大洋性头足类微塑料污染状况及其变异性——以茎柔鱼为例

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海洋微塑料污染及其生态效应是海洋生态与环境科学的研究热点。微塑料因其粒径小、分布广等特点,易被低营养级海洋动物摄入体内。大洋性头足类在海洋生态系统中处于食物链的顶端,其生活史过程中会栖息在多个海域并捕食大量低营养级海洋动物,同时存在种内食物竞争和同类相食,进而会直接或间接的摄入环境中的微塑料。但是目前,国内外对大洋性头足类体内微塑料分布特征及其变异性的了解仍十分有限,科学认知的不足严重阻碍了对其微塑料污染累积水平的准确评估。因此了解和掌握微塑料在茎柔鱼体内的分布特征及其性别与空间变化规律,有助于认识微塑料对大洋性头足类的生态效应,对解析微塑料污染与海洋生态安全的相关性、构建大洋生态系统风险预警评估体系具有重要意义。本论文根据2019年在中东太平洋不同海域采集的茎柔鱼样品,结合显微观察和傅里叶变换红外光谱分析对茎柔鱼微塑料污染特征的组织间差异开展研究,比较分析鳃、胃和肠道中微塑料的丰度、物理性质(粒径、形状和颜色)和聚合物成分组成的差异并探讨造成该差异的主要因素;以茎柔鱼胃、肠道内微塑料丰度和理化特征数据,分析茎柔鱼雌、雄个体体内微塑料污染特征的差异,结合胴体、性腺状态指数与微塑料污染负荷指数阐释微塑料对不同性别茎柔鱼的潜在影响;通过对不同离岸距离海域(中东太平洋赤道海域和秘鲁北部外海)茎柔鱼胃、肠道中的微塑料进行分析,比较微塑料污染特征及其危害评分的空间差异,分析污染状况与离岸距离的关系。具体研究结果如下:(1)茎柔鱼体内微塑料污染特征存在组织间差异,其胃中微塑料丰度显著高于肠道,而与鳃中微塑料丰度无差异;单位组织重量的丰度在三个组织间也存在显著差异,肠道最高,胃和鳃无差异。从粒径看,胃中微塑料粒径较大,鳃和肠道无差异。这种组织间差异可能与各组织的物理体积、机体对微塑料的转移机制有关。但是形状、颜色和聚合物成分相似,以纤维状、黑灰色和蓝色和赛璐酚成分的微塑料为主。研究结果体现了秘鲁南部外海微塑料的污染状况,也说明了鳃上吸附可能是茎柔鱼积累微塑料的另一种方式。(2)对茎柔鱼胃、肠道内微塑料污染特征的深入分析发现,雌、雄个体相同组织内的微塑料丰度与组成相似。不同性别茎柔鱼胃中微塑料的丰度和粒径均高于肠道,单位组织重量的丰度胃低于肠道。微塑料形状均以纤维为主,颜色以蓝色和黑色为主,聚合物类型主要是赛璐酚和聚丙烯酸,此外,对胴体与性腺状态指数和微塑料污染负荷系数的分析未发现微塑料污染与其个体生长和性腺发育有关联。(3)不同海域(中东太平洋赤道海域和秘鲁北部外海)相近个体大小的茎柔鱼胃、肠道中微塑料污染状况存在空间异质性,与微塑料自身的理化特征和采样海域的离岸距离有关。靠近陆地的海域受微塑料污染的概率高,而纤维状的低密度聚合物微塑料只在离陆地较远的海域样本中出现。但是不同海域茎柔鱼相同组织的微塑料丰度近似,且都以高密度聚合物成分的微塑料为主,可能是其机体可以排泄微塑料,只暂留一定数量的微塑料。胃中微塑料的丰度均高于肠道,与秘鲁南部外海的研究结果一致。本论文实现了对茎柔鱼各地理群体微塑料污染特征的定量和定性分析,从组织乃至群体水平上来揭示中东太平洋茎柔鱼体内微塑料污染状况及其变异性。研究结果有助于了解微塑料在大洋性头足类体内的积累和分布特征,也有助于合理地评估微塑料对大洋性头足类的潜在影响。
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