王 凡，劉 飛，劉旭昊，張?zhí)m菲

(洛陽(yáng)師范學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471022)

三氯生對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)行為的影響

王 凡，劉 飛，劉旭昊，張?zhí)m菲

(洛陽(yáng)師范學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471022)

利用視頻跟蹤系統(tǒng)研究三氯生(TCS)對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)行為的影響。將紅白鯽(red-white crucian carp) 暴露在5種不同濃度的TCS (0.50、0.60、0.70、0.80和0.90 mg/L) 水體中，視頻記錄5 min內(nèi)紅白鯽的運(yùn)動(dòng)軌跡(運(yùn)動(dòng)軌跡線、擺動(dòng)次數(shù))、游動(dòng)速度和垂直穿梭次數(shù)的變化。同時(shí)，進(jìn)行TCS(0.60、0.69 mg/L)對(duì)紅白鯽的14 d暴露實(shí)驗(yàn)，暴露實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，2 min內(nèi)監(jiān)測(cè)上述指標(biāo)。結(jié)果顯示：短期TCS暴露，紅白鯽的運(yùn)動(dòng)軌跡條數(shù)、擺動(dòng)次數(shù)、垂直穿梭次數(shù)、運(yùn)動(dòng)速率顯著增加；暴露14 d后的紅白鯽上述運(yùn)動(dòng)行為學(xué)指標(biāo)顯著降低。結(jié)果表明：在一定濃度范圍內(nèi)，TCS能夠改變紅白鯽的運(yùn)動(dòng)行為。

紅白鯽(red-white crucian carp)；三氯生；染毒；運(yùn)動(dòng)行為

三氯生(Triclosan，TCS)，學(xué)名“二氯苯氧氯酚”，是一種常見(jiàn)的廣譜抗菌劑，不溶于水，易溶于堿液和有機(jī)溶劑，被廣泛應(yīng)用于護(hù)膚用品、洗漱用品、醫(yī)療器具及其紡織品上[1, 2]。過(guò)去人們一度認(rèn)為T(mén)CS是安全低毒的，沒(méi)有引起足夠的重視。但隨著TCS的廣泛使用，環(huán)境中檢測(cè)到的含量越來(lái)越高，逐步呈現(xiàn)出一種“持續(xù)性存在”的狀態(tài)。TCS在自然環(huán)境中不易降解、具有生物蓄積性和多種生物毒性[3]，因此，TCS的環(huán)境行為以及毒理學(xué)研究已經(jīng)引起了研究者們的極大重視。

關(guān)于TCS對(duì)水生生物毒性效應(yīng)的研究已有一些報(bào)道。梁惜梅[4]的研究表明，TCS對(duì)劍尾魚(yú)的生長(zhǎng)有顯著的抑制作用。李義剛等[5]研究了TCS對(duì)羊角月牙藻的毒性，發(fā)現(xiàn)藻細(xì)胞光合作用的原初反應(yīng)及電子鏈傳遞受到嚴(yán)重阻礙，伍筱琳等[6]的研究表明TCS影響了小球藻的生長(zhǎng)。迄今為止，TCS對(duì)魚(yú)類行為學(xué)影響方面的研究較少。

紅白鯽 (red-white crucian carp) 是金鯽的一種，具有體質(zhì)強(qiáng)健、適應(yīng)能力強(qiáng)、食性廣、耐低氧、易繁殖和飼養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)[7]，已被多次應(yīng)用到毒理學(xué)的研究中。因此，本研究采用兩種不同方式進(jìn)行TCS對(duì)紅白鯽染毒試驗(yàn)，觀察不同濃度及作用時(shí)間紅白鯽運(yùn)動(dòng)行為的變化，探討短期和長(zhǎng)期TCS暴露對(duì)紅白鯽行為學(xué)的影響，為魚(yú)類行為學(xué)在環(huán)境污染中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也為環(huán)境保護(hù)和生物多樣性的維持提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)藥品和器材

TCS為玉潔純(>99.5%，臨沂市蘭山區(qū)森林化工有限公司)，二甲基亞砜 (DMSO)(天津市富宇精細(xì)化工有限公司)、 pH計(jì)、水族箱(58 cm×28 cm×36 cm)、攝像機(jī)(日本佳能XF315)

