伍燁菱， 王思凱， 趙 峰,3*， 李春波， 莊 平,3

(1. 上海海洋大學，水產(chǎn)科學國家級實驗教學示范中心，上海 201306；2. 中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，上海 200090；3. 上海長江口漁業(yè)資源增殖與生態(tài)修復工程技術(shù)研究中心，上海 200090)

自然界中，動物具有趨利避害的本能，總是趨向于選擇最有利于其生存和繁衍的環(huán)境作為棲息地[1]。棲息地，尤其是早期發(fā)育階段的棲息地，生境條件適宜與否將直接影響幼體存活率[2]、變態(tài)發(fā)育[3-4]、生物量補充[5-6]及其資源分布[7-8]。因此，研究動物早期發(fā)育階段的棲息地與生境需求不僅可以豐富其基礎(chǔ)生物學資料，而且對于資源保護利用及其棲息地生態(tài)修復均具有重要意義。

蝦蟹類水生動物早期發(fā)育階段普遍存在著從營浮游生活至營底棲生活的轉(zhuǎn)變過程，通常發(fā)生在后期大眼幼體階段。此時，若棲息生境適宜，后期大眼幼體將順利沉降，從而進一步生長發(fā)育，反之，將繼續(xù)維持浮游狀態(tài)尋找合適的棲息生境。研究表明，藍蟹(Callinectes sapidus)后期大眼幼體在發(fā)現(xiàn)海草床生境后開始沉降定居，并快速發(fā)育至Ⅰ期仔蟹[9]。蝦蟹類隨著幼體發(fā)育，棲息生境的選擇也會發(fā)生變化。Webley等[10]發(fā)現(xiàn)鋸緣青蟹(Scylla serrata)大眼幼體在泥、沙、水草中均勻分布，而Ⅰ期仔蟹主要分布在水草中。藍蟹大眼幼體和早期幼蟹主要棲息在海草床生境，而頭胸甲寬20～30 mm的幼蟹則開始往沙、泥生境中遷移[9]。Richards[11]發(fā)現(xiàn)大部分中小型北方黃道蟹(Cancer borealis)在鵝卵石底質(zhì)棲息，而大型北方黃道蟹在鵝卵石和沙子中均有分布。

中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)俗稱河蟹，是我國重要的漁業(yè)對象和淡水養(yǎng)殖蟹類，具有很高的商業(yè)和生態(tài)價值[12]。長江口是長江水系中華絨螯蟹的唯一繁育場，其交配產(chǎn)卵、孵化和早期發(fā)育均在長江口完成。因此，長江口的棲息生境對于中華絨螯蟹的遷移分布、早期發(fā)育、資源補充等具有重要影響。目前，對于自然條件下中華絨螯蟹幼體在長江口的棲息生境選擇尚無系統(tǒng)研究，僅在養(yǎng)殖上發(fā)現(xiàn)，種植水草有利于提高中華絨螯蟹大眼幼體的蛻殼率和存活率[13-14]。本研究以長江口微生境類型為基礎(chǔ)，通過模擬藨草(Scirpus triqueter)、泥底、鐵板沙和礫石等4種生境，研究中華絨螯蟹早期發(fā)育階段對不同生境的選擇利用及其行為特征，旨在豐富中華絨螯蟹早期生活史資料，并為其資源保護和棲息地生態(tài)修復提供基礎(chǔ)參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

中華絨螯蟹大眼幼體[頭胸甲寬(CW)=(1.5±0.2) mm]取自如東養(yǎng)殖基地，運回實驗室進行養(yǎng)育。通過詳細觀察與記錄幼體的蛻殼次數(shù)，結(jié)合劉啟彬[13]的仔蟹生長參數(shù)，挑選出Ⅰ期仔蟹[頭胸甲長(CL)=(3.1±0.3) mm]、Ⅲ期仔蟹[CL=(5.0±0.5)mm]、Ⅴ期仔蟹[CL=(7.6±0.7) mm]。養(yǎng)殖過程中保持自然光照，每日投喂冷凍鹵蟲，充氧、吸污、換水，水溫維持在18.5～22.1 °C，溶解氧含量為6.8～7.2 mg /L，pH值為7.5～7.9。實驗過程中操作人員嚴格遵守東海水產(chǎn)研究所動物保護和使用倫理規(guī)范，并按照東海水產(chǎn)研究所動物保護和使用倫理委員會制定的規(guī)章制度執(zhí)行。

