黃應(yīng)平，Prashant Mandal，靖錦杰，蔣 清，袁 喜,3，涂志英，胥 燾

(1.三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心(三峽大學(xué))，湖北宜昌 443002； 2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(三峽大學(xué))，湖北宜昌 443002； 3.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072)

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鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)游泳行為影響的研究

黃應(yīng)平1,2，Prashant Mandal1,2，靖錦杰1,2，蔣 清1,2，袁 喜1,2,3，涂志英1,2，胥 燾1,2

(1.三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心(三峽大學(xué))，湖北宜昌 443002； 2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(三峽大學(xué))，湖北宜昌 443002； 3.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072)

為了探討水體鎘(Cd)污染對(duì)魚(yú)類的生態(tài)毒理效應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)室條件下，測(cè)定了不同濃度Cd(0、0.36、0.73、1.09和1.46 mg/L)暴露對(duì)鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)幼魚(yú)半致死濃度、組織(肝、鰓、肌肉)Cd累積量、相對(duì)臨界游泳速度(Ucrit)、以及耗氧率(MO2)的影響。結(jié)果顯示：Cd暴露導(dǎo)致重金屬在幼魚(yú)組織中累積，與對(duì)照組比較，Cd在鰓和肌肉中累積量差異不顯著；肝臟中累積量差異顯著，暴露濃度為0.73 mg/L時(shí)肝臟中鎘累積量最高。鰱幼魚(yú)相對(duì)臨界游泳速度隨著Cd暴露增加顯著降低，濃度為1.46 mg/L時(shí)Ucrit為對(duì)照組的69.75%。臨界游泳速度與鰓和肌肉組織中鎘累積量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.96 (P=0.01)和-0.90 (P=0.04)。Cd暴露導(dǎo)致鰱幼魚(yú)耗氧代謝范圍增加，暴露濃度為0.73 mg/L時(shí)耗氧代謝范圍較對(duì)照組增加了19.32%。低濃度Cd暴露導(dǎo)致鰓和肌肉損傷，并引起鰱幼魚(yú)游泳過(guò)程中耗氧代謝效率降低，有氧運(yùn)動(dòng)能力和游泳能力下降。

鎘；鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)；臨界游泳速度；耗氧代謝范圍

重金屬是一類典型的環(huán)境污染物，通過(guò)暴露或食物鏈等途徑直接或間接地影響魚(yú)類的生理生態(tài)行為。魚(yú)類生物(行為)效應(yīng)對(duì)重金屬的響應(yīng)，在一定程度上反映水生生態(tài)系統(tǒng)受重金屬污染程度[1]。鎘是水體常見(jiàn)的重金屬污染物，通過(guò)生物富集和生物放大效應(yīng)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，對(duì)水生無(wú)脊椎動(dòng)物、兩棲動(dòng)物和魚(yú)類等水生生物均具有較強(qiáng)的毒性[2-3]。鎘暴露對(duì)魚(yú)的鰓、肌肉、肝臟、腎、脾、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)[4-8]等產(chǎn)生損傷，引起病理行為甚至導(dǎo)致死亡。高濃度鎘暴露導(dǎo)致鯉(Cyprinuscarpio)外周血紅細(xì)胞微核率和核異常率上升，機(jī)體損傷性和遺傳毒性增強(qiáng)[9]。三峽庫(kù)區(qū)蓄水前重慶江段主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類肌肉中鎘含量為0.031～0.24 mg/kg；內(nèi)臟中為0.18～0.75 mg/kg[10]，蓄水之后水體總鎘含量略有增加[11]，庫(kù)區(qū)魚(yú)類的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加，應(yīng)引起重視。

