溫度和鹽度對近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響

劉青，宋瑩瑩，邢勇，張長新，雷衍之

(1.大連海洋大學(xué)遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023;2.盤錦光合蟹業(yè)有限公司，遼寧盤錦124200)

近親真寬水蚤是一種廣鹽性橈足類，為河口灣浮游動(dòng)物習(xí)見種，也常出現(xiàn)在沿岸淡化海區(qū)以及淡水和內(nèi)陸鹽水中。該蚤廣泛分布于北太平洋、北大西洋的高緯度區(qū)域以及西伯利亞沿岸、日本中部以北的淡水和半鹽水中。另外，在歐洲易比得河口、芬蘭灣、亞速海、波羅的海、伏爾加河口三角洲及淡水池塘、內(nèi)陸鹽水中也有分布［1-2］。

國內(nèi)有關(guān)近親真寬水蚤的研究報(bào)道很少。2000年在遼寧省盤錦光合蟹業(yè)有限公司三角洲分公司蟹苗池塘發(fā)現(xiàn)該蚤后，李曉東等［3］、張清靖等［4-6］對其生態(tài)分布和種群數(shù)量的變化進(jìn)行了調(diào)查;劉青等［7］對其外部形態(tài)及附肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。近親真寬水蚤每年3月份出現(xiàn)在盤錦地區(qū)蟹苗池中(此時(shí)水溫為10.5～20.5℃)，4月達(dá)到高峰期，5月末至6月初后，密度急劇下降。研究表明:近親真寬水蚤可使中華絨螯蟹Ⅰ期蚤狀幼體的成活率降低17.7% ～31.4%，其密度越高，對Ⅰ期蟹苗的危害也越大;但隨著蟹苗的生長，Ⅴ期蚤狀幼體已能攝食近親真寬水蚤，至大眼幼體時(shí)捕食近親真寬水蚤成體的能力更強(qiáng)［6］。

耗氧率和窒息點(diǎn)是水生動(dòng)物代謝強(qiáng)度和呼吸機(jī)能的重要標(biāo)志。為了進(jìn)一步弄清這種橈足類的生物學(xué)和呼吸代謝特點(diǎn)，本研究中，作者研究了不同溫度、鹽度下近親真寬水蚤Eurytemora affinis的耗氧率和窒息點(diǎn)，旨在了解近親真寬水蚤的生物學(xué)特征，進(jìn)而探討橈足類的呼吸和代謝特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

近親真寬水蚤于2007年4—5月用浮游生物網(wǎng)在盤錦光合蟹業(yè)有限公司的三角洲河蟹育苗池中拖拽采得，將活體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，暫養(yǎng)于過濾海水中。以小球藻Chlorella sp.液為食物，充氣暫養(yǎng)2 d后，隨機(jī)挑取活潑健壯的成體作為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

試驗(yàn)用水取自盤錦光合蟹業(yè)有限公司育苗車間，海水經(jīng)沉淀、沙濾，再經(jīng)300目篩絹網(wǎng)過濾后使用。暫養(yǎng)期間，水溫為15℃，鹽度為26～28，pH為8.5。試驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行。

1.2.1 溫度對近親真寬水蚤耗氧率的影響試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè) 7個(gè)溫度梯度:5、10、15、20、25、30、33℃ (±0.5℃)，每個(gè)處理組設(shè)5個(gè)平行，對照組設(shè)2個(gè)平行。處理組每瓶裝40只近親真寬水蚤，對照組中只加海水而不放入蚤。將暫養(yǎng)的活體逐步適應(yīng)試驗(yàn)溫度后 (每天升降2～3℃)，放入各試驗(yàn)組中。

耗氧率的測定:用大口滴管將活體近親真寬水蚤從培養(yǎng)缸中吸出，轉(zhuǎn)移到清潔的過濾海水中清洗兩次，以減少它物的污染，然后放入呼吸瓶中。呼吸瓶為70 mL左右的白色廣口瓶，各組瓶內(nèi)加滿抽濾海水，待無氣泡后立即蓋緊瓶蓋，放置在各相應(yīng)溫度的培養(yǎng)箱中，試驗(yàn)時(shí)間為10 h(33℃試驗(yàn)時(shí)間為2 h)。試驗(yàn)結(jié)束后測定其溶氧值。

