王 芳,王 馨,劉恒彤,董雙林
(中國海洋大學教育部海水養(yǎng)殖重點實驗室,山東 青島 266003)
水生甲殼動物在長期進化過程中形成了對水環(huán)境光照的適應性。自然光照的節(jié)律性變化和養(yǎng)殖水體中豐富的顆粒有機物如浮游生物和溶解有機物的存在,影響了太陽光在養(yǎng)殖水體中的傳遞,導致不同水層的光照強度和光譜組成不同[1-2]。研究發(fā)現光譜會對甲殼動物的生理生態(tài)學特征產生影響,如不同光譜下甲殼動物的行為存在差異[3];日本沼蝦(Maacrobroachiumnipponense)在紅光下攝食最活躍[4];凡納濱對蝦(Litoplenaeusvannamei)在節(jié)律性的藍光向黃光或綠光波動下生長加快[5];在不同光色下中國明對蝦(Fenneropenaeuschinensis)生長存在明顯的差異[6]。與溫度、鹽度等環(huán)境因子對甲殼動物生長影響的研究相比,光照方面的研究較少。
三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)是我國沿海重要的養(yǎng)殖蟹類,以其營養(yǎng)豐富、味道鮮美的特點受到消費者的歡迎[7]。由于其殘食習性,養(yǎng)殖的成活率一般較低,而工廠化吊籠養(yǎng)殖可以有效的降低殘食,提高養(yǎng)殖的成活率。在影響甲殼動物生長的眾多生態(tài)因子中,光照是重要且易控制的因子?,F有研究表明,三疣梭子蟹的小眼結構特殊,光感受部分具有11個小網膜細胞,較其他甲殼動物復雜[8];且在不同光色下,三疣梭子蟹復眼的超微結構有明顯不同,對不同光色敏感性不同[9]。本文在實驗室條件下,研究了三疣梭子蟹在白光、藍光、紅光、黃光和綠光下的生長,并用生物能量學手段分析了影響其生長的機制,以期豐富三疣梭子蟹的生理生態(tài)學研究,為改善三疣梭子蟹工廠化養(yǎng)殖光照設置、優(yōu)化養(yǎng)殖技術提供參考。
三疣梭子蟹幼蟹為購自青島市郊養(yǎng)殖場的大小均一、健康活潑的個體。運到實驗室后暫養(yǎng)在玻璃缸水槽內。為防止蟹子殘食,采用無毒PVC隔板將其隔開。暫養(yǎng)期間,連續(xù)充氣,每天7∶00和19∶00投喂新鮮菲律賓蛤仔(Ruditapesphillppinarum)斧足2次。每次投喂3h后,將殘餌和糞便吸出。實驗用水為砂濾海水,海水的鹽度28~30,溫度(25.0±0.5)℃,光照周期為14L∶10D,每2~3天換水1/2~2/3。
實驗在同一實驗室內不同可控光玻璃小室內進行。實驗設5種光色處理:白光(Fluorescent Lamp,36w)、黃光(Fluorescent Lamp,36w)、綠光(Fluorescent Lamp,36w)、藍光(Fluorescent Lamp,36w)和紅光(Fluorescent Lamp,36w),每種光色處理設5個重復,每種光色下15只蟹,5種光色的波峰波長見表1。燈管懸掛在水族箱上方50~80cm處,通過調節(jié)燈具數量及其與水面的距離,保證水族箱底部的光照強度盡可能一致。實驗水族箱底部的光照強度為(800±50)lx(由上海學聯(lián)儀器廠生產的JD-1A型水下照度計測定),光照周期為14L∶10D(由電子定時器控制,6∶00開燈,20∶00關燈)。
表1 實驗的光照參數Table 1 Photometry of experimental tanks
