水溫和體重對白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度和游動(dòng)耗氧率的影響

張永泉尹家勝徐革峰席慶凱馬 波白慶利

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所, 哈爾濱 150070; 2. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院, 哈爾濱 150030)

水溫和體重對白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度和游動(dòng)耗氧率的影響

張永泉1尹家勝1徐革峰2席慶凱1馬 波1白慶利1

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所, 哈爾濱 150070; 2. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院, 哈爾濱 150030)

為了揭示水溫和體重對白斑紅點(diǎn)鮭(Salvelinus leucomaenis)臨界游泳速度和游動(dòng)耗氧率的影響, 利用試驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法測定了不同體重(1齡組、2齡組和3齡組)的白斑紅點(diǎn)鮭在4、8、12、16、20和24℃共6個(gè)水溫的臨界游泳速度和游泳耗氧率。結(jié)果表明: 水溫和體重對臨界游泳速度的單獨(dú)效應(yīng)均顯著(P＜0.05),但水溫和體重交互作用效應(yīng)卻不顯著(P＞0.05), 在相同水溫下白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度均隨著年齡的增長(體重增加)而增加。水溫4℃時(shí)3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度均最低, 分別為(21.6±1.06)、(22.93±0.61) 和(30.27±1.29) cm/s, 隨著水溫的升高臨界游泳速度均不斷增加, 當(dāng)水溫升高到16℃時(shí)臨界游泳速度達(dá)到最大值, 分別為(39.6±0.80)、(46.80±0.80)和(53.73±1.22) cm/s, 此后隨著水溫進(jìn)一步升高到 20℃, 臨界游泳速度雖出現(xiàn)略微降低, 但經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析 16℃和 20℃時(shí)臨界游泳速度無顯著性差異(P＞0.05), 當(dāng)水溫達(dá)到 24℃時(shí)卻出現(xiàn)明顯降低。水溫和流速以及二者的交互作用對游泳耗氧率的影響均達(dá)到顯著水平(P＜0.05), 白斑紅點(diǎn)鮭在適宜的相同水溫和流速時(shí)體重越大其游泳耗氧率越低, 整體觀察 3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭鮭游泳耗氧率均隨著水溫和流速的增高而增高, 但當(dāng)水溫和流速升高到一定值游泳耗氧率卻出現(xiàn)降低。研究得出體重較大的個(gè)體在相同水溫下抵抗水流的游泳能力較強(qiáng), 3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭適宜的最高水溫不應(yīng)超過20℃, 最高流速依次不應(yīng)超過32、40和48 cm/s。

白斑紅點(diǎn)鮭; 水溫; 流速; 耗氧率; 臨界游泳速度

白斑紅點(diǎn)鮭(Salvelinus leucomaenis)隸屬鮭科紅點(diǎn)鮭屬, 主要分布在太平洋西北部, 即白令海, 鄂霍次克海和日本海, 向南到海參崴, 僅有小部進(jìn)入黑龍江河口, 我國紅點(diǎn)鮭屬魚類僅有 2種, 即花羔紅點(diǎn)鮭(Salvelinus malm)和白斑紅點(diǎn)鮭[1]。白斑紅點(diǎn)鮭魚體呈紡錘形, 體被圓鱗且細(xì)小, 身體背部呈褐色, 體側(cè)布滿白色或灰色小斑點(diǎn), 故名白斑紅點(diǎn)鮭。由于近年來的環(huán)境污染和過渡捕撈, 該魚的資源已基本枯竭, 多年未見有捕撈到野生魚的報(bào)道。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所于1996年12月從日本東京水產(chǎn)大學(xué)引進(jìn)發(fā)眼卵1.0萬粒, 此后, 國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了白斑紅點(diǎn)鮭的相關(guān)報(bào)道。本研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年研究, 目前已成功實(shí)現(xiàn)了白斑紅點(diǎn)鮭的全人工繁殖和苗種培育[2, 3], 并已在全國 10多省市自治區(qū)推廣養(yǎng)殖。