1.2.2 溫度對近親真寬水蚤窒息點(diǎn)的影響試驗(yàn)溫度梯度設(shè)置與活體清洗同“1.2.1”節(jié)。然后放入15 mL密閉的試管中。每管裝20只近親真寬水蚤，并加滿抽濾海水，待無氣泡后立即蓋緊管塞，放置在各相應(yīng)溫度的培養(yǎng)箱中，每30 min觀察一次，當(dāng)管中有半數(shù)水蚤死亡時(shí)，測定其溶氧值，確定其窒息點(diǎn)。

1.2.3 鹽度對近親真寬水蚤耗氧率和窒息點(diǎn)的影響試驗(yàn) 鹽度試驗(yàn)在溫度為15℃的恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，設(shè)8個(gè)鹽度梯度:5、10、15、20、25、30、35、40，其它試驗(yàn)設(shè)置與操作同“1.2.1 和1.2.2”節(jié)。

1.2.4 計(jì)算方法 個(gè)體耗氧量(RI，μg/(個(gè)·h))和耗氧率(RW，μg/(mg·h))的計(jì)算公式為

式中:CC為對照瓶溶氧濃度 (mg/L);CT為處理組的溶氧濃度 (mg/L);V為試驗(yàn)用瓶的體積(mL);N為每瓶受試活體的數(shù)量;t為試驗(yàn)時(shí)間(h);W為試驗(yàn)水蚤的濕質(zhì)量 (mg)，測得近親真寬水蚤的平均濕質(zhì)量為0.06 mg。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用SPSS 15軟件進(jìn)行單因素方差分析和Duncan多重比較，以 P＜0.01為差異極顯著，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 溫度對近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響

從圖1可見:在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，近親真寬水蚤的個(gè)體耗氧量和耗氧率隨溫度的升高而升高，在5～25℃時(shí)上升緩慢，在25～33℃時(shí)，則驟然升高。個(gè)體耗氧量和耗氧率與溫度的回歸方程分別為

個(gè)體耗氧量的最小值和最大值分別為(0.21±0.02)、(1.09±0.11)μg/(個(gè)·h);耗氧率的最小值和最大值分別為(1.20±0.11)、(6.27±0.65)μg/(mg·h)。

圖1 溫度對近親真寬水蚤個(gè)體耗氧量、耗氧率和窒息點(diǎn)的影響Fig.1 The effect of temperature on individual oxygen consumption，specific oxygen consumption rate and asphyxia point in copepod Eurytemora affinis

經(jīng)Duncan多重比較可看出，除5℃與10℃組間、10℃與15℃組間及15℃與20℃組間的個(gè)體耗氧量和耗氧率無顯著差異外 (P＞0.05)，其余溫度組間差異均顯著 (P＜0.05)。

從圖1還可見:當(dāng)溫度為5～25℃時(shí)，窒息點(diǎn)較平穩(wěn)，相差不大;25℃以后窒息點(diǎn)隨溫度的升高驟然升高。在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，15℃時(shí)窒息點(diǎn)值最小，為 (0.96±0.04)mg/L，33℃時(shí)窒息點(diǎn)值最大，為 (3.94±0.17)mg/L。

2.2 鹽度對近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響

從圖2可見:近親真寬水蚤的個(gè)體耗氧量和耗氧率在鹽度為5～15時(shí)隨鹽度的升高而升高;鹽度為15～35時(shí)，呈明顯下降趨勢;鹽度為35～40時(shí)，變化不明顯。個(gè)體耗氧量和耗氧率與鹽度的回歸方程分別為

個(gè)體耗氧量的最小值和最大值分別為(0.20±0.01)、(0.54±0.02)μg/(個(gè)·h);耗氧率的最小值、最大值分別為 (1.13±0.06)、(3.09±0.08)μg/(mg·h)。

圖2 鹽度對近親真寬水蚤個(gè)體耗氧量、耗氧率和窒息點(diǎn)的影響Fig.2 The effect of salinity on individual oxygen consumption，specificoxygen consumption rate and asphyxia pointof in copepod Eurytemora affinis

