三氯生对红白鲫运动行为的影响

王 凡，刘 飞，刘旭昊，张兰菲

(洛阳师范学院，河南洛阳 471022)

三氯生对红白鲫运动行为的影响

王 凡，刘 飞，刘旭昊，张兰菲

(洛阳师范学院，河南洛阳 471022)

利用视频跟踪系统研究三氯生(TCS)对红白鲫运动行为的影响。将红白鲫(red-white crucian carp) 暴露在5种不同浓度的TCS (0.50、0.60、0.70、0.80和0.90 mg/L) 水体中，视频记录5 min内红白鲫的运动轨迹(运动轨迹线、摆动次数)、游动速度和垂直穿梭次数的变化。同时，进行TCS(0.60、0.69 mg/L)对红白鲫的14 d暴露实验，暴露实验结束后，2 min内监测上述指标。结果显示：短期TCS暴露，红白鲫的运动轨迹条数、摆动次数、垂直穿梭次数、运动速率显著增加；暴露14 d后的红白鲫上述运动行为学指标显著降低。结果表明：在一定浓度范围内，TCS能够改变红白鲫的运动行为。

红白鲫(red-white crucian carp)；三氯生；染毒；运动行为

三氯生(Triclosan，TCS)，学名“二氯苯氧氯酚”，是一种常见的广谱抗菌剂，不溶于水，易溶于碱液和有机溶剂，被广泛应用于护肤用品、洗漱用品、医疗器具及其纺织品上[1, 2]。过去人们一度认为TCS是安全低毒的，没有引起足够的重视。但随着TCS的广泛使用，环境中检测到的含量越来越高，逐步呈现出一种“持续性存在”的状态。TCS在自然环境中不易降解、具有生物蓄积性和多种生物毒性[3]，因此，TCS的环境行为以及毒理学研究已经引起了研究者们的极大重视。

关于TCS对水生生物毒性效应的研究已有一些报道。梁惜梅[4]的研究表明，TCS对剑尾鱼的生长有显著的抑制作用。李义刚等[5]研究了TCS对羊角月牙藻的毒性，发现藻细胞光合作用的原初反应及电子链传递受到严重阻碍，伍筱琳等[6]的研究表明TCS影响了小球藻的生长。迄今为止，TCS对鱼类行为学影响方面的研究较少。

红白鲫 (red-white crucian carp) 是金鲫的一种，具有体质强健、适应能力强、食性广、耐低氧、易繁殖和饲养等优点[7]，已被多次应用到毒理学的研究中。因此，本研究采用两种不同方式进行TCS对红白鲫染毒试验，观察不同浓度及作用时间红白鲫运动行为的变化，探讨短期和长期TCS暴露对红白鲫行为学的影响，为鱼类行为学在环境污染中的应用提供基础数据，同时也为环境保护和生物多样性的维持提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 试验药品和器材

TCS为玉洁纯(>99.5%，临沂市兰山区森林化工有限公司)，二甲基亚砜 (DMSO)(天津市富宇精细化工有限公司)、 pH计、水族箱(58 cm×28 cm×36 cm)、摄像机(日本佳能XF315)

1.1.2 试验用鱼

红白鲫购自河南省洛阳市观赏鱼市场,体长(7.7±1.1) cm，体重(11.9±2.5) g，试验前, 红白鲫需在水族箱内暂养1周，每天早晚2次投喂，微型抽水机连续抽水充气并及时清除残饵及其排泄物。同时，须保证暂养期间鱼的活动正常、无病、死亡率低于5%。试验时选鳍鳞完整、健康活泼、规格一致的个体作为试验对象，试验期间每天投喂1次。

1.2 方法

1.2.1 母液配制

取TCS白色晶状粉末0.2 g溶解到100 mL的二甲基亚砜溶剂(DMSO)中，配置成2 g/L的母液，试验时按比例用曝气后的自来水稀释至所需浓度。

1.2.2 实验设计

通过24、48 h预备试验确定出TCS试验液质量浓度的上、下限为0.50和1.50 mg/L。进一步试验得出96 h LC50为1.11 mg/L。根据上述结果进行两种系统设计：