游泳行為是魚(yú)類逃逸、捕食和繁殖等行為實(shí)現(xiàn)的主要方式[12]。臨界游泳速度(critical swimming speed,Ucrit)是最大的穩(wěn)定游泳速度，通常作為評(píng)價(jià)魚(yú)類游泳能力的重要指標(biāo)[13]。臨界游泳速度誘導(dǎo)產(chǎn)生的有氧代謝能力可以用最大耗氧率表示，而有氧代謝范圍(aerobic metabolic range,MR)反映了魚(yú)類除滿足基本生理需求外完成其他有氧生理活動(dòng)的潛在能力[14]，環(huán)境的變化能夠影響魚(yú)類的這種有氧生理活動(dòng)的潛在能力[15]。鎘對(duì)魚(yú)類行為和代謝方面的研究國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道，慢性亞致死劑量的鎘暴露導(dǎo)致鱒(Salmotrutta)和白鮭(Coregonusclupeaformis)重復(fù)游泳能力受損，疲勞后耗氧恢復(fù)較慢[16]。鎘暴露導(dǎo)致黃金鱸(Percaflavescens)肌肉中的二磷酸核苷激酶活性降低，相對(duì)耗氧代謝范圍顯著的降低，而且鎘主要影響其鰓的呼吸能力[17]。關(guān)于鎘暴露對(duì)鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)幼魚(yú)游泳行為及耗氧率影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究通過(guò)測(cè)定鰱幼魚(yú)鎘暴露半致死濃度，不同鎘濃度暴露鰱幼魚(yú)組織(肝、鰓、肌肉)鎘含量，相對(duì)臨界游泳速度(Ucrit)和耗氧率(MO2)，用于研究鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)生態(tài)毒理效應(yīng)、游泳能力和耗氧代謝的影響?？疾祧栍佐~(yú)運(yùn)動(dòng)和代謝等方面行為對(duì)水體鎘濃度變化響應(yīng)靈敏性，用于評(píng)價(jià)鎘污染對(duì)鰱幼魚(yú)潛在的生態(tài)毒性，擴(kuò)充水生生物毒性試驗(yàn)材料，為自然水域受鎘污染研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用鰱幼魚(yú)購(gòu)自宜昌養(yǎng)殖場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)前將魚(yú)在魚(yú)缸(420 L)中馴化2周。每?jī)商焱段癸暳?次(蛋白質(zhì)>38%，脂肪>5%，纖維素<5%，灰分<12%，濕度<11%)。馴養(yǎng)用水為曝氣后的自來(lái)水，馴養(yǎng)期間曝氣使水體溶氧水平接近飽和，日換水量約為水體的1/3，自然水溫20±1℃，自然光照。

馴養(yǎng)結(jié)束后，選取健康幼魚(yú)60尾，隨機(jī)平均分配至各濃度梯度組，實(shí)驗(yàn)魚(yú)體長(zhǎng)、體重參數(shù)如表1。根據(jù)急性毒性試驗(yàn)結(jié)果，本研究共設(shè)5個(gè)鎘(Cd2+)濃度梯度，分別為0(0組)、0.36(1組)、0.73(2組)、1.09(3組)、1.46 mg/L(4組)，暴露時(shí)間為96 h。暴露期間不投餌，每日定時(shí)換水并補(bǔ)充相應(yīng)濃度的硝酸鎘溶液以保持水體鎘濃度基本恒定，日換水量為水體的1/2。