國外早在1933年就對魚類的耗氧率和運(yùn)動(dòng)能力方面進(jìn)行了研究[4], 我國則是在20世紀(jì)80年代隨著漁業(yè)的蓬勃發(fā)展才陸續(xù)開展相關(guān)研究[5, 6]。呼吸和游動(dòng)是魚類最基本的生命活動(dòng), 因此也是生物能量學(xué)研究的重要內(nèi)容之一, 其不僅能反映魚類的生理健康狀態(tài), 也可反映外部環(huán)境條件對魚類生理活動(dòng)的影響程度[6, 7]。魚類呼吸和游動(dòng)能力主要受體重、攝食水平等生物因素和水溫、鹽度、水流等非生物因素的影響[5]。魚類作為生活在水體中的變溫動(dòng)物, 與哺乳類和禽類等其他脊椎動(dòng)物的呼吸代謝和運(yùn)動(dòng)行為存在很大差異, 魚類呼吸代謝和運(yùn)動(dòng)行為對水溫和水流的變化極為敏感。近年國內(nèi)外學(xué)者對生物和非生物因素影響下的歐洲鱸(Dicentrarchus labrax)[8]、圓口銅魚(Coreius guichcnoti)[9]、羅非魚(Oreochromis niloticus)[10]、巨須裂腹魚(Schizothorax macropogon)[11]、南方鲇(Silurus meridionalis)[12]和細(xì)鱗鮭(Brachymystax lenok)[13]等魚類代謝和游動(dòng)行為進(jìn)行了大量的研究, 但有關(guān)我國白斑紅點(diǎn)鮭的相關(guān)研究尚未見報(bào)道,本文利用進(jìn)口的魚類生態(tài)學(xué)裝置, 測定了3個(gè)年齡組的白斑紅點(diǎn)鮭在不同水溫和流速作用下的臨界游泳速度和游泳耗氧率變化, 旨在了解水溫、流速和體重對白斑紅點(diǎn)鮭呼吸和游泳能力的影響規(guī)律, 以期為白斑紅點(diǎn)鮭自然資源的復(fù)壯和人工養(yǎng)殖提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

試驗(yàn)動(dòng)物來自中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所渤海冷水魚試驗(yàn)站, 挑選健康規(guī)格相近, 魚體完整且游動(dòng)正常的1齡(90尾)、2齡(60尾)和3齡(54尾)的白斑紅點(diǎn)鮭, 1齡組體重為(46.67±3.24) g, 體長為(12.5±1.42) cm, 2齡組體重為(185.4±5.83) g, 體長為(25.8±2.86) cm, 3齡組體重為(320±10.43) g, 體長為(31.73±4.39) cm。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前首先進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)確定水溫范圍, 分別選取1齡、2齡和3齡的白斑紅點(diǎn)鮭放入控溫循環(huán)水族箱,每日10: 00和15: 00投喂2次, 每次投喂前清理糞便和殘餌, 每日換水1/3。起始水溫為4℃, 每個(gè)水溫下暫養(yǎng)20d后, 依次升高4℃, 每個(gè)水溫下注意觀察魚類的攝食和游動(dòng)。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)得出: 水溫4℃白斑紅點(diǎn)鮭很少進(jìn)食, 且生長十分緩慢, 但并未出現(xiàn)死亡,隨著水溫升高, 魚類攝食和生長情況出現(xiàn)好轉(zhuǎn), 但水溫達(dá)24℃時(shí), 白斑紅點(diǎn)鮭進(jìn)食活動(dòng)減少, 魚體明顯消瘦, 持續(xù)7d以上開始出現(xiàn)死亡, 且死亡量逐漸增加; 當(dāng)水溫升高到28℃時(shí), 24h內(nèi)全部死亡。因此本研究將試驗(yàn)水溫范圍設(shè)定為4—24℃, 共設(shè)置4、8、12、16、20和24℃六個(gè)水溫梯度, 每個(gè)水平的測定設(shè)3個(gè)重復(fù)組。