一种是在上限和96 h LC50间按等差数间距分别设5个浓度梯度组(0.50、0.60、0.70、0.80、0.90 mg/L)，同时设定溶剂对照(0.1% DMSO)和空白对照，然后随机选取5尾暂养后的红白鲫，依次放入不同的浓度梯度中进行视频跟踪录像，为了防止突发环境变化而导致的行为变化，录像7 min,记录时间为后5 min。

另一种是设定在下限和96 h LC50间设置0.60 mg/L和0.69 mg/L两个浓度组，进行红白鲫14 d的暴露实验，同时设定空白对照和溶剂对照(0.1% DMSO)。每个鱼缸随机放10尾。为使试验液中TCS的质量浓度保持稳定并有充足的溶氧，试验液每隔24 h换1次。暴露试验期间，水体pH值为(7.0±0.2),溶氧值DO (8.5±1.2) mg/L,水温(15±3) ℃。14 d暴露试验结束后，每个浓度梯度随机取5尾鱼放入清水中进行视频跟踪录像，记录时间为2 min。

1.2.3 红白鲫运动学指标的测定

游动速度和垂直位置是在线生物监测系统的重要指标，TCS对红白鲫的行为影响从游动速度和垂直位置两个方面进行分析，用以下3个指标来表征红白鲫的异常行为响应：(1)运动轨迹，从鱼的摆动(尾鳍的摆动次数)、状态变化进行阐述；(2)游动速度，在游动速度方面统计了鱼的游动速度；(3)垂直穿梭次数(从水的垂直方面位置分析，鱼在水中从上到下或从下到上的游动次数)，在垂直位置方面统计鱼的运动行为改变。

1.3 数据统计与分析

试验数据以平均值±标准差表示。SPSS17.0软件进行单因素方差分析，采用最小显著差数法(LSD)，统计学检验水平设为0.05，P<0.05表示有显著差异。

2 结果

2.1 短期暴露对红白鲫运动行为的影响

2.1.1 对运动轨迹的影响

运动轨迹观察显示见图1，空白对照组红白鲫上下来回穿梭，轨迹线为(21.00±2.23)条，行为轨迹较为一致；溶剂对照组、0.50、0.60、0.70、0.80和0.90 mg/L浓度组，轨迹线先增加后减小，分别为(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)条，各染毒组和空白对照相比极显著增加(P<0.01)，而空白对照和溶剂对照之间无显著性差异(P>0.05)。

图 1 TCS短期暴露对红白鲫运动轨迹的影响Fig.1 Effect of short-term exposure to TCS on movement track of red-white crucian carp边框表示水族箱，中间线表示水位线，细线条表示运动轨迹

由记录数据分析得到，空白对照组和溶剂对照组摆动次数分别为(44.00±7.24)和(49.00±6.58)次；在不同浓度组(低浓度到高浓度)中的摆动次数依次为：(63.80±2.71)、(71.00±3.27)、(86.80±2.99)、(82.40±2.06)、(93.20±5.49)次，与空白对照相比显著增大(P<0.05)，而空白对照和溶剂对照之间无显著性差异(P>0.05)。因此可知，经TCS短期染毒后，在一定浓度范围内，从运动轨迹方面分析得知，鱼的行动变得活跃，随着浓度增加出现增加的趋势。

空白对照组和溶剂对照组鱼的运动状态基本为图2 A、B两种状态；在暴露于低浓度(0.50，0.60 mg/L)时，鱼的运动状态基本与对照组相同，偶尔出现C、D、E、F几种状态；暴露于0.70 mg/L和0.80 mg/L时，鱼的运动状态趋向于C、D、K三种状态；暴露于0.90 mg/L时，鱼出现侧游现象(G、F)，偶尔出现I、J状态。可以看出TCS可以影响鱼的运动状态。

