條紋鋸對(duì)高溫脅迫及脅迫后恢復(fù)方式適應(yīng)的初步研究

劉 超, 曹金鳳, 馬 甡, 王成剛, 王志軍

(1. 中國海洋大學(xué) 教育部海水養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266003; 2. 山東科合海洋高技術(shù)有限公司, 山東乳山 264513)

劉 超1, 曹金鳳1, 馬 甡1, 王成剛2, 王志軍2

(1. 中國海洋大學(xué) 教育部海水養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266003; 2. 山東科合海洋高技術(shù)有限公司, 山東乳山 264513)

研究了質(zhì)量為148.88 g±17.29 g和16.32 g±2.23g兩種規(guī)格的條紋鋸(Centropristis striata)魚種對(duì)高溫的耐受性及高溫脅迫后恢復(fù)方式的適應(yīng)。結(jié)果表明: 大規(guī)格魚種的高溫半致死溫度為 26.80℃,最適溫度上限為20.38℃。小規(guī)格魚種的高溫半致死溫度為29.26℃, 最適溫度上限為25.11℃。依據(jù)實(shí)驗(yàn)魚種耗氧率的恢復(fù)情況可以斷定: 在暴露于高溫半致死溫度48 h或72 h條件下, 直接恢復(fù)方式略優(yōu)于梯度恢復(fù)方式; 而暴露24 h條件下, 兩種恢復(fù)方式的作用無明顯差異。高溫半致死溫度暴露下, 要避免條紋鋸達(dá)到半數(shù)死亡則積溫不能超過(1 064.67±72.01)℃·h。

條紋鋸(Centropristis striata); 高溫半致死溫度; 最適溫度;恢復(fù)方式; 半致死積溫

積溫指某一時(shí)段內(nèi)逐日平均溫度累加之和。關(guān)于積溫的研究已經(jīng)有很多報(bào)道[10-12], 但鮮見關(guān)于魚種積溫與存活關(guān)系的報(bào)道。根據(jù)前期預(yù)備實(shí)驗(yàn)的觀察, 實(shí)驗(yàn)中所用條紋鋸在其高溫半致死溫度或更高溫度下存活時(shí)間僅有數(shù)小時(shí)甚至數(shù)分鐘, 為研究方便本實(shí)驗(yàn)使用“℃·h”作為積溫單位來研究小規(guī)格魚種在半致死溫度暴露下以及降溫過程中的半致死積溫以及最佳存活積溫(受試魚種死亡 10%的積溫)。測(cè)定條紋鋸在高溫半致死溫度暴露下的半致死積溫以及最佳存活積溫, 為條紋鋸經(jīng)高溫半致死溫度脅迫后能否恢復(fù)到正常代謝水平提供一種判斷方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

大規(guī)格魚種實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為 18、22、26、30、34 ℃。每個(gè)溫度處理設(shè)置3個(gè)平行。同時(shí)在室溫條件下(16 ℃)設(shè)置一個(gè)對(duì)照, 同樣設(shè)置 3個(gè)平行。實(shí)驗(yàn)在 20 L的方形玻璃槽中進(jìn)行, 持續(xù)曝氣, 待實(shí)驗(yàn)用海水達(dá)到相應(yīng)溫度并穩(wěn)定12 h后, 每個(gè)平行放養(yǎng)4尾大規(guī)格魚種, 持續(xù)曝氣, 投餌時(shí)間、投餌量以及換水量、換水頻率均與暫養(yǎng)時(shí)相同, 每隔1 h觀察一次,連續(xù)觀察 96 h, 記錄各溫度處理中魚種的死亡數(shù)量及時(shí)間。做出溫度-存活率曲線, 用內(nèi)插法計(jì)算出其高溫半致死溫度和最適溫度上限。

小規(guī)格魚種的實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為22、24、26、28、30 ℃, 以室溫(16 ℃)作為對(duì)照, 各處理亦設(shè)置 3個(gè)平行, 每個(gè)平行組放養(yǎng)5尾魚種。實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理同于大規(guī)格魚種。

1.2.2 小規(guī)格魚種高溫暴露后恢復(fù)方式的比較及半致死積溫

在容積為 40 L的大桶內(nèi), 將海水溫度調(diào)節(jié)到1.2.1計(jì)算得到的小規(guī)格魚種的高溫半致死溫度, 連續(xù)曝氣, 穩(wěn)定12 h后, 放養(yǎng)115尾小規(guī)格魚種, 剔除在2 h內(nèi)死亡的個(gè)體。分別在暴露24、48、72 h時(shí), 各隨機(jī)取出30尾(其中存活個(gè)體總數(shù)大于24尾)。其中15尾直接放入18 ℃的海水中, 72 h后隨機(jī)取3尾非死亡個(gè)體應(yīng)用間接碘量法測(cè)定其絕對(duì)耗氧率; 另外15尾放入 26 ℃海水中, 暴露 24 h后, 再將其轉(zhuǎn)入22 ℃海水中暴露24 h, 最終轉(zhuǎn)入18 ℃海水中, 24 h后從中任意取 3尾非死亡個(gè)體測(cè)定其絕對(duì)耗氧率。依據(jù)其絕對(duì)耗氧率與對(duì)照組絕對(duì)耗氧率的差別來判定恢復(fù)方式對(duì)實(shí)驗(yàn)魚種高溫脅迫后恢復(fù)的影響。計(jì)數(shù)小規(guī)格魚種在恢復(fù)過程中的死亡數(shù)量及時(shí)間。由實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)做出存活時(shí)間—溫度曲線, 計(jì)算出恢復(fù)過程中條紋鋸鮨的半致死積溫。

