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      光照強(qiáng)度對(duì)許氏平鲉幼魚的生長(zhǎng)、體組分和能量收支的影響*

      2013-10-16 07:21:52房景輝韋秀梅王忠全劉相全宋向軍周全利方建光姜海濱
      關(guān)鍵詞:許氏生長(zhǎng)率幼魚

      房景輝,韋秀梅,王忠全,劉相全,宋向軍,周全利,方建光,姜海濱**

      (1.山東省海洋水產(chǎn)研究所山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 煙臺(tái)264006;2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島266071)

      光照是影響生物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的重要因子,對(duì)魚類來(lái)說(shuō),從仔稚魚、幼魚到成魚等不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段均受光照影響[1-4]。在光照對(duì)魚類的影響研究中,光照強(qiáng)度對(duì)魚類的生理生態(tài)特征影響是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容[5-6]。魚類對(duì)不同的光照強(qiáng)度經(jīng)常表現(xiàn)出趨光性和避光性等行為特征,過(guò)強(qiáng)和過(guò)弱的光線均對(duì)魚類的活動(dòng)、生長(zhǎng)和發(fā)育不利[3,7-8]。以前的相關(guān)研究主要涉及光照強(qiáng)度對(duì)仔稚魚和早期幼魚攝食、行為的影響等方面[9-11]。而關(guān)于光照強(qiáng)度對(duì)魚類生長(zhǎng)、體組分和能量收支的影響研究較少,光照影響魚類生長(zhǎng)的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制尚不清楚。

      許氏平鲉(Sebastes schlegeli)又稱黑鲪,屬鲉形目、鲉科、平鲉屬,為冷溫性近海底層魚類,卵胎生,洄游范圍小,廣泛分布于中國(guó)的黃、渤和東海。其具有耐溫范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)、病害少等優(yōu)點(diǎn),是利用人工漁礁進(jìn)行資源增殖和網(wǎng)箱養(yǎng)殖的理想種類[12]。隨著人工育苗技術(shù)的突破,許氏平鲉逐漸成為中國(guó)北方沿海重要的養(yǎng)殖魚類[13]。目前,關(guān)于許氏平鲉的研究已有部分報(bào)道,包括營(yíng)養(yǎng)需求、消化生理、組織生理、攝食生物學(xué)和繁殖生物學(xué)等[14-17],在基因水平上學(xué)者們也做了不少工作[18]。對(duì)許氏平鲉生理生態(tài)學(xué)的研究涉及溫度、鹽度、運(yùn)輸、體重、密度等環(huán)境因子[19-21],但其中很少涉及光照這一重要的環(huán)境因子,關(guān)于光照強(qiáng)度對(duì)其生長(zhǎng)和能量分配影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此,在許氏平鲉的生產(chǎn)過(guò)程中有關(guān)光照的操作存在盲目性,生產(chǎn)者選取光照強(qiáng)度往往憑經(jīng)驗(yàn),缺乏科學(xué)依據(jù),給苗種和成魚生產(chǎn)造成一定隱患。本研究通過(guò)設(shè)置不同的光照強(qiáng)度,研究光照強(qiáng)度對(duì)許氏平鲉幼魚的生長(zhǎng)、體組分和能量收支的影響,以期查明許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)適宜的光照強(qiáng)度范圍,從生理和能量學(xué)角度揭示光照強(qiáng)度對(duì)許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)影響的機(jī)制。

      1 材料與方法

      1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來(lái)源與馴化

      實(shí)驗(yàn)用許氏平鲉幼魚由煙臺(tái)泰華海珍品有限公司提供,體重(27.35±4.16)g,個(gè)體健壯無(wú)病,活力強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)前,將魚暫養(yǎng)于玻璃鋼水槽(1 000L)內(nèi),養(yǎng)殖用水為經(jīng)砂濾的自然海水,鹽度31。在20℃下暫養(yǎng)7d。

      每天早晚2次投喂配合餌料(山東升索漁用飼料研究中心),其主要生化組成見(jiàn)表1。投喂結(jié)束1h后吸底換水,換水率100%/d。光照周期設(shè)為14L∶10D,暫養(yǎng)光照強(qiáng)度為700~800lx,24h不間斷充氣。