2.1.2 对运动速率的影响

由图3可以看出，TCS在低浓度范围(0～0.70 mg/L)，鱼的速度逐渐上升；超过0.70 mg/L范围，速度缓慢下降；不同浓度下红白鲫的游动速度都大于对照组。分析结果可知，红白鲫在溶剂对照组、0.50、0.60、0.80和 0.90 mg/L浓度组运动速度分别为(2.56±0.61)、(2.81±0.60)、(3.07±0.54)、(3.04±0.63)和(2.95±0.65)cm/s，与空白对照相有小幅增大，但差异不显著(P>0.05)；而0.70 mg/L浓度组运动速度为(3.30±0.65)cm/s，与空白对照相比显著增大(P<0.05)。由此可知，红白鲫短期暴露染毒，在低浓度范围内，鱼受到药物刺激速度有增加趋势。

2.1.3 对垂直穿梭次数的影响

结果见图4，随着TCS浓度的增加，在一定浓度范围内，鱼的垂直穿梭次数随着浓度的增加而增加；超出一定浓度范围，垂直穿梭次数有减小的趋势。红白鲫在溶剂对照组中垂直穿梭次数为(28.00±6.23)次，与空白对照组相比差异不显著(P>0.05)。各浓度组垂直穿梭次数分别为(47.00±6.86)、(62.80±7.76)、(71.40±7.96)、(53.00±6.52)和(45.20±7.79)次，和空白对照相比较极显著增大(P<0.01)。

2.2 暴露14 d后对红白鲫运动行为的影响

2.2.1 对运动轨迹的影响

运动轨迹见图5，TCS染毒组红白鲫的运动轨迹呈现不规律现象。0.60 mg/L和0.69 mg/L浓度组轨迹线分别为(7.00±1.01)条，(6.00±1.06)条，与空白对照组(10.00±1.12)条相比差异极显著(P<0.01)，而溶剂对照和对照之间并无显著性差异(P>0.05)。同时，可以观察到高浓度组的轨迹线上下浮动变小。由此可见，红白鲫暴露染毒14 d后运动行为出现变缓趋势。

图5 长期TCS暴露对红白鲫运动轨迹的影响Fig.5 Effect of long-term exposure to TCS on movement track of red-white crucian carp边框表示水族箱，中间的线表示水位线，细线条表示运动轨迹

2.2.2 对运动速率的影响

由图6可以看出， 0.60 mg/L TCS浓度组运动速度为(2.29±0.60)cm/s，与空白对照相比差异不显著(P>0.05)；0.69 mg/L浓度组运动速度为(1.20±0.59) cm/s，与空白对照相比极显著降低(P<0.01)。结果表明，染毒组红白鲫的游动速度会出现变小现象，暴露染毒14 d，TCS可以使红白鲫运动速度受到抑制。

图6 TCS暴露染毒14 d后对红白鲫运动速率影响Fig.6 Effect of 14 days’ exposure to TCS on movement speed of red-white crucian carp

2.2.3 对垂直穿梭次数的影响

结果显示见图7，TCS染毒组的红白鲫垂直穿梭次数变小。在测量的时间内，空白对照和溶剂对照组垂直穿梭次数分别为(11.20±1.30)次和(9.98±1.43)次，0.60 mg/L浓度组垂直穿梭次数为(8.00±1.22)次，与空白对照组相比显著降低(P<0.05)；0.69 mg/L浓度组垂直穿梭次数为(5.60±1.14)次，与空白对照相比差异极显著(P<0.01)。

图7 暴露染毒14 d后垂直穿梭次数的变化Fig.7 Effect of 14 days’ exposure to TCS on vertical shuttle times of red-white crucian carp

3 讨论

鱼类行为学是研究鱼类行为规律的一门新兴学科，常见的鱼类行为有繁殖、集群、迁移、趋光、学习记忆能力、回避、捕食、社交、游动行为等[8]。环境中的污染物对几乎所有鱼的行为都能够产生影响。正常水体水质保持一致，因无外来刺激的干扰，鱼类的行为变化比较稳定，运动轨迹、游动速度、高度、垂直穿梭次数和分散度等指标都在均值上下稳定波动。因此，鱼类行为的异常变化能够对水体水质的变化起到一定的预警作用[9]。

