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背景介绍

磁场是地球生态环境的重要影响因素,地表磁场约为30~70μT,许多动物利用磁场来获得定位信息。随着时代的发展,地表磁场受到人工磁场的影响而发生改变,海底电缆干扰了海洋生物的航行。已有研究表明,电磁场会干扰海洋生物迁徙、受精率、孵化成功率、幼卵生长和代谢率变化等许多方面。

然而,关于磁场对鱼类内耳功能的影响鲜有报道。鱼的内耳由三个半规管和三个耳石器官(椭圆囊、球状囊和瓶状囊)组成。鱼耳石是存在于硬骨鱼类内耳的膜迷路内,主要由碳酸钙构成,是鱼类的平衡器官和听觉器官。内耳的椭圆囊、球状囊和瓶状囊中分别具有微耳石、矢耳石和星耳石各一对。耳石和听斑紧密相贴,当鱼身改变位置时,环境压力和内淋巴压力发生改变,压力感觉信号通过耳石听觉神经传递到中枢神经系统。因此,内耳对鱼类的行为能力至关重要。

评估内耳器官状况主要通过分析耳石形态的波动不对称性。波兰海洋渔业研究所Fey团队在环境科学与生态学Top期刊ScienceoftheTotalEnvironment在线发表了题为“Otolithfluctuatingasymmetryinlarvaltrout,OncorhynchusmykissWalbaum,asanindicationoforganismbilateralinstabilityaffectedbystaticandalternatingmagneticfields”的文章。虹鳟鱼为底栖动物,鱼卵孵化后仍在海底岩石区域停留一到两周。以虹鳟鱼卵为研究对象,暴露在静磁场和交变磁场环境下孵化鱼卵,研究虹鳟鱼耳石微结构的变化,探究磁场对海洋鱼类生长发育的影响。

暴露在10mT静磁场(水底电缆附近检测值)和50Hz,1mT交变磁场环境下孵化虹鳟鱼卵24天。所有的鱼卵在13天后孵化,鱼卵存活率在93%以上。10mT静磁场环境下孵化5、15和23天的虹鳟鱼幼鱼的耳石大小均高于对照,第5天差异最为明显。1mT交变磁场环境下孵化4、13和24天的虹鳟鱼幼鱼的耳石大小较对照无明显变化。

10mT静磁场对虹鳟鱼幼鱼耳石大小的影响高于1mT交变磁场。静磁场会影响幼鱼听觉和平衡觉。与虹鳟鱼相比,地磁场是鲑鱼洄游过程中定向的关键,人工磁场可能会破坏鲑鱼磁接收能力。鱼卵和幼鱼长期暴露在人工磁场中,与鱼类内耳有关的听觉、空间定向和身体运动发生功能性障碍,可能会导致鱼类迁徙的负面影响。

内耳器官状态对于鱼类听觉和平衡觉尤为重要。耳石波动不对称性是鱼类发育不稳定的指标,反映鱼类生长速度和繁殖环境的变化。耳石大小与鱼类的健康或繁殖率的关系目前未有统一结论,但耳石波动不对称性可作为研究不同环境因素对特定生物体状态的影响因素,尤其是考虑环境压力这一因素。

研究结论

10mT的静磁场影响孵化4-23天的虹鳟鱼幼鱼的耳石大小,对虹鳟鱼幼鱼听觉和平衡器官的功能产生影响。但磁场对虹鳟鱼耳石的影响是否会阻碍其在自然环境中的生存,仍有待进一步研究。磁场环境对海洋生物器官生长发育的影响为海洋生物的生物效应研究奠定了理论基础。

参考文献:



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