1.2 實驗方法

生境選擇實驗 根據(jù)長江口自然生境特征，分別模擬藨草生境、鐵板沙生境、泥底生境和礫石生境進行選擇實驗。以紅色塑料盆(底徑635 mm，高170 mm)作為實驗裝置，使用亞克力板制作“四等分板”將紅色塑料盆均分為4等分區(qū)塊，分別作為模擬生境區(qū)域。在其中的3個區(qū)塊中，分別將取自長江口東灘的鐵板沙、泥和礫石[(5.0±2.5) mm]均勻鋪在盆底，厚度30 mm，作為鐵板沙生境、泥底生境和礫石生境；最后1個區(qū)塊中，以泥底生境為基礎(chǔ)均勻插入藨草[莖長(141.0±12.2) mm，莖直徑(2.0±1.2) mm]，密度約1 000 棵/m2，作為藨草生境。為消除生境位置對選擇偏好的影響，分別設(shè)置4種生境放置方式(圖1)。開始實驗前，將實驗裝置中“四等分板”移走，加入16 L曝氣淡水。在首日23：00時，在實驗裝置的中心位置放入30只體型相似且肢體完整的相同發(fā)育時期幼體，次日分晝(10：00)和夜(22：00)各記錄1次幼體在不同生境中的分布數(shù)量。觀察記錄前，先將“四等分板”插入裝置，以防止幼體在不同生境間移動，從而影響記數(shù)。夜間計數(shù)時，使用波長620～625 nm紅光燈(中華絨螯蟹幼體對紅光不敏感)輔助操作。實驗設(shè)3個平行，共進行3 d。

圖1 實驗裝置中模擬生境放置方式Fig. 1 Placement of simulated habitats in the experimental device

行為觀察實驗 以紅色塑料盆作為實驗裝置，整個裝置僅填入藨草生境。實驗開始首日23：00時，在實驗裝置的中心位置放入30只體型相似且肢體完整的相同發(fā)育時期幼體，次日分晝(10：00)和夜(22：00)各記錄1次幼體在生境中存在的所有行為。每日更換60%曝氣水。實驗設(shè)3個平行，共進行3 d。

死亡率和蛻殼率實驗 選取肢體完整的Ⅰ～Ⅱ期仔蟹(CL=2.5～4.0 mm)作為實驗對象，按照30只/5 mL冷凍鹵蟲比例，每日10:00進行投喂，暫養(yǎng)3 d。暫養(yǎng)期間，鹵蟲均有剩余。實驗設(shè)立投喂組和未投喂組。兩組實驗各使用3個紅色塑料盆作為實驗裝置，各組每個裝置填入藨草、泥、空盆中的一種生境。每個實驗裝置均加入16 L曝氣水，并投放Ⅰ、Ⅱ期仔蟹各15只。投喂組每日10：00投喂5 mL鹵蟲，未投喂組不進行投喂。實驗共進行5 d。實驗中不曝氣，每日投喂前更換60%～70%曝氣水，并盡可能清除食物殘渣。實驗設(shè)置3個平行。早晚各觀察1次生境中散落的蟹尸體殘骸、頭胸甲殼以及存活幼體數(shù)量，以判斷幼體蛻殼或死亡，如發(fā)現(xiàn)1個頭胸甲殼，幼體剩余數(shù)與昨日觀察數(shù)一致，判斷為蛻殼；若幼體剩余數(shù)比昨日觀察數(shù)減少1只，判斷為死亡。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用IBM SPSS Statistics 26軟件進行數(shù)據(jù)分析。利用Kruskal-Wallis檢驗及多重比較(經(jīng)Bonferroni校正)分析幼體在生境中分布數(shù)量的差異；皮爾森卡方檢驗(Pearson's chi-squared test)分析生境布置方式對幼體分布的影響；Wilcoxon符號秩檢驗分析幼體在晝夜的分布和行為差異；單因素方差分析(One-Way ANOVA)及多重比較(S-N-K)分析幼體在藨草生境中的行為變化。雙因素方差分析(Two-Way ANOVA)及多重比較(S-N-K)分析幼體在不同生境和投喂條件的死亡率、蛻殼率差異。單因素方差分析、雙因素方差分析，均通過萊文(Levene)方差齊性檢驗。顯著性水平均設(shè)為 0.05。

