两栖动物的畸形与富营养化之间的关系课件

Parasitesinthefoodweb:linkingamphibianmalformationsandaquaticeutrophication(食物网中寄生虫：连接着两栖动物的畸形和水体环境的富营养化)PieterT.J.JohnsonCenterforlimnology,UniversityofWisconsinFrom：IDEASANDPERSPECTIVES报告人：孔圣超导师：方瑞Abstract新兴的疾病日益成为人类和野生动物的苦恼。通过探究最近两栖动物畸形的增长，我们知道了食物网和群落生态学对于我们去理解和控制新兴传染病的重要性。两栖动物的畸形是由本土的一种寄生虫，Ribeiroia

ondatrae，引发的，但其增长的原因只是推测出来。我们认为这种增长是由于人为破坏水体食物网所造成的。我们的结果是将人为的水体富营养化作为寄生虫感染的一个推动因子：1，富营养化将调节性捕食者转化为蜗牛物种结构，趋向于水生蜗牛；2，水生蜗牛是R.ondatrae独有的中间宿主；3，Ribeiroia的传染是两栖动物畸形的一个重要预言者。我们的研究阐明了在流行疾病方面，水体富营养化的干扰是可以得到调节的，主要是通过直接的或者间接的食物网结构的改变。推动因子示意图：→→→PARASITEINFECTIONANDAMPHIBIANMALFORMATIONS虽然畸形的两栖动物在近300年中偶尔被发现，但是在北美的一些地区，在过去的十年中相关的报告大量增加。（也许这要归功于对两栖动物监视的作用，而不是实际的畸形发生。）当代的一些发现经常包含青蛙四肢的缺失、增多和畸形。有时候在一个湿地系统中有大余50%的两栖动物收到感染，这一范围很大，包含了来自美国的46个州和部分加拿大地区的60个以上的物种。虽然高度的监视作用有一定的促进作用，但是历史的研究表明至少在一些地区，这种增长是真实存在的。在美国和加拿大（1850-2003），相关出版物的数量（bars)，在野生两栖动物群落中发现的畸形动物数量（line).最新的证据表明寄生虫Ribeiroiaondatrae的感染是导致两栖动物畸形最普遍的原因。Ribeiroia是一种复殖吸虫，它有着复杂的生命周期，包含蜗牛、两栖动物和水鸟。这种寄生虫在蜗牛宿主中繁殖，生产出可以自由游动的摇尾幼虫，这种扁虫会在好几种不同的青蛙发展四肢的时候侵害它们。对于Ribeiroia完成它的生命周期，一个被感染的两栖动物必须被消耗，例如终极宿主水鸟，考虑到有性生殖和产蛋量。在实验室实验中，Ribeiroia的摇尾幼虫的现实数量导致了高水平的死亡率和畸形。这些畸形和我们在户外地区发现的差不多，包含四肢的缺失、增多和畸形。同样的，户外研究已经显示了在美国西部、中部以及东北部一些湿地中两栖动物畸形和Ribeiroia感染的联系。PieterT.J.Johnson2009年在旧金山附近的淡水水池中拍摄的注：这种扁虫会在好几种不同的青蛙发展四肢的时候侵害它们，它们有着很复杂的生命周期，其中蜗牛是它们的第一宿主。注：对从不同地点不同寄主身上收集来的Ribeiroiasp.成体标本进行形态学比较，可以认为所有的标本都属于同一个物种———R.ondatrate。

注：这是青蛙发展四肢的时期，是寄生虫Ribeiroia侵害它们的时期注：水鸟是Ribeiroia生命周期的终极宿主。LINKINGMALFORMATIONSANDEUTROPHICATION

在全球的海洋和淡水生态系统中，水体的富营养化是一个普遍和日益增长的问题。它是由大量的营养物质造成的（特别是磷），经常与农业、畜牧业以及都市化有着密切的关系。企图颠倒或者改善富营养化的影响被磷的内部环节和磷的日益增加所阻碍。特别是在池塘生态系统中，在池塘生态系统中Ribeiroia和畸形经常发生，同时池塘经常被用于畜牧和灌溉。

