高溫對蝦夷扇貝存活率、耗氧率和排氨率的影響

郝振林，丁君，賁月，常亞青

(大連海洋大學(xué) 農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023)

蝦夷扇貝Mizuhopecten yessoensis是大型冷水性雙殼貝類，主要分布于俄羅斯遠(yuǎn)東海、千島群島，日本北海道、本洲北部，以及朝鮮北部海域［1］。20世紀(jì)80年代初，中國從日本引進(jìn)蝦夷扇貝，進(jìn)行筏式網(wǎng)籠養(yǎng)殖和底播增殖。1990年蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖形成較大規(guī)模，主要養(yǎng)殖區(qū)集中在長海縣的海洋島、獐子島和小長山海域［2］。近年來，養(yǎng)殖蝦夷扇貝出現(xiàn)大批死亡現(xiàn)象，特別是1 齡貝、15月齡至20月齡的蝦夷扇貝，每年7—8月份死亡率明顯增加。2009年，長?？h蝦夷扇貝出現(xiàn)大面積死亡，3—4月份筏式養(yǎng)殖的1 齡貝和2 齡貝死亡率約50%;7月份后，死亡率高達(dá)80%，給養(yǎng)殖者帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失［3］。蝦夷扇貝夏季出現(xiàn)大規(guī)模死亡的原因目前尚在進(jìn)一步探討中，有學(xué)者認(rèn)為蝦夷扇貝的高死亡率可能與海水溫度過高有關(guān)［4］。高溫是水產(chǎn)動物在養(yǎng)殖過程中面臨的一個(gè)重要威脅，但關(guān)于高溫對蝦夷扇貝影響的研究鮮見報(bào)道。為此，作者以獐子島底播貝蝦夷扇貝為試驗(yàn)材料，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)了兩個(gè)試驗(yàn)，以檢測蝦夷扇貝對溫度突變的耐受能力以及在不同高溫水平下的存活、行為和生理反應(yīng)，旨在為后期進(jìn)行耐高溫型蝦夷扇貝新品系的培育及健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用蝦夷扇貝為獐子島底播貝，保濕狀態(tài)下運(yùn)到大連海洋大學(xué)，清理干凈后，暫養(yǎng)于農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室可控溫獨(dú)立循環(huán)品字形水槽內(nèi)。暫養(yǎng)期間，海水溫度為(15±1)℃，鹽度為30 左右，每天定量投喂螺旋藻粉和鼠尾藻粉，每2 d 全量換水1次。馴養(yǎng)7 d 后，挑選活力較強(qiáng)的健康個(gè)體用于試驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)溫度梯度的設(shè)定 試驗(yàn)設(shè)15(對照)、2 0、2 2、2 4、2 6 ℃5 個(gè)溫度梯度。試驗(yàn)Ⅰ:將在15 ℃下暫養(yǎng)的蝦夷扇貝分別直接放到20、22、24、26 ℃的海水中，并在1、2、4、8、12、24、48、96 h 時(shí)測定蝦夷扇貝的存活率。試驗(yàn)Ⅱ:將在15℃下暫養(yǎng)的蝦夷扇貝分別馴化到20、22、24、26℃，升溫幅度為1 ℃/d，飼養(yǎng)7 d 后觀察蝦夷扇貝的行為特征，測定其存活率、耗氧率和排氨率。

每個(gè)鹽度梯度設(shè)3 個(gè)平行。測定耗氧率和排氨率所用容器為4 L 自封袋，每個(gè)自封袋中放1 個(gè)扇貝。用虹吸法采水并測定耗氧率和排氨率，虹吸前用手輕輕揉捏自封袋，使各處溶氧及氨氮保持均衡，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)2 h。

1.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)的測定

其中:DO0和DOt分別為試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)水體中的DO 含量(mg/L);N0和Nt分別為試驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)水體中的(μmol/L);V 為試驗(yàn)用水體積(L);W 為試驗(yàn)貝軟組織干質(zhì)量(g);t 為試驗(yàn)時(shí)間(h)。

