不同粒径微塑料与四环素及其联合作用对沉水植物及其群落的影响

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微塑料和抗生素被认为是淡水生态系统中普遍存在且逐年富集的两类污染物,已经成为近年来学者紧迫关切的环境问题。有关单一的微塑料和单一的抗生素对水生植物的影响的研究已经广泛开展,但是关于二者混合物的联合毒性对淡水水生植物和群落水平影响的研究却非常有限。研究微塑料和抗生素的联合污染物对淡水水生植物群落的影响,能为增强淡水生态系统的稳定性提供理论依据。本文通过测定植株总长(TL)、比叶面积(SLA)、分枝数、鲜重(FW)、光合色素含量、丙二醛含量(MDA)、过氧化氢酶活性(CAT)、可溶性糖含量(SS),研究了5μm、50μm和200μm粒径的聚苯乙烯微塑料(PSMPs)和半最大效应浓度的四环素(TC)以及二者的联合污染物(PSMPs+TC)对单种和混种黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea nuttallii)的形态、生理特征及群落中各物种竞争指数的影响,并评价了联合污染物的毒性。主要结果如下:(1)粒径为5μm和50μm的PSMPs可以促进黑藻和伊乐藻的生长,但对黑藻和伊乐藻的光合色素含量、MDA含量、CAT活性和可溶性糖含量等生理指标的影响不显著。在对照组中,群落中的伊乐藻为优势种,但在5μm和200μm聚苯乙烯微塑料处理下植物群落中的优势种转变为黑藻,而在50μm PSMPs处理下,群落中优势种还是伊乐藻。(2)半最大效应浓度的TC显著抑制了单种黑藻和伊乐藻的生长,但是对群落中的黑藻和伊乐藻抑制作用明显降低。TC对混种物种的光合色素含量影响也不显著,仅降低单种物种的光合色素含量。TC的胁迫显著升高了所有物种的MDA含量,表明植物体内产生氧化损伤,而且可能黑藻的体内抗氧化系统相比伊乐藻来说运作更好,此外黑藻和伊乐藻的抗氧化机制也可能存在差异。单种伊乐藻在四环素的胁迫下积累了可溶性糖,但群落中的伊乐藻对胁迫的反应不显著。在四环素处理下植物群落中的优势种由对照的伊乐藻转变为黑藻。(3)四环素和聚苯乙烯微塑料的联合毒性交互作用在混种黑藻和伊乐藻的形态特征上主要表现为拮抗作用。对混种植物的光合色素含量、MDA含量、CAT活性和可溶性糖等生理指标也主要表现出了拮抗作用。PSMPs降低了TC的毒性对群落中植物生长的影响,但对于单种的植物而言,这种缓解毒性效果不明显。在5μm、200μm PSMPs+TC处理下,群落中黑藻和伊乐藻的竞争能力相等,但在50μm PSMPs+TC处理下,伊乐藻为群落中的优势种。本研究表明,相比单种植物,群落中的伊乐藻和黑藻能有效抵御PSMPs和TC的胁迫,生长得更好,这可能是群落中的伊乐藻和黑藻在竞争刺激或植物间的协同作用下出现被激活效应,增强抗氧化系统的运作,调整代谢和生长方式来对抵御四环素和联合污染物的毒性,降低植物对胁迫的敏感性。
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