      表1 餌料的能值及營(yíng)養(yǎng)組成Table 1 The energy content and composition of the artificial pellet /%

      1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理

      本實(shí)驗(yàn)設(shè)置7個(gè)不同的光照強(qiáng)度處理,即0、100、500、1 000、2 000、4 000和6 000lx,每個(gè)梯度下設(shè)4個(gè)重復(fù)。0lx組在隔離的暗室中,僅在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)開(kāi)燈,每天開(kāi)燈20~30min,開(kāi)燈時(shí)水槽底部光照強(qiáng)度85lx。其它光照強(qiáng)度組,通過(guò)設(shè)計(jì)不同數(shù)量的熒光燈管同時(shí)調(diào)整燈管與水槽之間的距離獲得目標(biāo)光照強(qiáng)度(以水槽有水時(shí)底部中央的光強(qiáng)為準(zhǔn)),光照強(qiáng)度以水下照度計(jì)(ZDS-10W-2D型)測(cè)得。養(yǎng)殖水溫由控溫儀(WEIPRO MX300 IC)控制,水溫波動(dòng)控制在±0.1℃以內(nèi)。

      暫養(yǎng)結(jié)束后,實(shí)驗(yàn)魚饑餓24h使其腸內(nèi)排空。然后挑選健壯活潑、大小接近的個(gè)體,稱重后放入相應(yīng)的水族箱(規(guī)格為60cm×40cm×40cm)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每個(gè)水族箱內(nèi)各放養(yǎng)4尾幼魚。同時(shí),每個(gè)處理組各取5尾魚稱重后放入-70℃冰箱保存,作為初始樣品。

      實(shí)驗(yàn)期間,每天07:30和18:30分2次投喂配合飼料,根據(jù)餌料剩余情況適時(shí)調(diào)整投喂量。在每次投喂后1h收集殘餌和糞便,并于70℃下烘干保存。實(shí)際殘餌重量通過(guò)校正殘餌溶蝕率獲得。

      實(shí)驗(yàn)于2011年4月15日開(kāi)始,到2011年6月14日結(jié)束。實(shí)驗(yàn)用魚成活率100%,所有實(shí)驗(yàn)魚饑餓24h后,使其腸內(nèi)排空,然后進(jìn)行稱量并全部取樣用于體組分和能值測(cè)定。

      1.3 樣品測(cè)定

      實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所取魚體、糞便以及飼料樣品均于70℃下烘干至衡重后稱重、研磨,然后進(jìn)行相關(guān)分析。其中,氮含量用凱氏定氮儀(Kjeltec 2100)測(cè)定;魚體和飼料中蛋白質(zhì)含量由氮含量乘以6.25得到;脂肪測(cè)定采用乙醚抽提法;灰分采用馬福爐焚燒法(550℃)測(cè)定。魚體、飼料和糞便能值利用PARR6100型氧彈式熱量計(jì)測(cè)定。

      1.4 能量收支計(jì)算

      許氏平鲉幼魚的攝食(C)、生長(zhǎng)(G)、呼吸(R)、糞便(F)和排泄(U)的能量符合下列關(guān)系[22]:

      式中:C為攝入的飼料能值;G為生長(zhǎng)能;F為排糞能;U為排泄能;R為代謝能;排泄能以下式計(jì)算:

      式中:CN為攝食食物中所含的氮;GN為魚體生長(zhǎng)增加的氮;FN為糞便中所含的氮;24 830為每克氨氮的能值(J·g-1)[23]。呼吸耗能由能量收支式 R =C-GF-U求出。

      1.5 據(jù)的計(jì)算與處理

      實(shí)驗(yàn)期間許氏平鲉幼魚特定生長(zhǎng)率、飼料轉(zhuǎn)化率、消化率按如下公式計(jì)算:

      式中:SGRw和SGRe分別為以重量和能量表示的許氏平鲉幼魚的特定生長(zhǎng)率;FCEw和FCEe分別為以重量和能量表示的飼料轉(zhuǎn)化率;ADR為以重量表示的消化率;Cw和Ce分別為以重量和能量表示的許氏平鲉幼魚的攝食量;Wt和W0為許氏平鲉幼魚的末體重和初體重;Et和E0為以能量表示的末體重和初體重;t為實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