3)溫度對蝦夷扇貝代謝率的影響強(qiáng)度(Q10)。計(jì)算公式為

其中:M1和M2分別為試驗(yàn)開始(t1)和試驗(yàn)結(jié)束(t2)時(shí)扇貝的代謝率。

4)氧氮比(O∶N)。用呼吸氧原子數(shù)與排出氨態(tài)氮原子數(shù)之比來計(jì)算。

試驗(yàn)結(jié)束后，測定蝦夷扇貝的殼長(mm)和殼高(mm)，稱量濕體質(zhì)量和軟體部干質(zhì)量(g)(60 ℃下烘干至恒重)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 10.0 軟件進(jìn)行單因子方差分析(One-Way ANOVA)、組間多重比較(LSD ANOVA)和相關(guān)回歸分析，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物學(xué)指標(biāo)

經(jīng)測定，試驗(yàn)用蝦夷扇貝的殼長為(95.38±6.12)mm，殼高為(96.12±7.03)mm，濕質(zhì)量為(107.38±2.21)g，軟體部干質(zhì)量為(4.67±0.57)g。

2.2 存活

溫度突變時(shí)蝦夷扇貝的存活率如圖1所示。從圖1可見:經(jīng)96 h 脅迫，15 ～24 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率均高于82.29%，且組間無顯著性差異(P＞0.05);但26 ℃處理組蝦夷扇貝在不同脅迫時(shí)間下的存活率卻存在顯著性差異(P＜0.05)，經(jīng)4 h 脅迫時(shí)，其存活率為87.50%，經(jīng)8 h 脅迫時(shí)，存活率為62.50%，經(jīng)12 h 脅迫時(shí)，存活率為0。蝦夷扇貝在8、12、24、48、96 h 時(shí)的半致死溫度(LT50)分 別 為 27.52、24.41、24.37、24.24、23.81 ℃。

圖1 溫度突變對蝦夷扇貝存活率的影響Fig.1 The changes in survival rate of yesso scallop Mizuhopecten yessoensis exposed to different abrupt temperature changes

從圖2可見:在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝的存活率隨溫度的變化呈逐漸下降的趨勢，其中15℃處理組存活率最高(100%)，26 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率最低(26.13%);15 ～22 ℃處理組存活率均高于85%，且組間無顯著性差異(P ＞0.05)，但均顯著高于24、26 ℃組(P＜0.05)。擬合得到存活率(S)與溫度(t)之間的相關(guān)方程為S=-0.0543t2+0.1397t+0.908(R2=0.9868，n=75)。

2.3 行為特征

蝦夷扇貝在不同溫度處理組中的行為特征有明顯差別。在15 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼始終處于微閉狀態(tài)(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為5 ～8 mm)，在受到驚嚇時(shí)，其雙殼立即緊閉，閉合力較大;在20 ～24 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼開口較1 5℃處理組略大(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為8 ～16 mm)，受到驚嚇時(shí)，雙殼立即緊閉，閉合力較大;在26 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼開口非常大(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為20 ～35 mm)，受到驚嚇時(shí)，雙殼不能緊閉，即使其外套膜受到手指刺激時(shí)，雙殼亦不能緊閉，且閉合力很弱。

圖2 溫度緩變對蝦夷扇貝存活率的影響Fig.2 The changes in survival rate of yesso scallop M.yessoensis exposed to different slow temperature changes

2.4 耗氧率

從圖3可見:蝦夷扇貝的耗氧率隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，其中22 ℃處理組蝦夷扇貝的耗氧率最高［1.56 mg/(g·h-1)］，15 ℃處理組的耗氧率最低［0.60 mg/(g·h-1)］，20 ～24 ℃處理組間耗氧率無顯著性差異(P ＞0.05)，但均顯著高于15、26 ℃處理組(P＜0.05)。擬合得到溫度(t)與耗氧率(RO)之間的關(guān)系式為

