双齿围沙蚕对硫化物胁迫的生理应对策略

Sulfide is a common, and often abundant, constituent of aquatic sediments. Some benthonic organisms gained physiological strategies on responding to the sulfide toxicity via the adaptation of a long time period. The tolerance and physiological strategies on sulfide toxicity among species are different. There were some relative studies abroad, but few were in our country. It has been reported that polychaetes showed high tolerance to sulfide toxicity through a series of physiological responses to reduce the harmful effects on organisms. This project will focus on the Perinereis aibuhitensis Grube which is one of the important bioindicators of environmental pollution. The preliminary investigation on the sulfide concentration in the habitat of P. aibuhitensis will clarify the relationship between sulfide and the distribution of P. aibuhitensis and give a preliminary assessment on tolerance of sulfide. The stable concentration of sulfide in seawater will be maintained by a specially designed equipment. The experiments of acute stress and chronic stress (sulfide in water and sediment) will be conducted in the program. The contents care about the physiological responses induced by sulfide under different conditions, which is mainly on energy and respiration metabolism, enzyme activity and Sulfur conversion in different tissues. It will clarify the physiological strategies of P. aibuhitensis responding to the sulfide toxicity in this program. The conclusion will be helpful to the foundation of bioremediation process in sediment pollution. The data will supplement the eco-physiological mechanisms of benthonic organisms responding to the sulfide toxicity.

硫化物广泛存在于水体沉积环境中，某些底栖生物类群在长期生存适应过程中形成了应对硫化物毒性的生理策略，不同种类的耐受能力和应对策略可能存在差异，此类研究国外已有部分报道，而国内却报道较少。已有研究表明，多毛类对硫化物毒性的耐受能力很强，能够通过不同生理反应降低硫化物对机体的损害。本研究拟以典型环境指示生物双齿围沙蚕为研究对象，通过对其生境中硫化物含量进行初步调查，揭示其分布与硫化物含量的关系，初步评价其对硫化物的耐受能力；利用特殊装置获得稳定的水体硫化物浓度，通过急性胁迫和慢性胁迫（水体和沉积物）实验，结合能量与呼吸代谢、酶活性和硫元素在主要组织中的形态转化的研究方法，对不同条件下硫化物激发的生理反应进行研究，从不同角度阐释双齿围沙蚕应对硫化物毒性的生理策略，以期为建立底质污染水域的生物修复方法提供参考，为底栖动物应对硫化物毒性的生理生态学机制提供基础数据。

硫化物广泛存在于水体沉积环境中，某些底栖生物类群在长期生存适应过程中形成了应对硫化物毒性的生理策略，不同种类的耐受能力和应对策略可能存在差异，此类研究国外已有部分报道，而国内却报道较少。已有研究表明，多毛类对硫化物毒性的耐受能力很强，能够通过不同生理反应降低硫化物对机体的损害。本项目研究表明双齿围沙蚕典型自然栖息地沉积物中的H2S含量较高，并且随沉积物深度的增加而逐渐升高，夏季显著高于秋季和冬季；有机物和氮含量分别与碳含量显著相关。在不同温盐条件下，硫化氢对双齿围沙蚕的半致死浓度较高，说明其对硫化物毒性耐受能力较强，并且这种能力随温度（15-25℃）降低而增强，而受盐度（24-30）影响不显著。双齿围沙蚕栖息地沉积物及间隙水中的硫化氢含量已经接近或超过了其在25℃时72h和96h的半致死浓度。通过研究双齿围沙蚕在不同沉积物条件下的生理生态学特征，明确了双齿围沙蚕对有机质、碳、氮的利用与转化，阐明了双齿围沙蚕的环境修复潜力。在硫化物胁迫和恢复过程中，双齿围沙蚕的呼吸代谢、抗氧化酶活性等均产生不同程度的变化，说明其通过不同生理活动应对硫化物毒害。双齿围沙蚕可以在体壁内将生物毒性较强的S2-转变为S2O32-，其含量随外界硫化物浓度的增加和暴露时间的延长而增加，但是，S2O32-在血液中不易出现，只有在外界硫化物浓度超过320μmol L–1时，S2O32-才在血液中出现。因此，S2O32-是双齿围沙蚕在体内解毒硫化物的主要产物，体壁是其主要解毒组织。也就是说，S2-从环境中刚进入双齿围沙蚕体壁时，很可能就被体壁中的线粒体所氧化而去毒。因此，本研究由表及里揭示了双齿围沙蚕应对硫化物毒性的生理策略，从不同角度阐释了双齿围沙蚕对硫化物毒性具有较强耐受能力的原因，丰富和深化了底栖动物应对不良沉积物环境条件的生理生态学机制。