該試驗(yàn)于2012年7月采用丹麥進(jìn)口魚類生態(tài)測量儀完成(圖1), 該儀器可任意調(diào)節(jié)水溫和流速。在進(jìn)行不同水溫試驗(yàn)前, 將控溫水族箱的水溫提前調(diào)節(jié)至試驗(yàn)水溫, 將魚放入控溫水族箱中暫養(yǎng)24h, 隨機(jī)取出白斑紅點(diǎn)鮭放入生態(tài)測量儀中, 讓試驗(yàn)魚適應(yīng)2h以降低環(huán)境更替帶來的壓力, 期間水流速度控制在8 cm/s, 在每個(gè)試驗(yàn)水溫條件下, 采用逐步提速法進(jìn)行, 起始測定流速設(shè)為8 cm/s, 每次流速增量為8 cm/s。

圖1 魚類生態(tài)測定儀器Fig. 1 The measuring instruments of fish ecology

1.3 試驗(yàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)的測量

為了研究水溫和體重對白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度的影響, 分別在每個(gè)水溫條件下進(jìn)行3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭最大有氧持續(xù)游泳速度, 即臨界游泳速度(Critical swimming speed, Uc)的測定, 在測定上述Uc的同時(shí)測定其實(shí)時(shí)游泳耗氧率(2OM ), 游泳耗氧率的測定截止到魚類力竭流速的耗氧率, 即截止到“V+ V”流速下的耗氧率, 耗氧率為丹麥進(jìn)口魚類生態(tài)測量儀全自動(dòng)測量。參考徐革鋒等[13]和張偉等[14]研究方法, 對白斑紅點(diǎn)鮭Uc采取以下公式進(jìn)行計(jì)算: Uc= V + (t/T) V。式中, Uc為臨界游泳速度(cm/s); T為在各速度梯度下設(shè)定的持續(xù)游泳時(shí)間間隔20min; V為完成設(shè)定時(shí)間間隔20min游泳所具有的最大速度(cm/s), 即魚力竭前一檔速度, 力竭的判斷依據(jù)為試驗(yàn)魚拒絕游泳, 并停留在生態(tài)測量儀工作區(qū)下游遮擋網(wǎng)處大于20s; V 是各速度梯度的速度增量, t為試驗(yàn)魚在“V+ V”速度下的持續(xù)時(shí)間。

1.4 數(shù)據(jù)的處理

數(shù)據(jù)采用 Excel和 SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,首先利用[Analyz]→[General Linear Mode]→[Univariate]模塊進(jìn)行雙因素方差分析, 確定單因素和雙因素的交互效應(yīng)是否顯著。單因素的效應(yīng)顯著, 對組間作多重比較, 所有試驗(yàn)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean± SD)表示, P＜0.05 表示差異顯著, P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果

2.1 水溫和體重對白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度的影響

對水溫和體重與臨界游泳速度進(jìn)行雙因素方差分析的效應(yīng)性檢驗(yàn), R2=0.871, 水溫和體重與臨界游泳速度的單獨(dú)效應(yīng)均顯著(P＜0.05), 但水溫和體重交互作用效應(yīng)卻不顯著(P＞0.05)(表1)。由圖2可見, 不同年齡組(體重不同)白斑紅點(diǎn)鮭的臨界游泳速度隨水溫變化明顯, 整體觀察相同水溫下臨界游泳速度均隨著年齡的增長而增加。1齡組白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度最低出現(xiàn)在水溫4℃情況下, 為(21.6±1.06) cm/s,水溫8℃時(shí)臨界游泳速度[(22.67±0.67) cm/s]雖略高于4℃, 但二者間卻無顯著性差異(P＞0.05), 隨著水溫升高臨界游泳速度不斷增加, 當(dāng)水溫升高到16℃時(shí), 臨界游泳速度達(dá)到最大值[(39.6±0.80) cm/s], 此后隨著水溫進(jìn)一步升高, 臨界游泳速度卻出現(xiàn)降低,水溫20℃時(shí)降低較少[(37.87±0.24) cm/s], 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析16℃與20℃時(shí)臨界游泳速度無顯著性差異(P＞0.05), 但水溫24℃卻呈現(xiàn)顯著性降低。2齡組和3齡組白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度隨水溫的變化特性基本相同, 最低值均出現(xiàn)在水溫4℃的情況, 分別為(22.93±0.61)和(30.27±1.29) cm/s, 隨水溫的升高臨界游泳速度均出現(xiàn)顯著性增長(P＜0.05), 當(dāng)水溫達(dá)到16℃臨界游泳速度同樣達(dá)到最大值, 分別為(46.80±0.80)和(53.73±1.22) cm/s, 當(dāng)水溫升高到20℃2齡組與3齡組的臨界游泳速度略有降低, 但同一年齡組16℃和20℃水溫下的臨界游泳速度, 卻無顯著性差異(P＞0.05), 此后隨著水溫的進(jìn)一步升高到24℃,兩個(gè)年齡組的臨界游泳速度均出現(xiàn)了顯著性降低(P＜0.05)。

