原生動物在環境保護中的應用及研究進展

張宗瑤

(哈爾濱師范大學)

0 引言

最近幾年來，由于國家經濟在迅速的發展著，各種越來越嚴重的環境污染問題也伴隨而來，預防環境污染，保護環境，維持生態平衡，已經開始成為社會發展的一個重要主張.在環境保護這項工作逐漸加深的過程中，人們漸漸的意識到僅靠物理和化學檢測指標來反映污染物對生物體及生態系統造成的影響有一定的局限性，是不能夠對有效地對污染作出評價并綜合治理的.而生物能夠較快較敏感的反應出環境中污染物質的的變化，利用生物的這一特性來監測環境污染，以此來補充理化檢測方法的不足受到越來越多的關注.生活在水體中的原生動物能夠被用來檢測水污染，判斷水污染情況，進而能夠有效地對水質污染進行監測與凈化.利用原生動物對水體進行監查，能夠快速而又準確的反映出水污染對原生動物的影響和傷害，是監測水環境的一種直觀而又快速的技術方法.

1 原生動物簡介

原生動物是身體結構最簡單的真核生物，一個原生動物就是一個真核細胞，原生動物的基本組成結構與多細胞生物相似，細胞膜、細胞核、線粒體、內質網和高爾基體等樣樣俱全.原生動物個體大小從幾微米到103μm不等，大都在10～100 μm之間，一般只有在顯微鏡的幫助下才可以看到，是真核生物中最小的一類.原生動物在世界范圍內分布，從江、河、湖、海到池塘、溪流、水溝和臨時性積水坑中都可以找得到.甚至在土壤、空氣中也有存在.在環境中，但凡有人類、動物和植物等生物生活的區域，都可以找得到大量的原生動物.在此前提下，原生動物與人類有直接或間接地密切關系是必然發生的［1］.

原生動物由鞭毛蟲、肉足蟲、孢子蟲和纖毛蟲四大類組成.孢子蟲全部營寄生生活.另三類中也有一些寄生的種類，但絕大多數自由生活.自由生活的原生動物大多生活在各種水域中，種類繁多.一些自養型鞭毛蟲可以作為水生生態系統中的生產者，它們可以收集簡單的無機物和光來合成有機物.纖毛蟲、肉足蟲和異養型鞭毛蟲則是將單細胞藻類、細菌、其他微型生物作為食物，或者吞噬死亡的有機體或各種分解中的有機物碎屑，被認作是小型的消費者和分解者.此外絕大多數原生動物又可以充當其他多細胞水生動物的食物，所以原生動物在水生態系的食物網中占據著重要位置.它們是水生生物群落中重要的成員［2］.

2 原生動物在環境保護中的優勢

在實驗室進行的污染物的毒性生物測試，和在戶外進行的生物測定研究，其中魚類、大型底棲無脊椎動物，大型浮游動物、藻類等常常作為指示生物來進行測定和監測，而原生動物通常在環境保護中被人們忽略.比較來說，稍高等的動物無論是對實驗室硬件設施的要求，還是在野外采集樣品都會受到很高的限制.原生動物種類繁多，結構簡單且特殊，分布廣泛，由此看來，在環境保護的工作中原生動物作為指示生物也是合適的［3］.

與稍高等的動物相比較，原生動物最具代表性的特征表現在生理和群落上，原生動物是單細胞生物，其細胞體積大，身體構造簡單，細胞膜直接與周圍環境接觸，有毒有害物質直接作用于細胞，因而對環境的改變所需的反應時間更短、也更迅速，因而影響群落組成、結構和行為等.原生動物采集簡單，易于喂養，生長周期短，得到數據快.由于原生動物生命周期短分裂快，因此可以在快速的檢測出有毒物質或污染物對其生長周期，分裂速度，代謝水平及身體內部結構的影響.原生動物的分布是世界性的，且其在形態、生態和遺傳學等方面具有大體相似的特征，因此原生動物可以當做世界性的指示生物，這可以將不同區域的檢測數據作比較［4］.