      所得數(shù)據(jù)用單因素方差分析(ANOVA)及Duncan多重比較進(jìn)行處理,以P<0.05作為差異顯著水平。

      2 結(jié)果

      2.1 生長(zhǎng)與攝食

      從表2可以看出,各處理組許氏平鲉幼魚的初始體重沒(méi)有顯著差異(P>0.05),而到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),光照強(qiáng)度為1 000lx組的幼魚體重顯著高于0、4 000和6 000lx組(P<0.05),在光照強(qiáng)度100~2 000lx間,許氏平鲉幼魚的末體重沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。從日攝食量來(lái)看,4 000和6 000lx組的攝食量顯著低于500、1 000和2 000lx組(P<0.05)。

      各光照處理組許氏平鲉幼魚的特定生長(zhǎng)率見(jiàn)圖1,特定生長(zhǎng)率隨光照強(qiáng)度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。各處理組中,1 000lx組的特定生長(zhǎng)率最高,該組以體重表示的特定生長(zhǎng)率(SGRw)與500和2 000lx組沒(méi)有顯著差異(P>0.05);而以能量表示的特定生長(zhǎng)率(SGRe)顯著高于其它處理組(P<0.05)。

      根據(jù)許氏平鲉幼魚特定生長(zhǎng)率隨光照強(qiáng)度變化的規(guī)律,由回歸分析得出其特定生長(zhǎng)率(SGRw和SGRe)與光照強(qiáng)度(L)的回歸方程:

      回歸方程中,舍棄了光照強(qiáng)度為0lx組數(shù)據(jù)。通過(guò)回歸方程分別得出許氏平鲉幼魚的最適光照強(qiáng)度為610和630lx。

      表2 不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚的生長(zhǎng)、攝食量、消化率和飼料轉(zhuǎn)化率Table 2 Growth,food consumption,apparent digestion rate,food conversion efficiency and energy conversion efficiency of juvenile Schlegel's rockfish under different light intensity(mean±S.E.)

      圖1 不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚的特定生長(zhǎng)率Fig.1 Specific growth rate of juvenile Schlegel’s rockfish under different light intensity during 60dexperiment

      2.2 消化率和飼料轉(zhuǎn)化率

      由表2可以看出,許氏平鲉幼魚的消化率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)呈逐漸降低的趨勢(shì),以0lx組的消化率最高(P<0.05)。飼料轉(zhuǎn)化率和能量轉(zhuǎn)化率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)均呈先升高后降低的趨勢(shì),并且兩者的最大值和最小值均分別出現(xiàn)在1 000lx組和6 000lx組。

      2.3 體組分和體能值

      不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚體組分及體能值見(jiàn)表3。從表3可以看出,許氏平鲉幼魚體組分中只有灰分含量隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)逐漸升高,6 000lx組的灰分含量顯著高于0lx組(P<0.05),其它體組分和體能值均不受光照強(qiáng)度的影響,各組之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

      表3 不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚體組分及體能值Table 3 The biochemical composition and body energy content of juvenile Schlegel’s rockfish under different light intensity

      2.4 能量收支

      從表4可以看出,不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚能量收支各組分能值均隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)呈先升高后降低的趨勢(shì)。1 000lx組的攝食能、生長(zhǎng)能和排泄能均高于其它處理組,但是其攝食能與500和2 000lx組沒(méi)有顯著差異(P>0.05),其排泄能與1 000lx以下光照處理組沒(méi)有顯著差異(P>0.05),而1 000lx組的生長(zhǎng)能顯著高于其它處理組(P<0.05)。500lx組的糞能和呼吸能在各組中最高。

