隨著城市化的發展，來自交通、工業(ye) 、資源開采、建築和娛樂(le) 活動的噪音汙染在時間和空間上不斷擴大，陸地和水中的人為(wei) 噪聲增加，對人類和野生動物的健康造成了越來越多的不良影響。有研究表明，長期暴露於(yu) 人為(wei) 噪聲會(hui) 對魚類物種造成包括生存能力下降、生長受損、生理壓力等方麵的的負麵影響。基於(yu) 目前快速變化的水下聲音景觀，研究不同的噪聲狀況如何影響魚類的發育、生理和行為(wei) 至關(guan) 重要。本文測試了暴露於(yu) 不斷增加的和不同時間模式下的噪音對斑馬魚幼魚發育、生理壓力和行為(wei) 模式的影響，以探究噪音如何影響動物的個(ge) 體(ti) 發育情況。

實驗方法

本研究通過測量暴露於(yu) 不同噪聲水平和時間模式變化的實驗組之間，斑馬魚孵化率、總長度、死亡率、心率、皮質醇水平等實驗數據，來研究噪聲對斑馬魚幼魚的發育、生理壓力和行為(wei) 模式的影響。

實驗對象

在斑馬魚受精後2小時，從(cong) 2至6個(ge) 繁殖箱（每個(ge) 箱包含約10隻雌性和5隻雄性）收集魚卵。將收集的卵混合在含有胚胎培養(yang) 基的單個(ge) 培養(yang) 皿中，並分配到不同組，每組50個(ge) 樣本，共分為(wei) 3-5組，每組被分配到不同的聲學實驗箱。

實驗設計

為(wei) 了測試振幅對斑馬魚幼魚的影響，研究使用兩(liang) 個(ge) 不同振幅或聲壓級（SPL）的連續白噪聲（CN）聲音文件，即130 dB（CN130）和150 dB（CN150），這些噪聲水平與(yu) 淡水水生環境中的人為(wei) 噪聲相似，用來模擬人為(wei) 水中噪音。

為(wei) 了評估不同噪聲時間機製的影響，生成了三個(ge) 額外的間歇噪聲和60分鍾持續噪聲（圖1）。三個(ge) 額外的間歇噪聲為(wei) ：IN1-持續時間為(wei) 5-12 s的短噪聲段，間隔為(wei) 1-120 s的無聲間隔（每小時60次噪聲事件），達到約15%的總噪聲暴露；IN2-30-60秒的中等噪聲段，間隔1-10分鍾的靜默，每小時15個(ge) 噪聲段，總體(ti) 噪聲暴露與(yu) IN1相似；和IN3-15分鍾的長噪聲段，間隔15分鍾的靜默期（約占總噪聲的50%）。測試所用聲音通過軟件將聲音調整為(wei) 相對平坦的頻譜，放置於(yu) 聲學實驗箱中的水下揚聲器進行播放。

實驗數據采集

上午10點至11點，檢查受精後48小時胚胎存活率。兩(liang) 個(ge) 發育階段，即受精後3天和受精後5 天，在每天早晨固定時間收集斑馬魚形態學和生理學數據。

圖1

斑馬魚測量指標

（1）形態學和心率測量。在每個(ge) 實驗中，評估聲學處理對斑馬魚幼體(ti) 形態發育和心率的影響。本研究使用Noldus 斑馬魚微視行為(wei) 分析係統對斑馬魚進行形態學分析及自動檢測心髒活動。

斑馬魚微視行為(wei) 分析係統（Daniosescope）是用於(yu) 評估和分析斑馬魚胚胎及幼魚活動的專(zhuan) 業(ye) 軟件。該係統可以通過視頻文件和靜態圖像測量斑馬魚胚胎及幼魚胎動、心跳、血液（和腸道）流動、形態學特征等多種實驗數據。並且，係統支持高通量的斑馬魚測試，可以節省實驗準備、獲取數據和分析結果的大量時間，提升研究效率。

（2）卵黃囊&皮質醇測量。分析基於(yu) 兩(liang) 個(ge) 不同發育階段的斑馬魚幼魚，以測試噪聲水平增加和不同噪聲時間模式對卵黃囊和皮質醇生理指標的影響。

（3）光/暗選擇測量。用於(yu) 評估斑馬魚幼體(ti) 的環境壓力，通過在光亮側(ce) 花費的時間百分比的增加反映了該模型生物體(ti) 的焦慮情況。

（4）行為(wei) 模式。本研究會(hui) 對斑馬魚幼體(ti) 進行自發交替行為(wei) （SAB）測試，該行為(wei) 指動物在環境下連續轉彎過程中交替轉彎方向的趨勢，用來探究噪音對斑馬魚行為(wei) 模式的影響。

