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本文作者：王磊1石磊2何連帥2王陳路2唐建清3作者單位：1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院2.南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院3.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所

大型水生植物是大多數(shù)湖泊沿岸帶和淺水河流中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在濕地中也處于優(yōu)勢(shì)地位。水生植被修復(fù)與重建是國(guó)內(nèi)外湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的常用措施之一。王國(guó)祥等的研究表明不同類(lèi)型的水生高等植物及其根際微生物組成的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的太湖污水有明顯的凈化效果［1］。此外，大型植物能為底棲動(dòng)物提供生存所需的氧氣和牧食場(chǎng)所。環(huán)棱螺是常見(jiàn)的大型底棲軟體動(dòng)物，廣泛分布于我國(guó)各大淡水水體，并且與水生植物關(guān)系密切。白秀玲等的研究表明，加入環(huán)棱螺能促進(jìn)伊樂(lè)藻和輪葉褐藻的生長(zhǎng)［2］。劉保元等在東湖水生植被的修復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在極富營(yíng)養(yǎng)化的湖水中，水生植被的恢復(fù)能提高軟體動(dòng)物的多樣性［3］。環(huán)棱螺的生存狀態(tài)不僅受水生植物的影響，其體內(nèi)SOD活性和MDA含量還是評(píng)價(jià)水體的污染狀況的指標(biāo)之一［4－6］。而在污水中不同水生植物對(duì)環(huán)棱螺生存狀況的影響在國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)報(bào)道。因此該試驗(yàn)旨在研究在人工模擬的微型生態(tài)系統(tǒng)中，不同水生植被下的污水中環(huán)棱螺的生存狀況。

1材料與方法

1．1材料

1．1．1試驗(yàn)材料。太湖環(huán)棱螺采自江蘇省太湖水域。灌木柳、水芹菜、水花生均取自江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院;金魚(yú)藻取自江蘇省南京市中山植物園;蕪萍取自培養(yǎng)池。

1．1．2儀器和試劑。試驗(yàn)所用儀器主要有:島津UV-2201紫外可見(jiàn)分光光度計(jì);數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4(金壇市杰瑞爾電器有限公司);5800離心機(jī)。SOD、MDA、蛋白測(cè)定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)，規(guī)格為分析純。

1．2方法

1．2．1試驗(yàn)處理。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)安置規(guī)格為(70cm×50cm×50cm)的培養(yǎng)箱30個(gè)，每個(gè)水箱底部依次鋪入碎砂5cm，泥土10cm，加水至距水箱上沿10cm處，靜置。試驗(yàn)分為6個(gè)處理組，分別栽種水芹菜、灌木柳、水花生、金魚(yú)藻、蕪萍和無(wú)植物對(duì)照組，每組5個(gè)重復(fù)，室溫0～4℃。依據(jù)《GB3838－2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》配制IV類(lèi)水，其成分配比為:磷酸鹽(KH2PO4)1．32mg/L，硝酸鹽(KNO3)3．885mg/L，氨氮(NH4Cl)0．23mg/L，銅鹽(CuCl2)2．11mg/L，鋅鹽(ZnCl2)4．18mg/L，氟化銨(NH4F)2．92mg/L。每個(gè)培養(yǎng)箱中放入50個(gè)環(huán)棱螺(體重為2．5～3．5g)，每個(gè)對(duì)照培養(yǎng)箱取3只環(huán)棱螺測(cè)定生理指標(biāo)作為初始值，之后每5天取樣一次并記錄存活率，測(cè)定環(huán)棱螺細(xì)胞SOD活性和MDA含量，共檢測(cè)25d。

1．2．2酶活性測(cè)定。從每個(gè)水箱中隨機(jī)取2只環(huán)棱螺，取其腹足肌肉組織，按質(zhì)量體積比1∶10加入pH7．2的磷酸鹽緩沖液4℃下研磨勻漿，12000r/min離心10min，取上清測(cè)其SOD、MDA活性。

1．2．3數(shù)據(jù)處理。采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)方法分析各組環(huán)棱螺的最終存活率、SOD和MDA的差異性。

2結(jié)果與分析

2．1不同植被類(lèi)型下環(huán)棱螺的最終存活率及存活率之間的差異比較

由圖1可知，不同植被類(lèi)型下環(huán)棱螺的存活率從高到低依次是:水花生＞水芹菜＞金魚(yú)藻＞灌木柳＞對(duì)照組＞蕪萍組，其中蕪萍組中環(huán)棱螺的存活率顯著低于對(duì)照組，水花生組的環(huán)棱螺存活率顯著高于其他組。