圖3 不同溫度下蝦夷扇貝的耗氧率和排氨率Fig.3 Oxygen consumption rates，and ammonia－N excretion rates in yesso scallop M.yessoensis at different temperature

2.5 排氨率

從圖3可見:蝦夷扇貝排氨率的變化趨勢同耗氧率相似，其中，22 ℃處理組蝦夷扇貝的排氨率最高［6.81 μmol/(g·h)］，且顯著高于其他各溫度組(P＜0.05)，而其余組間均無顯著性差異(P＞0.05)。擬合得到溫度(t)與排氨率(RN)之間的關(guān)系式為

2.6 代謝水平

從圖4可見:O/N 值隨溫度的升高呈先增大后下降的趨勢，整個(gè)試驗(yàn)過程中，O/N 值為14.92 ～20.79，其中在24 ℃時(shí)O/N 值達(dá)到最大(20.79)，且顯著高于其他各溫度組(P＜0.05)，而其余組間均無顯著性差異(P＞0.05)。

圖4 不同溫度下蝦夷扇貝的氧氮比(O/N)Fig.4 The ratio of O to N in yesso scallop M.yessoensis at different temperature

從表1可見:15 ～20 ℃與20 ～22 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)均最大，其中15 ～20 ℃時(shí)耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)分別為3.476和2.770;20 ～22 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)分別為5.079和8.920;而22 ～24 ℃與24 ～26 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)均較小，僅為0.077 ～0.523。

表1 不同溫度處理組蝦夷扇貝耗氧率和排氨率的Q10 系數(shù)Tab.1 Q10 values for oxygen consumption rate and ammonia excretion rate in yesso scallop M.yessoensis at various temperature

3 討論

3.1 不同溫度下蝦夷扇貝的存活率

蝦夷扇貝是大型冷水性雙殼貝類，早期文獻(xiàn)記載蝦夷扇貝的耐溫上限為23 ℃，超過23 ℃時(shí)蝦夷扇貝代謝活動緩慢，基本處于不攝食狀態(tài)，從而導(dǎo)致機(jī)體消瘦，最后死亡，其中15 ℃是蝦夷扇貝最適生長溫度［4］。本研究發(fā)現(xiàn)，在緩慢升溫試驗(yàn)過程中，24 ℃與26 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率最低，分別為56.31%和26.13%，其余處理組存活率均高于85%。在溫度突變過程中，當(dāng)溫度從15℃突變到20 ～24 ℃時(shí)，經(jīng)96 h 脅迫后，蝦夷扇貝存活率均高于82.29%。但從15 ℃突變到26 ℃時(shí)則會引起蝦夷扇貝大量死亡，參照生物毒性試驗(yàn)方法計(jì)算發(fā)現(xiàn)，96 h 蝦夷扇貝的半致死溫度為23.81℃，與早期文獻(xiàn)［3-4］報(bào)道的23 ℃基本一致。但與徐東等［3］報(bào)道的結(jié)果略有差異。徐東等［3］對殼長為56.300 mm、濕質(zhì)量為21.994 g、軟體部干質(zhì)量為0.935 g 的蝦夷扇貝進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度達(dá)到25 ℃時(shí)，蝦夷扇貝未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，但攝食率非常低。本研究結(jié)果與徐東的研究結(jié)果存在差異的原因可能與試驗(yàn)所用蝦夷扇貝個(gè)體大小有關(guān)，本試驗(yàn)中所用蝦夷扇貝殼長為95.380 mm、濕體質(zhì)量為107.580 g、軟體部干質(zhì)量為4.670 g，規(guī)格較大。另外，袁有憲等［5］通過試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，個(gè)體小的櫛孔扇貝Chlymys farreri 比個(gè)體大的耐高溫程度要強(qiáng)一些。有關(guān)極限高溫下，蝦夷扇貝的個(gè)體大小對其存活率的影響還有待于進(jìn)一步研究。

