克氏原螯蝦幼體及亞成體對中華鱉的趨避行為

王陳路，覃簡萍，黃 成

南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210093

克氏原螯蝦Procambarus clarkii Girard由于其食性廣、生長快、生命周期相對較短、增殖速度快及后代多等特質(zhì)，已成功入侵澳大利亞和南極洲以外的地方(Gherardi，2006)?？耸显r相比于土著螯蝦，捕食效率更高，會嚴(yán)重破壞兩棲動物的卵和魚蝦的幼苗，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的威脅(Renai＆Gherardi，2004)?？耸显r的捕食者主要為哺乳動物、鳥類和一部分魚，如水貂Neovison vison Schreber、蒼鷺 Ardea cinerea L.、河鱸 Perca fluviatilis L.、歐洲鰻鱺 Anguilla anguilla L.等(Blake ＆Hart，1995;Geiger et al.，2005)。

在種間關(guān)系中，捕食是一種常見的自然現(xiàn)象，對生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的穩(wěn)定有著非常重要的作用，也是利用天敵進(jìn)行生物防治的生物學(xué)基礎(chǔ)。江舒等(2007)提出，利用土著天敵捕食克氏原螯蝦，可以彌補(bǔ)化學(xué)防治的缺陷，不會對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成危害。中華鱉Trionyx sinensis Wiegmann又稱甲魚，是我國普遍分布的具有重要價值的土著水生動物，主要以螺類、蝦蟹、魚類以及動物尸體等動物性餌料為食(楊振才等，1999)。筆者在初步養(yǎng)殖試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)甲魚會捕食螯蝦，但螯蝦對甲魚的反應(yīng)尚不明確。因此，本試驗(yàn)以甲魚的氣味作為捕食者信號源，研究螯蝦對甲魚的回避行為，以期為克氏原螯蝦的生物防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)時間為2012年4～6月和2013年5月，試驗(yàn)動物均來自江蘇省盱眙縣滿江紅龍蝦養(yǎng)殖基地。幼蝦體長為2～3 mm，可以離開母體自由活動，但仍常回到母體腹部。亞成體螯蝦附肢健全，活力正常，接近性成熟從未交配，體質(zhì)量(9.58±3.68)g;每只亞成體螯蝦用直徑約18 cm網(wǎng)籠單養(yǎng)馴化一星期，使其適應(yīng)室內(nèi)環(huán)境;第1天不喂食，第2天開始用幼蟹混合飼料喂養(yǎng)。按照目前的分類，幼蝦屬于蝦苗發(fā)育階段，而亞成體螯蝦屬于成蝦階段(王克行，1997)。甲魚每只體質(zhì)量(213.38 ±6.83)g，室內(nèi)適應(yīng)馴養(yǎng)一星期。

試驗(yàn)所用水迷宮示意圖見圖1。將甲魚置入直徑約35 cm的網(wǎng)籠，與亞成體螯蝦隔離混養(yǎng)2 d即得有經(jīng)驗(yàn)的亞成體螯蝦，混養(yǎng)水箱設(shè)置見圖2。

圖1 水迷宮示意圖Fig.1 Schematic diagram of the"Y"-maze

圖2 甲魚螯蝦混養(yǎng)示意圖Fig.2 Schematic diagram of mixed culture of crayfishes and the soft-shelled turtle

1.2 幼蝦對甲魚的趨避性試驗(yàn)

以60只幼蝦為1組?！癥”形水迷宮兩臂入口及原點(diǎn)出口處均用網(wǎng)隔隔開，試驗(yàn)時向迷宮內(nèi)注入6～7 cm水，漫過甲魚，兩臂圓槽的一側(cè)放置1只甲魚，用網(wǎng)罩罩住圓槽以防止試驗(yàn)過程中甲魚逃跑，另一側(cè)為空白。在室內(nèi)全遮光環(huán)境中，將1組幼蝦放入原點(diǎn)，靜置5 min后取出網(wǎng)隔開始計時，30 min后結(jié)束試驗(yàn)，用自制網(wǎng)隔(使用尼龍繩網(wǎng)包裹鐵絲網(wǎng)，確保幼蝦無法透過)插在水迷宮兩臂口(圖1所示黑白交界處)，計數(shù)左右兩臂(即圖1所示黑色區(qū)域)的蝦，總和即為外出的蝦。撈出幼蝦，清理水迷宮，用吹風(fēng)機(jī)將水迷宮吹干，以消除試驗(yàn)及換水過程中氣味擴(kuò)散的影響，然后進(jìn)行下一組試驗(yàn)。每天9組試驗(yàn)，連續(xù)進(jìn)行4 d得到36組數(shù)據(jù)，第1天的9組為無經(jīng)驗(yàn)組，后面的27組為有經(jīng)驗(yàn)組。以水迷宮左右兩端均空白作為對照組，重復(fù)10次。