由Duncan多重比較可看出:除5、10、20三個(gè)鹽度組間及35與40組間的個(gè)體耗氧量和耗氧率無顯著差異 (P＞0.05)外，其余鹽度組間差異均顯著 (P＜0.05)。

從圖2還可見:鹽度為5～15時(shí)，窒息點(diǎn)稍升后降到最低點(diǎn);鹽度為15～40時(shí)，窒息點(diǎn)隨鹽度的升高而升高。在試驗(yàn)鹽度范圍內(nèi)，鹽度為15時(shí)窒息點(diǎn)值最小，為 (0.46±0.05)mg/L;鹽度為40時(shí)窒息點(diǎn)值最大，為 (0.98±0.03)mg/L。

3 討論

3.1 溫度對近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響

水生生物的耗氧率既受自身內(nèi)在因素的調(diào)控，又受外在環(huán)境因子的影響，其變化規(guī)律是呼吸代謝研究的重要內(nèi)容，而溫度是影響浮游動(dòng)物呼吸代謝最重要的因素之一。

橈足類是低等的變溫動(dòng)物，對于這類小型浮游動(dòng)物，一般只能測定其總代謝。通常在其生存溫度范圍內(nèi)，隨著水溫的升高，浮游動(dòng)物體內(nèi)各細(xì)胞的酶活性和各種生理生化反應(yīng)增強(qiáng)，對氧的需求量隨之增加，其耗氧率也必然升高。當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，溫度進(jìn)一步上升，耗氧率反而開始下降。最大耗氧率一般出現(xiàn)在浮游動(dòng)物的最適溫度，這時(shí)動(dòng)物的代謝質(zhì)量最高，生長發(fā)育最快。但是，極端環(huán)境條件的脅迫也可使一些浮游動(dòng)物的耗氧率上升。本試驗(yàn)中，近親真寬水蚤的個(gè)體耗氧量和耗氧率在5～25℃時(shí)，上升較為緩慢;超過25℃后則急劇升高，這應(yīng)與高溫的脅迫有關(guān)。浮游動(dòng)物中類似情況較多，如王巖［8］對蒙古裸腹溞Moina mongolica的研究表明，在水溫為20～33℃時(shí)，其耗氧率隨溫度的升高而增加;張武昌等［9］對中華哲水蚤Calanus sinicus的研究也顯示，其耗氧率隨溫度的升高而升高 (水溫為0～30℃)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的海洋無脊椎動(dòng)物只能忍受30℃的高溫［10］。

溫度對浮游動(dòng)物呼吸代謝的影響還表現(xiàn)在窒息點(diǎn)的變化上。窒息點(diǎn)的高低反映了動(dòng)物對水中溶氧的呼吸能力和對低氧的適應(yīng)能力，其主要取決于呼吸器官的發(fā)達(dá)程度，窒息點(diǎn)降低則是呼吸和生活能力增強(qiáng)的標(biāo)志。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，水溫為15℃時(shí)，近親真寬水蚤的窒息點(diǎn)最低。

近親真寬水蚤每年出現(xiàn)在早春的3月份，4月其密度達(dá)到高峰，5月末至6月初后，密度急劇下降。據(jù)張清靖等［5］觀察，近親真寬水蚤在盤錦地區(qū)蟹苗池出現(xiàn)時(shí)水溫為10.5～20.5℃，這與張恩福［11］在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。近親真寬水蚤對低溫有較強(qiáng)的耐受性，即溫度由原來的17℃急劇下降到0℃時(shí)，存活率仍可達(dá)到76%，但此時(shí)的蚤體處在昏厥狀態(tài)，身體沉落在容器底部，顯微鏡下觀察蚤體仍然有心跳。相比之下，近親真寬水蚤對高溫的適應(yīng)能力則較差。當(dāng)溫度由17℃升到30℃時(shí)，存活率急劇下降到43%;當(dāng)溫度急升至33℃ 時(shí)，蚤體只能在水中做短暫的浮游，平均浮游2.75 h后，便沉底死亡;當(dāng)溫度達(dá)到34℃時(shí)，蚤體已不能存活［11］。結(jié)合本試驗(yàn)中對近親真寬水蚤的耗氧率與窒息點(diǎn)的研究結(jié)果，可以判定，近親真寬水蚤適宜的生存水溫為10～20℃。

