使用微宇宙有关的局限性
a) 微宇宙不能正常容纳大型生物，例如鱼和动物，至 少是成体形式；
b) 有限的机体系统容易被化学暴露扭曲变形； c) 如果采用破坏性采样，小型微宇宙意味着在一时间 过程中只能采集有限数目样品；
d) 对绝大多数微宇宙设计，不会出现重新集群现象。
e) 通常较短的实验时间意味着检测不到恢复。 (2) 整体系统的处理情况 某些样例(参见表格)
生态毒理学 (8)
中宇宙(隔室)研究的优势与局限
优势
局限
测试系统包括一个能运行的生态系统 系统可维持一定时间
鉴于实际原因(体形大小)，很少能包括大 型生物群落，尤其是捕食者
必须考虑尺度因子和边界效应
系统内的条件可以在加入目标化学物前后 围栏体系建立和维护费用昂贵 进行监测
在合适的统计设计中建立重复和未处理控 制 生态系统成份可以控制(隔离，去除，或 增加)，以便检测有关污染物效应的假设
通过地底或浸入池塘控制温度 从未受污染的自然池塘获取沉积物，每个槽中加入5cm厚沉积物 从健康和具有生态功能的池塘中获取；在整个试验期内，每个槽中水体积变化小于 10%，加入小于10%，需补充同样水源的新鲜水；若多于10%，则需排出 整个试验期内记录天气变化或从气象站获得试验场的气象资料，如气温、太阳辐射、风 速、风向、温度、蒸发量等
根据试验季节进行同步温度控制 根据试验区域的季节控制光照 根据试验区域的历史资料，用试验用水或过滤收集雨水 浇水 多种多样
涉及整体系统处理的生态毒理研究样例
系统类型
溪水 湖泊
湖泊
处理，物质
硫酸 磷和氮，单独或组合
持续时间
一年或更少
加硫酸至目标pH，后停止，
观察恢复
几年
湖泊 森林集水区
加入放射标记Cd，有关的 几年 围栏和室内研究
烧杯水生微宇宙试验设计条件
1 试验生物的类型和数量
2 试验设计 试验容器类型和大小 基质 试验浓度组数 试验重复组数 试验期 3 物理化学参数 温度 光照周期 4 测试终点
2种单细胞绿藻或硅藻 1种丝状绿藻 1种固氮型蓝绿藻(细菌) 1种牧食性大型无脊椎动物 1种底栖碎食性无脊椎动物 一些细菌和原生动物
径流化学，部份土壤化学
土壤化学，真菌，树木、 地衣状态的各种生理指示 物，地衣形貌，羽状地衣 和地衣群落结构
在距离来源不同距离和时 间上监测植物群落多样性、 群落系数、相似百分数、 对早期连续群落的效应
生态毒理评价中生态适当性、实验控 制和可重复性的关系
实验控制和重复
高 单物种检测 微观实验microcosms 中等实验mesocosms 生态系统处理/操作
利用中宇宙/微宇宙进行生态毒理研究样例
系统类型
沉积物/水，与仅有 水对比 静态实验室方法
围栏
农场池塘
人工池塘
近岸海 牧场草地围栏
有机物/群落
物质
检测持续时间
终点
11种水溶性中性亲脂
蚊
化合物
24小时
毒性和累积
实验室饲养的自然浮
游植物聚集体
Zn
2小时
藻类种群密度随时间 变化，多样性指数， 计算公平性和丰度
1L广口瓶 50mL自然生态系统浸出液、50mL砂性沉积物的洗出液和900mLTaub82 号基质 4个 5个 12~18周(毒物加入前稳定6周，试验期6~12周)
20ºC 12h光照/12h黑暗 氧浓度、藻密度、微生物活性、呼吸活力、生物量、原生动物种群
评价农药对非靶生物影响的室外水生微宇宙设计条件
陆地土壤核心微宇宙试验设计条件
1 试验生物 2 试验设计 微宇宙大小和类型
土壤 重复组数 浓度组数 淋洗 试验期 3 物理化学参数 温度 光照 浇水
4 测定地点
多样化，根据土壤核心采集场所不同而不同
60cm深、17cm直径的高密度塑料管，一端覆盖玻璃布， 内部为土壤核心 20cm深的表层土壤 6~8个 3个 加入受试物前，每周1次，加入受试物后每2周1~2次 12周以上
低 低
常规生物监测 生态适应性
“天然”实验 高
群落水平评价使用的因果关系基准
➢ 相关性的强度strength of association ➢ 相关性的一致性consistency of association ➢ 特异性specificity ➢ 暂时性temporality ➢ 合理性plausibility ➢ 一致性coherence ➢ 类推性analogy ➢ 生态梯度ecological gradient ➢ 实验法experimentation
1 试验生物
2 试验生物量 3 试验设计 试验容器类型和大小 受试物质加入 采样 4 物理化学参数 温度 沉积物 水 天气
鱼类 浮游植物 浮游动物 水生昆虫 底栖大型无脊椎动物 细菌 鱼类的生物量< 2g/m3
面积至少为5m2，深度至少1.25m的槽，材料为玻璃纤维或不锈钢 在6~8周后加入受试物质储备液 在2周后采样，在受试物质加入后采样持续2~3月；采样频率根据受试物质性质和研究目 的而定
水化学包括杀虫剂， 初级生产量，大型植 物，浮游动物密度和 物种组成，各营养层 次群落结构
底栖无脊椎动物和鱼 化学分散，和非分散Biblioteka 类石油1－2周
毒性和累积
小型动物群落
抗胆碱酯酶杀虫剂 2－30天
生殖行为
微宇宙(隔室)研究的优势与局限
微宇宙相对于中宇宙的优势
a) 微宇宙环境比中宇宙能更快地运转； b) 更方便重复，耗费更低； c) 比室内实验能涉及更广泛的生态问题； d) 为宇宙实验允许使用放射性示踪，而在野外围栏是 不现实的或非法的。
天然聚集体
营养物
3年
水中叶绿素a， 磷浓 度，溶解性反应性磷 浓度，沉积物氧化还 原电位，藻类生物量， 浮游动物放牧速率
自然聚集体
现存的群落加繁殖用 鱼类
烈性杀虫剂硫丹
各种杀虫剂，单独或 组合，部份要求用于 登记
25周
通常至少一季度，夏 季每两周给剂量
水化学包括杀虫剂， 浮游动物，大型无脊 椎动物，水中悬垂生 物，大型植物，鱼
酸化逆转性
5年
枫糖和松树森林植被
硫酸和或硝酸沉降处理，
有或无土壤肥料改善
2－5 年
橡松树森林
慢性 辐射
15 年
终点
无脊椎动物漂移
水化学，初级生产，不同 营养层次的群落结构
主要化学参数，形态变化， 所有营养水平的群落指数
添加的Cd的地球化学，水 化学，浮游动物，大型无 脊椎动物群落结构，在平 行的实验室实验测得的Cd 的食物链效应
与围栏效应的改变随时间出现
即使在时间为零时，系统在重复实验中仍 可出现变化，而且重复实验随时间出现分歧
环境条件和暴露比室内研究更有现实性
可以同时研究化学物对多物种具有不同灵 敏度的效应
尽管可以监测，但实验条件难以控制。未 预料的事件，例如异物引入某一重复实验将 摧毁全部实验
可以调查生态系统水平效应和物种间相互 作用