1.3 亞成體蝦對甲魚的趨避性試驗(yàn)

以單只螯蝦為1組，每個處理設(shè)30組重復(fù)，設(shè)無經(jīng)驗(yàn)組和有經(jīng)驗(yàn)組。在室內(nèi)全遮光環(huán)境中，使用USB DVR BOX(USB2.0)紅外視頻拍攝，攝像頭為OS-20GB。試驗(yàn)時向“Y”形迷宮內(nèi)注入6～7 cm水，漫過甲魚，兩臂圓槽內(nèi)一側(cè)放置1只甲魚，用雙層鐵絲網(wǎng)隔開，用網(wǎng)罩罩住圓槽以防止甲魚逃跑，另一側(cè)為空白。將螯蝦放入原點(diǎn)，靜置5 min后取出鐵絲網(wǎng)隔開始拍攝，拍攝時間為15 min。完成后換水，清理水迷宮，將水迷宮用開水燙洗一遍，以消除氣味擴(kuò)散的影響，然后進(jìn)行下一組試驗(yàn)。以水迷宮左右兩端均空白作為對照組，記錄5 min內(nèi)留在原點(diǎn)和選擇外出(即左右兩臂)的螯蝦數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)1.3拍攝的視頻，統(tǒng)計螯蝦的首次選擇(選擇甲魚還是空白)、累計次數(shù)(選擇甲魚或空白多少次)及時長(選擇甲魚或空白的時間)。用SPSS 18.0和EXECL軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。對螯蝦亞成體的外傾性、首次選擇、累計次數(shù)用二項(xiàng)分布進(jìn)行檢驗(yàn);對無經(jīng)驗(yàn)螯蝦外傾性和對照組做百分?jǐn)?shù)差數(shù)檢驗(yàn);對幼蝦選擇甲魚和空白的只數(shù)以及亞成體蝦選擇甲魚時間和空白時間做t-檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蝦的趨避性

由表1得:水迷宮左右兩端均為空白時，外出選擇的幼蝦數(shù)量顯著高于未選，外傾性很強(qiáng);當(dāng)一端有甲魚信息源時，無經(jīng)驗(yàn)和有經(jīng)驗(yàn)的幼蝦外出選擇的數(shù)量都顯著低于未選，變?yōu)闃O顯著的內(nèi)傾性;且信息源試驗(yàn)中外出選擇的幼蝦數(shù)量極顯著低于空白對照(P=0.003 ＜0.01)。

由表2得:水迷宮左右兩端均為空白時，螯蝦對左右的選擇差異不顯著;當(dāng)一端有甲魚信息源時，幼蝦無論是否有經(jīng)驗(yàn)，選擇甲魚的數(shù)量均顯著低于選擇空白的數(shù)量;且總體上選擇甲魚的幼蝦數(shù)量也極顯著低于選空白的數(shù)量。

表1 幼蝦外傾性結(jié)果的比較Table 1 T-test of the average number of juvenile P.clarkii in the origin side or out of the side

表2 幼蝦對甲魚選擇結(jié)果的比較Table 2 T-test of the average number of juvenile P.clarkii's choice to the turtle or the blank，the same area where there is no turtle

2.2 亞成體蝦的趨避性

由表3得:空白對照中，螯蝦外出數(shù)量極顯著高于未選，即外傾性極強(qiáng)，已做出選擇的螯蝦無左右偏向性(P=0.711＞0.05)。有甲魚信息源的試驗(yàn)中，無經(jīng)驗(yàn)組螯蝦外出數(shù)量與未選差異不顯著，有經(jīng)驗(yàn)組螯蝦外出數(shù)量顯著高于未選，即仍具有極強(qiáng)的外傾性。經(jīng)過百分?jǐn)?shù)差數(shù)檢驗(yàn)，無經(jīng)驗(yàn)組的外傾性極顯著低于空白對照(P=0.001 ＜0.01)，而有經(jīng)驗(yàn)組與空白對照差異不顯著(P＞0.05)。