1.1.2 試驗(yàn)用魚(yú)

紅白鯽購(gòu)自河南省洛陽(yáng)市觀賞魚(yú)市場(chǎng),體長(zhǎng)(7.7±1.1) cm，體重(11.9±2.5) g，試驗(yàn)前, 紅白鯽需在水族箱內(nèi)暫養(yǎng)1周，每天早晚2次投喂，微型抽水機(jī)連續(xù)抽水充氣并及時(shí)清除殘餌及其排泄物。同時(shí)，須保證暫養(yǎng)期間魚(yú)的活動(dòng)正常、無(wú)病、死亡率低于5%。試驗(yàn)時(shí)選鰭鱗完整、健康活潑、規(guī)格一致的個(gè)體作為試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)期間每天投喂1次。

1.2 方法

1.2.1 母液配制

取TCS白色晶狀粉末0.2 g溶解到100 mL的二甲基亞砜溶劑(DMSO)中，配置成2 g/L的母液，試驗(yàn)時(shí)按比例用曝氣后的自來(lái)水稀釋至所需濃度。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)24、48 h預(yù)備試驗(yàn)確定出TCS試驗(yàn)液質(zhì)量濃度的上、下限為0.50和1.50 mg/L。進(jìn)一步試驗(yàn)得出96 h LC50為1.11 mg/L。根據(jù)上述結(jié)果進(jìn)行兩種系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

一種是在上限和96 h LC50間按等差數(shù)間距分別設(shè)5個(gè)濃度梯度組(0.50、0.60、0.70、0.80、0.90 mg/L)，同時(shí)設(shè)定溶劑對(duì)照(0.1% DMSO)和空白對(duì)照，然后隨機(jī)選取5尾暫養(yǎng)后的紅白鯽，依次放入不同的濃度梯度中進(jìn)行視頻跟蹤錄像，為了防止突發(fā)環(huán)境變化而導(dǎo)致的行為變化，錄像7 min,記錄時(shí)間為后5 min。

另一種是設(shè)定在下限和96 h LC50間設(shè)置0.60 mg/L和0.69 mg/L兩個(gè)濃度組，進(jìn)行紅白鯽14 d的暴露實(shí)驗(yàn)，同時(shí)設(shè)定空白對(duì)照和溶劑對(duì)照(0.1% DMSO)。每個(gè)魚(yú)缸隨機(jī)放10尾。為使試驗(yàn)液中TCS的質(zhì)量濃度保持穩(wěn)定并有充足的溶氧，試驗(yàn)液每隔24 h換1次。暴露試驗(yàn)期間，水體pH值為(7.0±0.2),溶氧值DO (8.5±1.2) mg/L,水溫(15±3) ℃。14 d暴露試驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)濃度梯度隨機(jī)取5尾魚(yú)放入清水中進(jìn)行視頻跟蹤錄像，記錄時(shí)間為2 min。

1.2.3 紅白鯽運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)的測(cè)定

游動(dòng)速度和垂直位置是在線生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，TCS對(duì)紅白鯽的行為影響從游動(dòng)速度和垂直位置兩個(gè)方面進(jìn)行分析，用以下3個(gè)指標(biāo)來(lái)表征紅白鯽的異常行為響應(yīng)：(1)運(yùn)動(dòng)軌跡，從魚(yú)的擺動(dòng)(尾鰭的擺動(dòng)次數(shù))、狀態(tài)變化進(jìn)行闡述；(2)游動(dòng)速度，在游動(dòng)速度方面統(tǒng)計(jì)了魚(yú)的游動(dòng)速度；(3)垂直穿梭次數(shù)(從水的垂直方面位置分析，魚(yú)在水中從上到下或從下到上的游動(dòng)次數(shù))，在垂直位置方面統(tǒng)計(jì)魚(yú)的運(yùn)動(dòng)行為改變。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。SPSS17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著差數(shù)法(LSD)，統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)水平設(shè)為0.05，P<0.05表示有顯著差異。

