《Continental Shelf Research》：Periphytic protozoan community responses to mass-based exposure of polystyrene microplastics and nanoplastics
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•微塑料可能诱导着生原生动物群落在群落水平的生态毒理响应。•与微塑料相比，纳米塑料对着生原生动物的丰度和多样性表现出更强的抑制效应。•不同原生动物物种对微塑料生态毒性的耐受性存在差异。•微塑料浓度和粒径的变化会导致原生动物群落结构的改变。•原生动物可作为监测微塑料生态毒性的测
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微塑料可能诱导着生原生动物群落在群落水平的生态毒理响应。
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与微塑料相比，纳米塑料对着生原生动物的丰度和多样性表现出更强的抑制效应。
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不同原生动物物种对微塑料生态毒性的耐受性存在差异。
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微塑料浓度和粒径的变化会导致原生动物群落结构的改变。
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原生动物可作为监测微塑料生态毒性的测试模型生物。
引言
微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）已在全方位的环境和生物中被检出，从天上的猛禽（Carlin等人，2020）到深海中的鲸鱼（Zantis等人，2022），从冰川上的企鹅（Bhattacharjee等人，2024）到沙漠中的骆驼（Carlin等人，2020），从初级生产者（Tunali等人，2020）到顶级消费者，甚至已进入单细胞原生动物的体内（Geng等人，2021；Sun等人，2025；Wang等人，2022, 2024；Zhang等人，2021）。此外，微塑料可能对多种海洋生物产生负面影响，在严重情况下可导致海洋生物死亡（Bagheri等人，2020；Md Amin等人，2020）。因此可以看出，微塑料和纳米塑料分布广泛，对海洋生态系统构成严重威胁（Andrady，2017）。需要强调的是，这些毒性受多种因素调控，包括颗粒大小和形状（Wang等人，2025）、聚合物类型（Hasan和Jho，2023）、剂量和暴露时间（Banerjee等人，2022）等。
由于纳米塑料颗粒更小、表面反应性更高且能够穿透细胞，其可能对生物体构成比微塑料更大的威胁（Sharma等人，2023）。先前的研究表明，纳米级聚苯乙烯颗粒可以与模型细胞膜发生相互作用，并可能通过被动膜穿透和主动胞吞两种途径被活细胞内化（Liu等人，2021）。此外，纳米颗粒的内化和转运受颗粒大小和表面电荷的影响，50和100纳米颗粒与上皮细胞模型表现出尺寸依赖性的相互作用（Bannunah等人，2014）。由于其纳米级尺寸，纳米塑料可轻易进入海洋食物网，并被包括原生动物、滤食性浮游动物和双壳类在内的广泛生物摄取（Choi等人，2020；Shen等人，2020）。摄取可通过多种途径发生，如表面黏附（Paul-Pont等人，2016）、直接摄入及后续的营养级传递（Frias等人，2014；Jeong等人，2017）。其小粒径和高比表面积也使纳米塑料容易诱导细胞氧化应激，从而对暴露生物体产生不利影响（Zhao等人，2025）。相反，一些研究报告称，微塑料的浸出物可显著刺激海洋生物的生长；然而，一旦浸出物浓度超过阈值，这种刺激效应往往趋于平缓（Le Du-Carrée等人，2025）。