表1 鰱幼魚(yú)的體長(zhǎng)、體重參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

臨界游泳速度(Ucrit)的測(cè)定設(shè)備為魚(yú)類游泳能力測(cè)定裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)和使用方法詳見(jiàn)文獻(xiàn)[18]。將在不同梯度的Cd2+暴露96 h后實(shí)驗(yàn)魚(yú)轉(zhuǎn)入魚(yú)類游泳能力測(cè)定裝置中馴化2 h (流速為10 cm/s)。適應(yīng)結(jié)束后，采用流速遞增法測(cè)定Ucrit，每間隔20 min，調(diào)節(jié)流速增加1 BL/s(體長(zhǎng)/s)，直至實(shí)驗(yàn)魚(yú)游泳疲勞(疲勞的判定標(biāo)準(zhǔn)為：實(shí)驗(yàn)魚(yú)被水流沖到游泳區(qū)后面篩網(wǎng)上不能游泳，停留20 s，則視其疲勞[19])。臨界游泳速度采用公式：Ucrit=U1+(T1/T2)U2計(jì)算。式中，Ucrit為臨界游泳速度(BL/s)，U1為實(shí)驗(yàn)魚(yú)所能完成游泳的最大速度(實(shí)驗(yàn)魚(yú)疲勞前的速度，BL/s)，速度增量U2=1 BL/s)，T1為在最大速度下未能完成設(shè)定歷時(shí)的實(shí)際持續(xù)時(shí)間(T1<20 min)，時(shí)間間隔T2=20 min。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每間隔10 min中測(cè)定一次水中溶解氧量。利用水泵進(jìn)行內(nèi)外水槽水的交換，使密封部分溶解氧不低于飽和溶解氧濃度的70%。耗氧率的計(jì)算公式：MO2=(St-Sb)×60 ×V/m，式中MO2為標(biāo)準(zhǔn)體重的運(yùn)動(dòng)代謝率[mg O2/(h·kg)]；St為實(shí)驗(yàn)魚(yú)存在時(shí)裝置內(nèi)溶解氧量隨時(shí)間變化斜率的絕對(duì)值；Sb是無(wú)魚(yú)時(shí)裝置內(nèi)溶解氧量隨時(shí)間變化斜率的絕對(duì)值(細(xì)菌耗氧量)；60為常數(shù)(min/h)；V是密封部分水體積(L)；m為魚(yú)體重(kg)。耗氧代謝范圍規(guī)定為實(shí)驗(yàn)中獲得的最大耗氧率(MO2,Max)與最小耗氧率(MO2,Min)的差值。

魚(yú)組織鎘含量測(cè)定：將鰱幼魚(yú)用丁香酚溶液(丁香酚溶液/乙醇=1/9，5 mL混合液溶入10 L水中)麻醉(5 min)后，解剖分離出鰓、肝臟、肌肉組織并于-40 ℃保存。之后，稱取肝臟、鰓和肌肉組織，將各組織樣本(以相同處理下12尾魚(yú)為一個(gè)樣本，分3組，對(duì)照組6尾魚(yú))稱量(取濕重)，放置于消解罐(50 mL)中消解[20]，采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定組織鎘含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在SPSS20.0中進(jìn)行方差分析(ANOVA)和最小顯著差數(shù)法(LSD)檢驗(yàn)差異顯著性，顯著性水平為P<0.05。Pearson方法分析臨界游泳速度、耗氧率與鰓、肌肉、肌肉組織鎘含量相關(guān)性。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鰱幼魚(yú)鰓、肝臟、肌肉組織鎘累積量特征

采用靜水急性毒性試驗(yàn)法測(cè)定鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)的毒性，統(tǒng)計(jì)鎘暴露24、48、72、96 h鰱幼魚(yú)死亡率(圖1)，隨鎘暴露時(shí)間的延長(zhǎng)和溶液濃度的增大鰱幼魚(yú)的死亡率升高，采用直線內(nèi)插法獲得LC50分別為1.75、1.64、1.32、1.14 mg/L，鎘安全濃度系數(shù)為0.1[21]，計(jì)算鰱幼魚(yú)鎘的安全濃度為0.11 mg/L。與對(duì)照組比較，鎘暴露組鰱幼魚(yú)鰓(F=6.42；P<0.01)、肝臟(F=15.22；P=0.01)和肌肉(F=10.08；P<0.01)組織中鎘累積量顯著(圖2)。鎘濃度為0.73 mg/L時(shí)肝臟中鎘累積量最大。鎘在鰱幼魚(yú)組織中的累積量：肝臟>鰓>肌肉。