同時(shí)在容積為10 L的水桶中, 裝入2/3體積的海水, 溫度調(diào)節(jié)至1.2.1計(jì)算得到的高溫半致死溫度,持續(xù)曝氣, 溫度穩(wěn)定12 h后, 放入30尾小規(guī)格魚種,剔除在2 h內(nèi)死亡的個(gè)體和部分成活個(gè)體, 水桶中最后僅保留15尾成活個(gè)體。每隔1 h觀察一次, 計(jì)數(shù)魚種的死亡數(shù)量及時(shí)間。由實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)做出存活時(shí)間—溫度曲線, 計(jì)算出持續(xù)暴露在半致死溫度下條紋鋸的半致死積溫。

1.3 數(shù)據(jù)處理

進(jìn)行積溫計(jì)算時(shí)采用如下公式:K=N×(T-C)

其中:K為積溫值, 單位為℃·h;N為暴露時(shí)間,單位為小時(shí)(h);T為暴露溫度, 單位℃;C為馴養(yǎng)溫度, 單位為℃。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

兩種規(guī)格魚種的半致死時(shí)間以及存活率見表1、表2。

表1 大規(guī)格魚種的半致死時(shí)間以及96 h存活率Tab. 1 The semi-lethal time and 96-h survival rate of larger-sized fingerling

利用表1和表2的數(shù)據(jù)應(yīng)用內(nèi)插法計(jì)算得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表3)。

2.2 小規(guī)格魚種高溫暴露后恢復(fù)方式的比較

表2 小規(guī)格魚種的半致死時(shí)間以及96 h存活率Tab. 2 The semi-lethal time and 96-h survival rate of smaller-sized fingerling

表3 大規(guī)格魚種和小規(guī)格魚種最適溫度上限和高溫半致死溫度Tab. 3 Semi-lethal temperature and upper limit of optimum temperature of two kinds of fingerlings

表4 不同暴露時(shí)間下恢復(fù)至18 ℃時(shí)魚種的耗氧率Tab. 4 The oxygen consumption rate at 18 ℃ after recovery

從耗氧率的處理結(jié)果可以看出對(duì)于在高溫半致死溫度下暴露24 h的魚種, 兩種恢復(fù)方式均能使其恢復(fù)到正常的耗氧范圍。而對(duì)于在高溫半致死溫度下暴露48 h和72 h的魚種, 雖然經(jīng)兩種方式恢復(fù)至18 ℃24 h后均未恢復(fù)到正常的耗氧范圍, 但是從差異的顯著程度可以判斷: 直接恢復(fù)方式要略優(yōu)于梯度恢復(fù)方式。

2.3 條紋鋸的半致死積溫

圖1 小規(guī)格魚種的積溫示意圖Fig. 1 Accumulated temperature of smaller-sized fingerling

持續(xù)暴露于高溫半致死溫度下的魚種, 由實(shí)驗(yàn)觀察得到最佳存活時(shí)間時(shí)間(10%死亡)為54 h(M點(diǎn),死亡2尾), 半致死時(shí)間為82 h(C點(diǎn), 死亡8尾), 積溫設(shè)為K1; 直接恢復(fù)方式的條紋鋸, 半致死時(shí)間為100 h, 其中29℃下暴露了72 h(B點(diǎn), 死亡5尾),18℃暴露了28 h(F-H,死亡3尾, 共計(jì)死亡8尾), 積溫設(shè)為K2; 梯度恢復(fù)方式時(shí), 半致死時(shí)間為92 h, 其中29℃暴露72 h(死亡7尾), 26℃暴露20 h(D-E,死亡1尾, 共計(jì)死亡8尾), 積溫設(shè)為K3。

計(jì)算積溫時(shí), 取C=16 ℃應(yīng)用積溫公式數(shù)據(jù)處理如表5所示。

由此, 可以初步斷定在半致死溫度下至少暴露72 h的條紋鋸, 達(dá)到半數(shù)死亡所經(jīng)暴露積溫為:(1064.67±72.01)℃·h。

從圖1可以看出其最佳存活時(shí)間為54 h, 其在高溫半致死溫度暴露下的最佳存活積溫的數(shù)值同四邊形AMNO面積的數(shù)值相同, 故其高溫半致死溫度暴露下的最佳存活積溫為702 ℃·h。

