塑料、持久性有机污染物(POP

  
里海斜齿鲱(Alosa immaculata Bennett, 1835)是多瑙河–黑海流域最具经济与生态重要性的物种之一,受到多种人为与生物压力影响。本研究旨在调查从罗马尼亚下多瑙河奇什卡尼(Chi?cani)地区采集的个体中微塑料、持久性有机污染物(POPs)、多环芳烃(PAHs)及内寄生虫的存在情况,并评估其生物学状况指标。微塑料总丰度为每个体1.36 ± 1.8 SD个颗粒,胃肠道(每个体1.33 ± 1.32 SD个微塑料)与肌肉组织(每个体0.23 ± 0.62 SD个微塑料)之间存在显著差异。有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)的中位浓度分别为0.560 μg/g和0.576 μg/g,其中六氯苯、七氯和林丹在OCPs中占主导,而菲和萘在PAHs中占主导。寄生虫学分析鉴定出4种内寄生虫,其中Hysterothylacium sp.为优势属,其感染率、平均感染强度和平均丰度均最高。未发现这些胁迫因子与形态测量指标或状况指数之间存在显著关联。研究结果记录了所检测的A. immaculata个体中微塑料、有机污染物和寄生虫的共存现象,强调了对这一具有生态和经济意义的重要物种进行长期综合监测的必要性。
论文解读:黑海斜齿鲱(Alosa immaculata)多重复合胁迫的综合评估

一、研究背景与科学问题

水生生态系统正面临微塑料、持久性有机污染物(POPs)和病原体等多重干扰因素。快速工业化、农业集约化、城市发展、河流调节、航运及气候变化持续向水环境释放常规与新兴污染物,对生态完整性、生物多样性保护、渔业可持续性和食品安全构成威胁。下多瑙河、多瑙河三角洲与黑海西北部构成一个生态连续体,河流网络在营养物质、化学污染物和病原体从陆地环境向海洋生态系统转移中起关键作用。微塑料因其粒径小、比表面积大且具有疏水性,可吸附持久性有机污染物,成为有害化学物质和生物制剂的潜在载体。POPs具有持久性、抗降解性、远距离迁移潜力和食物网生物累积能力;多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)因工业排放、燃料燃烧、城市径流等在水生生态系统中频繁检出。寄生虫可调控种群、连接食物网,对环境变化高度敏感,同时部分寄生虫类群可富集污染物,其与污染物对宿主健康可能产生叠加或协同效应。

黑海斜齿鲱(Alosa immaculata Bennett, 1835)是多瑙河–黑海流域最具生态和经济价值的物种之一。这种溯河洄游性鲱科鱼类 endemic 于黑海流域,大部分时间生活在海洋环境,春季洄游进入多瑙河,促进两生态系统间能量和养分转移。铁门水坝建设、过度捕捞和污染导致其种群下降,目前被IUCN红色名录列为“易危”(VU),并受海洋战略框架指令(MSFD)描述符3(D3)渔业监测。尽管压力重重,黑海斜齿鲱仍是下多瑙河和黑海流域的重要渔业资源。然而,目前在同一物种个体中同时评估微塑料摄入、化学污染物和寄生虫感染的综合性研究仍然稀少,下多瑙河–黑海流域的相关数据尤为缺乏。因此,研究人员开展本研究,旨在检验微塑料、有机污染物和寄生虫的存在与黑海斜齿鲱生物学状况变化相关的假说。

二、研究设计与关键技术方法

研究人员于2025年3–4月期间,在罗马尼亚下多瑙河奇什卡尼(Chi?cani)地区(45.2133° N, 27.9644° E)使用围网采集30尾黑海斜齿鲱标本,水深7–10米。标本在?20 °C冷冻保存14天后进行实验室分析。