2．2不同植被類(lèi)型下各時(shí)間段螺體SOD活性

如表1所示，6種不同植物生境下，環(huán)棱螺肌肉組織SOD活性均為先降后升的趨勢(shì)。第5天時(shí)，金魚(yú)藻組SOD活性顯著低于對(duì)照組、水花生組和蕪萍組，蕪萍組顯著高于灌木柳組和水芹菜組。第10天時(shí)，蕪萍組和水芹菜組均顯著高于灌木柳組和水花生組。第15天時(shí)，對(duì)照組顯著高于灌木柳、水花生組，灌木柳組顯著高于金魚(yú)藻組;蕪萍組顯著高于水花生組、灌木柳組和水芹菜組，水花生組顯著高于金魚(yú)藻組，水芹菜組顯著高于灌木柳組和金魚(yú)藻組。第20天時(shí)，水芹菜組顯著高于對(duì)照組;對(duì)照組和灌木柳組均顯著高于水花生組、金魚(yú)藻組和蕪萍組。第25天時(shí)，各組之間無(wú)顯著差異。如圖2所示，灌木柳組和水花生組SOD活性始終低于對(duì)照組，而蕪萍組除第4次檢測(cè)外均高于對(duì)照組;金魚(yú)藻組和水芹菜組波動(dòng)較為頻繁，與對(duì)照組的差異比較復(fù)雜。

2．3不同植被類(lèi)型下各時(shí)間段螺體MDA活性

由表2可知，6種生境下環(huán)棱螺肌肉組織MDA含量的變化趨勢(shì)有所差異，蕪萍、灌木柳和對(duì)照組相比，為先升后降，而水芹菜組波動(dòng)比較頻繁，金魚(yú)藻和水花生組無(wú)明顯變化趨勢(shì)。在第5天時(shí)，蕪萍組MDA含量顯著高于灌木柳組、對(duì)照組和水芹菜組;灌木柳組、對(duì)照組和水芹菜組均顯著高于水花生組和金魚(yú)藻組。第10天時(shí)，蕪萍組和灌木柳組均顯著高于對(duì)照組、水花生組、水芹菜組和金魚(yú)藻組。第15天時(shí)，蕪萍和水芹菜組均顯著高于金魚(yú)藻組。第20天時(shí)，對(duì)照組、灌木柳組、水花生組和金魚(yú)藻均顯著高于水芹菜組。第25天時(shí)，蕪萍組和灌木柳組均顯著高于金魚(yú)藻組。在各試驗(yàn)組與對(duì)照組的差異方面，灌木柳組和蕪萍組在第5天和第10天時(shí)均高于對(duì)照組，而水芹菜和水花生則明顯低于對(duì)照組，之后各組MDA含量趨于一致(圖3)。

3結(jié)論與討論

從存活率指標(biāo)看，各組環(huán)棱螺存活率排序?yàn)?水花生組＞水芹菜組＞金魚(yú)藻組＞灌木柳組＞對(duì)照組＞蕪萍組，可能與各組中不同的植物對(duì)污水的凈化能力有關(guān)［7］。環(huán)棱螺在蕪萍生態(tài)系統(tǒng)下存活率最低，在水花生生態(tài)系統(tǒng)中存活率最高，可能因?yàn)槭徠际瞧≈参铮芗采w在水層表面，阻礙了水體內(nèi)部與外界的氣體交換，使環(huán)棱螺缺氧窒息，存活率下降，另外，死亡的蕪萍沉入水底，進(jìn)一步增加了底泥和水體的還原性，惡化水質(zhì)［8］。而水花生雖然漂浮在水表面，但其根系發(fā)達(dá)并延伸到水下，為環(huán)棱螺提供了氧氣和附著條件，同時(shí)，水花生上的附著生物為環(huán)棱螺提供了食物。

