基于在线生物监测系统的氨氮胁迫下斑马鱼行为响应

研究基于四级阻抗技术的在线生物监测系统, 参照国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)中对 Ⅰ 类和 Ⅳ 类地表水氨氮质量标准的限值分类, 探究 0.15和1.5 mg/L氨氮胁迫下 15d 内斑马鱼(Danio rerio)行为响应, 为环境胁迫下斑马鱼的行为响应提供数据支撑。实验采用斑马鱼游动强度和速率综合行为强度来反映其行为变化, 对实验数据进行 SPSS 差异性分析、自相关分析(Autocorrelation)和自组织神经网络(Self-organization mapping net, SOM)分析。研究结果: (1)在对照组中, 行为强度数据平均值为0.69±0.13, 光周期行为强度数据(0.73±0.13)高于暗周期(0.66±0.14; P<0.01), 且光暗周期差异值为10.61%; 在氨氮胁迫组(NH₃-N, 0.15和 1.5 mg/L)实验中, 斑马鱼行为强度平均值分别为0.68±0.09和0.64±0.09, 差异值分别为 7.6%和 18.64%, 与对照组相同, 光周期行为强度明显高于暗周期(P<0.01), 证明斑马鱼的昼夜节律性。(2)在氨氮胁迫下斑马鱼行为响应最显著的特点是行为活动遭到抑制。低浓度胁迫轻微抑制, 高浓度胁迫严重抑制。在有效氨氮浓度下, 浓度越高, 抑制作用越明显(P<0.001)。(3)斑马鱼行为响应具有显著的昼夜节律现象。Autocorrelation 中正负相关峰值交替性出现, 总体表现出较为良好的对称性和以 24h 循环的周期性, 通过SOM 分析, 大部分行为强度数据与光暗周期时间分布相匹配, 说明斑马鱼的昼夜节律现象。研究表明斑马鱼行为响应具有明显的昼夜节律现象, 光周期行为强度高于暗周期, 周期为 24h 左右; 在氨氮胁迫下斑马鱼行为强度遭到抑制, 在有效氨氮浓度下浓度越高, 抑制作用越明显, 出现时间节点延迟和聚类分析异常的现象。研究使用第三代在线生物行为监测系统, 其灵敏性和精确度显著提高, 能够实时准确反映氨氮胁迫下斑马鱼的行为响应变化, 也表明在线生物监测技术在水生生物行为学研究中发挥着不可或缺的作用。