石油系炭化水素に対するプランクトン群集の反応をカスタマイズした場合のエンドポイントとしての周期密度。毒性効果のレベルは、適切な時間スケールと一致させる必要がある

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Ecotoxicol. Environ. Saf..2020 Sep;201:110723. S0147-6513(20)30562-5. doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110723.Epub 2020-05-30.

石油系炭化水素に対するプランクトン群集の反応をカスタマイズした場合のエンドポイントとしての周期密度。毒性効果のレベルは、適切な時間スケールと一致させる必要がある

Periodic density as an endpoint of customized plankton community responses to petroleum hydrocarbons: A level of toxic effect should be matched with a suitable time scale.

Changyou Wang
Siwen Wang
Xinming Jiao
Bin Yang
Shengkang Liang
Zhuhua Luo
Longjiang Mao

PMID: 32485490 DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.110723.

抄録

汚染物質に対する群集反応のエンドポイントとして、4種の浮遊性生物種の群集における種間相互作用をモデル化するために、平均周期的個体群密度(APDP)を導入した。APDPを計算するために、競争や捕食を含む種間関係を用いて、群集の生態モデルを開発した。本研究では、渤海油田から採取した石油系炭化水素（PHC）が藻類であるPlatymonas subcordiformisとIsochrysis galbana、ロチファーであるBrachionus plicatilis、クラッドセラであるPenilia avirostrisの密度に及ぼす生態毒性効果について、単種実験とミクロコズム実験で報告した。毒性効果を表す時間スケールは、分子から群集への毒性効果のレベルが高くなるにつれて増加した。また、小宇宙実験では、実験中に顕著な周期的な密度の変化が見られ、強い種間反応が見られた。群集レベルでの毒性効果を特徴づける最小の時間スケールは、小宇宙の個体群密度の共通のサイクルであるべきである。また、PHCの増加に伴いプランクトン密度のサイクルは全般的に短くなり、小生態系への毒性効果が明らかになった。APDPを終点として、モデル化した小宇宙域の閾値濃度を0.404mg-PHC Lとして計算した。このことは、集団レベルでのエンドポイントであるAPDPが、集団レベルでのエンドポイントと定量的に関連しうることを示し、集団レベルでの定量的な濃度-毒性効果関係につながった。

As an endpoint of community response to contaminants, average periodic density of populations (APDP) has been introduced to model species interactions in a community with 4 planktonic species. An ecological model for the community was developed by means of interspecific relationship including competition and predation to calculate the APDP. As a case study, we reported here the ecotoxicological effects of petroleum hydrocarbons (PHC) collected from Bohai oil field on densities of two algae, Platymonas subcordiformis and Isochrysis galbana, a rotifer, Brachionus plicatilis, and of a cladocera, Penilia avirostris, in single species and a microcosm experiment. Time scales expressing toxic effect increased with increasing levels of toxic effect from molecule to community. Remarkable periodic changes in densities were found during the tests in microcosm experiment, revealing a strong species reaction. The minimum time scale characterizing toxic effect at a community level should be the common cycle of population densities of the microcosm. In addition, the cycles of plankton densities shortened in general with increasing PHC, showing an evident toxic effect on the microcosm. Using APDP as the endpoint, a threshold concentration for the modeled microcosm was calculated to be 0.404 mg-PHC L. The APDP was found to be more sensitive and reliable than the standing crops of populations as the endpoint. This indicated that the APDP, an endpoint at the community level, could be quantitatively related to the endpoints at the population level, and led to the quantitative concentration-toxic effect relationship at the community level.