表1 水溫和體重與臨界游泳速度的雙因素方差分析Tab. 1 Two-factor variance analysis of the water temperature, the body weight, and the critical swimming speed

圖2 水溫對白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度的影響Fig. 2 Effects of the water temperature on the critical swimming speed of Salvelinus leucomaenis

2.2 水溫和流速對不同體重白斑紅點(diǎn)鮭游泳耗氧率的影響

在測定臨界游泳速度的同時(shí)測定其實(shí)時(shí)游泳耗氧率(2OM ), 分別對3個(gè)年齡組的水溫和流速與游泳耗氧率進(jìn)行雙因素方差分析的檢驗(yàn)表明, 3個(gè)年齡組統(tǒng)計(jì)分析的R2分別為0.900、0.964和0.961, 水溫、流速、水溫和流速交互作用效應(yīng)均顯著(P＜0.05)(表2)。3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭游泳耗氧率最大值均隨著水溫升高而增高, 白斑紅點(diǎn)鮭游泳耗氧率隨著水溫和流速的增加而增高, 但當(dāng)水溫和流速升高到一定值游泳耗氧率卻出現(xiàn)降低的現(xiàn)象, 且白斑紅點(diǎn)鮭在適宜的相同條件下體重越大其耗氧率卻越低(圖3)。在水溫4℃水體中白斑紅點(diǎn)鮭1齡組和2齡組不同流速下的游泳耗氧率比較接近, 但明顯高于3齡組, 1齡組、2齡組和3齡組均是流速8 cm/s時(shí)游泳耗氧率最低, 分別為(28.37±3.50)、(28.61±1.91)和(15.13±2.26) mg/(g·h), 此后隨著水流速的增加均出現(xiàn)顯著性增長(P＜0.05);在水溫8℃水體中1齡、2齡和3齡組游泳耗氧率的最低值均出現(xiàn)在流速為8 cm/s時(shí), 此后雖隨著水流速的增加均出現(xiàn)了增長, 但增長幅度卻出現(xiàn)明顯差異。1齡組當(dāng)流速由8 cm/s增至16 cm/s時(shí)游泳耗氧率增加幅度最大, 16 cm/s升至24 cm/s時(shí)增幅卻明顯降低, 但16 cm/s和24 cm/s時(shí)的游泳耗氧率存在顯著性差異(P＜0.05)。2齡組的游泳耗氧率當(dāng)流速8 cm/s增至16 cm/s時(shí)出現(xiàn)較大幅度的增長, 此后雖然隨著流速的增加出現(xiàn)增長, 但幅度明顯變緩。3齡組當(dāng)流速由8 cm/s增至24 cm/s時(shí)游泳耗氧率增幅度相對較大,當(dāng)流速24 cm/s增至40 cm/s時(shí)增幅度相對較低, 經(jīng)統(tǒng)計(jì)2齡組24 cm/s與32 cm/s和3齡組32 cm/s與40 cm/s都存在顯著性差異(P＜0.05); 在水溫12℃水體中1齡組流速由8 cm/s增至24 cm/s時(shí)隨流速的增加游泳耗氧率增幅較大, 雖24 cm/s升至32 cm/s時(shí)游泳耗氧率增幅出現(xiàn)明顯降低, 經(jīng)統(tǒng)計(jì)24 cm/s和32 cm/s時(shí)的游泳耗氧率差異顯著(P＜0.05)。