shuiyue的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/shuiyue

博文

J. Appl. Ecol.:氯处理能降低压舱水介导的生物入侵风险吗?

已有 1393 次阅读 2020-6-22 21:02 |系统分类:论文交流| 生物入侵

撰文 | 林亚萍(原文一作)

编辑 | 杨预展
口号3.png
原文信息

title.jpg

期刊Journal of Applied Ecology (5.782/Q1)
时间:202002
第一作者:Yaping Lin(林亚萍)
机构:德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心;中国科学院生态环境研究中心
通讯作者:Aibin Zhan(战爱斌)
机构:中国科学院生态环境研究中心;中国科学院大学
 
写在前面
 
在当前全球化背景下,航运承担着全球90%以上的货物运输,这背后是每年高达120亿吨的压舱水(ballast water)的排放。压舱水中含有大量生物,包括浮游生物、微生物、细菌甚至是小型鱼类。船舶航行过程中,有些生物因无法适应环境改变而消亡;有些生物则存活下来,并最终随着压舱水的排放进入新环境。如果这些存活生物因缺乏天敌等原因而在新环境中迅速繁殖、建立种群,很可能就会威胁原有生态系统及其生物多样性,成为入侵生物。
 
因此,压舱水被认为是全球范围内外来生物传播的重要载体,其介导的生物入侵是海洋面临的四大威胁之一。建立健全的管理体制和运行体制,明确并完善国际通行的法律法规,是解决压舱水引起的入侵生物问题的有效措施。随着《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》中的D-2标准正式生效,压舱水处理,尤其是远洋船舶压舱水的处理问题成为迫在眉睫的技术问题,同时也是控制压舱水引起全球性生物入侵问题的关键。
 
氯处理是常用的压舱水处理技术之一。该方法通常认为可以有效杀死大部分的细菌、浮游植物等。但是氯处理对其他类型生物的影响如何?氯处理的剂量如何控制?目前尚缺乏统一的结论。例如,本研究就发现,氯处理未能显著降低浮游动物的定植压力。因此,氯处理降低压舱水介导的生物入侵风险的能力,需要进一步评估。
 
该研究论文得到欧盟环境政策科学(the European Commission's Science for Environment Policy)的报道。欧盟环境政策科学每年会遴选有影响力的文章报道并会影响政策的制定和实行。

1.jpg

 
文章简介

压舱水被认为是全球范围内外来生物传播的重要载体。近期,《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》中的D-2标准正式生效,这意味着所有进行国际贸易的商业船舶均需要安装基于紫外和氯处理等一系列处理技术的船载压舱水处理系统,以实现压舱水的达标排放。然而,现有的管理条例仅仅基于压舱水所传播的存活生物的总丰度(即总繁殖体压力,total propagule pressure),而极大忽略了物种丰度(即定植压力,colonization pressure)。
 
为评估氯处理技术在降低入侵生物风险中的效率及其对压舱水中浮游动物群落结构与多样性变化的影响,中国科学院生态环境研究中心战爱斌团队与德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心Elizabeta Briski团队和加拿大温莎大学北美五大湖环境研究中心Hugh MacIsaac团队合作,运用DNA宏条形码技术,比较了四条跨大西洋航线中的空白对照和氯处理压舱水间的浮游动物群落的定植压力(即传播的物种数/操作分类单元(OTUs)数)和相对繁殖体压力(物种/OTUs的相对丰度)
 
结果表明,压舱水传播过程本身(即未经处理的对照)和氯处理均未能显著减少浮游动物的定植压力。氯处理能有效改变浮游动物的群落结构,一些类群的相对繁殖体压力减少,例如软体动物和轮虫;而另一些类群的相对繁殖体压力增加,例如寡膜纲和桡足纲的部分物种。
 
氯处理降低入侵风险的效率可能低于预期。总繁殖体压力的降低并不代表所有物种丰度也随之相同程度地降低。一些类群的丰度可能急剧降低,而另一些类群的丰度则并不改变,甚至由于氯暴露引发的休眠体孵化而导致部分类群的相对丰度增加。因此,在预测新的入侵风险时,管理策略应综合考虑总繁殖体压力和定植压力。因此,作者也建议采纳新的技术方法来综合评估压舱水中的生物多样性,例如DNA宏条形码技术等。鉴于不同生物对氯处理的响应不同,我们建议采取多种压舱水处理技术相结合的方法以减少外来水生生物的引入与传播。
 