空白和甲魚之間的首選及累計選擇次數(shù)差異均不顯著(表3)。此外，無經(jīng)驗(yàn)組對非甲魚(空白+未選)的選擇顯著大于甲魚，有經(jīng)驗(yàn)組則差異不顯著。

表3 亞成體蝦首選組數(shù)及累計次數(shù)的統(tǒng)計Table 3 First choice and frequency of the subadults

由圖3可得:有經(jīng)驗(yàn)組和無經(jīng)驗(yàn)組在空白、甲魚及外出時長的比較上，有經(jīng)驗(yàn)組均大于無經(jīng)驗(yàn)組，但差異不顯著;t-檢驗(yàn)結(jié)果表明，有經(jīng)驗(yàn)組和無經(jīng)驗(yàn)組對空白、甲魚選擇的累計時間差異均不顯著。

圖3 亞成體蝦對甲魚、空白的選擇時長及外出時間的比較Fig.3 The time length of crayfish's choice to turtle，blank and all

3 討論

3.1 化學(xué)信號在克氏原螯蝦反捕食行為中的作用

螯蝦識別捕食者的方法有很多，如視覺、化學(xué)感受、機(jī)械碰觸等(Blake＆Hart，1995)。陳楠生和孫海寶(1992)研究發(fā)現(xiàn)，甲殼動物主要靠體表的化學(xué)感受器感知周圍環(huán)境情況，從而做出捕食、躲避敵害、覓偶交配等行為;Gherardi et al.(2011)也證明，克氏原螯蝦可以通過化學(xué)通訊感受到水環(huán)境中捕食者的化學(xué)信號及其他引起螯蝦反捕食行為的信號。本次試驗(yàn)在暗室中進(jìn)行，采用紅外裝置拍攝，可以排除視覺信號的可能性，認(rèn)為螯蝦主要靠化學(xué)感受器識別捕食者;但不能排除甲魚發(fā)出能被螯蝦感知的非光學(xué)物理信號(如震動、電場等)的可能性，這有待進(jìn)一步探究。

3.2 克氏原螯蝦幼體和亞成體對捕食者趨避性的比較

Acquistapace et al.(2003)的試驗(yàn)證明，克氏原螯蝦可以通過氣味識別捕食者，面對捕食者時會降低取食行為和自身的活動性，降低自身對捕食者的暴露機(jī)會。本試驗(yàn)中，當(dāng)水迷宮一端有甲魚時，幼蝦由顯著外傾變?yōu)闃O顯著內(nèi)傾，亞成體外傾性也顯著下降;同時，選擇空白的幼蝦或亞成體蝦數(shù)量顯著高于選擇甲魚的數(shù)量。這說明2個發(fā)育階段的螯蝦對甲魚均有回避性。

Gherardi et al.(2011)以4種魚作為克氏原螯蝦成體的捕食者進(jìn)行研究，認(rèn)為螯蝦可以選擇性地躲避捕食能力強(qiáng)的物種，而對在野外長期共存的物種不表現(xiàn)出回避行為。本試驗(yàn)中，有經(jīng)驗(yàn)組亞成體蝦具有極強(qiáng)的外傾性，且不回避甲魚。這可能是因?yàn)閬喅审w與甲魚隔養(yǎng)2 d中一直未受傷害，且亞成體螯蝦外殼堅硬，面對甲魚有一定的抵抗能力，這使得螯蝦通過習(xí)慣化學(xué)習(xí)(尚玉昌，2005)，產(chǎn)生特異刺激性疲勞，避免了無謂的能量消耗，表現(xiàn)出對共存過的甲魚的適應(yīng)性。而有經(jīng)驗(yàn)的幼蝦具有極強(qiáng)的內(nèi)傾性及對甲魚的回避性。這是由于幼蝦面對捕食者時沒有任何的抵抗力，表現(xiàn)出比亞成體蝦更加敏感的識別及回避的能力;此外，還與幼蝦和甲魚接觸時間短暫有關(guān)。

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