我们认为两栖动物畸形的上升是由于湿地系统中食物网的复杂改变。特别是富营养化因子（农业肥料、放牧）导致大量的营养物质沉积在淡水生态系统中，特别是池塘生态系统。这种富营养化的增长使得水生蜗牛的群落结构从一个小的物种转化为较大的物种，从而为Bibeiroia提供了中间宿主。富营养化一般被期待可以减少对宿主感染的影响。在吸虫和蜗牛的这种情况下，富营养化将减少感染蜗牛的死亡率，从而增加蜗牛释放寄生虫和传播疾病的周期。整体的讲，这些改变将会增强两栖动物的感染强度和畸形。我们的假设是建立在来自美国西部和中北部的湿地系统的观察和实验上的：

1、在密歇根州的27个池塘中，我们发现池塘中的总磷水平与生物量的增加和水生蜗牛的比例有着重大关系。如图：这种结果不是由于所有蜗牛种类的增加，而是有水生蜗牛组成的组成的食草动物群落造成的。在导致这种改变中，最近的证据都指向营养物质和蜗牛的捕食者的相互作用。在低水平的营养中，一些小群体的蜗牛（例如，physella,Gyralus,Lymnaea)有它们低水平的资源需求。随着人为富营养化的营养水平增加，由于捕食者密度的增加，这些小型的食草动物变为了弱势群体，使得大的蜗牛群体（例如，Planorbella)的密度增加。同时周丛生物生产量的增加也可以增加Planorbella蜗牛的生长、生存以及每一时期世代的生产量。3、在来自California,Oregon,Washington,Minnesota和Wisconsin的56个两栖动物群体中，我们发现对于11种青蛙和蟾蜍，Ribeiroia的感染水平是两栖动物畸形的重要预测者。如图：我们的结果早就被以前的户外数据和有关实验所支持。增加水生蜗牛密度的因子（例如：营养物质的输入）也可能增加寄生虫感染的密度和两栖动物畸形的频率。MULTIPLETIMESCALES:CLIMATEANDLANDUSEPATTERNS富营养化经常被认为是一个缓慢的过程，需要几十年的营养物质积累，然而动物畸形好像在九十年代中期突然出现。然而当在暴风雨中大量的外来营养物质进入湿地时，富营养化可以被加快。洪水也可以输送大量的营养物质，例如来自农田的。事实上，在大的暴风雨中每年有超过90%的磷输出到湿地中。在明尼苏达州，在很多公共地区，两栖动物畸形的问题被催化了。考虑到在明尼苏达州南部耕地和畜牧是一个价值几十亿的产业，每年有超过17亿千克的磷肥被利用，这些洪水无疑将大量的磷和氮运送到周围的湿地中。我们的假设可以预测水生蜗牛生物量的增加和寄生虫的产量以及畸形的频率是高生产力导致的一个结果。IMPLICATIONSANDCONCLUSIONS在最近这些年中，大量的疾病开始出现或者是重复出现，很多是因为生态系统中相互作用的改变，主要是病原体、它们的宿主和环境本身。然而在大部分情况下，很少知道病原体出现的驱动因子和寄生虫病对宿主和生态系统过程的影响。2001年国家研究委员会将传染病列为八大危害环境问题之一，提成一个‘系统水平’的方法来理解疾病的发生。相应的，在水产生态系统中，富营养化被认为是危害全球淡水资源的重要威胁之一。考虑到人类和野生动物需要利用淡水生存，还有很多疾病是通过水来传播的，对于预测流行病的发生，病原体和水体的富营养化是一个重要的预测者。我们检测了这些问题的接触面，探索了富营养化对寄生虫与宿主系统的影响结果，和探索了它们共同生存的食物网。虽然畸形的两栖动物很少能够活到性成熟，对于两栖动物种群动力学来说，寄生虫诱发的畸形的长期效应是不清楚的。但吸虫感染水平的增加导致了一些两栖动物在幼年和变态时期大量死亡。然而我们怀疑寄生虫引发的畸形的影响和两栖动物的死亡率依赖于人口学的贡献。例如：如果成年个体相对于幼年个