2 結(jié)果

2.1 短期暴露對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)行為的影響

2.1.1 對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響

運(yùn)動(dòng)軌跡觀察顯示見(jiàn)圖1，空白對(duì)照組紅白鯽上下來(lái)回穿梭，軌跡線為(21.00±2.23)條，行為軌跡較為一致；溶劑對(duì)照組、0.50、0.60、0.70、0.80和0.90 mg/L濃度組，軌跡線先增加后減小，分別為(22.00±2.31)、(37.00±3.21)、(44.00±2.48)、(51.00±3.36)(48.40±2.05)和(40.00±2.45)條，各染毒組和空白對(duì)照相比極顯著增加(P<0.01)，而空白對(duì)照和溶劑對(duì)照之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

圖 1 TCS短期暴露對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)軌跡的影響Fig.1 Effect of short-term exposure to TCS on movement track of red-white crucian carp邊框表示水族箱，中間線表示水位線，細(xì)線條表示運(yùn)動(dòng)軌跡

由記錄數(shù)據(jù)分析得到，空白對(duì)照組和溶劑對(duì)照組擺動(dòng)次數(shù)分別為(44.00±7.24)和(49.00±6.58)次；在不同濃度組(低濃度到高濃度)中的擺動(dòng)次數(shù)依次為：(63.80±2.71)、(71.00±3.27)、(86.80±2.99)、(82.40±2.06)、(93.20±5.49)次，與空白對(duì)照相比顯著增大(P<0.05)，而空白對(duì)照和溶劑對(duì)照之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。因此可知，經(jīng)TCS短期染毒后，在一定濃度范圍內(nèi)，從運(yùn)動(dòng)軌跡方面分析得知，魚(yú)的行動(dòng)變得活躍，隨著濃度增加出現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

空白對(duì)照組和溶劑對(duì)照組魚(yú)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本為圖2 A、B兩種狀態(tài)；在暴露于低濃度(0.50，0.60 mg/L)時(shí)，魚(yú)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本與對(duì)照組相同，偶爾出現(xiàn)C、D、E、F幾種狀態(tài)；暴露于0.70 mg/L和0.80 mg/L時(shí)，魚(yú)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)趨向于C、D、K三種狀態(tài)；暴露于0.90 mg/L時(shí)，魚(yú)出現(xiàn)側(cè)游現(xiàn)象(G、F)，偶爾出現(xiàn)I、J狀態(tài)?？梢钥闯鯰CS可以影響魚(yú)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.1.2 對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的影響

由圖3可以看出，TCS在低濃度范圍(0～0.70 mg/L)，魚(yú)的速度逐漸上升；超過(guò)0.70 mg/L范圍，速度緩慢下降；不同濃度下紅白鯽的游動(dòng)速度都大于對(duì)照組。分析結(jié)果可知，紅白鯽在溶劑對(duì)照組、0.50、0.60、0.80和 0.90 mg/L濃度組運(yùn)動(dòng)速度分別為(2.56±0.61)、(2.81±0.60)、(3.07±0.54)、(3.04±0.63)和(2.95±0.65)cm/s，與空白對(duì)照相有小幅增大，但差異不顯著(P>0.05)；而0.70 mg/L濃度組運(yùn)動(dòng)速度為(3.30±0.65)cm/s，與空白對(duì)照相比顯著增大(P<0.05)。由此可知，紅白鯽短期暴露染毒，在低濃度范圍內(nèi)，魚(yú)受到藥物刺激速度有增加趨勢(shì)。

2.1.3 對(duì)垂直穿梭次數(shù)的影響

結(jié)果見(jiàn)圖4，隨著TCS濃度的增加，在一定濃度范圍內(nèi)，魚(yú)的垂直穿梭次數(shù)隨著濃度的增加而增加；超出一定濃度范圍，垂直穿梭次數(shù)有減小的趨勢(shì)。紅白鯽在溶劑對(duì)照組中垂直穿梭次數(shù)為(28.00±6.23)次，與空白對(duì)照組相比差異不顯著(P>0.05)。各濃度組垂直穿梭次數(shù)分別為(47.00±6.86)、(62.80±7.76)、(71.40±7.96)、(53.00±6.52)和(45.20±7.79)次，和空白對(duì)照相比較極顯著增大(P<0.01)。