3.2 不同溫度下蝦夷扇貝的耗氧率和氨氮排泄率

目前，耗氧率和氨氮排泄率已經(jīng)被認(rèn)為是評估水產(chǎn)動物在不同脅迫環(huán)境中利用蛋白和能量的有效指標(biāo)［6-9］。而溫度可能是影響蝦夷扇貝代謝率最明顯的環(huán)境因子［10］。由簡單能量平衡公式P=A-R(P 為生長能，A 為消化吸收能，R 為呼吸作用能)可知，如果假定餌料的消化吸收與溫度無關(guān)，呼吸代謝升高則生長下降，呼吸代謝降低則生長增加［11］。本研究中發(fā)現(xiàn)，蝦夷扇貝的耗氧率隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢，15 ℃時(shí)蝦夷扇貝的耗氧率顯著低于20 ～24 ℃時(shí)，說明蝦夷扇貝在15 ℃的環(huán)境中耗能少，更多的能量則用于生長，因此，15 ℃是蝦夷扇貝最適生長溫度，這與早期研究結(jié)果相一致［4］。26 ℃時(shí)，雖然蝦夷扇貝耗氧率也較低，但已超過蝦夷扇貝的耐溫上限，其代謝活動非常微弱，基本處于不攝食狀態(tài)，所以，雖然其耗氧率低，但生長依然緩慢。另外，蝦夷扇貝的氨氮排泄率隨溫度升高表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢。這說明，在適宜溫度下，溫度升高能夠加速蛋白和氨基酸的分解代謝，從而導(dǎo)致氨氮排泄升高。此外，本研究中蝦夷扇貝耗氧率和氨氮排泄率隨溫度升高的變化趨勢與雙殼濾食性貝類中的墨西哥灣扇 貝Argopecten irradians concentricus［12］、櫛 孔 扇貝［5］、硬殼蛤Mercenaria mercenaria［13］隨溫度的變化情況相似。

3.3 不同溫度下蝦夷扇貝的代謝水平

溫度是影響貝類生理活動變化的重要因素之一，在適宜溫度范圍內(nèi)，貝類代謝率隨溫度的升高而增高，超出此范圍，代謝就會出現(xiàn)異常［14-16］。雙殼貝類的Q10值一般為1.0 ～2.5，平均為2.0［17-19］。本研究結(jié)果顯示，在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝耗氧率和排氨率的Q10值分別為0.077 ～3.467和0.123 ～8.920，超出一般結(jié)論值。這說明作為低溫種的蝦夷扇貝對溫度變化較為敏感，適應(yīng)溫度變化的能力較弱。本研究結(jié)果與徐東等［3］的研究結(jié)果更為接近。

O/N 值是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)與脂肪和碳水化合物分解代謝的比率，是動物代謝的一個(gè)重要指標(biāo)。通過O/N 值能夠估計(jì)動物代謝中能源物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)。Mayzalld［20］指出，如果機(jī)體完全由蛋白質(zhì)提供能量，O/N 值約為7。Ikeda［21］認(rèn)為，如果機(jī)體完全由蛋白質(zhì)和脂肪氧化供能，O/N 值約為24。Conover等［22］表明，如果機(jī)體主要由脂肪或碳水化合物供能，O/N 值將會變?yōu)闊o窮大。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蝦夷扇貝的O/N 值為14.92 ～20.79，說明在試驗(yàn)設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝的代謝物質(zhì)以蛋白質(zhì)和脂肪氧化供能為主。試驗(yàn)結(jié)果與徐東等［3］報(bào)道的試驗(yàn)結(jié)果略有差異，筆者分析認(rèn)為，造成差異的原因還是由于試驗(yàn)所用蝦夷扇貝的大小不同所致。

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