2 結(jié)果

2.1 中華絨螯蟹幼體的生境選擇

四種生境布置方式對于中華絨螯蟹大眼幼體、Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ期仔蟹(以下簡稱“四個發(fā)育時期”)的分布比例均無顯著影響(皮爾森卡方檢驗，大眼幼體組χ2=1.808、Ⅰ期仔蟹組χ2=2.135、Ⅲ期仔蟹組χ2=15.010、Ⅴ期仔蟹組χ2=2.353，P＞0.05)。晝夜差異對四個發(fā)育時期仔蟹的分布比例無顯著影響(Wilcoxon符號秩檢驗，大眼幼體組Z＞ ?1.155、Ⅰ期仔蟹組Z＞ ?0.307、Ⅲ期仔蟹組Z＞ ?1.873、Ⅴ期仔蟹組Z＞ ?1.222，P＞0.05)。

四個發(fā)育時期幼體對生境的選擇結(jié)果如圖2所示，四個發(fā)育時期在四個生境中分布量均有顯著差異(Kruskal-Wallis 檢驗，大眼幼體組H=59.382、Ⅰ期仔蟹組H=55.551、Ⅲ期仔蟹組H=75.136、Ⅴ期仔蟹組H=79.110，P＜0.05?！癏”值為Kruskal-Wallis 檢驗的檢驗統(tǒng)計量)。經(jīng)兩兩比較，四個發(fā)育時期在藨草生境的分布比例(大眼幼體73.7%±6.8%、Ⅰ期仔蟹 78.2%±8.8%、Ⅲ期仔蟹53.6%±8.0%、Ⅴ期仔蟹 54.8%±6.8%)均顯著高于其他三種生境(P＜0.05)。大眼幼體和Ⅰ期仔蟹在泥、鐵板沙、礫石生境中的分布比例無顯著差異(P＞0.05)。Ⅲ、Ⅴ期仔蟹在泥生境中的分布比例分別為23.7%±6.6%和23.6%±5.3%，均顯著高于礫石和鐵板沙生境(P＜0.05)。

圖2 中華絨螯蟹幼體在不同生境的分布比例1.大眼幼體，2. Ⅰ期仔蟹，3. Ⅲ期仔蟹，4. Ⅴ期仔蟹。不同大寫字母表示組間差異顯著 (P＜0.05)，不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著(P＜0.05)，下同。Fig. 2 Distribution ratio of larva of E. sinensis in different habitats1. megalopa, 2. juvenile (stage Ⅰ), 3. juvenile (stage Ⅲ), 4. juvenile(stage Ⅴ). Different capital letters indicate significant difference between groups (P＜0.05), and different lowercase letters indicate significant difference within groups (P＜0.05), the same below.

從不同發(fā)育分期在生境的分布情況來看，Ⅲ、Ⅴ期仔蟹在藨草生境的分布比例顯著低于大眼幼體和Ⅰ期仔蟹(P＜0.05)，在泥、鐵板沙生境的占比顯著高于大眼幼體和Ⅰ期仔蟹(P＜0.05)(圖2)。

2.2 藨草生境下中華絨螯蟹幼體的行為特征

結(jié)果顯示，幼體在藨草生境中主要有游泳(在水中游動)、附著(附著在藨草莖上)、表棲(趴在泥上，頭胸甲全部暴露在水中)、埋棲(頭胸甲一半以上埋在底質(zhì)中)行為。晝夜差異對幼體行為無顯著影響(Wilcoxon符號秩檢驗，大眼幼體組Z＞ ?1.653、Ⅰ期仔蟹組Z＞ ?1.951、Ⅲ期仔蟹組Z＞ ?1.310，P＞0.05)。大眼幼體、Ⅰ期仔蟹主要表現(xiàn)出附著行為，分別占82.1%±5.1%、83.3%±8.7%，僅少量大眼幼體表現(xiàn)出游泳行為(9.0%±3.7%)。至Ⅲ期仔蟹，附著率(19.3%±6.4%)顯著減少，表棲率(44.2%±17.9%)、埋棲率(36.5%±16.7%)顯著增加(P＜0.05) (圖3)。此外，由于Ⅴ期仔蟹活動能力較強，使得盆中水過于混濁，難以進行觀察，因此Ⅴ期仔蟹行為實驗無結(jié)果。

圖3 中華絨螯蟹幼體在藨草生境中的行為變化1. 游泳，2. 附著，3. 表棲，4. 埋棲。Fig. 3 Behavior changes of larva of E. sinensis in S. mariqueter habitat1. swimming, 2. clinging, 3. epibiosis, 4. burying.