圖1 鰱幼魚(yú)死亡率與水體銅含量和暴露時(shí)間的關(guān)系

圖2 鎘暴露后鰱幼魚(yú)的鰓、肝臟、肌肉組織鎘含量

a,b,c不同字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

2.2 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)臨界游泳速度的影響

鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)臨界游泳速度的影響顯著(F=48.88，P<0.05)(圖3)。對(duì)照組、0.36、0.73、1.09和1.46 mg/L鎘暴露組對(duì)應(yīng)幼魚(yú)臨界游泳速度分別為(7.67±0.28) BL/s、(6.88±0.34) BL/s、(6.51±0.32) BL/s、(6.45±0.32) BL/s和(5.35±0.16) BL/s。隨著鎘濃度增加，鰱幼魚(yú)相對(duì)臨界游泳速度顯著下降，暴露濃度為1.46 mg/L時(shí)，相對(duì)臨界游泳速度為對(duì)照組的69.75%。

圖3 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)臨界游泳速度的影響

2.3 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)耗氧率的影響

鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)代謝范圍影響顯著(F=48.88，P<0.05)，隨著暴露濃度的增加最大耗氧率的增加量先大于最小耗氧率的增加量，然后小于最小耗氧率的增加量，導(dǎo)致耗氧代謝范圍呈先增加后減小趨勢(shì)(圖4)。0、0.36、0.73、1.09和1.46 mg/L鎘暴露，對(duì)應(yīng)鰱幼魚(yú)耗氧代謝范圍分別為(461.28±24.48)、(496.01±17.26)、(571.73±18.81)、(555.41±47.81)和(534.75±43.80) mg O2/(kg h)。鎘濃度小于0.73 mg/L時(shí)，最小耗氧率和最大耗氧率與對(duì)照組之間沒(méi)有差異。鎘濃度為0.73 mg/L時(shí)，耗氧代謝范圍最大，比對(duì)照組增加了23.94%。鎘濃度大于0.73 mg/L時(shí)，耗氧代謝范圍逐漸降低。

圖4 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)最小耗氧率、最大耗氧率和耗氧代謝范圍的影響

3 討論

實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了鎘暴露后鰱幼魚(yú)鰓、肝臟、肌肉組織中的鎘累積量，并測(cè)定了鰱幼魚(yú)游泳速度及耗氧率。不同濃度鎘暴露，導(dǎo)致鎘在鰱幼魚(yú)組織中的累積量有差異，并對(duì)游泳速度和耗氧代謝率產(chǎn)生不同程度的影響。

3.1 鎘暴露鰱幼魚(yú)鰓、肝臟、肌肉組織鎘累積量

重金屬在魚(yú)組織中的生物富集作用與暴露的濃度、魚(yú)類自身的個(gè)體差異性、食性以及生存環(huán)境因素均有關(guān)系[22]。重金屬通過(guò)體表滲透、鰓呼吸和攝食三種途徑進(jìn)入魚(yú)體，其中鰓是重金屬吸收的重要部位[23]。一般，鎘含量在魚(yú)體組織分布規(guī)律為肝臟>鰓>肌肉[24-25]。鰓為呼吸器官，血液含量豐富且與污染物直接接觸，鎘通過(guò)鰓頂端細(xì)胞膜上的鈣離子通道，進(jìn)入鰓組織細(xì)胞，從而快速累積。肝臟中金屬硫蛋白、類金屬硫蛋白和含氮雜環(huán)小分子化合物的基團(tuán)和配體等對(duì)鎘有很高的親和力和絡(luò)合能力，故鎘累積量較高[26]。鯉的鎘暴露實(shí)驗(yàn)表明，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，暴露組的鰓、肝臟組織中鎘累積量與對(duì)照組相比顯著升高[27]。本研究中，鎘暴露組魚(yú)體鎘累積量為肝臟大于鰓和肌肉中累積量，研究結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道類似。鎘暴露后鰓和肝臟組織硫蛋白絡(luò)合物的含量明顯增加，致使多余的鎘與金屬硫蛋白結(jié)合，并排泄到體外[28]，因此，不同濃度暴露組鰱幼魚(yú)組織中鎘累積量差異不顯著。