主要关键技术方法包括:(1)微塑料分析:采用10%氢氧化钾(KOH)溶液对半份胃肠道(GIT)和肌肉组织进行化学消化,经1.6 μm Whatman微纤维滤膜过滤,在Olympus SZX10体视显微镜下目视检查,使用热针测试初步确认塑料来源,并按形态、颜色和粒径分级;同时设置程序空白和控制空白以排除污染,将空白中发现的纤维与样品进行一对一排除。(2)有机氯农药和多氯联苯分析:采用微波辅助丙酮–己烷(1:1, v/v)萃取冻干肌肉组织,经硫酸去脂、铜粉净化和Florisil柱层析后,用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)分析9种OCPs和7种PCB同系物;回收率85%–110%,LOD为0.0002–0.0007 μg/g干重。(3)多环芳烃分析:采用索氏提取法以甲醇萃取8小时,皂化后浓缩,用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析16种优先PAHs;内标为9,10-二氢蒽,LOD为0.0001 μg/g干重。(4)寄生虫学检查:经腹侧纵向解剖,分别检查胃和肠道,通过宏观和微观检查、组织刮取和压片制备,依据形态学特征和分类检索表鉴定至属水平,并按Bush等定义计算感染率、平均丰度和平均感染强度。(5)统计方法:使用Shapiro–Wilk检验正态性;组间比较采用Welch t检验或Mann–Whitney U检验;配对样本比较采用Wilcoxon符号秩检验和精确McNemar检验;关联分析采用Spearman秩相关,经Benjamini–Hochberg错误发现率(FDR)校正;多变量模式采用主成分分析(PCA);同时构建多元线性模型,以HC3稳健标准误评估性别、ΣOCP浓度、微塑料丰度和寄生虫负荷对Kn、HSI和GSI的联合影响。

三、主要研究结果

1. 形态测量数据:30尾黑海斜齿鲱的平均体长为29.45 cm ± 1.68 SD,体重为215.66 g ± 39.88 SD。b值(2.781)表明负异速生长,R2为0.786,体长–体重关系强。性别比1.72:1偏向雌性(63.3%)。雌雄间在体长、体重、Fulton条件因子(K)、相对条件因子(Kn)和肝体指数(HSI%)上无显著差异。雌性性腺体指数(GSI%)平均值(5.25 ± 1.55%)高于雄性(3.69 ± 2.25%),但差异不显著(p = 0.064)。体长与体重强相关(ρ = 0.873, p < 0.001),体重与HSI正相关(ρ = 0.579, p < 0.001)。

2. 微塑料:30尾中有19尾检出微塑料,总丰度为每个体1.36 ± 1.8 SD个(共41个颗粒)。仅统计污染个体(n=19)时,负荷升至2.15 ± 1.86 SD个/个体。胃肠道微塑料出现频率(FO%)显著高于肌肉(63.3% vs. 16.7%;精确McNemar检验,p < 0.001),丰度也显著更高(Wilcoxon符号秩检验,p = 0.00020)。胃肠道平均1.33 ± 1.32 SD个/个体,肌肉组织平均0.23 ± 0.62 SD个/个体(或0.04 ± 0.12 MP/g)。纤维是主要形态类型,占95.12%;胃肠道中微塑料以粒径1–5 mm(73.53%)和透明色(55.88%)为主,肌肉组织中则以100–330 μm(57.14%)和黑色(71.43%)为主。总微塑料丰度与寄生虫丰度、多样性及各项生物学指数均无显著关联,也未发现性别差异。

3. 持久性有机污染物(OCPs和PCBs):ΣOCPs和ΣPCBs中位浓度分别为0.560和0.576 μg/g干重。OCP谱中六氯苯(HCB)、七氯和林丹占主导,合计占总OCP浓度的96.35%。七氯与GSI呈显著负相关(ρ = ?0.566, p ≈ 0.001),经Benjamini–Hochberg校正后仍显著(q ≈ 0.007)。ΣOCP浓度与GSI的负相关在雌性(ρ = ?0.531, p = 0.019)和雄性(ρ = ?0.670, p = 0.024)中分别存在,但ΣOCP浓度在性别间无显著差异。ΣOCPs、ΣPCBs和ΣPAHs与寄生虫丰度、丰富度及微塑料丰度均无显著关联。

4. 多环芳烃(PAHs):ΣPAHs中位浓度为0.340 μg/g干重,范围为0.002–2.578 μg/g干重。低分子量PAHs(LMW-PAHs)占主导,菲和萘分别占平均ΣPAH浓度的约52.7%和38.7%。高分子量PAHs(HMW-PAHs)浓度较低。ΣPAHs与K、HSI或GSI无显著关联。

5. 寄生虫分析:共发现4种内寄生虫,分属Pronoprymna、Lecithaster、Hysterothylacium和Contracaecum属。Hysterothylacium sp.具有最高感染率、平均感染强度和平均丰度,在66.67%的肠道和73.33%的胃中存在;平均感染强度为肠道10.95个/宿主、胃10.05个/宿主;平均丰度为肠道7.30个/鱼、胃7.37个/鱼。该属在83.3%的鱼中检出,占所有寄生虫的68.8%,平均感染强度17.60,平均丰度14.67个/鱼。寄生虫总丰度在雌雄间无显著差异(21.42 vs. 21.18个/个体,p = 0.635)。寄生虫丰度与体长、体重、K、Kn、HSI和GSI均无显著关联。