2.3 不同生境中幼體死亡率和蛻殼率

幼體在5 d內(nèi)的蛻殼率、死亡率百分比累計顯示，投喂、生境對幼體的蛻殼率影響顯著(投喂：F=166.481，P＜0.05，生境：F=198.092，P＜0.05)，二者的交互作用顯著(F=21.843，P＜0.05)。簡單效應分析顯示，投喂組藨草中幼體蛻殼率(86.7%±6.9%)顯著高于泥和空盆(P＜0.05)，空盆中幼體蛻殼(64.4%±5.1%)率顯著高于泥(46.6%±8.8%) (P＜0.05)。未投喂組藨草中幼體蛻殼率(81.1%±5.1%)顯著高于泥、空盆(P＜0.05)，泥(23.3%±10.1%)與空盆(24.4%±3.8%)的幼體蛻殼率無顯著差異(P＞0.05)。投喂與否對藨草中幼體蛻殼率無顯著影響(P＞0.05)，對泥、空盆的幼體蛻殼率影響顯著(P＜0.05) (圖4)。

圖4 中華絨螯蟹幼體在不同生境中蛻殼率、死亡率百分比累計Fig. 4 Accumulation of molting rate and mortality rate of juvenile of E. sinensis in different habitats

生境對幼體的死亡率影響顯著(F=27.161，P＜0.05)，投喂對幼體的死亡率無顯著影響(F=0.221，P＞0.05)，二者的交互作用不顯著(F=1.721，P＞0.05)。經(jīng)兩兩比較，投喂組泥生境中幼體死亡率(24.4%±1.9%)顯著高于藨草和空盆，藨草(13.3%±3.3%)和空盆(14.4%±1.9%)生境幼體死亡率無顯著差異。在未投喂組泥生境中幼體死亡率(26.6%±5.7%)顯著高于藨草和空盆，空盆中幼體死亡率(17.7%±1.9%)顯著高于藨草(10.0%±3.3%)。

3 討論

蝦蟹類早期發(fā)育階段在沉降時期識別并選擇合適生境，有利于提高生存機會、保證生物量補充成功[15]。本研究中，中華絨螯蟹大眼幼體在各生境分布的比例不均勻，表明大眼幼體有識別實驗中四種生境的能力。大眼幼體在藨草生境中的分布比例顯著高于其他生境，可能是藨草生境有著更復雜的三維構(gòu)造，可作為庇護場所，有利于其發(fā)育至底棲階段。Stevens 等[16]認為選擇復雜構(gòu)造棲息地是幼體躲避捕食者的適應性行為，目前已有較多研究發(fā)現(xiàn)蟹類大眼幼體偏好沉降定居在具有復雜構(gòu)造的棲息地。如Moksnes[7]研究發(fā)現(xiàn)，岸蟹(Carcinus maenas)大眼幼體明顯偏好貝類、藻類和大葉藻(Zostera marina)斑塊等復雜構(gòu)造的棲息生境。Van Montfrans等[6]和Moksnes[17]等研究發(fā)現(xiàn)，棲息在大葉藻中的藍蟹大眼幼體數(shù)量是裸露砂質(zhì)環(huán)境的2倍。

隨著幼體的成長，特定棲息地對幼體生長、生存的益處也會發(fā)生變化[17-18]，可能導致幼體遷出原棲息地。本研究中，Ⅰ期仔蟹對比大眼幼體的分布情況無顯著差異，均有80%以上的幼體分布在藨草中。而Ⅲ、Ⅴ期仔蟹在藨草生境的數(shù)量顯著降低，僅剩50%左右，在泥、鐵板沙生境中占比增大，棲息比例顯著高于大眼幼體和Ⅰ期仔蟹。諸多研究表明，這種現(xiàn)象，主要由兩種機制驅(qū)動。第一，隨著幼體體型增大，原生境中適合幼體體型的藏匿空間減少[19-20]，幼體開始重新尋找適合自身體型的藏匿空間。例如在Tapella等[21]的研究中，短足擬石蟹(Paralithodes platypus)大眼幼體在鵝卵石、破碎的貝殼和礫石中均勻分布，而Ⅰ期仔蟹體形更大，主要分布在間隙更大的貝殼和鵝卵石中。第二，成長與生存之間的權(quán)衡[22]。隨著幼體體型增大，幼體能更好地躲避或攻擊捕食者，為獲取更高能量食物維持成長和活動，幼體將主動開發(fā)其他的無庇護所棲息地。例如美洲螯龍蝦[23](Homarus americanus)幼體會根據(jù)自身個體大小，以及育幼場生境的食物供給情況，決定是否前往無庇護所的生境覓食。本研究中Ⅲ、Ⅴ期仔蟹棲息比例變化的原因，可能與其食物需求或躲避攻擊的能力增強有關(guān)。一方面，崔瑩等[24]通過對野外采集的幼體進行食性分析，發(fā)現(xiàn)大眼幼體和早期仔蟹主要以浮游動物為食，而Ⅲ～Ⅴ期仔蟹則開始攝食底棲微藻、碎屑和底棲動物。徐德崑等[25]發(fā)現(xiàn)，Ⅱ期仔蟹的食量顯著增加，雖喜食植物性餌料，但更喜食肉食性飼料。因此可以推測，Ⅲ期仔蟹攝食需求發(fā)生了變化，導致部分幼體開始探尋其他生境。另一方面，本研究中Ⅲ期仔蟹無論在單一藨草生境，還是在選擇實驗中，其埋棲率顯著高于Ⅰ期仔蟹。而埋棲行為作為幼體躲避捕食者的重要策略[26]，表明Ⅲ期仔蟹展現(xiàn)出了更強的躲避捕食者能力。但是，藨草生境仍是Ⅲ、Ⅴ期仔蟹分布最多的生境，表明此階段藨草生境仍是其最重要的棲息場所。