根據國內外的許多研究可以發現，環境的改變對原生動物群落所造成的影響反應也遵循許多高等生物反應發展的一般規律.無論是由金屬離子超標還是由有機污物染引起的環境條件的劇烈變化，都會引起原生動物的細胞構造與生理生化的改變［5－7］..

3 原生動物在環境保護中的應用

3.1 原生動物作為指示生物在污水監測中的應用

指示生物又叫生物指標物，它是指那些在固定的區域范圍內的，能通過其特性、數量、種類和種群等的變化，來指示環境或某一環境因子特征的生物.自然界中水質在遭受一定程度的破壞后，通過自然界的物理、化學及生物等過程，將會起到凈化污染的作用.根據特點，水體被劃分為為多污性水體，α—中污性水體，β—中污性水體和寡污性水體［8］.在現實生活的應用中，適宜應用常見的優勢種作為水體污染的指示物.

通過原生動物群落的組成和演替規律來監測和評價水體的改變，是當前生物測定的發展方向.在原生動物群落水平的水質測定中，經常應用PFU原生動物群落生物監測.PFU(聚氨酯泡沫塑料塊)方法是美國弗吉尼亞工程學院及州立大學環境研究中心的Cains等于1969年創建的用以測定微型生物的群集速度的一項技術［6］，將該項技術引入并加以改善的是中國科學院水生生物研究所的沈韞芬院士，該技術在生態效應水平來檢測水質污染，并最終發展為我國水體微型生物群落監測的國家標準.李鳳超等［9］運用PFU微型生物群落監測方法，對白洋淀水質進行了監測，該水體經常處于低水位狀態下.研究顯示，由于受到府河污水的影響，白洋淀內的內源性污染物對原生動物群落造成了嚴重的影響.

除了群落水平的測定外，也有學者對原生動物的個體水平、細胞水平進行了測定研究實驗.馬正學［10］等人以上海四膜蟲為樣本，以細胞生長和分裂等生物學特性為指標，針對黃河蘭州段的水質情況進行了檢測.王麗等將原生動物四膜蟲作為研究材料，與檢測DNA損傷與修復極敏感的彗星實驗結合起來，檢測不同來源的水質的四膜蟲DNA的損壞情況.馬世軍［11］利用原生動物的優勢類群，及其對水質的指示作用綜合評價了汾河太原段及晉陽湖兩大水體的污染情況.

3.2 原生動物在水質凈化中的應用

原生生物不僅可以作為污水的指示生物，還可以通過其自身特性來凈化受污染的水體.最近幾年來，由于環境問題越來越嚴重，很多國家為了解決這一難題，從而利用生物的生理性能，建立可以迅速并有效凈化污染物質以及將污染轉變為資源的技術系統.利用原生動物能夠使受污染水體得到凈化的性質，建造多種污水處理廠.一般采用活性污泥法、滲透過濾、流離生物床法［12］等.

3.2.1 原生動物在活性污泥系統中的應用

活性污泥法處理城市污染水體和有機工業廢水主要利用的是好氧微生物(包括兼性微生物).在大多數情況下，在活性污泥凈化過程中細菌和真菌表現的最為活躍，占主導作用，通過直接處理觀察細菌的生長情況，來分析受污染水體在處理過程中的變化或處理后水體的好壞.由于細菌很微小，對于細菌的觀察和分類需要較長的時間，對于生產的指示和預警不能及時的產生效應.原生動物較細菌個體大，更有利于觀察和計數，更能敏感的反映出環境的變化，可以直接觀測原生動物的種類組、數量、生長繁殖的變化情況，由此來分析細菌的生長和變化狀況，間接地分析污染水體的處理過程和處理效應的好壞，從而指導生產.