3.2 鹽度對近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響

鹽度對水生生物耗氧率的影響機(jī)制比較復(fù)雜，首先鹽度與動(dòng)物在滲透調(diào)節(jié)中耗能的大小有關(guān)，從而改變基礎(chǔ)代謝。此外，鹽度的變化又會(huì)導(dǎo)致水生動(dòng)物的攝食強(qiáng)度和生長發(fā)育等方面的變化，并使總代謝和耗氧率升高，一般情形下生長發(fā)育的最適鹽度與滲透調(diào)節(jié)的最適鹽度接近［10］。

從資料看，鹽度變化對海洋浮游動(dòng)物呼吸代謝的影響大致有三種情況。第一種情況是二者成反比，如陳麗華等［12］對真刺唇角水蚤和太平洋紡錘水蚤的測定表明，兩種橈足類的耗氧率均隨鹽度的上升而下降;Lance等［13］發(fā)現(xiàn)，湯氏紡錘水蚤的耗氧率隨鹽度的降低而增加。第二種情況是兩者成正比，如Marshall等［14］研究發(fā)現(xiàn)，飛馬哲水蚤的耗氧率隨鹽度的下降而下降。第三種情況是耗氧率隨鹽度的升高而升高，達(dá)到峰值后再下降，如桂遠(yuǎn)明等［15］研究發(fā)現(xiàn)，蒙古裸腹溞的個(gè)體耗氧量在鹽度20時(shí)最高，20以下時(shí)隨鹽度的升高而升高，20以上時(shí)則隨鹽度的升高而降低。本試驗(yàn)中鹽度對近親真寬水蚤呼吸代謝的影響屬于第三種情況。

河口動(dòng)物體液滲透調(diào)節(jié)的最適鹽度多在10～15。近親真寬水蚤是一種廣鹽性橈足類，可以進(jìn)行低滲和高滲雙向調(diào)節(jié)，在歐洲的很多淡水水域中也有分布。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽度為15時(shí)，近親真寬水蚤的耗氧率最高，窒息點(diǎn)最低。這表明鹽度為15是近親真寬水蚤最適的生活鹽度，也是近親真寬水蚤滲透調(diào)節(jié)的最適鹽度。本試驗(yàn)中鹽度為35～40時(shí)，雖然近親真寬水蚤的耗氧率沒有變化，但窒息點(diǎn)卻急劇上升。這說明在較高鹽度下，近親真寬水蚤的呼吸強(qiáng)度明顯受到了抑制。

3.3 幾種甲殼動(dòng)物耗氧率和窒息點(diǎn)的比較

動(dòng)物的耗氧率不僅因環(huán)境因子而變化，還與本身的形體、大小、行為和生理特點(diǎn)有關(guān)。一般來說，體形越小其相對面積越大，而活動(dòng)和攝食能力越強(qiáng)的動(dòng)物，耗氧率越高。但各類動(dòng)物的個(gè)體大小相差懸殊，單從個(gè)體耗氧量的大小難以說明問題，而換算成單位體質(zhì)量的耗氧率后，可以對各類動(dòng)物的耗氧率進(jìn)行比較。由表1可見，各類水生甲殼動(dòng)物的耗氧率是不同的。通常，蝦、蟹的耗氧率為0.1～0.5 mg/(g·h)，而枝角類、橈足類的耗氧率為0.5～3.0 mg/(g·h)。相比之下，枝角類和橈足類的耗氧率要比蝦、蟹類的耗氧率高出數(shù)倍以上。當(dāng)然，各種動(dòng)物的耗氧率水平在不同環(huán)境條件和不同生理狀態(tài)下變化很大，測定方法和誤差也會(huì)在一定程度上影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表1 各類甲殼動(dòng)物的耗氧率和窒息點(diǎn)Tab.1 Comparison of oxygen consumption rate and asphyxia point in some crustaceans

［1］Ktona S K.Growth characteristics of the copepods Eurytemora affinis and E.herdmani in laboratory culrures［J］.Helgol?nder Wiss Meeresunters，1970，20:373-384.