6. 综合评估:经FDR校正(66对比较)后,以下相关性仍显著:体长–体重(ρ = 0.873, q < 0.001)、体重–Kn(ρ = 0.751, q < 0.001)、寄生虫总丰度–寄生虫丰富度(ρ = 0.684, q < 0.001)、体重–HSI(ρ = 0.579, q = 0.013)、K–Kn(ρ = 0.562, q = 0.016)。ΣOCP–GSI的相关性在完整探索性相关矩阵校正后不显著(q = 0.196)。主成分分析显示前三个主成分解释59.6%总方差(PC1=23.5%,PC2=19.1%,PC3=17.0%)。寄生虫丰富度和总丰度对PC1贡献最大(载荷分别为0.524和0.511),ΣOCPs与GSI在PC3上载荷相反(分别为0.573和?0.567)。多元线性模型表明:Kn模型和HSI模型解释力低(R2分别为0.181和0.019),无显著关联;GSI模型解释40.5%变异(R2=0.405),在校正性别、微塑料丰度和寄生虫负荷后,较高ΣOCP浓度与较低GSI显著相关(β = ?0.686, p = 0.0013),性别也与GSI显著相关(男性β = ?1.821, p = 0.017),而微塑料丰度和寄生虫负荷不是显著预测因子。

四、讨论与结论

讨论部分指出,黑海斜齿鲱的Fulton条件因子(K)平均值为0.84,与2025年多瑙河圣格奥尔基支流下游采集的个体(平均0.812)相似。K值随上溯洄游距离增加而下降。HSI%(平均1.16)低于以往报告值,繁殖期间能量储备消耗可导致HSI降低。GSI平均值4.67%,与2022年奇什卡尼同类样本接近,但低于1987年记录。微塑料分析结果与2025年报告相似,纤维为主导类型。肌肉组织中的微塑料检出提示暴露不仅限于胃肠道。寄生虫群落与黑海及多瑙河早期报告一致。关于ΣOCP与GSI的负关联,讨论强调脂质动员和生殖发育可能影响有机氯农药在组织间的分配,这一关联不能被解释为直接内分泌干扰效应,可能反映污染物暴露、繁殖阶段、脂质代谢和组织分配的共同影响。研究局限性包括样本量较小、仅单一采样点、GIT对半分割可能低估微塑料和寄生虫负荷,以及未同步分析水样和沉积物、未测定肌肉脂质含量和未进行脂质归一化。

结论部分总结:本研究对下多瑙河采集的黑海斜齿鲱进行了生物学状况、微塑料、寄生虫感染和有机污染物的综合评估。个体间生物学状况总体上相近,生物指数反映了采样期物种的生理和繁殖状态。30个个体中19个检出微塑料,胃肠道出现频率和丰度(63.3%)显著高于肌肉组织(16.7%),纤维为主要形态类型。寄生虫感染广泛,83.3%的鱼检出寄生虫,Hysterothylacium sp.为优势类群。有机污染明显,ΣOCPs中位浓度为0.560 μg/g干重,ΣPCBs为0.576 μg/g干重,OCP谱以HCB、七氯和林丹为主。PAHs中菲和萘为主要贡献者。在多元模型中,较高ΣOCP浓度与较低GSI相关,但该发现是暂时的,成对关联经多重检验校正后不显著,且不能确立因果关系。微塑料丰度与ΣOCP浓度无关联,因此现有结果不能确立OCP暴露与微塑料摄入之间的相互作用。然而,黑海斜齿鲱中OCPs和微塑料共存的情况需要进一步研究其潜在相互作用,且不能将暴露归因于特定地点。总体而言,微塑料、PAHs、OCPs、PCBs和寄生虫感染在黑海斜齿鲱中的同时出现,支持在下多瑙河–黑海系统的环境监测中采用综合多胁迫因子方法。鉴于该物种的生态价值、在水生食物网中的作用以及污染物暴露对鱼类健康、可持续渔业和食品安全的潜在影响,应持续监测这一洄游性经济重要物种。

(注:本文解读基于原文内容浓缩,未推测原文未提及的信息,专业术语首次出现时已用括号备注英文缩写或解释,作者名和非英文符号按原文保留,未包含参考文献引用标识和图表标识。)
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号