科学家证实长期摄入塑料影响鱼类社会行为DeepTech深科技2023-07-21 18:38DeepTech深科技2023-07-21 18:38 - 海洋微塑

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塑料对水生环境的污染日益严重。人们发现较大的塑料垃圾明显地漂浮在海洋和淡水系统（如河流和湖泊）中，而微塑料现在已在地球上无处不在，也一直是环境与生态领域关注的热点。微塑料一旦进入环境，就会被认为是由多种物质组成的复杂污染物，而不是单一的污染物。

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微塑料是指小于 5 毫米的塑料微粒、碎片或纤维，它的来源十分广泛。更为重要的是，已经有许多研究表明，微塑料的摄入会对海洋生物、植物、甚至人体产生不利的影响。

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但相关机制非常复杂，且微塑料对生物的不利影响取决于多种因素，包括浓度、塑料特性（如聚合物类型、形状或大小）、接触时间、风化条件、相关化学品（如添加剂）和吸附的污染物。

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（来源：Pixabay）

2020 年，有学者指出，微塑料对鱼类的危害正在日益加深。在鱼类从胚胎到成鱼生命阶段的机体水平上，32% 的取样点受到了微塑料的污染，其直接影响了鱼类的行为变化、繁殖成功率和生命周期参数。更有研究表明，在沿海表层水中，幼鱼可食用的猎物中几乎有 2% 是微塑料。

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迄今为止，绝大多数塑料都是来自石油基聚合物的“传统聚合物”，如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚苯乙烯。这些聚合物基本上是不可被降解的，而这一担忧导致人们试图用所谓的生物基和生物可降解聚合物来替代它们。

目前，最常用的生物聚合物是聚乳酸（polylactic acid，PLA）。聚乳酸的机械性能可与聚苯乙烯媲美，因此可在包装等应用中替代聚苯乙烯。聚乳酸可用于食品包装、纺织品、一次性餐具、医疗应用、小规模的其他塑料制品和大规模的农业应用。但是，聚乳酸的价格相对较高，且延展性低。

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近日，来自德国拜罗伊特大学和瑞典哥德堡大学的团队合作，探讨了聚乳酸对常见淡水鱼类欧洲鲈鱼（Perca fluviatilis）的影响。

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相关论文发表在 Science of The Total Environment，题为《长期摄入聚乳酸微塑料会影响欧洲鲈鱼幼鱼的社会行为》（Chronic poly(l-lactide）（PLA）- microplastic ingestion affects social behavior of juvenile European perch（Perca fluviatilis））[1]。

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该研究的第一作者和通讯作者为哥德堡大学的博士研究生阿索拉·卡德加（Azora König Kardgar），该论文的共同通讯作者还包括拜罗伊特大学博士研究生迪潘妮塔·戈什（Dipannita Ghosh）、希玛·阿加瓦拉（Seema Agarwa）教授、哥德堡大学乔勤·斯图利弗（Joachim Sturve）教授、比丹妮·卡尼·阿尔姆罗思（Bethanie Carney Almroth）副教授。

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图 | 相关论文（来源：Science of The Total Environment）

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该研究证实，长期摄入聚乳酸微塑料，会对鲈鱼幼鱼的社会行为产生显著影响，其主要表现为对同类视觉的反应明显增加。除了对同类的反应外，摄入微塑料颗粒的鱼类还表现出减少运动、内部游动距离和主动捕食反应的变化等。

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实验中，幼鲈鱼通过饲料长期接触聚乳酸微塑料或天然颗粒（高岭土），研究人员将两种微粒（天然微粒和聚合物微粒）的影响，与非微粒饲料处理的幼鲈鱼进行了比较。该研究的重点在于探索聚乳酸微塑料对鱼类行为的不利影响，并通过基因表达测量生物标志物反应，以了解行为毒性的潜在机制。

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图丨幼鲈鱼群暴露生物塑料后的行为分析（来源：Science of The Total Environment）

在为期 6 个月的喂食实验后，所有实验组的运动量都有所下降。但是，与对照组和高岭土组相比，暴露于聚乳酸微塑料组的运动能力平均下降了-19.73（p：0.054），非颗粒对照组下降了-6.66（p：0.734），天然颗粒处理组下降了-7.45（p：0.665）。

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显然，聚乳酸微塑料的摄入导致了鲈鱼运动能力的下降。其它的社会行为，包括群游、对同类的反应和对捕食者的反应，在摄入聚乳酸微塑料后都受到了一定程度的影响。

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基因表达层面上，与高岭土暴露相比，与雄激素类固醇生成、甲状腺功能紊乱、炎症反应、异生物反应或氧化应激相关的某些基因的表达相对变化受 PLA 的影响更大。摄入天然微粒（高岭土）后，幼鲈肝脏中与氧化应激和雄激素生成相关的基因表达明显下调。此外，与异生物反应、炎症反应和甲状腺干扰相关的基因表达有下调趋势。

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图丨相关基因分析（来源：Science of The Total Environment）

总体来说，该研究证明了长期摄入聚乳酸微塑料会对欧洲鲈鱼幼鱼的社会行为产生重大影响。与此同时也表明，生物基聚合物有可能像石油基聚合物一样对环境造成危害。未来，科学家应该对生物基聚合物的毒理学研究应该更加深入，以揭示其对生物和环境系统的潜在影响。

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参考资料：

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1.Azora König Kardgar, Dipannita Ghosh, Joachim Sturve, Seema Agarwal, Bethanie Carney Almroth, Chronic poly(l-lactide) (PLA)- microplastic ingestion affects social behavior of juvenile European perch (Perca fluviatilis), Science of The Total Environment 881, 2023, 163425, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163425.

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