3.2 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)游泳速度和耗氧代謝范圍的影響

耗氧率是生物生理代謝的重要指標(biāo)，常用作環(huán)境變化對(duì)生物影響的重要指標(biāo)，對(duì)魚(yú)類行為測(cè)定具有重要的意義[29]。低濃度鎘暴露誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧自由基和過(guò)氧化物，引發(fā)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用，對(duì)細(xì)胞造成傷害[30]，導(dǎo)致泥鰍(Misgurnusanguillicaudatus)需要消耗大量氧氣來(lái)維持受損機(jī)體的生理代謝[31]。急性鎘暴露導(dǎo)致斑馬魚(yú)呼吸頻率和呼吸強(qiáng)度先升高然后降低[32]。本研究獲得相同的結(jié)果，急性鎘暴露導(dǎo)致鰱幼魚(yú)耗氧代謝范圍先升高后降低，鎘濃度為0.73 mg/L時(shí)，耗氧代謝范圍為555.41±47.81 mg O2/(kg h)最大，比對(duì)照組顯著要高。鎘濃度大于0.73 mg/L時(shí)，耗氧代謝范圍受到了抑制，逐漸減小。可能原因是低濃度鎘暴露誘導(dǎo)刺激鰓膜等產(chǎn)生應(yīng)激性反應(yīng)，導(dǎo)致鰱幼魚(yú)耗氧代謝作用增加。隨著鎘濃度的增加，導(dǎo)致鰓、內(nèi)臟、肌肉等組織損傷，并表現(xiàn)為耗氧代謝降低。

相關(guān)性分析表明，臨界游泳速度與鰓和肌肉組織中鎘累積量呈顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.96 (P=0.01)和-0.90 (P=0.04)，與肝臟組織中鎘累積量相關(guān)性不顯著-0.32 (P=0.60)。鎘暴露會(huì)抑制鰓ATPase酶活性，并破壞魚(yú)體內(nèi)滲透壓和離子平衡，影響魚(yú)類的生理及代謝過(guò)程[33]。同時(shí)鎘誘導(dǎo)氧自由基導(dǎo)致肌肉線粒體膜損傷，影響線粒體代謝，ATP合成量不足，導(dǎo)致肌絲的滑動(dòng)受到一定的抑制，最終影響肌肉的收縮運(yùn)動(dòng)[34-35]。因此，鎘在鰓和肌肉中濃度的增加，導(dǎo)致鰱幼魚(yú)臨界游泳速度降低。而且低濃度鎘暴露引起鰱幼魚(yú)體內(nèi)乳酸含量增加，紅細(xì)胞和血紅蛋白數(shù)量降低[36]，導(dǎo)致鰱幼魚(yú)有氧運(yùn)動(dòng)能力降低，無(wú)氧運(yùn)動(dòng)能力增加，因此臨界游泳速度降低。

3.3 鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)的生態(tài)毒性

水體有毒物質(zhì)對(duì)魚(yú)類的毒性作用分為4個(gè)等級(jí)：安全濃度<0.1 mg/L，劇毒；安全濃度0.1～1.0 mg/L，高毒；安全濃度1～10 mg/L，中毒；安全濃度>10 mg/L，低毒[37]；中國(guó)漁業(yè)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水體鎘含量應(yīng)低于0.005 mg/L (GB11607-1989)，對(duì)鎘敏感物種急性安全濃度為0.032 mg/L[21]。本研究中，鎘暴露對(duì)鰱幼魚(yú)的安全濃度為0.11 mg/L，說(shuō)明鎘對(duì)鰱幼魚(yú)為高毒物質(zhì)，鰱幼魚(yú)對(duì)鎘暴露不敏感。但是與其他魚(yú)類比較，鎘暴露安全濃度，廣東魴(Megalobramaterminalis)為0.32 mg/L[25]；唐魚(yú)(Tanichthysalbonubes)為0.44 mg/L[38]食蚊魚(yú)(Gambusiaaffinis)為2.26 mg/L[39]，鰱幼魚(yú)對(duì)鎘暴露靈敏。急性鎘暴露，鎘濃度<0.73 mg/L時(shí)，最小耗氧率變化不顯著，耗氧代謝范圍表現(xiàn)為促進(jìn)作用，而且臨界游泳速度僅下降了16%，鰱幼魚(yú)表現(xiàn)出了一定的耐受性。