      從能量收支情況(見(jiàn)表5)看,光照強(qiáng)度為1 000lx組的幼魚生長(zhǎng)能占攝食能的比例為31.99%,顯著高于其它處理組,6 000lx組幼魚的生長(zhǎng)能占攝食能的比例最低。與生長(zhǎng)能相對(duì)應(yīng),1 000lx組幼魚的呼吸能占攝食能的比例最低,而6 000lx組幼魚的呼吸能占攝食能的比例最高,為61.76%。各處理中,糞能占攝食能的比例隨光照強(qiáng)度變化趨勢(shì)不明顯,0lx組幼魚的糞能占攝食能的比例最低(P<0.05)。排泄能占攝食能的比例受光照強(qiáng)度影響不顯著(P>0.05)。

      表4 不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚能量收支各組分能值Table 4 Energy parameters of juvenile Schlegel’s rockfish under different light intensity during 60dexperiment/J·g-1·d-1

      表5 不同光照強(qiáng)度條件下許氏平鲉幼魚的能量收支Table 5 Energy allocation of juvenile Schlegel’s rockfish under different light intensity during 60dexperiment /%

      3 討論與分析

      3.1 許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)的最適光照強(qiáng)度

      光照強(qiáng)度作為一個(gè)重要的環(huán)境因子,可以對(duì)魚類的攝食和生長(zhǎng)造成顯著影響[9-10,24]。李修峰等[10]發(fā)現(xiàn)大眼鱖(Siniperca kneri)幼魚(32~80g)喜歡在黑暗環(huán)境中攝食,其在黑暗環(huán)境中的攝食量分別是自然光和強(qiáng)光環(huán)境中的1.1和2.0倍?;|(Lateolabrax j aponicus)幼魚((3.4±0.2)cm)在光照強(qiáng)度為400lx的環(huán)境中攝食強(qiáng)度顯著高于在其它光強(qiáng)梯度下的攝食強(qiáng)度[24]。而在103~10-3lx的光照強(qiáng)度范圍內(nèi),烏鱧(Channa argus)幼魚(26.1~32.0mm)對(duì)浮游動(dòng)物的攝食強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的減弱而增強(qiáng),并在10-3lx達(dá)到最 大 值[25]。 褐 牙 鲆 (Paralichthys olivaceus)幼 魚((2.21±0.22)cm)在15d的光照強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中,500lx光照強(qiáng)度組攝食最佳,并且獲得了29.0%的體長(zhǎng)增長(zhǎng)率,攝食和生長(zhǎng)均顯著高于其它光照強(qiáng)度處理組(P<0.05)[9]。在本研究中,在光照強(qiáng)度低于2 000lx處理組中許氏平鲉幼魚的日攝食量沒(méi)有顯著差異(P>0.05),而4 000和6 000lx組幼魚的日攝食量顯著低于500、1 000和2 000lx組(P<0.05)。從攝食情況來(lái)看,許氏平鲉幼魚對(duì)光照強(qiáng)度具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,而強(qiáng)光照(4 000lx以上)仍然是其攝食的不利因素。這一研究結(jié)果與之前的報(bào)道有所差異,這些差異表明不同種類對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)性差異較大,而這些研究中涉及魚類的生長(zhǎng)階段不同也可能是差異產(chǎn)生的重要原因。與攝食情況相似,本研究中100~2 000lx各組中幼魚的末體重沒(méi)有顯著差異,說(shuō)明許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)適宜的光照強(qiáng)度變化幅度較大,這與以前研究中褐牙鲆幼魚生長(zhǎng)的適宜光照強(qiáng)度較窄的研究結(jié)果不同[9],而與烏鱧幼魚對(duì)光照的適應(yīng)范圍較廣相似[25]。而通過(guò)不同光照強(qiáng)度下許氏平鲉幼魚(30~45g)的特定生長(zhǎng)率與光照強(qiáng)度的回歸方程,可以得出其生長(zhǎng)最適的光照強(qiáng)度為610~630lx,由此可以確定許氏平鲉幼魚喜弱光的生活習(xí)性。因此,魚類雖然對(duì)光照強(qiáng)度有一定的適應(yīng)能力,但是較弱的光照強(qiáng)度仍然是多數(shù)種類在幼魚時(shí)期的適宜生活環(huán)境之一。魚類的這種習(xí)性可能與其在水中的自然生活環(huán)境相對(duì)應(yīng),是否如此,需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

