全球塑料污染問題日益嚴重，尤其是河口地區(qū)的微塑料富集及其生態(tài)效應引起了廣泛關注。河口沉積物是微塑料的主要匯聚庫，也是生物地球化學過程的活躍場所，易受外界擾動影響。底棲動物的生物擾動不僅能夠改變沉積物結構，也會影響其物質循環(huán)。然而，目前關于微塑料如何改變底棲動物行為進而影響沉積物物質循環(huán)的研究較為有限。近日，中國科學院煙臺海岸帶研究所海岸帶環(huán)境生理生態(tài)研究組（趙建民研究團隊）以潮間帶動物沙蟹（Scopimera globosa）為研究對象，開展了系統(tǒng)模擬實驗研究，揭示了微塑料污染下沙蟹行為與沉積物硫循環(huán)過程之間的耦合機制。
研究通過室內(nèi)模擬實驗，結合AI視覺識別和宏基因組測序技術，系統(tǒng)探究了微塑料污染對沙蟹行為的調(diào)控效應以及沙蟹生物擾動對微塑料遷移、沉積物理化性質和硫循環(huán)的影響機制。結果表明，微塑料暴露下沙蟹表現(xiàn)出活動能力減弱、再埋藏時間延長、爭斗和爬壁行為頻繁等明顯的行為異常，表明其處于較高的環(huán)境脅迫狀態(tài)。沙蟹主動規(guī)避微塑料豐度較高區(qū)域，向深層沉積物遷移的行為，進一步改變了沉積物氧化還原狀態(tài)與微生物分布格局。沙蟹生物擾動顯著增強了微塑料向上遷移的能力，使其在沉積物表層及上覆水中豐度顯著增加，可達非擾動條件下的27倍，沙蟹可能是潮間帶微塑料再暴露風險的重要驅動因子。沙蟹生物擾動顯著改變了沉積物微生物群落結構和硫循環(huán)代謝功能。表層沉積物中需氧菌群Pseudomonadota顯著增加，而厭氧硫酸鹽還原菌Thermodesulfobacteriota顯著減少；沙蟹生物擾動促進了深層沉積物中soxA、soxB等硫氧化相關基因表達，但抑制了dsrA、dsrB等硫酸鹽還原相關基因表達。
研究成果揭示了微塑料通過調(diào)控底棲動物行為間接影響沉積物生物地球化學過程的機制，為海洋微塑料污染生態(tài)風險評估提供了新認知。該成果已發(fā)表于國際期刊 Environmental Science & Technology上，第一作者為孫超凡博士，通訊作者為王清研究員。研究得到了國家自然科學基金面上項目和煙臺海岸帶所研究組群項目資助。
圖1 研究結論示意圖
圖2?沉積物中微生物群落多樣性分析
圖3 不同處理組沉積物中硫代謝相關基因表達情況