［2］Mizuno T.Nihon no rikusui san Calanoida(Freshwater Calanoida in Japan)［M］//Tatara Shobo:Freshwater Copepoda，1984:475-499.

［3］李曉東，金送笛，劉胥，等.河蟹生態(tài)育苗池中幾種常見生物對其溞狀幼體的影響［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2000，19(3):1-4.

［4］張清靖，周竹君，朱華.兩種橈足類對蟹苗池中輪蟲的影響及其控制與利用［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2005，24(8):23-25.

［5］張清靖，白永安，趙英華，等.河蟹生態(tài)育苗池橈足類群落結(jié)構(gòu)的研究［J］.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，23(4):475-481.

［6］張清靖，李曉東，朱華，等.生態(tài)育苗池的橈足類與河蟹苗產(chǎn)量的關(guān)系［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18(1):174-178.

［7］劉青，張恩福，喬絹娟，等.近親真寬水蚤的外部形態(tài)及附肢結(jié)構(gòu)［J］.大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，23(6):419-424.

［8］王巖.溫度對蒙古裸腹溞(Moina mongolica Daday)耗氧率的影響［J］.汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，14(1):59-63.

［9］張武昌，王榮，王克.溫度對中華哲水蚤代謝率的影響［J］.海洋科學(xué)，2000，24(2):42-44.

［10］溫伯格 W B，溫伯格F J.海洋動(dòng)物環(huán)境生理學(xué)［M］.宋天復(fù)譯.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1982:93-97.

［11］張恩福.近親真寬水蚤Eurytemora affinis生物學(xué)的初步研究［D］.大連:大連海洋大學(xué)，2008.

［12］陳麗華，陳鋼，李少菁，等.溫鹽度對廈門港春季主要橈足類呼吸率影響的實(shí)驗(yàn)［J］.臺(tái)灣海峽，2001，20(增刊):184-189.

［13］Lance J.Respiration and osmotic behaviour of the copepod Acartia tonsa in diluted seawater［J］.Comp Biochem Physiol，1996，14(1):155-165.

［14］Marshall S M，Nicholls A G，Orr A P.On the biology of Calanus finmarchicus.X.Seasonal changes in oxygen consumption［J］.Journal of Marine Biological Association of the United Kingdom，1958，37(2):459-472.

［15］桂遠(yuǎn)明，毛連菊，畢可敏，等.溫度和鹽度對蒙古裸腹溞生長及代謝強(qiáng)度的影響［J］.大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)，1988(2):37-51.

［16］溫小波，庫夭梅，羅靜波.克氏原螯蝦耗氧率及窒息點(diǎn)的研究［J］.大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，18(3):170-174.

［17］陳琴，黃景，王邕.羅氏沼蝦仔蝦耗氧率與窒息點(diǎn)的初步測定［J］.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，22(1):33-35.

［18］張碩，王芳，董雙林.攝食對中國對蝦能量代謝影響的初步研究［J］.海洋科學(xué)，1998(2):49-51.

［19］戴慶年，王軍，李琪.日本對蝦Penaeus japonicus耗氧率研究［J］.廈門水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，16(1):25-29.

［20］陳琴，陳曉漢，羅永巨.南美白對蝦耗氧率和窒息點(diǎn)的初步測定［J］.水利漁業(yè)，2001，21(2):14-15.

［21］劉中，石俊艷，丁茂昌.中華絨螯蟹扣蟹的耗氧率和窒息點(diǎn)測定［J］.水產(chǎn)科學(xué)，1999，18(5):3-5.

［22］Richman S.The transformation of energy by Daphnia pulex［J］.Ecol Monogr，1958，28:948-956.

［23］趙文，張琳，霍元子.溫度、鹽度和體長對西藏?cái)M溞耗氧率的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(7):1549-1553.

［24］Armitage K B，Lei C H.Temperature acclimatization in the filtering rate and oxygen consumption of Daphnia ambigua Scourfiels［J］.Biochem Physiol，1979，62A:807-812.