      3.2 光照強(qiáng)度對(duì)許氏平鲉幼魚體組分的影響

      國(guó)內(nèi)外關(guān)于光照強(qiáng)度對(duì)魚類體組分和體能值影響的研究報(bào)道較少[26]。而以往的研究表明,光照可以影響甲殼動(dòng)物的體組分[26-27]。Li等發(fā)現(xiàn)中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)的體組分受光照強(qiáng)度影響顯著,脂肪含量隨光照強(qiáng)度的減弱而降低,不同光照強(qiáng)度處理組的蛋白和灰分含量均差異顯著(P<0.05),其推測(cè)體組分的差異是由體內(nèi)某些酶活力不同而導(dǎo)致[26]。在本研究中,體組分和體能值受光照強(qiáng)度的影響不顯著,這一現(xiàn)象在以往有關(guān)環(huán)境因子對(duì)魚類體組分的研究中少見(jiàn)報(bào)道[28-29],這說(shuō)明光照強(qiáng)度是一個(gè)比較緩和的環(huán)境因子,許氏平鲉幼魚對(duì)光照強(qiáng)度具有較廣的適應(yīng)范圍和較強(qiáng)的耐受能力。至于許氏平鲉幼魚如何通過(guò)生理活動(dòng)來(lái)維持體組分和體能值的恒定,尚需進(jìn)一步研究。

      3.3 光照強(qiáng)度影響許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)的生物能量學(xué)機(jī)制

      很多研究證明光照對(duì)魚類的生理活動(dòng)可以產(chǎn)生多方面影響[30],光照強(qiáng)度可以影響虹鱒(Salmo gairdneri)血漿中甲狀腺素的含量[5]。本研究中光照強(qiáng)度對(duì)許氏平鲉幼魚的消化率、飼料轉(zhuǎn)化率和能量轉(zhuǎn)化率均產(chǎn)生顯著影響,生長(zhǎng)最佳的1 000lx組具有較高的消化率和轉(zhuǎn)化率,反之,生長(zhǎng)最差的6 000lx組其消化率和轉(zhuǎn)化率也最低。在以往對(duì)許氏平鲉能量收支的研究中[20,31],呼吸能和生長(zhǎng)能主導(dǎo)了能量分配模式,這與本研究結(jié)果類似,在本研究中1 000lx光照組生長(zhǎng)能占攝食能的比例最高,而6 000lx組的呼吸能占攝食能的比例最高,這說(shuō)明高光照強(qiáng)度條件下,許氏平鲉幼魚用于代謝的能量較多,從而用于生長(zhǎng)的能量減少。這一點(diǎn)與大多數(shù)甲殼動(dòng)物類似,在高光照條件下具有較高的代謝[32]。因此,不同光照強(qiáng)度條件下,許氏平鲉幼魚的消化率和轉(zhuǎn)化率不同是導(dǎo)致其生長(zhǎng)差異的重要原因,而高光照強(qiáng)度條件下其用于呼吸代謝的能量增多是其生長(zhǎng)減緩的機(jī)制之一。

      4 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,在本實(shí)驗(yàn)條件下,許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)最適的光照強(qiáng)度范圍為610~630lx,說(shuō)明其具有喜弱光的生活習(xí)性,但在100~2 000lx的光強(qiáng)范圍內(nèi)其生長(zhǎng)不受影響。雖然光照強(qiáng)度可顯著影響許氏平鲉幼魚的生長(zhǎng)、攝食、消化率和餌料轉(zhuǎn)化率等,但是其體組分和體能值不受光照強(qiáng)度的影響,這說(shuō)明在本研究所涉及的光照強(qiáng)度范圍內(nèi),許氏平鲉幼魚的主要營(yíng)養(yǎng)成分不受光照強(qiáng)度的影響,其對(duì)光照強(qiáng)度具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。據(jù)此,在養(yǎng)殖生產(chǎn)中,可以通過(guò)適當(dāng)遮擋光線或調(diào)整網(wǎng)箱水深獲得許氏平鲉幼魚生長(zhǎng)的適宜光照強(qiáng)度。同時(shí),搭建人工魚礁可以為許氏平鲉幼魚創(chuàng)造更多適宜棲息的光照環(huán)境。

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