图表说明


2.jpg

1. 航线图和采样点设置。intfin分别代表航线的起始点(initial)和结束点(final)。括号中的天数为起始点与结束点两次采样的间隔天数。
 

3.jpg

2. 浮游动物群落组成。后生动物占浮游动物的41%,其中丰度最高的是节肢动物,其次是轮虫。一半以上的OTUs归属于原生动物,其中纤毛虫是最大的类群,占原生动物的56.7%,其次是丝足虫类和变形虫类。相比起始点样本中的OTU数目,结束点样本和结束点氯处理样本中的OTU数均没有显著差异。
 

4.jpg

3. 后生动物(a)和原生动物(b)在门水平上的相对丰度。丰度最高的20个后生动物OTUsc)和原生动物OTUsd)的相对丰度。
 

5.jpg

4. 基于浮游动物群落Bray-Curtis距离的NMDS排序图。abc,分别是所有样点、淡水港样点和半咸水港样点。可以看到,不同处理之间浮游动物群落总体差异程度不大。在淡水港中(b),起始点样本和结束点样本之间的浮游动物群在显著差异。在半咸水港中(c),不同处理之间没有显著差异。
 

6.jpg

5. 贡献40%不相似性水平的OTUs相对丰度热图。黑色标注的是后生动物OTUs,红色标注的是原生动物OTUs
 

7.jpg

6. 相对丰度最高的10个后生浮游动物OTUs。不同生物类群对氯处理的响应不同,相对起始点对照样本,OTU6OTU11的相对丰度在结束点对照样本中有了明显的升高,而在结束点氯处理样本中却有了明显的下降。
 

8.jpg

7. 后生浮游动物群落的冗余分析。影响后生浮游动物群落结构的主要因子为原生动物(Protozoa)、叶绿素(chlorophyll_a)、氯处理(Chlorine)和总悬浮固体(Total suspended solids)。
 
写在后面
 
我国作为港口大国,在全球货物吞吐量和集装箱吞吐量十大港口中,均占有七席,其中上海港更是取代新加坡港成为全球第一大港口。同时,我国拥有长达18 400 km的大陆海岸线,国际性贸易港口高达100余个,因此,我们国家面临着巨大的由压舱水介导的外来生物入侵的潜在风险。目前我国已确认的外来水生生物高达564种,是遭受外来入侵生物危害最为严重的国家之一。虽然我国制定了船舶压舱水管理相关的法律法规,但仍存在管理法律法规不完善,与国际不接轨等问题,因此制定与完善我国船舶压舱水管理的法律法规迫在眉睫。
 
推荐阅读
 
1. Zhan A, Ni P, Xiong W, et al. Biological invasions in aquatic  ecosystems in China [M] // Biological Invasions and Its Management in China. Springer, Dordrecht. 2017. 67-96.
2. Briski E, Chan F T, Darling J A, Lauringson V, MacIsaac H J, Zhan A, & Bailey S A. (2018). Beyond propagule pressure: importance of selection during the transport stage of biological invasions. Frontiers in Ecology and the Environment, 16(6), 345-353.

3. Lin Y, Gao Z, & Zhan A. (2015). Introduction and use of non-native species for aquaculture in China: status,risks and management solutions. Reviews in Aquaculture, 7, 28-58.


编译简介
 

林亚萍,中国科学院大学环境科学专业博士毕业。主要研究方向:分子生态学与入侵生态学。


图片1.png

阅读原文阅读 346 在看4写下你的留言




http://blog.sciencenet.cn/blog-313491-1238973.html

上一篇:NC | 适应性进化对表型可塑的逆转回复
下一篇:Nat. Ecol. Evol.:淡水生物区系面临的多重胁迫及其效应模式

2 李世国 倪平

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-9-21 03:56

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部