当前世界环境

介绍

城市化、工业化和现代农业实践造成的任意水污染改变了水体的物理、化学和生化特征(Indra和Shivaji, 2006)。由于重金属的生物累积性和不可生物降解性，淡水生态系统中的重金属污染是当今环境关注的焦点(Walker etal .， 2006)。重金属的自然来源包括岩石风化和火山喷发，而各种工业活动和采矿是其人为来源(Ali etal .， 2019)。水生生物中的金属浓度似乎比生态系统中实际存在的水平高出许多倍(Laws, 2000)。金属在较高的营养水平更集中，可能是由于生物放大(Wyn etal .， 2007)。一些重金属对生命是必需的，但它们可能通过生物积累产生毒性作用(Gobi etal .， 2018)。铜是不同酶的基本成分，但过量时对所有形式的生命都是有毒的(Gawad, 2018)。

人们已经开发了多种方法来评估重金属对生物体的危害和毒性，如急性毒性试验、慢性毒性试验等(Singh和Zahara, 2017)。急性毒性是指短期接触有毒化学品后短时间内发生的严重或不良的生物效应(Kopruccu et al.， 2006)。LC50或中致死浓度(通过统计得出的浓度)预计在给定的暴露期间会导致50%的试验物种死亡(Qian等人，2020年)。更高的信用证₅₀值表示毒性较小，因为相关毒物的浓度越高，生物体的死亡率就会达到50%。软体动物，特别是腹足类和双壳类，长期以来一直被认为是有前途的生物指标和生物监测对象。它们易于获取，易于生长，对多种污染物具有极强的耐受性，还可积累重金属(Kader etal .， 2016)。Filopaludina Bengalensis.是一种滤食底栖腹足动物，在当地被称为“Genri”(Subba Rao and Dey, 1991)。它们不加区别地从自然栖息地收集，用作家禽食品，印度农村部落人口的廉价蛋白质食品(Baby et al.， 2010)。

一般来说，生物标记物是在生物系统或样品中由可测量的生理、生化、行为和其他变化引起的。生物标志物的出现范围从亚细胞水平到整个生物体和生态系统水平(Hamza-Chaffai, 2014)。行为的设计是为了确保最大的健康，因为它是高度协调、结构化和可预测的活动序列，而不是一个随机过程(Halappa和David, 2009)。正常行为库的改变会导致个体生物体的适应度和存活率降低，这反过来又会引起种群中不希望发生的变化(Brewer et al.， 2001)。动物的行为变化是生态毒理学中非常敏感的终点;它们可以作为评估暴露于各种环境压力源的影响的有价值的工具(Deyashi等人，2019;阿隆索和卡马尔格，2011)。印度恒河平原淡水水体中铜污染非常普遍。寻找有效的生物指示剂物种来检测和监测淡水系统中的重金属污染是当务之急。考虑到这一点，本研究的目的是确定LC₅₀目的:探讨急性铜中毒对机体某些行为生物标志物属性的影响Filopaludina Bengalensis.．本研究可作为评价铜在许多其他物种中的生态毒性的参考。这项研究还有助于了解铜的毒性对健康的危害。

材料和方法

蜗牛系列

的蜗牛Filopaludina Bengalensis.在2019年6月在丘亚尼尔，哈及那州（22°87'N和88°38°32°32°32°32°32°32°32°）附近的未受污染的鱼类文化池中收集了未受污染的鱼类文化池塘（图1）。共1010年Filopaludina Bengalensis.通过手工收集。然后他们被运送到实验室。使用分隔器和仪表尺测量每个蜗牛的壳长度。还采取了湿重量。为实验选择的样本平均2.7厘米（范围2.2至2.91厘米）壳长度，平均2.03g湿重（范围1.31至2.47g）.They在实验前将5 L玻璃水果浴中适应7天，以便在实验前进行实验室制度．在这种适应期间，他们被烧伤的莴苣，木瓜叶和灵性植物饲喂。