原生动物在微生物食物网以及生态系统的物质和能量循环中发挥着至关重要的作用（Geng等人，2021）。与传统理化监测技术相比，生物监测具有高灵敏度、稳定性、多样性和适用于长期评估等优势。它可以直接有效地反映水环境中的生态风险，并指示生态系统结构和组成的完整性和退化程度（Barr，2008）。由于原生动物世代时间短、易于在实验室中培养、便于采样且对环境变化响应迅速，它们被广泛用作水质评估的指示生物（Sikder和Xu，2020；Xu等人，2018）。与招潮蟹、双壳类和鱼类等大型长寿命生物指示物相比，着生原生动物可能在微生物群落水平上提供更快速、更敏感的环境扰动早期预警信息（Xu等人，2024）。然而，其群落响应也可能受到季节、盐度、营养状况和食物可得性等环境因素的影响，且其鉴定需要分类学专业知识。原生动物对颗粒的摄入强烈依赖于细胞大小、口部形态和猎物大小范围。先前的研究报告了纤毛虫和鞭毛虫对亚微米至微米级颗粒的摄取，包括约0.5-30微米内的塑料颗粒（Bermúdez等人，2021；Bulannga和Schmidt，2022；Mondellini等人，2024）。
先前的研究表明，微塑料可以驱动海洋环境中着生原生动物群落的定殖动态（Sun等人，2024, 2025）和群落动态（Wang等人，2024）。微塑料对着生原生动物物种的生长产生负面影响，并可能强烈影响微生物环（Geng等人，2021）。例如，暴露于微塑料会显著降低海生尿尾虫（Uronema marinum）的生物量。着生原生动物的丰度随微塑料浓度的增加而降低，且海生尿尾虫（U. marinum）的生长速率随时间推移而下降（Zhang等人，2021）。纳米塑料对单个原生动物物种的影响往往强于微塑料（Rodríguez-Torres等人，2024）。然而，大多数先前的研究聚焦于不同粒径微塑料对单个着生原生动物物种的影响，关于不同粒径微塑料如何响应着生原生动物群落结构的信息仍然有限。
此外，微塑料和纳米塑料可作为海洋环境中塑圈生物膜的基质，这可能改变颗粒的生物可利用性及其与微生物群落的相互作用（Tan等人，2025）。近期的研究进一步表明，微塑料可以改变红树林中微生物介导的碳代谢，且与塑料相关的生物膜可能充当抗生素抗性基因的储库（Xie等人，2024；Sun等人，2023）。然而，尽管先前的研究已探讨了微塑料对原生动物的定殖或群落动态的影响（Sun等人，2024；Wang等人，2024），不同粒径的微塑料和纳米塑料如何影响着生原生动物群落仍有待深入理解。
本研究考察了：(i) 随着聚苯乙烯颗粒名义质量浓度的增加，各名义粒径类别内着生原生动物的定殖动态和群落结构是否发生改变；以及(ii) 在相等名义质量浓度下，5微米和100纳米处理组之间的群落响应是否存在差异。为验证这些假设，生长于载玻片上的天然着生原生动物群落被暴露于三种浓度（1、5和25毫克/升）的聚苯乙烯微塑料（5微米）和纳米塑料（100纳米）中，暴露时间为10天。本研究旨在量化这些梯度上的关键群落属性变化，并评估着生原生动物作为评估微塑料和纳米塑料在海洋生态系统中生态毒理风险的基于群落的模型的适用性。
章节摘要
采样站点
自然海水和表层沉积物采集自中国北部黄海沿岸的青岛第一海水浴场（北纬36°05′，东经120°34′；图1）。采样点污染程度较低，水深约7米，平均潮差约3米，塞氏深度为2-3米。使用前，海水通过0.22微米聚碳酸酯（PC）膜过滤，然后在120°C下高压灭菌60分钟。
低潮时，从一个点位采集了10公斤沉积物。
物种丰富度、丰度及共存
实验共进行24天，包括着生原生动物群落的14天定殖阶段和10天暴露期。七种处理编码为b1d1、b1d2、b1d3、b2d1、b2d2、b2d3和cc（对照）。其中，cc代表对照组；b1和b2分别表示5微米微塑料和100纳米纳米塑料；d1、d2和d3分别代表1、5和25毫克/升。共鉴定出35种原生动物物种，其中12种在第6天被检出。
讨论
早在1997年就有研究证明，海洋原生动物可以摄入微塑料，并以不同速率处理不同类型的颗粒（Dolan和?imek，1997）。此后，聚苯乙烯微球被广泛用作原生生物摄食实验中的替代"猎物"，因为其性质允许精确量化食物摄取并计算滤食率等参数（Boenigk等人，2001；Perkins等人，2025）。
先前的研究表明，微塑料可以降低生物量并……
CRediT作者贡献声明
孙一翔： 数据整理、形式化分析、初稿撰写。蒋素荣： 调查研究。王方圆： 资金获取、方法论。郝承野： 指导。徐广健： 可视化、初稿撰写。钟晓晓： 撰写-审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究受"中国山东省自然科学基金青年项目"资助（资助编号：ZR2022QD065）。
孙一翔|蒋素荣|郝承野|钟晓晓
