太湖蓝藻水华暴发期间不同功能摄食群底栖动物微囊藻毒素累积特征及其机理研究

Harmful algae blooms are recently widespread freshwater ecological environmental issues all over the world. This issue not only directly affects lake water quality, also can produce microcystins which are highly toxic secondary metabolites of cyanobacteria. And benthic animals as an important part of lake ecosystem are direct contactors to microcystins, which can accumulate high levels of microcystins, seriously threating human health. This project chooses the dominant zoobenthic species of Lake Taihu as the research objects and selects different functional feeding groups among the dominant species. Situ researches will carry out during April and November, which covers the time of the outbreaks of cyanobacteria blooms, studying the accumulation dynamics of microcystins in different functional feeding groups of zoobenthos. Meanwhile, we also investigate and analyze the dynamics of population characteristics, metabolism strength, food sources and biochemical indices of the different functional feeding zoobenthic groups. Combined with laboratory experiments and non-invasive micro-test technique (NMT), we will find the drive factors affecting the accumulation of microcystin in different functional feeding zoobenthic groups and the underlying mechanisms. The achievements of this project can contribute to the understanding of the migration and transformation of microcystins and its health risk assessment in freshwater lakes.

有害蓝藻水华是目前世界范围内淡水湖泊普遍面临的主要生态环境问题之一，其不仅会对湖泊水环境质量产生直接影响，还能够产生毒性极强的次级代谢产物—微囊藻毒素（Microcystins, MCs）。底栖动物作为湖泊水生态系统的重要组成部分，是湖泊中MCs的直接接触者，能够在其体内累积高含量的MCs，对人类健康产生严重威胁。本项目以太湖底栖动物优势种为研究对象，选取其中不同功能摄食群物种，研究其在蓝藻水华暴发期间（4~11月）自由态与结合态MCs累积特征。同时，通过分析不同物种的种群特征、食物组成以及生化指标等因子的变化特征，结合室内控制实验以及活体非损伤微测技术的应用，获取影响不同功能摄食群底栖动物物种微囊藻毒素累积的驱动因子，并阐述不同物种对MCs及其他驱动因子变化的生理响应及其与MCs累积的关系。本项目的开展有助于加深对有毒污染物在湖泊中迁移、转化的认识和理解，并为其健康风险评价提供科学依据。

作为淡水湖泊所面临的主要生态环境问题之一，在全球气候升温的大背景下，有害蓝藻水华发生的范围、频次以及危害程度均呈增加趋势，而次级代谢产物微囊藻毒素的产生则是其重要的危害之一，对水生生物及其他生物甚至人类的生命安全均产生严重威胁。底栖动物作为湖泊水生态系统的重要组成部分，是湖泊中MCs的直接接触者，其体内可累积极高含量的MCs，研究其MC累积特征及驱动机制对进一步了解MC的毒理学特征及健康风险评估具有重要的借鉴意义。本项目以太湖底栖动物优势种为研究对象，调研了其在蓝藻水华暴发期间（4~11月）的MCs累积特征，结合室内模拟实验，探究浅水湖泊影响底栖动物MCs累积的驱动因子，并阐述太湖底栖动物优势种MCs累积特征对生境变化的响应。主要研究结论如下：（1）不同功能摄食群底栖动物在蓝藻水华暴发期间均能够累积较高含量的MC，以寡毛类物种（霍甫水丝蚓-直接收集者）体内MC含量最高；在温度过高时，底栖动物活动减弱，体内MC含量随之降低；软体动物肝胰腺部分具有较高含量的MC，而可食用部分MC含量较低。（2）铜锈环棱螺体内MC含量与其壳高呈负相关，而与表层水和上覆水中的胞内MC含量显著正相关；利用稳定同位素技术对铜锈环棱螺的食物来源进行分析发现，夏季时浮游植物中的产毒藻是铜锈环棱螺体内MC的主要来源。（3）将室内与原位调研结果进行对比发现，产毒藻的存在会导致铜锈环棱螺产生氧化应激与免疫反应，随着MC在体内的清除，相关酶的活性也随之下降；而在原位条件下，铜锈环棱螺体内酶活性受生境条件与MC含量等的综合影响。以上研究结果进一步加深了对有毒污染物在淡水湖泊中迁移、转化的认识和理解，并为其健康风险评价提供了有力的科技支撑。在项目执行期间，依托本项目共发表论文6篇，其中SCI论文4篇，包括中科院1区论文1篇，2区论文2篇，EI以及CSCD论文2篇，培养联合培养硕士研究生1名。