表5 小規(guī)格魚種的半致死積溫Tab. 5 Semi-lethal accumulated temperature of smallersized fingerling

3 討論

3.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

在魚類生存的環(huán)境中, 溫度具有多方面的生態(tài)作用, 直接或間接影響魚類的攝食、生長(zhǎng)和存活等方面。Buentello等[13]研究報(bào)道, 22.8 ℃條件下斑點(diǎn)叉尾(Ictalurus punctatus)的攝食量和飼料轉(zhuǎn)化效率均處于最高值。龍華[14]報(bào)道, 在一定范圍內(nèi), 較高溫度魚類生長(zhǎng)快, 較低溫度魚類生長(zhǎng)慢。超出一定范圍的高溫條件下, 由于生物活性物質(zhì)失活, 導(dǎo)致魚類停止生長(zhǎng)或死亡。

據(jù)雷霽霖等[15]報(bào)道, 條紋鋸適宜生存溫度為5～31℃, 最適水溫為17～25℃。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其差別較大, 其原因可能是本實(shí)驗(yàn)用的魚種為剛剛經(jīng)過越冬期的魚種, 對(duì)高溫的適應(yīng)能力還未達(dá)到最大限度, 實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果較低。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出, 小規(guī)格魚種的最適溫度上限、高溫半致死溫度均高于大規(guī)格魚種。所以, 小規(guī)格魚種對(duì)高溫的耐受力要優(yōu)于大規(guī)格魚種。

姜禮燔[16]認(rèn)為魚類熱致死的機(jī)制主要有以下幾點(diǎn): (1)神經(jīng)系統(tǒng)的破壞; (2)酶系統(tǒng)和呼吸中心損害;(3)血液系統(tǒng)破壞; (4)組織結(jié)構(gòu)的破壞。此外, 閆茂倉[17]、謝剛[18]分別研究了魚體質(zhì)量對(duì)條石鯛(Oplegnathus fasciatus)幼魚、卷口魚(Ptychidio jordani)耗氧率的影響, 發(fā)現(xiàn)其耗氧率均隨魚體質(zhì)量增加而降低。據(jù)黃玉瑤等[19]的研究可以推測(cè)小規(guī)格魚種對(duì)高溫的耐受力要優(yōu)于大規(guī)格魚種原因?yàn)樾∫?guī)格魚種處于生長(zhǎng)發(fā)育過程中, 代謝水平高, 可對(duì)高溫產(chǎn)生的諸如神經(jīng)系統(tǒng)破壞等危害進(jìn)行及時(shí)修復(fù), 使其在高溫條件下能更長(zhǎng)時(shí)間地存活。

3.2 條紋鋸對(duì)高溫的適應(yīng)

3.3 條紋鋸的半致死積溫及最適積溫

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The adaptability of black sea bass (Centropristis striata) to semi-lethal temperature and recovery mode from exposure to semi-lethal temperature

LIU Chao1, CAO Jin-feng1, MA Shen1, WANG Cheng-gang2, Wang Zhi-jun2
(1．Key Laboratory of Mariculture, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao, 266003, China;2.Shandong Kehe Marine Hi-technology CO., Ltd, Rushan, 264513, China)

Feb.,28, 2011

Centropristis striata; semi-lethal temperature ; optimum temperature; recovery mode ; semi-lethal accumulated temperature

In this paper, two kinds ofCentropristis striata(148.88 g±17.29 g and 16.32 g±2.23 g) were used to investigate the adaptability of black sea bass to semi-lethal temperature and the recovery mode from exposure to semi-lethal temperature. By the interpolation method, we got that the larger-sized fingerling’s semi-lethal temperature and the upper limit of optimum temperature were 26.80 ℃ and 20.38 ℃, respectively. And the smaller-sized fingerling’s semi-lethal temperature and the upper limit of optimum temperature were 29.26 ℃ and 25.11 ℃, respectively. By measuring the oxygen consumption rate (OCR), we found the direct mode was more propitious for fingerling’s recovery than gradient mode after continuous exposure to semi-lethal temperature for 48 h or 72 h. But both of the modes could make them recover successfully after being exposed for 24 h. In addition, the semi-lethal accumulated temperature should be less than 1064.67 ℃·h±72.01 ℃·h at semi-lethal temperature in order to exempt semi-lethal rate.

Q142.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000-3096(2012)09-0054-05

2011-02-28;

2011-09-29

國家科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2007GB2C600501)

劉超(1984-), 男, 山東濰坊人, 碩士研究生, 主要從事養(yǎng)殖生態(tài)研究, 電話: 0532-82032195, E-mail: liuchaofighting@163.com.; 馬甡, 通信作者, 電話: 0532-82032041, E-mail: mashen@ouc.edu.cn

譚雪靜)