微塑料抑制桡足类对形成有害藻华的甲藻 Alexandrium catenella 的摄食

《Harmful Algae》：Microplastics suppress copepod grazing of the harmful algal bloom-forming dinoflagellate, Alexandrium catenella

　　

微塑料降低了桡足类对 A. catenella 的摄食率。微塑料提高了桡足类对非毒性藻类的摄食率。混合微塑料缓解了其对 A. catenella 摄食率的负面影响。在微塑料存在下，对 G. aureolum 的摄食率是 A. catenella 的五倍。有害藻华（HABs）已成为全球经济、公共健康和生态系统的全球性威胁，其加剧常与气候变化、富营养化及浮游动物摄食不足有关。甲藻 Alexandrium spp. 可产生麻痹性贝毒（PSP）的 saxitoxin（STX），并通过桡足类产生的 copepodamides 诱导 STX 合成以增强抗摄食能力。微塑料（1 μm–5 mm）在沿海密度最高，而 Alexandrium 亦在沿海形成 HABs，但此前尚无研究考察微塑料如何影响浮游动物对 HABs 的摄食及藻华动态。研究人员评估了聚苯乙烯微塑料对桡足类 Acartia tonsa 摄食有害甲藻 A. catenella 的影响，设置不同藻密度、微塑料尺寸（4 和 10 μm）与浓度（250–10,000 mL–1），并共培养非产毒甲藻 Gymnodinium aureolum 以比较种间选择。假设尺寸近似藻类且浓度相当或更高的微塑料会抑制桡足类对两种甲藻的摄食。结果显示，10 μm 聚苯乙烯微珠在 1000 和 10,000 beads mL–1 下显著降低对 1000 cells mL–1 A. catenella 的摄食率（p < 0.01），而低藻密度（250、500 cells mL–1）时同尺寸微塑料无影响；4 μm 微珠（10,000 mL–1）及 4+10 μm 混合微珠不抑制摄食。对 G. aureolum，10,000 beads mL–1 的 10 μm 微珠显著提升摄食率（p < 0.05）。混合藻实验中，微塑料单独降低 A. catenella 摄食、提升 G. aureolum 摄食；混养时微塑料缓解对 A. catenella 的抑制，且 G. aureolum 摄食率仍为 A. catenella 的五倍（p < 0.05）。研究表明微塑料尺寸与浓度依赖性地改变桡足类摄食选择：在高峰藻华密度下抑制对产毒甲藻的摄食，可能促进 Alexandrium 藻华；在非产毒藻共存或低微塑料多样性时缓解该效应。微塑料还可经降低桡足类繁殖力、吸附 copepodamides 延长诱导 STX 合成等途径复合增强 HABs。该研究首次揭示微塑料–桡足类–HABs 三者互作，指出沿海微塑料与 Alexandrium 藻华共现将更频繁影响藻华动态及低营养级。

研究背景方面，有害藻华（HABs）对全球经济、公共健康与生态系统构成威胁，其形成除气候变暖与富营养化外，浮游动物摄食不足亦是重要因素。甲藻 Alexandrium spp. 产生 saxitoxin（STX）引发麻痹性贝毒（PSP），并可被桡足类分泌的 copepodamides 诱导增产，从而抵御摄食。微塑料（1 μm–5 mm）在沿海富集，而 Alexandrium 亦多发于沿海，但微塑料如何调控桡足类对 HABs 的摄食此前未见报道。研究人员以桡足类 Acartia tonsa 为对象，考察聚苯乙烯微珠对其摄食 A. catenella 及非产毒甲藻 Gymnodinium aureolum 的影响，论文发表于《Harmful Algae》。

关键技术方法上，研究人员从纽约 Shinnecock Bay 分离维持 A. tonsa 培养，藻类 A. catenella（Northport Bay NP8 株）与 G. aureolum（Meetinghouse Creek 株）于 f/2 培养基培养；选用 4 μm 与 10 μm 聚苯乙烯校准微珠，浓度 250–10,000 beads mL^–1，经流式细胞仪定容；摄食实验在 12 mL 孔板（10 mL 体系，单只雌性桡足 200 μm 以上，100 ind L^–1）中 18 ℃ 旋转培养 24 h，设单藻与混藻（各 500 cells mL^–1）处理，对照无微珠；按 Frost 公式由初始与终末藻浓度差计算摄食率 G = (g_c – g_t) / n，正态数据用单因素 ANOVA 与 Tukey HSD，非正态用 Kruskal–Wallis 与 Wilcoxon 检验（R 4.3.3）。

研究结果部分，3. Results 下：单养 A. catenella 时，10 μm 微珠在藻密度 1000 cells mL^–1 且微珠 1000 或 10,000 mL^–1 显著抑制摄食（p < 0.01），低藻密度无影响；4 μm 微珠（10,000 mL^–1）及 4+10 μm 混合微珠不抑制，表明尺寸与浓度依赖且混合尺寸可缓解抑制。单养 G. aureolum 时，10,000 beads mL^–1 的 10 μm 微珠显著提升摄食（p < 0.05），等效或低浓度无作用。混养实验中，单藻规律复现，但混养下微珠不再分别显著改变两藻摄食；微珠使混养中对 A. catenella 的摄食较单藻加微珠处理显著提升（p < 0.001），G. aureolum 摄食始终高于 A. catenella 约五倍（p < 0.05），整体混养摄食率由 0.64 ± 0.11 d^–1 升至 1.00 ± 0.07 d^–1。

讨论部分总结：微塑料对产毒 A. catenella 抑制摄食、对非产毒 G. aureolum 促进摄食，符合桡足类按适口性选食的逻辑；混养中微塑料缓解对 HAB 的抑制但因偏好非产毒藻仍可能经选择性摄食助长 Alexandrium 藻华。微塑料浓度处沿海实测上限，4–10 μm 为海洋优势尺寸，未来沿海共现频次将增。尺寸效应上 10 μm 有效、4 μm 无效、混合尺寸抵消抑制，或与摄食模式切换有关。微塑料无毒营养、降繁殖力，并与 STX 诱导、copepodamides 吸附（延长半衰期）形成复合增益。作者指出局限：未用老化塑料、plastisphere 生物膜、其他形状/聚合物、繁殖力指标及其他桡足类生活史阶段，需后续拓展。

研究结论翻译：聚苯乙烯微塑料微珠能显著降低桡足类对 A. catenella 的摄食率，并显著提高对非产毒藻 G. aureolum 的摄食率；微塑料对 Alexandrium 摄食的抑制呈尺寸与浓度依赖性，4 μm 微珠无效，混合尺寸缓解抑制；混养中非产毒藻为首选但微塑料使对产毒藻摄食有所回升，整体仍偏好 G. aureolum 达五倍，该选择性摄食在沿海微塑料与 Alexandrium 藻华共现背景下可能促进或延长有害藻华。微塑料经由抑制摄食、降低桡足类繁殖力及可能吸附 copepodamides 增强 STX 诱导等途径，对 HABs 动态构成复合驱动。