通過對比不同生境中幼體的死亡率和蛻殼率，發(fā)現(xiàn)藨草生境對幼體的生存和生長是有益的。無論投喂與否，藨草生境中幼體死亡率顯著低于除投喂組空盆的其他生境。這可能是因為藨草生境為幼蟹提供了隱蔽物，減少了幼蟹的同類殘食現(xiàn)象。例如在劉啟彬[13]的研究中，中華絨螯蟹Ⅰ～Ⅲ期仔蟹在無遮蔽環(huán)境中的存活率顯著低于有空心蓮子草(Alternanthera philoxeroides)的環(huán)境，作者認為空心蓮子草有效減少了同類殘食現(xiàn)象，與本研究結(jié)果類似。泥生境中幼體的累計死亡率較高，一方面可能是由于缺少庇護場所，幼體間易發(fā)生打斗，蛻殼時易受到同類攻擊；另一方面，由于底泥是從野外環(huán)境中直接取回，其中可能存在少量底棲動植物碎屑，這些物質(zhì)釋放的信號可能會增加幼蟹的覓食活動，使幼體間為爭奪有限資源而發(fā)生更多打斗[27-28]，導致高死亡率。實驗過程中，藨草生境中水質(zhì)濁度較低，泥生境水質(zhì)有一定濁度，這可能是泥生境中幼體間頻繁發(fā)生打斗的結(jié)果。此外，無論投喂與否，藨草生境的幼體蛻殼率均顯著高于其他生境。一方面，甲殼類的周期性生理蛻殼生長需要一定的能量積累與儲備[29]，當餌料不足，營養(yǎng)積累不夠充分，蛻殼間期時間會延長，蛻殼增長率下降；另一方面，蝦蟹類幼體在蛻殼時行動能力弱，最容易遭受攻擊，良好的庇護空間有助于避開攻擊，提升蛻殼成功率[30]；此外，泥生境中更多的爭斗行為可能會消耗更多能量，甚至導致斷肢，而延長蛻殼周期[31]。因此，較多研究認為，有植被覆蓋的棲息地為幼體提供了庇護所和充足的食物，有助于蝦蟹類幼體的生長。而在無植被生境(即泥或空盆)中，存在缺少適宜的蛻殼環(huán)境、頻繁的打斗等問題，可能會延長仔蟹的蛻殼周期。例如，Perkins-Visser等[4]、Ryer等[32]發(fā)現(xiàn)，在野外植被覆蓋的棲息地(海草床)中的藍蟹幼蟹，相比無植被覆蓋的泥灘有更高的生長率。徐德覺等[25]發(fā)現(xiàn)，中華絨螯蟹幼蟹蛻皮所需時間與放養(yǎng)密度、餌料和附著物等有關(guān)，若水草作為附著物，幼蟹蛻皮增長率更高。劉慶華[14]的研究表明，在池塘網(wǎng)籠中，底泥環(huán)境的中華絨螯蟹扣蟹蛻殼周期相比含有伊樂藻(Elodea canadensis)的環(huán)境顯著延后。

綜上所述，中華絨螯蟹幼體的生境選擇行為，是與自身生存和發(fā)育需求相適應的。幼體為躲避攻擊，棲息于更佳的生存環(huán)境中，大部分選擇結(jié)構(gòu)復雜的藨草生境。雖然部分Ⅲ、Ⅴ期仔蟹開始往泥、鐵板沙中遷移，但藨草生境仍是Ⅲ、Ⅴ期仔蟹分布比例最高的棲息生境。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）