3.2.2 原生動物在滲透過濾過程中的應用

滲透過濾系統是由沉淀池、無氧消化池和濾床等幾部分組成.有機廢水通過沉淀池、無氧消化池進入濾床，在適宜的濾床上流動時，能夠使得細菌快速繁殖.細菌將有機碎屑作為食物，在基質上形成菌膜，然后可以發現藻類和真菌，最終會產生原生動物.纖毛蟲是原生動物中的優勢種，很常見，纖毛蟲在游動的過程中，會向環境中分泌粘多糖物質，使懸浮得顆粒狀物質粘連成絮狀沉淀，從而使渾濁的水體變得清澈［13］.

3.3 原生動物在土壤環境監測中的應用

生活在土壤中的動物能反映出土壤環境的微小改變，土壤原生動物也包括在內.Foissner［14］認為原生動物作為監測生物較其他土壤生物更具優勢，具體表現在以下幾方面的特征:(1)基數很大從而產生很大的生產力，土壤的形成及肥力受其數量的變化和群落結構改變的影響;(2)原生動物具有分裂繁殖迅速的特點，由于細胞膜直接暴露于周圍的環境，能夠非常敏感地感覺到外部環境的細微變化，可以將其作為預警生物;(3)原生動物是真核生物，與細菌等原核生物相比，原生動物同后生動物對于環境變化的反應更為接近;(4)原生動物在形態、生態和遺傳上分化較低，分布在不同地區的原生動物不都很接近，從而可以作為世界性的指示生物;(5)原生動物對于生境的要求較低，很多高等生物無法生活的惡劣環境，一般原生動物都可以生存［15］.

4 原生動物在環境保護中的研究進展

對于原生動物在環境測定中是否可行，國內外研究人員作了很多有價值的探索.為日后的監測研究的應用提供了有力的證據，目前針對原生動物在環境測定中的應用，有很多問題也是不容忽視的，對于這些問題，筆者歸納總結了以下幾個方面:(1)自身的問題，原生動物自身有許多缺陷.如敏感性問題，部分原生動物在實際環境檢測中仍有缺陷，且在污染物中同種原生動物的靈敏度和反應狀況也有不同;(2)許多其他環境因子也會對檢測結果產生影響.在自然水體中，除了污染物外，許多環境因子，如季節、地域、溫度等也會產生不同的影響;(3)認為制造的環境和自然環境存在一定的差別，當前許多原生動物檢測是在實驗室環境下進行，這些都是人為的，脫離了天然性;(4)受科技環境的制約，現今的實驗室設備、技術方法等對原生動物檢測沒有辦法做到準確無誤，特別是對其生化變化的因由、各種生理指標均無法進行定量分析.因此，今后的用原生動物檢測環境時，不能僅局限于理論研究，要走出實驗室，從理論中跳出來，在實踐中運用理論，做到理論與實踐并重.與此同時，也應做好以下幾方面工作:(1)在研究時應與生物技術，信息技術，數學分析與統計結合起來，為進一步做到監測的科學性、嚴密性，應建立數學模型，以監測預報環境質量的預警系統;(2)為提高預警系統的準確性，重要的是要控制信號傳導偏差，這就需要建立具有高敏感性和準確性的原生動物傳感器;(3)當今在多種污染物的聯合毒性監測領域，仍是一片空白，這是因為環境污染物中有許多不可確定的復合污染物，它們之間存在拮抗、抑制和協同作用，要攻克這一空白領域，生物預警系統研究的發展前景不可限量.

5 結語

環境保護和環境監測在未來社會發展中越來越重要，要不斷加環境保護的投入和環境監測的應用.應充分意識到原生動物在生態系統占據的重要位置，對于原生動物測定方法的探究，應不斷改善，持續進步，做到與理化檢測相互補充.其中數學模型對原生動物在環境監測中的利用發起著至關重要的作用，要充分發揮其作用.建立數學模型，把實驗數據與應用數學分析和計算機處理結合起來，在嚴謹的科學實驗和扎實的實踐中，原生動物在環境保護與監測中的作用會日益凸顯.

［1］顧福康.原生動物學概論［M］.北京:高等教育出版社，1991.

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［5］沈韞芬，章宗涉，龔循矩，等.微型生物監測新技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，1990.

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