超氧化物歧化酶(SOD)是生物體內(nèi)的一種保護(hù)酶，能將氧自由基歧化為H2O2和O2［9］。該試驗(yàn)中，各生境下環(huán)棱螺肌肉組織SOD活性均先降后升，且在第10天時(shí)達(dá)到低谷。劉纏民等在研究大運(yùn)河的梨形環(huán)棱螺時(shí)發(fā)現(xiàn)，在污染的短期脅迫中環(huán)棱螺的SOD活性為先應(yīng)激性升高(10d時(shí))，之后表現(xiàn)為適應(yīng)性的下降，與該試驗(yàn)結(jié)果存在差異［4］，可能是因?yàn)槲廴绢?lèi)型和試驗(yàn)植被不同所致。另外，不同類(lèi)型的水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收速率差異也可能是影響因素之一［10－11］。而蘭策介等通過(guò)模擬試驗(yàn)研究了金魚(yú)藻、梨形環(huán)棱螺及其組合對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的凈化效果，發(fā)現(xiàn)在二者共同存在時(shí)，水體的氨氮含量為先降后升，且在第10天左右達(dá)到低谷，與該試驗(yàn)中SOD活性趨勢(shì)非常相似［12］。作為檢測(cè)重金屬污染的生物標(biāo)志物，環(huán)棱螺體內(nèi)SOD活性究竟與模擬的富營(yíng)養(yǎng)化濕地水體中的氨氮含量有無(wú)顯著的相關(guān)性還有待進(jìn)一步研究［13］。

丙二醛(MDA)是不飽和脂肪酸被氧自由基攻擊的產(chǎn)物，能與蛋白質(zhì)交聯(lián)，引起細(xì)胞損傷［14］。在該試驗(yàn)中，蕪萍組環(huán)棱螺對(duì)污水的應(yīng)激比較強(qiáng)烈，其次為灌木柳組，而金魚(yú)藻組和水花生組最弱，可能是因?yàn)榻痿~(yú)藻和水花生的生長(zhǎng)速度快，對(duì)水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收速率高，從而快速解除水體中的N、P對(duì)環(huán)棱螺的脅迫［15］。在第15天之后，各組MDA含量趨于一致并與初始值接近，可能是因?yàn)楦粻I(yíng)養(yǎng)化的污水被植物和底部淤泥凈化后已不能對(duì)環(huán)棱螺構(gòu)成脅迫所致。而蕪萍組應(yīng)激最為強(qiáng)烈，可能是由于蕪萍的遮蔽，導(dǎo)致了下面水體的溶氧較少，另外，死亡的蕪萍沉降后的腐爛分解也是原因之一［16］。

從與對(duì)照組的差異來(lái)看，與對(duì)照組有明顯差異的蕪萍組、灌木柳組和水花生組均表現(xiàn)出了短期污水脅迫的特點(diǎn)。蕪萍組SOD活性在前3次取樣均明顯高于對(duì)照組，之后與對(duì)照組差異變小;相反，灌木柳組和水花生組在第2、3、4次取樣中均明顯低于對(duì)照組，之后與對(duì)照組趨于一致。蕪萍組MDA含量與SOD活性變化基本相同;而水花生組在第2次取樣時(shí)MDA含量明顯低于對(duì)照組，之后與對(duì)照組趨于一致;灌木柳組MDA含量則一直高于對(duì)照組。金魚(yú)藻組和水芹菜組呈無(wú)規(guī)律變化。

總體來(lái)說(shuō)，從環(huán)棱螺的存活率來(lái)看，水花生與環(huán)棱螺的組合能最有效的抵御富營(yíng)養(yǎng)化污水的沖擊，能給環(huán)棱螺相對(duì)穩(wěn)定的生存環(huán)境，而蕪萍與環(huán)棱螺的組合的效果最差。從環(huán)棱螺的生理指標(biāo)來(lái)看，漂浮植物蕪萍對(duì)污水的應(yīng)激比較大，但吸收較慢，表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性和MDA含量均偏高;木本挺水植物灌木柳對(duì)污水的應(yīng)激反應(yīng)較小，凈化污水的能力也相對(duì)較弱，表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性低，而MDA含量高;草本的漂浮植物水花生對(duì)污水的應(yīng)激反應(yīng)小，但能快速凈化污水，所以表現(xiàn)為環(huán)棱螺的SOD活性和MDA含量均比較低。該試驗(yàn)中，不同類(lèi)型的植物表現(xiàn)出了不同的去污效果，在實(shí)際應(yīng)用中要具體問(wèn)題具體分析，合理的搭配植物種類(lèi)，才能最大限度的凈化污水，改良水生動(dòng)物的生存環(huán)境［17］。另外，值得注意的是，水花生雖然表現(xiàn)出了良好的凈化能力，但在應(yīng)用中還應(yīng)注意其引起的生態(tài)倫理問(wèn)題，要從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)，不能顧此失彼，危機(jī)生態(tài)安全［18］。