4 結(jié)論

鎘對(duì)鰱幼魚(yú)為高毒物質(zhì)，鰱幼魚(yú)對(duì)鎘暴露靈敏度高。鎘暴露后鰱幼魚(yú)組織內(nèi)的鎘累積量不同，肝臟>鰓>肌肉。鎘暴露導(dǎo)致鰱幼魚(yú)耗氧代謝范圍先增加后降低，可能是低濃度鎘暴露誘導(dǎo)鰓等產(chǎn)生應(yīng)激性，消耗大量氧氣來(lái)維持受損機(jī)體的生理代謝。耗氧量增加，游泳過(guò)程中耗氧效率降低，游泳能力降低。而且鰓和肌肉組織損傷，引起紅細(xì)胞和血紅蛋白數(shù)量降低和乳酸含量增加，導(dǎo)致鰱幼魚(yú)有氧運(yùn)動(dòng)能力降低，臨界游泳速度也會(huì)降低。魚(yú)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性表現(xiàn)為各種穩(wěn)態(tài)機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制，污染條件下魚(yú)類運(yùn)動(dòng)能力調(diào)節(jié)與相關(guān)酶活性變化之間的關(guān)系，魚(yú)類對(duì)重金屬污染環(huán)境下的適應(yīng)閾值，環(huán)境的理化因素和污染物之間的相互作用對(duì)魚(yú)類不同年齡時(shí)期行為及代謝的影響等的研究，在實(shí)際應(yīng)用中更具有實(shí)際意義，有待進(jìn)一步研究。

[1]Idriss A A,Ahmad A K.Heavy Metal Concentrations in Fishes from Juru River,Estimation of the Health Risk[J].Bull Environ Contamin Toxicol,2015,94(2):204-208.

[2]曾樂(lè)意,閆玉蓮,謝小軍.長(zhǎng)江朱楊江段幾種魚(yú)類體內(nèi)重金屬鉛、鎘和鉻含量的研究[J].淡水漁業(yè),2012,42(2):61-65.

[3]Barwick M,Maher W.Biotransference and biomagnification of selenium copper,cadmium,zinc,arsenic and lead in a temperate seagrass ecosystem from lake macquarie estuary,NSW,Australia[J].Mar Environ Res,2003,56(4):471-502.

[4]Okocha R C,Adedeji O B.Overview of cadmium toxicity in fish[J].J Appl Sci Res,2011,7(7):1195-1207.

[5]Burcu Y,Cahit E.Cadmium accumulation in gill,liver,kidney and muscle tissues of common carp,Cyprinuscarpio,and nile tilapia,Oreochromisniloticus[J].Bul Environ Contamin Toxicol,2014,92(5):546-550.

[6]Costa P M,Chicano-Gálvez E,Barea J L,et al.Alterations to proteome and tissue recovery responses in fish liver caused by a short-term combination treatment with cadmium and benzo[a]pyrene[J].Environ Poll,2010,158(10):3338-3346.

[7]Ferencz A,Juhász R,Butnariu M,et al.Expression analysis of heat shock genes in the skin,spleen and blood of common carp (Cyprinuscarpio) after cadmium exposure and hypothermia[J].Acta Biol Hungarica,2012,63(1):15-25.

[8]Liu L L,Li C M,Zhang Z W,et al.Protective Effects of selenium on cadmium-induced brain damage in chickens[J].Biol Trac Elem Res,2014,158(2):176-185.

[9]韓 杰,許人驥,于慧慧,等.鎘對(duì)鯉遺傳毒性和外周血細(xì)胞數(shù)量的影響[J].淡水漁業(yè),2010,40(1):16-20.

[10]王文義.三峽庫(kù)區(qū)蓄水前重慶段魚(yú)類中重金屬含量水平調(diào)查[J].水資源保護(hù),2008,24(5):34-37.

[11]張 晟,黎莉莉,張 勇,等.三峽水庫(kù)135m水位蓄水前后水體中重金屬分布變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(11):3342-3343.