图1:印度西孟加拉邦Chandannagar附近的蜗牛收集地点地图。 点击此处查看数字

生物测定

为确定实际实验中使用的重金属浓度，进行了96 h的粗量程寻找试验。用试剂分析级铜金属盐的去离子水制备标准原液(100 mg/L)。五水硫酸铜(CuSO_4，5h.₂使用O)。根据APHA(1998)的指导方针，从原液中制备了分级系列浓度。6种测试浓度(0.5,0.75,1.0,1.25,1.5和2.0 ppm)用于LC的测定₅₀(中位致死浓度)值。整个实验在室温27-30°C下进行，光周期为~13 h，暗周期为~11 h。稀释剂介质pH、TDS和温度的理化参数采用便携式仪表测定，碱度和DO采用APHA(2012)标准方法测定。水质参数的平均值和标准偏差为:碱度:118.7±15.6 mg/L, DO: 6.93±0.21 mg/L, TDS: 663.5±42.8 mg/L, pH: 7.2±0.2。

Cu的急性毒性试验使用成人进行96h期Filopaludina Bengalensis.．每组20只成年钉螺放入5l玻璃鱼缸中，放入相应的溶液。对照组只喝去氯的自来水。其余六组暴露在一系列金属盐溶液中。对照组和重金属处理组各设3个重复。每个处理/浓度(包括对照)共使用20只钉螺。在毒性试验的24、48、72和96小时处理结束时记录了死亡率。死蜗牛很快就被移走了。

动物不能正常反应温和的物理刺激步行钝针被用作确定死亡/死亡率的标准。进一步确认死亡的方法是将动物放在玻璃培养皿上几分钟。如果它不动，就被认为是死了。毒性试验期间没有喂食蜗牛。

对行为反应的研究

4组实验:Set-A(暴露24 h)， Set-B(暴露48 h)， Set-C(暴露72 h)和Set-D(暴露96 h)，每组20只蜗牛暴露于0.586 ppm (96 h LC)₅₀）铜溶液。将暴露于脱氯自来水暴露的等数量作为对照组保持。为每个集合（治疗组和控制）设置了三次重复。行为回应Filopaludina Bengalensis.在记录不同暴露期（24小时，48小时，72小时和96小时）的治疗和对照组的含量。这里观察到三种类型的行为应答 - I）聚集和簇倾向倾向II）粘液分泌和III）脚突起和足球。这些行为响应在控制和暴露组中以6小时内记录。所有结果都以百分比表示。

统计分析

芬尼的概率分析LC₅₀测定方法采用LC₅₀值、95%置信极限、斜率和截距为24小时、48小时、72小时和96小时(芬尼1971)。由于三种行为测量均不符合正态性假设(Kolmogorov - Smirnov检验，P < 0.05)，故采用SPSS versi18软件进行多重比较，采用Kruskal-Wallis检验和Mann-Whitney U检验。行为研究的结果用平均值±SE(标准误差)表示。

结果

铜的铜毒性显示，死亡率直接与重金属的浓度成比例。控制中没有死亡率。所有蜗牛均在整个实验期内幸存下来。

24,48,72和96小时的暴露后，中值致死浓度（LC₅₀）铜到Filopaludina Bengalensis.分别为0.852、0.753、0.729和0.586 PPM。随着暴露时间从24小时延长到96小时，坡函数也随之下降。很明显，随着中毒时间的延长，死亡率也在增加。半数致死浓度(LC₅₀）在表1中介绍了不同暴露期（24小时，48h，72h和96h）处的值（具有95％的置信限制）。

表1：LC₅₀铜的价值Filopaludina Bengalensis.在不同的曝光时间。

暴露期（h）	信用证50(ppm)	95％的置信限制	斜率±se.	拦截±SE
24.	0.852	0.231-1.261	1.07±0.207	-0.912±0.234
48.	0.753	0.127-1.11	1.213±0.218	-0.914±0.238
72.	0.729	0.226-1.036.	1.337±0.230.	-0.974±0.244
96.	0.586	0.123-0.843.	1.821±0.298	-1.068±0.273