2.2 暴露14 d后對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)行為的影響

2.2.1 對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響

運(yùn)動(dòng)軌跡見(jiàn)圖5，TCS染毒組紅白鯽的運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)不規(guī)律現(xiàn)象。0.60 mg/L和0.69 mg/L濃度組軌跡線分別為(7.00±1.01)條，(6.00±1.06)條，與空白對(duì)照組(10.00±1.12)條相比差異極顯著(P<0.01)，而溶劑對(duì)照和對(duì)照之間并無(wú)顯著性差異(P>0.05)。同時(shí)，可以觀察到高濃度組的軌跡線上下浮動(dòng)變小。由此可見(jiàn)，紅白鯽暴露染毒14 d后運(yùn)動(dòng)行為出現(xiàn)變緩趨勢(shì)。

圖5 長(zhǎng)期TCS暴露對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)軌跡的影響Fig.5 Effect of long-term exposure to TCS on movement track of red-white crucian carp邊框表示水族箱，中間的線表示水位線，細(xì)線條表示運(yùn)動(dòng)軌跡

2.2.2 對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的影響

由圖6可以看出， 0.60 mg/L TCS濃度組運(yùn)動(dòng)速度為(2.29±0.60)cm/s，與空白對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)；0.69 mg/L濃度組運(yùn)動(dòng)速度為(1.20±0.59) cm/s，與空白對(duì)照相比極顯著降低(P<0.01)。結(jié)果表明，染毒組紅白鯽的游動(dòng)速度會(huì)出現(xiàn)變小現(xiàn)象，暴露染毒14 d，TCS可以使紅白鯽運(yùn)動(dòng)速度受到抑制。

圖6 TCS暴露染毒14 d后對(duì)紅白鯽運(yùn)動(dòng)速率影響Fig.6 Effect of 14 days’ exposure to TCS on movement speed of red-white crucian carp

2.2.3 對(duì)垂直穿梭次數(shù)的影響

結(jié)果顯示見(jiàn)圖7，TCS染毒組的紅白鯽垂直穿梭次數(shù)變小。在測(cè)量的時(shí)間內(nèi)，空白對(duì)照和溶劑對(duì)照組垂直穿梭次數(shù)分別為(11.20±1.30)次和(9.98±1.43)次，0.60 mg/L濃度組垂直穿梭次數(shù)為(8.00±1.22)次，與空白對(duì)照組相比顯著降低(P<0.05)；0.69 mg/L濃度組垂直穿梭次數(shù)為(5.60±1.14)次，與空白對(duì)照相比差異極顯著(P<0.01)。

圖7 暴露染毒14 d后垂直穿梭次數(shù)的變化Fig.7 Effect of 14 days’ exposure to TCS on vertical shuttle times of red-white crucian carp

3 討論

魚(yú)類行為學(xué)是研究魚(yú)類行為規(guī)律的一門(mén)新興學(xué)科，常見(jiàn)的魚(yú)類行為有繁殖、集群、遷移、趨光、學(xué)習(xí)記憶能力、回避、捕食、社交、游動(dòng)行為等[8]。環(huán)境中的污染物對(duì)幾乎所有魚(yú)的行為都能夠產(chǎn)生影響。正常水體水質(zhì)保持一致，因無(wú)外來(lái)刺激的干擾，魚(yú)類的行為變化比較穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)軌跡、游動(dòng)速度、高度、垂直穿梭次數(shù)和分散度等指標(biāo)都在均值上下穩(wěn)定波動(dòng)。因此，魚(yú)類行為的異常變化能夠?qū)λw水質(zhì)的變化起到一定的預(yù)警作用[9]。

