黄斑蓝子鱼对痕量元素的累积机制研究

The bioaccumulation of trace elements in marine fish is important to the environment protection and food safety. So far, most researches in this field are just to examine the trace element concentrations. The regulatory mechanisms and the physiological/environmental impact factors of the bioaccumulation remain unclear. Herbivorous fish feed on macroalgae directly; they are more sensitive to the changes of the environmental trace element levels and have stronger ability to accumulate elements; therefore, they could be an ideal group to study the rules of the trace metal bioaccumulation in marine fish. In this study, a rabbitfish (Siganus oramin), the most common herbivorous marine fish in China, is applied to a biokinetic model to investigate the mechanism and rules of trace element bioaccumulation. Field work will be conducted to investigate the seasonal and regionally variation; indoor simulation experiments will be conducted to investigate the impact of temperature, salinity, oxygen, ammonia, food composition, feeding, and growth. Base on the data analysis, we will understand the process of the tract elements transfer alone the water-macroalgae-herbivorous fish chain, reveal the effects of herbivorous physiology on the trace element bioaccumulation, and develop S. oramin as a biomonitor to trace elements. In summary, this study will enrich our knowledge on the mechanism of trace element bioaccumulation in fish, give more advices to management of the fishery, healthy aquaculture, and food supply.

海洋鱼类对痕量元素的累积与生态保护和食品安全等密切相关。目前我国相关研究还基本停留在浓度检测层面，对海洋鱼类中痕量元素的调节机制以及生理和环境影响因素还不甚了解。草食性鱼类直接摄食藻类，对环境痕量元素的变化敏感且富集能力强，是研究痕量元素累积规律的理想生物类群。本项目拟以常见海洋草食性鱼类──黄斑蓝子鱼为研究对象，运用新近发展的生物动力学模型，研究其对痕量元素的累积机制和规律：通过自然环境采样分析黄斑蓝子鱼痕量元素累积的季节变化和地域差异；结合室内模拟实验，探讨温盐、溶氧、氨氮、食物组成、摄食消化、生长发育等主要因素对痕量元素累积的影响；综合分析，阐明痕量元素在环境──海藻──草食性鱼类的迁移转化过程，揭示草食性生理特征对痕量元素累积的作用机制，发展黄斑蓝子鱼成为环境监测模式生物。本项目顺利进行可促进对鱼类痕量元素累积机制的理解，为渔业资源、水产品科学健康养殖和食品安全管理提供理论指导。

海洋鱼类对痕量元素的累积与生态保护和食品安全等密切相关，是海洋环境生态学领域的重要研究内容。草食性鱼类直接摄食藻类，对环境痕量元素的变化敏感且富集能力强，是研究痕量元素累积规律的理想生物类群。本项目以我国南方常见海洋草食性蓝子鱼为研究对象，运用生物动力学模型，研究其对痕量元素的累积机制和规律：通过野外调查采样分析蓝子鱼痕量元素累积的季节变化和地域差异；结合室内模拟实验，探讨环境盐度、摄食消化等因素对痕量元素累积的影响；综合分析痕量元素在环境──海藻──草食性鱼类的迁移转化过程。结果表明，蓝子鱼对食物中的痕量元素（铜、镉、锌、银、砷）具有高同化效率，对食物中的砷具有高生物转化能力；而其水相痕量元素吸收能力（铜、镉、锌、砷）与其他鱼类相仿，但摄食降低了其对水相痕量元素的吸收；这两方面共同作用导致了蓝子鱼对痕量元素普遍具有较高的累积能力。蓝子鱼对食物相和水相的痕量元素吸收特征均与其草食性消化生理有关，因为草食性鱼类具有较长的消化道以及较长的食物停留时间，这有助于其对食物相痕量元素的同化吸收与生物转化；另一方面，消化道也是水相痕量元素吸收的重要器官，食物的长时间滞留削弱了其吸收。在多项环境影响因素中，盐度与污染对蓝子鱼中痕量元素（铜）累积具有重要作用，低盐、高污染情况同时存在会导致蓝子鱼中铜水平剧烈上升，揭示了河口区域（低盐、高污染）中鱼类高痕量元素累积的重要原因。根据生物动力学模型推演，蓝子鱼与海水痕量元素水平应具有良好的线性对应关系，我们通过室内模拟实验验证了铜在二者中的关系符合生物动力学模型，并且通过华南沿海野外调查进一步确立了模型的可适性（以铜为例），因此我们提出黄斑蓝子鱼具有开发成为我国本地环境监测指示生物的潜力。本项目促进了我们对海洋鱼类痕量元素累积机制的理解，为海洋渔业资源保护和生态增养殖等发展方向提供理论指导。