實驗結果

孵化、生長和死亡率

本研究中使用的噪聲對斑馬魚胚胎的孵化率沒有顯著影響，也沒有引起明顯的胚胎發育異常。此外，噪聲水平和時間模式的變化不會(hui) 影響測得的斑馬魚的總長度。但是，在連續噪聲（CN）下，觀察到CN150噪聲暴露導致斑馬魚死亡率顯著增加（圖2，C）。噪聲時間的變化也導致所有噪聲暴露組的死亡率增加（圖2，D）。間歇性的短噪音（IN1）和中噪音（IN2）周期導致較高死亡率，而呈現長噪音段（IN3）的治療與(yu) 對照組相比未導致顯著死亡率（圖2，D）。

圖2

生理應激指標。心率、卵黃囊消耗和皮質醇水平隨著噪聲水平的增加而顯著增加，這清楚地表明斑馬魚較高的生理應激。對照組幼魚在受精後3天時的心率約為(wei) 173±30 bpm，在播放CN150後增加到191±60 bpm。而在受精後5天時，心率約為(wei) 203±40（對照組），在CN150處理後增加到224±50 bpm。在受精後3天和5天幼魚中，隨著噪聲水平的增加，證實了心率的顯著的增加，與(yu) 對照相比，CN150引起的差異最大（圖3，A）。

同樣，在受精後3天和5天幼魚中，與(yu) 對照組相比，隨著噪聲水平的增加，卵黃囊消耗量顯著增加（圖3，B）。噪音幹擾時間的變化對心率和卵黃囊消耗產(chan) 生影響，表明噪聲時間機製對於(yu) 調節生理應激和胚胎內(nei) 源性能量儲(chu) 備的消耗非常重要。

在受精後3天和受精後5天，心率受噪聲時間變化的顯著影響，與(yu) 受精後5天的間歇性噪音相比，連續噪聲造成的影響最大（圖3，C）。此外，這些噪聲處理之間的卵黃囊消耗量存在顯著差異（圖3，D）。總體(ti) 而言，心率與(yu) 卵黃囊大小呈負相關(guan) ，這意味著心率較高的個(ge) 體(ti) 消耗能量儲(chu) 備更快（圖3，E）。

通過皮質醇測量證實了噪聲誘導的生理應激，皮質醇水平隨著噪聲振幅的增加而顯著升高（圖4），噪聲時間機製的變化導致皮質醇的變化。

圖3

圖4

行為(wei) 模式。為(wei) 了評估行為(wei) 水平的潛在變化，使用焦慮相關(guan) 的光/暗選擇測試（圖5，A），進一步測試了暴露於(yu) 150dB連續噪聲（CN150）受精後5天的幼魚。根據測量，暴露於(yu) 噪音的樣本表現出較強的避暗或暗視症（圖5，B）。同時，使用自發交替行為(wei) （SAB）實驗（圖6，A）測試了斑馬魚幼魚的探索行為(wei) 。結果顯示，在無聲控製條件下飼養(yang) 的70%的幼魚表現出正常的遊泳交替，而噪聲處理組（CN150）僅(jin) 為(wei) 34%（圖6，B）。在曠場中進一步研究了這些樣本的遊泳模式，發現噪聲處理過的幼魚的覆蓋麵積減少。

圖5

圖6

討論

本文測試了不斷增加的噪聲程度和不同的噪音時間機製對斑馬魚幼魚的影響。研究結果顯示：

1. 噪聲不影響一般斑馬魚胚胎的發育或孵化，但較高的噪聲水平會(hui) 導致死亡率增加；

2. 在受精後3天和5天，斑馬魚心率、卵黃囊消耗量和皮質醇水平隨著噪聲水平的增加而顯著增加；

3. 噪聲時間模式的變化表明，噪音持續的機製比噪聲暴露的總時間更重要；

4. 暴露於(yu) 連續性高噪聲的斑馬魚幼魚在焦慮相關(guan) 的明/暗選擇測試中表現出更高的暗回避能力，並且自發交替行為(wei) 受損；

本文通過研究噪音對水生生態係統中斑馬魚幼魚的發育、生理壓力和行為(wei) 模式等的影響，強調了對噪音管理的重要性。

參考文獻

Lara R A, Vasconcelos R O. Impact of noise on development, physiological stress and behavioural patterns in larval zebrafish. Scientific Reports, 2021, 11(1): 1-14.

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