[12]Fu S J,Cao Z D,Yan G J,et al.Integrating environmental variation,predation pressure,phenotypic plasticity and locomotor performance[J].Oecologia,2013,173(2):343-354.

[13]Farrell A P.Comparisons of swimming performance in rainbow trout using constant acceleration and critical swimming speed tests[J].Int J Quant Chem,2008,72(3):693-710.

[15]Wolter C,Arlinghaus R.Navigation impacts on freshwater fish assemblages:the ecological relevance of swimming performance[J].Rev Fish Biol Fish,2003,13(1):63-89.

[16]Cunningham J L,Mcgeer J C.The effects of chronic cadmium exposure on repeat swimming performance and anaerobic metabolism in brown trout (Salmotrutta) and lake whitefish (Coregonusclupeaformis)[J].Aquat Toxicol,2015,173:9-18.

[17]Couture P,Kumar P R.Impairment of metabolic capacities in copper and cadmium contaminated wild yellow perch (Percaflavescens)[J].Aquatic Toxicol,2003,64(1):107-120.

[18]Tu Z,Li L,Yuan X,et al.Aerobic swimming performance of juvenile Largemouth bronze gudgeon (Coreiusguichenoti) in the Yangtze River[J].J Exp Zool Part A,2012,317(5):294-302.

[19]Lee C G,Farrell A P,Lotto A,et al.The effect of temperature on swimming performance and oxygen consumption in adult sockeye (Oncorhynchusnerka) and coho (O.kisutch) salmon stocks[J].J Exp Biol,2003,206(18):3239-3251.

[20]Xu T,Huang Y P,Chen J.Metal distribution in the tissues of two benthic fish from paddy fields in the middle reach of the Yangtze River[J].Bull Environ Contamin Toxicol,2014,92(4):446-450.

[21]吳豐昌,孟 偉,曹宇靜,等.鎘的淡水水生生物水質(zhì)基準(zhǔn)研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,2011,24(2):172-184.

[22]Pourang N.Heavy metal bioaccumulation in different tissues of two fish species with regards to their feeding habits and trophic levels[J].Environ Monit Assessm,1995,35(3):207-219.

[24]Tun?soy M,Erdem C.Accumulation of copper,zinc and cadmium in liver,gill and muscle tissues ofOreochromisniloticusexposed to these metals separately and in mixture[J].Fresen Environ Bull,2014,23(5):1143-1149.

[25]曾艷藝,賴子尼,楊婉玲,等.銅和鎘對(duì)珠江天然仔魚(yú)和幼魚(yú)的毒性效應(yīng)及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2014,9(1):49-55.

[26]王桂燕,胡筱敏,周啟星,等.鎘對(duì)草魚(yú)的急性毒性效應(yīng)及SOD的影響[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,28(12):1758-1761.

[27]侯曉瑩,吳 萍,祝溢鍇,等.鎘在鯉魚(yú)組織內(nèi)的蓄積及對(duì)血漿指標(biāo)的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2011,6(6):667-672.

[28]Ghedira J,Jebali J,Bouraoui Z,et al.Metallothionein and metal levels in liver,gills and kidney ofSparusaurataexposed to sublethal doses of cadmium and copper[J].Fish Physiol Biochem,2010,36(1):101-107.

[29]Binning S A,Roche D G,Layton C.Ectoparasites increase swimming costs in a coral reef fish[J].Biology Letters,2013,9(1):323-326.

[30]孫淑紅,焦傳珍,劉小林,等.Cd(II)對(duì)泥鰍抗氧化酶活性和脂質(zhì)過(guò)氧化的影響[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2009,24(1):52-56.

[31]賈秀英.四種重金屬對(duì)泥鰍幼魚(yú)呼吸強(qiáng)度的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版,2001,27(5):556-558.

[32]汪紅軍,李嗣新,周連鳳,等.5種重金屬暴露對(duì)斑馬魚(yú)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(9):1675-1680.