不同暴露时间下，对照组钉螺发生聚集或聚集反应的百分率为77.91±1.68% ~ 82.08±1.29%，随暴露时间的延长，钉螺逐渐发生聚集或聚集反应。在96 h的处理组中，聚集率下降到25±1.23%(图2)。Mann-Whitney U检验结果表明，对照组与处理组钉螺在不同暴露时间范围内的聚集反应差异极显著(P <0.01)。Kruskal - Wallis检验显示，治疗组在不同暴露时间的聚集反应差异有统计学意义²（3）= 41.14，P <0.01]，但在对照组的情况下反应差异并不重要。

图2:的聚合反应(平均值±s.e.)Filopaludina Bengalensis.在不同的曝光时期（h）至0.586ppm铜溶液。 点击此处查看数字

在整个研究过程中，在对照组中观察到少数蜗牛正常的低水平透明粘液分泌。治疗组有大量、粘稠、白色粘液分泌。在治疗组中，大多数蜗牛在暴露48小时后开始大量粘液分泌。在96小时的暴露中，它达到了最高水平(85.4±0.96%)。相比之下，对照组<10%的微生物分泌肉眼可见的大量黏液(图3)。此处黏液分泌反应(以%表示)与对照组显著不同。显著的增加²（3）= 5.71，P <0.01]在粘液分泌中（％）在治疗组中显而易见，随着暴露的跨度的增加。而且，控制集中的响应非常漠不关心[χ²(3) = 5.71, P = 0.127)，与暴露年限无关。

图3：粘液分泌反应（平均值±S.E）FilopaludinaBengalensis.在不同的暴露时间(h)到0.586 ppm 点击此处查看数字

铜溶液。

在治疗组中抑制了脚突起和运动。随着曝光跨度的增加，对照48小时暴露时，观察到脚突起和运动反应的伴随的突起和运动反应的减少，这比在24小时暴露时观察到的比例高。在治疗组的96小时内记录最低脚突起和运动响应（15.41±1.29％）（图4）。治疗组中的突起和运动均有显着不同（P <0.01）。Kruskal - Wallis试验结果表明，在整个实验期间对照组的反应没有差异[χ²（3）= 5.801，p = 0.122）。但是暴露的跨度对于治疗套件的脚突出和反应差异是致命的差异[χ²(3) = 41.18, p <0.01]。

图4:脚突出和运动反应(平均值±S.E)的Filopaludina Bengalensis.不同照射时间(h)至0.586ppm铜溶液。 点击此处查看数字

讨论

铜的急性毒性Filopaludina Bengalensis.已经在一些研究中报道。本研究中获得的毒性值与文献中获得的毒性值是麻烦的，因为它们在密切相关的物种和同一物种（Okocha和Adedji，2011）之间不同，主要是由于测试水的物理化学特性的差异和测试的生物的年龄（Wang等，2010）。本研究表明，由于铜的浓度增加，由于暴露的时间增加，死亡率增加增加。这些发现还表明铜的影响依赖于剂量和暴露时间。kamble和kamble（2012）显示96h-lc₅₀铜到Bellamya bengalensis为0.56 PPM，与目前的调查结果相当接近。与其他腹足动物相比，96 h LC₅₀铜的价值Filopaludina Bengalensis.如表2所示。

表2：96H LC的比较₅₀(ppm)铜的F.Bengalensis.另外一些胃料。

胃肠杆菌物种	信用证50(ppm)	参考
Melanoides Tuberculata.	0．14	Shuhaimi - Othman et al. (2012)
Potamopyrgus jenkinsi.	0.08	《沃顿与霍克斯》(1984)
Pomacea Paludosa.	0．14	rogevich等人。（2008）
Biomphalaria glabrata	0.18	de Oliveira-filho等。（2004）
Bellamya bengalensis	0.56	Kamble和Kamble（2012）
Viviparus Bengalensis.	0.39 (20.3 ešC)	Gupta et al。(1981)
Filopaludina Bengalensis.	0.586	本研究

