《Sustainability》:Spatial Variation in Heavy-Metal Bioaccumulation and Associated Physiological Stress Biomarkers in Bufo regularis Across Three Different Locations in Southwestern Nigeria
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城市化是环境污染的主要驱动因素,但其对快速发展地区两栖动物的生理后果仍未得到充分认识。本研究调查了尼日利亚西南部沿城市-乡村梯度分布的普通蟾蜍(Bufo regularis)体内重金属生物累积及相关生理应激生物标志物的空间变异。研究人员从奥索博(Osogbo)
城市化是环境污染的主要驱动因素,但其对快速发展地区两栖动物的生理后果仍未得到充分认识。本研究调查了尼日利亚西南部沿城市-乡村梯度分布的普通蟾蜍(Bufo regularis)体内重金属生物累积及相关生理应激生物标志物的空间变异。研究人员从奥索博(Osogbo)、伊莱-伊费(Ile-Ife)和莫达凯基(Modakeke)样点采集成年蟾蜍,并定量分析了肝脏和肌肉组织中选定重金属(包括Pb、Cd、Zn、Cu和Cr)的浓度。为评估亚致死生物学效应,研究人员检测了氧化应激生物标志物超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、还原型谷胱甘肽(GSH)和脂质过氧化产物丙二醛(MDA),并同时分析身体状况指数。奥索博样点个体的重金属浓度显著高于伊莱-伊费和莫达凯基样点,其中Pb和Cd表现出最强的空间梯度。相应地,奥索博种群表现出升高的抗氧化酶活性和MDA水平,表明氧化应激加剧,而GSH水平和身体状况指数降低。这些研究结果表明,B. regularis能够有效反映土地利用梯度上金属污染及相关生物效应的空间格局。本研究强调了两栖动物作为城市环境健康生物指示剂的实用性,并凸显了金属污染在热带城市化景观中可能造成的长期生态后果。
城市化是环境污染物的重要来源。两栖动物因皮肤通透且生活史跨越水陆环境,被公认为生态系统生物指示剂。重金属(heavy metals)如Pb、Cd、Hg、Cu、Zn可通过生物累积(bioaccumulation)干扰机体生理并诱发氧化应激(oxidative stress)。在热带发展中国家,城市扩张和固体废物管理不善加剧了土壤和水体污染,并通过食物链传递威胁生物多样性和人类健康。尼日利亚西南部的普通蟾蜍(Bufo regularis)广泛分布于城市、城郊和农村,但既有研究多聚焦水生生物和家畜,缺乏以该物种评估空间污染梯度及其生理效应的数据。为此,研究人员沿城市-城郊-农村梯度开展研究,目的包括:分析样点土壤和地表水的理化性质及重金属负荷;定量该物种肝、肾和肌肉组织中的Pb、Cd、Hg、Cu、Zn浓度;测定肝脏氧化应激和解毒生物标志物,以评估亚致死效应。
研究人员在尼日利亚奥孙州选取奥索博(城市)、伊莱-伊费(城郊)和莫达凯基(农村)三个样点,每点采集20只成年蟾蜍,并采集繁殖/觅食地的表层土壤(0–10 cm)和地表水样本。采用原子吸收分光光度法(atomic absorption spectrophotometry, AAS)测定重金属浓度,并测定氧化应激指标和身体状况指数。结果表明:重金属浓度沿城市化梯度显著升高,奥索博个体肝、肾和肌肉中的Pb、Cd、Hg、Cu、Zn均最高;同时,肝脏MDA、SOD、CAT、GST活性也显著升高,而GSH和身体状况指数下降。这说明环境污染不仅导致金属在体内累积,还引发可测定的生理应激,两栖动物可作为城市环境健康的有效指示种。
关键方法方面,研究人员在三个样点各采集20只成年B. regularis,并取对应繁殖/觅食地的土壤和地表水样本。采用AAS测定Pb、Cd、Hg、Cu、Zn含量;使用标准电极法测定水体溶解氧、电导率和pH;采用比色法测定MDA、SOD、CAT、GST,并以Lowry法测定蛋白浓度进行标准化;同时计算生物-土壤累积系数(biota-soil accumulation factor),并用单因素方差分析(Tukey事后检验)、Pearson相关和主成分分析(principal component analysis, PCA)进行统计评估。
3.1 地表水理化特征与重金属负荷:通过野外原位测定和AAS分析发现,溶解氧(dissolved oxygen, DO)从农村到城市显著下降,Modakeke为7.42 mg/L,Ile