[33]Torre F R D L,Salibián A,Ferrari L.Biomarkers assessment in juvenileCyprinuscarpio,exposed to waterborne cadmium[J].Environ Pollut,2000,109(2):277-82.

[34]Chen,T H,Gross,J A,Karasov,W H.Sublethal effects of lead on northern leopard frog (Ranapipiens) tadpoles[J].Environ Toxicol Chem,2006,25(5):1383-1389.

[35]柏世軍,許梓榮.鎘對(duì)羅非魚(yú)鰓線粒體結(jié)構(gòu)和能量代謝的影響[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(1):160-164.

[36]張 婷,張 玉,李德亮,等.鰱魚(yú)對(duì)環(huán)境鎘脅迫的生理響應(yīng)及其對(duì)湘江魚(yú)類增殖放流的啟示[J].中國(guó)科學(xué):生命科學(xué),2013,5(43):432-439.

[37]張志杰,張維平.環(huán)境污染生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1991:69.

[38]王瑞龍，馬廣智，方展強(qiáng).銅、鎘、鋅對(duì)唐魚(yú)的急性毒性及安全濃度評(píng)價(jià)[J].水產(chǎn)科學(xué)，2006，25(3):117-120.

[39]劉 陽(yáng)，陳 曦，覃劍暉.鎘對(duì)食蚊魚(yú)(Gambusiaaffinis)的急性毒性效應(yīng)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2015(3):362-366.

(責(zé)任編輯：鄧 薇)

Swimming behavior of juvenile silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) exposed to cadmium

HUANG Ying-ping1,2,Prashant Mandal1,2,JING Jin-jie1,2,JIANG Qing1,2,YUAN Xi1,2,3,TU Zhi-ying1,2,XU Tao1,2

(1.InnovationCenterforGeo-HazardsandEco-EnvironmentinThreeGorgesArea/ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,Hubei,China； 2.EngineeringResearchCenterofEco-environmentinThreeGorgesReservoirRegion,MinistryofEducation/ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,Hubei,China； 3.InstituteofHydrobiology,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430072,China)

In this investigation,the eco-toxicological effects of cadmium on the swimming performances of juvenile silver carp (Hypophthalmichthysmolitrix) were measured.Cadmium concentrations were measured in tissues (gill,liver and muscle).The relative critical swimming speed (Ucrit)，as well as oxygen metabolic rate (MO2) range were measured in juvenile silver carp after a 96 h exposure to a range of cadmium concentrations (0,0.36,0.73,1.09 and 1.46 mg/L).The results showed that cadmium exposure had significant effects on the cadmium concentrations in tissues,especially,in the liver (F=4.32,P=0.038).Besides,cadmium exposure had significant effects on theUcritandMO2range．TheUcritwas 30.25% of the control after 96 h exposure to1.46 mg/L cadmium.The correlation coefficients of critical swimming speed and cadmium accumulation in gill and muscle tissue were negative,-0.96 (P=0.01) and 0.90 (P=0.04) respectively.The metabolic range increased with the increasing of cadmium concentration.At 1.46 mg/L of cadmium exposure,the metabolic range increased by 19.32% than that of the control.The results indicated that cadmium exposure would have significant effects on swimming capabilities and the metabolic rate of juvenile silver carp.Cadmium has inhibitory effect on juvenile silver carp behavior,and low Cd concentrations exposure resulted in gill and muscle damage,and caused a decrease in oxygen metabolic efficiency,aerobic capacity and swimming ability of juvenile silver carp.

cadmium;Hypophthalmichthysmolitrix;critical swimming speed;oxygen metabolic rate range

2015-08-27；

2016-07-16

國(guó)家自然科學(xué)基金(51309140,51679126)；國(guó)家水專項(xiàng)(2012ZX07104-003-04)；湖北省創(chuàng)新群體項(xiàng)目(2015CFA021)

黃應(yīng)平，男，教授，主要從事水污染控制研究。E-mail：chem_ctgu@126.com

涂志英。E-mail：chem_ctgu@126.com

S917.4

A

1000-6907-(2016)06-0033-06