本研究发现，短期的TCS暴露下，随着浓度的增大，红白鲫的运动轨迹线、摆动次数、垂直穿梭次数显著增大，且游泳速度也有增大的趋势。表明TCS短期暴露刺激敏锐的感觉器官，此时，红白鲫可感知水体突变的状况，表现出慌乱不安的过度活跃。此结果与氯氰菊酯和溴氰菊酯联合突发暴露下，斑马鱼行为变化相一致[10]。同时，Barry[11]的研究发现，一定浓度的化学药品刺激下，鱼类的游泳速度明显提高。这种急剧的运动被称为“回避反应”，是鱼对水环境污染所产生的第一层行为变化，其表现形式和维持时间的长短受到暴露化合物的种类及浓度的影响[12]。TCS暴露14 d后，红白鲫的运动轨迹线、垂直穿梭次数、游泳速度降低，且在最高浓度组极显著降低，由此推测出红白鲫在14 d的染毒过程中，随着染毒时间的延长，其行为机制而导致的行为反应逐渐变化，最初表现为“回避反应”，然后逐步适应，在14 d时，行为又出现了迟缓现象，此时可能因为TCS或者其次生产物在鱼体内大量累积毒性得到爆发而导致的。三甲氧苯乙胺和苯环己哌啶能够使斑马鱼的运动速率减少，个体之间碰撞率增加[13]。此结果和本实验的结果相一致。同时也有研究表明，TCS具有一定的神经毒性，其毒性机制有待进一步探讨。

本研究的结果表明，鱼类受到污染物的刺激，会表现出惊恐、慌乱或相对静止，接触到污染物的前一段时间，往往出现急剧运动，随着污染物暴露时间的延长，鱼类可能会不断通过行为、代谢调节等适应环境的变化，游动高度、游动速度、运动轨迹、垂直穿梭次数等逐渐恢复甚至低于暴露前水平。

[1] 徐海丽，林 毅，崔 倩，等.三氯生的生态效应及其在环境中迁移转化[J].生态毒理学报，2012,7(3):225-232.

[2] 李俊萍.三氯生的应用及主要合成方法[J].山东化工，2003，32(2):16-17.

[3] 高海萍，周雪飞，张亚雷，等.三氯生对水生生物毒性效应研究进展[J].环境化学，2012, 31(8): 1145-1150..

[4] 梁惜梅．诺氟沙星和三氯生对剑尾鱼的毒性效应[D]．广州：暨南大学．2010．

[5] 李义刚，刘滨扬，彭 颖，等．三氯生对羊角月牙藻生长及其抗氧化系统的影响[J]．生态毒理学报，2013，8(3)：357-365．

[6] 伍筱琳，刘仁沿，李红霞，等．三氯生对小球藻的生长效应[J]．海洋通报，2009，28(3)：117-120．

[7] 陈万光，郭国强，张耀武．红白鲫人工繁殖及鱼苗培育技术[J]．水产科学，2008，27(6)：309-311.

[8] 倪 芳，周思云，张 英，等.不同浓度五氯酚对斑马鱼运动行为的影响[J]．生态毒理学报，2013，8(5)：763-771.

[9] 张金松，黄 毅，韩小波，等．鱼的行为变化在水质监测中的应用[J]．给水排水，2013，39(7)：166-170.

[10] 黄 奕，张金松，韩晓波，等.斑马鱼群体行为变化用于水质在线预警的研究[J]．环境科学学报，2014，34(2)：398-403.

[11] Barry M J. Application of a novel open-source program for measuring the effects of toxicants on the swimming behavior of large groups of unmarked fish[J]. Chemosphere,2012,86(9):938-944.

[12] 任宗明，李志良，饶凯峰，等.氯氰菊酯和氯化铬暴露下日本青鳉行为反应差异[J]．生态毒理学报，2008,6(3)：563-569.

[13] Nakayama K, Oshima Y, Hiramatsu K, et al. Effects of polychlorinated biphenyls on the schooling behavior of Japanese medaka (Oryziaslatipes) [J]. Environ Toxicol Chem,2005, 24(10):2588-2593.

(责任编辑：邓 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-河南人才培养联合基金(U1504303)

王 凡(1976-)，男，副教授，主要从事生态毒理学研究。E-mail:wangfan7677@163.com

S948

A

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