蟹暫養(yǎng)2周后,挑選健康活潑個體用于實驗。實驗前,停食24h,用MP-120型電子天平逐個稱重,實驗蟹的初始體重為(21.24±1.34)g(mean±SD)。實驗在水族箱中進行(盛水35L,45cm×30cm×30cm),每個水族箱放1只蟹,連續(xù)充氣。每次投喂3h后,將殘餌、糞便吸出,65℃下烘干保存。發(fā)現蟹蛻殼后,及時將殼撈出,烘干保存。實驗期間的養(yǎng)殖管理同暫養(yǎng),實驗持續(xù)50d。實驗結束后,將各處理組的蟹稱重,并在65℃下烘干至恒重,稱其干重并用于能量和氮含量的測定。實驗開始前,從暫養(yǎng)蟹中隨機挑選5只(體重為20.89~21.59g),在65℃下烘干至恒重,用于分析實驗開始時蟹的能量和氮含量。
菲律賓蛤仔斧足、三疣梭子蟹體、蛻殼和糞便的能值使用Parr6300氧彈熱量計測定。甲殼動物的能量收支式為
式中:C為攝食能;G為生長能;F為排糞能;U為排泄能;R為呼吸能;E為蛻殼能。
蟹的呼吸能R=C-G-F-U-E。
式中:CN為食物中所含的氮;GN為蟹體中積累的氮;FN為糞便中損失的氮;EN為蟹蛻殼損失的氮。
排泄能U=(CN-GN-FN-EN)×24.830[17],24.830為每克氨氮的能值(J/g)[18]。
菲律賓蛤仔斧足、蟹體、糞便和蛻殼中的氮含量用德國VARIO EL III元素分析儀測定。
相對增重率(WG)、特定生長率(SGRd)、攝食率(FId)和食物轉化效率(FCEd)按下列公式計算:
式中:W2(W02)、W1(W01)是結束和初始時蟹的干(濕)體重;T為實驗持續(xù)的時間;F為攝食量(干重)。
以能量形式計算凈生長效率(Net growth efficiency,K1)和同化效率(Assimilation efficiency,K2)的公式如下:
K1=100×G/(G+R+E);
K2=100×(G+R+E)/(G+R+U+E)。
所得數據采用單因子方差分析和Duncan多重比較進行分析處理,以P<0.05作為差異顯著水平。
不同光色下三疣梭子蟹體重的變化見表2。
表2 不同光色下三疣梭子蟹生長和攝食Table 2 Growth and Feeding of P.trituberculatus at different light color
從表2可以看出,實驗結束時三疣梭子蟹的體重存在明顯差異,黃光和紅光下,三疣梭子蟹的末濕體重較大,顯著大于藍光和綠光處理組(P<0.05),與白光處理組相比差異不明顯(P>0.05)。黃光下,三疣梭子蟹的相對增重率最大,顯著高于白光、藍光和綠光處理組(P<0.05),與紅光處理組相比差異不明顯(P>0.05)。三疣梭子蟹在白光、藍光和綠光下的相對增重率差異則不明顯(P>0.05)。不同光色下三疣梭子蟹的SGRd存在一定的差異。黃光下,蟹的SGRd最大,與白光和藍光相比差異達顯著水平(P<0.05);藍光下,蟹的SGRd最小,與除白光外的其他處理組相比差異達顯著水平(P<0.05)。
不同光色處理下三疣梭子蟹的攝食見表2。從表2可以看出,在藍光下,三疣梭子蟹的攝食率(FId)顯著大于其他光色處理組(P<0.05),而其他處理組間差異不顯著(P>0.05)。在黃光下,三疣梭子蟹的食物轉化效率(FCEd)顯著高于其他光色處理組(P<0.05),而藍光下的食物轉化效率顯著低于其他光色處理組(P<0.05)。
圖1 不同光色下三疣梭子蟹的能量分配Fig.1 Allocation of consumed energy in P.trituberculatus at different light color
