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            美生物學家發現發光細菌可充當水域污染指示劑

            來源:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 作者:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 發布時間:2012-05-06 查看次數:4573

            據報道,美國海洋生物學家伊迪絲·維德爾經研究發現,可發出熒光的細菌能夠充當水域的污染指示劑。在實驗室,維德爾將印第安河瀉湖的沉積物樣本與一種名為“費氏弧菌”的發光細菌混合在一起,而后利用光度計測量費氏弧菌在有毒化學物質影響下所發光線變暗的程度和速度,進而快速確定有毒物質的濃度。與測量水中的化學物質相比,測量沉積物中的污染物水平能夠進一步了解印第安河瀉湖的健康狀況。

            發光細菌建功

            維德爾是一位享譽世界的海洋生物學家,在近30年的職業生涯中,她曾經數百次潛入深海,研究能夠發出熒光的海洋動物的數量和多樣性。這種發光現象被稱之為“生物發光”,在海洋世界非常普遍,有近90%的動物具有這種能力。維德爾表示:“發光是動物的一種生存本領,幫助它們尋找食物,吸引異性和躲避捕食者!焙Q笾袥]有可供躲藏的樹木或者灌木叢,可生物發光的動物利用光線吸引體型更大的捕食者,攻擊它們的敵人。

            經過研究,維德爾發現一種方式,可利用生物發光現象對抗印第安河瀉湖的污染。這個瀉湖位于美國佛羅里達州,是一個156英里(約合250公里)長的河口灣,同時也是佛州最寶貴并且面臨威脅的生態系統。在自 己的實驗室,維德爾將沉積物樣本與一種名為“費氏弧菌”的發光細菌混合在一起,而后利用光度計測量費氏弧菌發出的光線。通過觀察沉積物中的有毒化學物質殺死細菌過程中導致光線變暗的程度和速度,維德爾能夠快速確定有毒物質的濃度。她指出,與測量水中的化學物質相比,測量沉積物中的污染物水平能夠進一步了解印第安河瀉湖的健康狀況!八械奈廴疚锸菚簳r的,沉積物中的污染物則是永久性的!

            成本更低 速度更快

            維德爾經研究發現,印第安河瀉湖中磷和氮等重金屬和肥料濃度較高,這些物質可刺激藻類生長,甚至達到失控程度。瘋狂生長的藻類大肆消耗瀉湖中的氧,導致其他生物窒息。研究過程中,維德爾設計了傳感器并安裝在瀉湖周圍,用于實時獲取有關水流和流向的數據。通過將這些數據與有關沉積物毒性的發現結合在一起,她能夠追蹤污染源頭。這種方式要比更傳統的取樣交付實驗室分析成本更低,同時更為快速。

            當地環保組織“印第安河守護者”執行理事喬治·瓊斯表示:“維德爾的研究成果擁有巨大的潛在價值!彪m然其他組織也對印第安河瀉湖進行監測,但只有維德爾利用發光細菌作為一種污染指示劑,此外,她開發的系統也率先實現實時監測。加利福尼亞州蒙特利灣水族研究所資深科學家布魯斯·羅賓遜表示:“維德爾身上有很多引人注目的東西,她是我見過的最懂技術的生物學家!

            打造海床攝影機

            為了加深對深海動物的了解,維德爾研制了被稱之為“海中之眼”的海床攝影機,利用絕大多數海洋動物無法看到的紅光。借助于一個旋轉的LED燈轉盤,“海中之眼”攝影機將動物吸引過來。這個轉盤用于模擬發光水母Atolla wyvillei發出的光,起到遇險信號的作用。遇到捕食者攻擊時,Atolla wyvillei利用光線吸引體型更大的捕食者,攻擊它們的敵人,而后趁機逃走。

            2004年6月,“海中之眼”首次在墨西哥灣進行測試,在發光后不到一分半鐘,便有一條6英尺(約合1.82米)長的魷魚游向攝影機。在此之前,科學家從未見過這種魷魚。維德爾說:“沒有什么能夠比這更能證明‘海中之眼’的作用了!2009年12月,另一架“海中之眼”被安裝在加州沿岸蒙特利峽谷水下3000英尺(約合914米)處,共服役了一年時間。在此期間,這架攝影機拍攝了大約5300個小時的影像。很多研究人員和研究生在蒙特利灣水族館對影像進行研究,最后發現大量此前未知的深海動物行為。維德爾計劃于2012年3月在巴哈馬海域部署“海中之眼”,通過模擬水母發光的LED燈轉盤吸引深海鯊魚,進而研究這種鯊魚的行為。

            維德爾現年60歲,畢業于塔夫斯大學,而后在加州大學圣芭芭拉分校獲得生物化學碩士學位和神經生物學博士學位。她曾在皮爾斯堡的海洋學研究所港口分所工作16年,由于表現出色,晉升為高級研究員,還曾擔任生物發光部門負責人。

            鎖定污染熱區

            2005年,維德爾離開港口分所。在看到美國海洋政策委員會有關世界海洋健康狀況堪憂的報告之后,她成立了海洋研究與保護協會(ORCA)。2006年,維德爾獲得麥克阿瑟基金會提供的一筆資金,用于實施印第安河瀉湖的污染監測計劃。經過檢測,她發現了瀉湖內的一些“污染熱區”,污染程度危急多達4200種動植物種群的生存。研究顯示,雖然并不像海豚和海牛一樣是當地的偶像級動物,但東部牡蠣等動物對瀉湖生態系統的健康同樣重要。

            很久以前,科學家就意識到印第安河瀉湖存在的污染問題,當地的房地產和商業開發導致水質不斷下降,棲息地也呈減少趨勢。維德爾的研究為已經掌握的瀉湖污染情況增加了一條“視覺信息”,幫助科學家確定哪些熱區最需要獲得關注。她說:“通過讓污染狀況可視化,同時讓人們意識到哪些小小的改變能夠改善瀉湖環境,我相信這項技術能夠帶來巨大改變,扮演游戲規則顛覆者的角色!

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