本研究發(fā)現(xiàn)，短期的TCS暴露下，隨著濃度的增大，紅白鯽的運(yùn)動(dòng)軌跡線、擺動(dòng)次數(shù)、垂直穿梭次數(shù)顯著增大，且游泳速度也有增大的趨勢(shì)。表明TCS短期暴露刺激敏銳的感覺(jué)器官，此時(shí)，紅白鯽可感知水體突變的狀況，表現(xiàn)出慌亂不安的過(guò)度活躍。此結(jié)果與氯氰菊酯和溴氰菊酯聯(lián)合突發(fā)暴露下，斑馬魚(yú)行為變化相一致[10]。同時(shí)，Barry[11]的研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的化學(xué)藥品刺激下，魚(yú)類的游泳速度明顯提高。這種急劇的運(yùn)動(dòng)被稱為“回避反應(yīng)”，是魚(yú)對(duì)水環(huán)境污染所產(chǎn)生的第一層行為變化，其表現(xiàn)形式和維持時(shí)間的長(zhǎng)短受到暴露化合物的種類及濃度的影響[12]。TCS暴露14 d后，紅白鯽的運(yùn)動(dòng)軌跡線、垂直穿梭次數(shù)、游泳速度降低，且在最高濃度組極顯著降低，由此推測(cè)出紅白鯽在14 d的染毒過(guò)程中，隨著染毒時(shí)間的延長(zhǎng)，其行為機(jī)制而導(dǎo)致的行為反應(yīng)逐漸變化，最初表現(xiàn)為“回避反應(yīng)”，然后逐步適應(yīng)，在14 d時(shí)，行為又出現(xiàn)了遲緩現(xiàn)象，此時(shí)可能因?yàn)門(mén)CS或者其次生產(chǎn)物在魚(yú)體內(nèi)大量累積毒性得到爆發(fā)而導(dǎo)致的。三甲氧苯乙胺和苯環(huán)己哌啶能夠使斑馬魚(yú)的運(yùn)動(dòng)速率減少，個(gè)體之間碰撞率增加[13]。此結(jié)果和本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。同時(shí)也有研究表明，TCS具有一定的神經(jīng)毒性，其毒性機(jī)制有待進(jìn)一步探討。

本研究的結(jié)果表明，魚(yú)類受到污染物的刺激，會(huì)表現(xiàn)出驚恐、慌亂或相對(duì)靜止，接觸到污染物的前一段時(shí)間，往往出現(xiàn)急劇運(yùn)動(dòng)，隨著污染物暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，魚(yú)類可能會(huì)不斷通過(guò)行為、代謝調(diào)節(jié)等適應(yīng)環(huán)境的變化，游動(dòng)高度、游動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡、垂直穿梭次數(shù)等逐漸恢復(fù)甚至低于暴露前水平。

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(責(zé)任編輯：鄧 薇)

Effects of triclosan on movement behavior of red-white crucian carp

WANG Fan，LIU Fei，LIU Xu-hao，ZHANG Lan-fei

(LuoyangNormalCollege，Luoyang471022，Henan,China)

The behavioral responses of red -white crucian carp exposed to triclosan (TCS) were monitored by video tracking system. The carps were randomized into five TCS concentration exposure groups (0.50, 0.60, 0.70, 0.80and 0.90 mg/L), a blank control group and DMSO (0.1%) solvent control group. Then swimming speed, movement trace and vertical shuttle times of the carps were recorded by video tracking system for five minutes. Meanwhile, the other carps were randomly assigned to two TCS concentration groups (0.60、0.69 mg/L), a blank control group and DMSO (0.1%) solvent control group for 14 days semi-static exposure. After 14 days exposure, behavioral indicators of the carps were also recorded by video tracking system for two minutes. Results showed that swimming speed, swimming tracks and vertical shuttle times of the carps were significantly increased by short-term TCS exposure, while behavioral indicators were significantly decreased by long-term TCS exposure. TCS could significantly change the movement behavior of the crucian carp.

red-white crucian carp; triclosan; toxicity; movement behavior

2016-08-02；

2016-11-09

NSFC-河南人才培養(yǎng)聯(lián)合基金(U1504303)

王 凡(1976-)，男，副教授，主要從事生態(tài)毒理學(xué)研究。E-mail:wangfan7677@163.com

S948

A

1000-6907-(2017)02-0091-05