不同光色處理下三疣梭子蟹的能量分配見圖1。從圖1中可以看出:5種光色處理下,三疣梭子蟹的攝食能主要用于呼吸(R)和生長(G)。其中,黃光下三疣梭子蟹用于生長的能量比例最高,顯著高于白光、藍光和綠光處理組(P<0.05),而與紅光處理組相比差異不明顯(P>0.05);藍光下三疣梭子蟹用于生長的能量比例最低,顯著低于其他光色處理組(P<0.05)。5種光色處理下,三疣梭子蟹用于呼吸、排泄和排糞的能量比例存在一定的差異,而用在蛻殼的能量比例差異不明顯(P>0.05)。
不同光色處理下三疣梭子蟹的能量轉化效率見表3。從表3可以看出,黃光下,三疣梭子蟹的凈生長效率(K1)和同化效率(K2)較高,顯著高于紅光外的其他光色處理組(P<0.05)。而藍光下三疣梭子蟹的凈生長效率顯著低于其他光色處理組(P<0.05),其同化效率K2顯著低于紅光和黃光處理組(P<0.05)。
表3 不同光色下三疣梭子蟹的能量轉換效率Table 3 Energy conversion efficiency of P.trituberculatus at different light color
光色作為光照的一個重要組成部分,其對甲殼動物運動、攝食、蛻皮、生長和繁殖均有明顯的影響[3-6,19-21]。本文在實驗室條件下,研究了5種光色對三疣梭子蟹幼蟹(8齡期)生長和能量收支的影響。8齡期幼蟹營底棲生活,從本實驗結果可以看出,不同光色下,三疣梭子蟹8齡期幼蟹攝食率和食物轉化率存在一定差異(P<0.05),光色對其生長亦產生顯著的影響(P<0.05)。
光色對不同種類甲殼動物攝食率的影響已有相關報道。如日本沼蝦在紅光和綠光下的攝食量遠大于藍光和黃光[4]下的攝食量;中國明對蝦在藍光下的攝食率顯著高于白光下的攝食率,但與綠光和黃光相比差異不顯著[6];凡納濱對蝦在不同光色下的攝食率沒有明顯的差異[5]。本研究中,在藍光下,三疣梭子蟹的攝食率最高,顯著高于其他光色組(P<0.05),而其他光色組間沒有明顯的差異。從攝食情況看,三疣梭子蟹對光色的適應性較強,藍光下攝食活躍,這同中國明對蝦相似,而不同于日本沼蝦和凡納濱對蝦,表明不同種類甲殼動物對光色的敏感性存在差異,且可能與動物的發(fā)育階段有關[22-23]。研究表明,在不同光色刺激下,三疣梭子蟹復眼的超微結構有較為明顯的差別[10],因而本實驗中三疣梭子蟹在不同光色下攝食率的差異,可能由復眼對不同光色的敏感性不同引起的。
研究發(fā)現,光色通過影響甲殼動物消化酶的活力,進而影響其對餌料的消化率和同化率,對其生長產生影響[24]。在本實驗中,三疣梭子蟹在藍光下的攝食率高,但食物轉化率低;黃光下,蟹的攝食率雖然低于藍光下的攝食率,但其食物轉化率最高。而較高的食物轉化率可能是三疣梭子蟹在黃光下生長快的原因。蟹在不同光色下食物轉化率的差異,可能與光色影響了蟹的消化酶活力有關。
本實驗發(fā)現,藍光下三疣梭子蟹的凈生長效率K1與同化效率K2最低,而黃光下最高,表明黃光有利于蟹的生長。蟹類代謝能量需要與能量轉化效率直接相關。甲殼動物的代謝能在能量分配中占有最大的比例,代謝能的變化決定其生長能的積累[25]。研究發(fā)現,中國明對蝦在藍光下用于呼吸和排泄的能量最高[8];印度明對蝦(Penaeusindicus)在藍光下也表現出較高的呼吸耗能[26]。在本研究中,三疣梭子蟹呼吸代謝耗能大于其他組分,且生長能小于呼吸代謝耗能。藍光下,三疣梭子蟹攝食活躍,運動消耗了大量的能量,蟹用于呼吸的能量比例最大,顯著高于黃光處理組(P<0.05);用于呼吸的能量多了,用于生長的能量必將減少,從而導致能量轉化效率下降,導致藍光下蟹用于生長的能量比例和凈生長效率均顯著低于黃光(P<0.05)。因而,三疣梭子蟹在藍光下生長慢,而黃光下生長快。因此,在工廠化養(yǎng)殖生產中,黃光是有利于三疣梭子蟹生長的較佳光譜。
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