本研究发现，处理组的24 h、48 h、72 h和96 h钉螺的行为反应差异很大，也与对照钉螺的行为反应不同。水生生物行为模式的变化是中毒可能毒性作用的最敏感指标(Tiwari等人，2011)。一般来说，由于食物、住所、亲代照料、保护等各种原因，动物会发生种内聚集(Salma and Thomson 2018;Deyashi等人，2019)。在这里，在不同组中观察到的聚集反应被认为是一种抵御金属压力源影响的防御技术(Deyashi等人，2019)。在其他一些研究中也报道了由于急性暴露于不同的环境压力源，同一物种的聚集反应非常相似(Bhunia, 2015;Dhara, 2014)。本研究观察到的这种行为反应与Dhara et al.(2017)对镉暴露的研究是一致的Lymnea Acuminata.，另一种相关的胃脂偶。

Filopaludina Bengalensis.在一些其他研究中，在一些其他研究中也观察到，已经进化了一种发达的肌肉脚，偶尔突出，以满足运动的孔径，以满足运动的多样性，食物采购，再生产等。暴露于氢氧化铜已经显示出对运动的影响Leidyulla佛罗里达(卡皮内拉和狄更斯，2016)。此外，脚在壳内的撤退可以帮助他们紧紧地关闭他们的盖(Kamble和Kamble, 2014)。

当爬上底皮时，蜗牛通过脚自然分泌水性薄粘液。在水生蜗牛Filopaludina bengalensis,还观察到这种粘液分泌。金属中的中毒引起了胃肠杆菌中粘液分泌量增加（Yasmeen和Begum，2015）。各种胃层向环境压力源显示的早期反应是粘液分泌增加（TrieBSKorn等，1998）。厚度和大量的粘液被脚部分泌，而鳃分泌出嘴巴和处理的套装出来的稍微有些白色粘液，而且随着时间的推移，它的数量也增加了（Deshmane，2012）。它可能会抑制金属吸收到生物体中（Lobel，1981）。粘液用作动物对环境毒素的物理化学障碍。挤出的粘液形成一种保护屏障，有助于将皮肤或消化道的上皮细胞从毒素（Ebenso，2004; Ebenso等，2005）中保持从直接接触中保持肌肤或消化道。观察到粘液分泌的大幅增加perna viridis.通过Sze和Lee（1995）用0.5 mg / L铜治疗。重粘液分泌物Viviparus Bengalensis.是由Muley和Mane(1988)在接触汞盐后观察到的。Kamble和Kamble(2014)还记录了大量粘液分泌，减少足部和触手运动，这是硫酸铜中毒的反应。软体动物也面临着较高的脱水风险，因为挤出的黏液含水量较高。它们还会失去足够的能量，这可能会使它们一动不动(Cottrell et al.， 1993;Ebenso, 2004)。

有机体的行为是各种生理生化过程的最终综合结果。因此，行为改变可能代表较高的生物标志物组织水平。行为参数比生化或生理参数更全面、更有信息(Walker et al.， 2006)。与脊椎动物相比，腹足动物的行为库有限;但其范围和变化程度足以应用于生态毒理学研究。在本研究中观察到的死亡率和生物标志物反应Filopaludina Bengalensis.可用作评估水生生态系统中铜的毒性的指示参数（Doving，1992）。

结论

本研究表明，急性暴露于铜对粘液的聚集，足突抗响应和分泌有重大影响Filopaludina Bengalensis.．随着曝光时间的增加，观察到进一步的分析，抑制足球和强粘液分泌。本研究还表明铜造成的行为属性的变化Filopaludina Bengalensis.在个体或种群水平上可作为监测和管理水体重金属污染的有效生物标志物。

确认

第一作者感谢钱德纳戈尔学院校长和钱德纳戈尔学院动物学系全体教职员工对开展这项研究工作的支持。

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