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默默影響魚類行為的黑手─環境荷爾蒙

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楊雅秀 於 2018-09-16 00:35:35 發布,已有 329 人次閱讀過

2018年5月14日 星期一

默默影響魚類行為的黑手─環境荷爾蒙

 
排行第二階級的小丑魚
 

文圖╱盧加真、謝鈞諭、陳德豪
 
(海生館副館長╱東華大學海生所教授 陳德豪博士
國立東華大學海洋生物研究所碩士 盧加真、謝鈞諭)

 
近年來海洋汙染議題逐漸受到大眾關注,汙染物的種類有肉眼可見的石油洩漏、海漂垃圾以及體積較小的塑膠微粒。除此之外,還有一種含量少又容易被大家忽略的汙染物,摸不到也看不到,但仍可能因為在環境中累積而進一步對生物造成影響。它不會直接造成生物死亡,但仍可能透過其他層面來影響生物,例如:生長、發育與行為等。

「它」是誰?它的名字叫環境荷爾蒙,也可稱為內分泌干擾物質。它的化學結構與荷爾蒙的結構相似,同時對於生物體也具有類似荷爾蒙的功能,可以干擾生物體內正常的內分泌作用。
人類製造出來的日常用品中,包含殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、塑化劑、防腐劑、防火材料、醫藥、化妝品…等,其中某些成分已被證實具有內分泌干擾效應。海生館所在的恆春半島,是台灣水上活動著稱的遊憩地區。人類在這裡從事戲水、潛水、衝浪、日光浴與水上摩托車等活動,並入住飯店或旅店。這些活動與內分泌干擾物質有什麼關係嗎?添加在日常生活用品中的內分泌干擾物質,口服攝取或塗抹在皮膚上,皆可能經由尿液排放、沖洗身體或下水玩耍等途徑進入海洋環境中。首當其衝的便是距離人類居住地區不遠的珊瑚礁海域生物。
很多珊瑚礁魚類是社會性的群居動物,必須透過競爭來爭取階級地位並成功獲得有限資源,例如食物和交配權力。小丑魚就是最著名的社會性珊瑚礁魚類。排行第一,體型最大的小丑魚會性轉變發育為雌魚;排行第二,體型次之的會性轉變發育為雄魚,其餘的小丑魚則繼續維持性別沒有分化的狀態。
小丑魚階級與體型大小呈正比
 
以此可見,位階排行在前兩名才能具有生殖能力並獲得比較多的資源。當排行前面的小丑魚消失(死亡或是離開該群體)時,排行在後面的小丑魚才能提升在群體中的排行。小丑魚的階級排行主要由個體間行為互動來決定,較具優勢的小丑魚會不斷以威嚇、攻擊等敵對行為來維持嚴謹的社會結構。較弱勢的小丑魚則會透過屈服行為,例如逃離及顫抖等行為示弱,以降低上面階級小丑魚的敵對行為。
 
小丑魚的威嚇行為
 
魚類的敵對行為會受到內分泌系統調控,因此海洋中的環境荷爾蒙有可能影響小丑魚的敵對行為,甚至進一步影響小丑魚群體內的社會互動。
為探究環境荷爾蒙可能會對小丑魚的社會行為產生什麼影響,我們在海生館的實驗室裡進行測試,將小丑魚暴露在非常低濃度的人工雌性素17α-ethynylestradiol (EE2)(近似環境實際可測到的濃度)EE2的結構類似天然的生物雌激素,是口服避孕藥的主要成分,也被廣泛應用在醫學上,例如:治療雌性素性缺乏症。EE2也會被添加在藥妝產品中,例如有些洗髮精會添加 EE2 來豐厚髮量。
 
EE2是水域環境中常見的環境荷爾蒙,根據我們之前的研究¹,在墾丁地區的汙水中測得EE2最高濃度為 45.2 ng/L(ng=十億分之一克)。在實驗設計中,我們將每一個實驗缸放入3尾小丑魚,並暴露在30 ng/L EE2的水體中28天,接著以攝影機記錄觀察,並量化分析競爭過程中所產生的社會行為。
實驗缸設置
實驗人員採集魚缸水樣
攝影機一字排開,拍攝記錄各缸小丑魚的行為
 
 
 
 
 
 
 
我們將社會行為分為兩大類,分別為敵對行為與屈服行為。最高階級的小丑魚展示較多的威嚇行為,顯著多於最低的階級的小丑魚,而低階的小丑魚則展示較多的屈服行為。
實驗結果發現,海水中的微量EE2會顯著影響位於中間階級小丑魚的社會行為。正常狀況下,位於中間階級的小丑魚會選擇性的對上「屈服」多,對下「威嚇」多,但暴露EE2之後,中間階級小丑魚威嚇行為的對象較無選擇性²
除此之外,也使最高階的小丑魚對中間階級的小丑魚展示較多的屈服行為。換句話說,位於中間階級的小丑魚,變得比較「 白目」,做出較多挑戰老大的行為,甚至讓老大覺得有些招架不住。
動物行為對於生態有重大影響,對於社會群居的小丑魚來說,暴露於環境荷爾蒙汙染的環境中所造成的行為改變,或許會造成階級不穩定的隱憂,此時小丑魚可能需要更努力並付出額外的能量來維持階級穩定,這將可能連帶影響到其他重要的生理或行為,例如面對其他小丑魚入侵時的驅敵反應。
在其他文獻中曾經提到,當其他小丑魚入侵時,群體內與入侵者相同階級地位的小丑魚會採取行動3,此時若是遇到如上述所假設的狀況,暴露EE2後的小丑魚可能因為群體內階級不穩定,沒有在適當時機或足夠的體力來驅逐入侵者,或者也可能做出錯誤的應對方式,這都可能危及群體的利益或安全。
在野外環境中,環境荷爾蒙不像海洋垃圾可以用肉眼觀察到,也不像某些有毒物質會造成生物死亡或畸形,但它們對生物的影響卻是不容忽視的。
海洋中會受到環境荷爾蒙而改變社會行為的不僅僅是小丑魚,也包括很多其他種類的社會性魚類。人類生活方便的背後,即使目前沒有顯而易見的症狀,汙染的觸手也可能在不易注意的小地方慢慢延伸。
 
參考文獻:
1.Chen, T.-H., Chen, Y.-L., Chen, C.-Y., Liu, P.-J., Cheng, J.-O., Ko, F.-C., 2015. Assessment of      ichthyotoxicity and anthropogenic contamination in the surface waters of Kenting National Park, Taiwan. Environmental Monitoring and Assessment 187, 1-16.
 
2.盧加真 (2018) 人工合成雌激素EE2之環境暴露對眼斑海葵魚社會行為的影響。國立東華大學海洋生物研究所碩士論文。
3.Iwata, E., Manbo, J., 2013. Territorial behaviour reflects sexual status in groups of false clown anemonefish (Amphiprion ocellaris) under laboratory conditions. Acta Ethologica 16, 97-103.
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