2齡組和3齡組的變化規(guī)律十分相似, 兩個(gè)齡組均是當(dāng)流速由8 cm/s增至16 cm/s時(shí)游泳耗氧率增加幅度相對較小, 此后增幅開始變大, 2齡組當(dāng)水流速由32 cm/s升至40 cm/s時(shí)增幅出現(xiàn)明顯降低, 3齡組水流速40 cm/s升至48 cm/s時(shí)同樣出現(xiàn)游泳耗氧率增加幅度降低的現(xiàn)象, 經(jīng)統(tǒng)計(jì)2齡組32 cm/s與40 cm/s和3齡組40 cm/s 與48 cm/s時(shí)的游泳耗氧率均無顯著性差異(P＞0.05);在水溫16℃水體中1齡組流速8 cm/s至32 cm/s時(shí)游泳耗氧率增加較快, 但當(dāng)流速32—40 cm/s時(shí)游泳耗氧率卻無顯著性增加(P＞0.05), 僅增加3.42 mg/(g·h)。2齡組在流速32—40 cm/s時(shí)游泳耗氧率出現(xiàn)了快速增長, 此后40—48 cm/s時(shí)增長不顯著(P＞0.05)。3齡組流速8—40 cm/s時(shí)增加幅度相對較小, 當(dāng)40—48 cm/s時(shí)出現(xiàn)快速增加期, 此后增長幅度明顯降低;在水溫20℃水體中1齡組在流速8—32 cm/s時(shí)游泳耗氧率急劇增長, 當(dāng)達(dá)到32 cm/s時(shí)達(dá)到最大值(350.45± 14.39) mg/(g·h), 此后隨著水流速的增高游泳耗氧率出現(xiàn)顯著性降低(P＜0.05)。2齡組和3齡組在流速8 cm/s時(shí)游泳耗氧率十分接近, 此后隨著流速的增加游泳耗氧率迅速增加, 2齡組達(dá)到40 cm/s和3齡組到48 cm/s時(shí)游泳耗氧率達(dá)到最大值, 此后游泳耗氧率顯著性降低(P＜0.05); 在水溫24℃水體中1齡組當(dāng)水流速達(dá)到24 cm/s時(shí)游泳耗氧率達(dá)到最大值(423.59 ±24.04) mg/(g·h), 當(dāng)流速升高到32 cm/s時(shí)游泳耗氧率降低到最低值(349.10±19.42) mg/(g·h)。2齡組和3齡組隨著流速增加游泳耗氧率不斷增加, 當(dāng)達(dá)到32 cm/s時(shí)游泳耗氧率分別達(dá)到最大值(481.35±15.40)和(453.56±24.57) mg/(g·h), 此后隨著流速增加游泳耗氧率明顯降低。

表2 不同年齡組水溫和流速與游泳耗氧率的雙因素方差分析Tab. 2 Two-factor variance analysis of the water temperature, the flow velocity and the oxygen consumption rate in different age groups

圖3 在不同水溫下流速對3個(gè)年齡白斑紅點(diǎn)鮭游動(dòng)耗氧量的影響Fig. 3 Effects of the water velocity on the oxygen consumption of Salvelinus leucomaenis at three different ages at different water temperatures

3 討論

3.1 水溫、流速和體重與白斑紅點(diǎn)鮭游泳能力的關(guān)系

游泳運(yùn)動(dòng)為魚類捕食、逃逸、洄游和繁殖等提供必要的保障, 是其重要的生存活動(dòng)方式[15]。水溫和水流作為魚類生活環(huán)境的非生物性因子, 能夠刺激魚類的感覺器官, 使其產(chǎn)生相應(yīng)的活動(dòng)方式及反應(yīng)機(jī)制[11]。1958年Brett等[16]首次提出臨界游泳速度,即魚類最大有氧持續(xù)游泳速度, 多年來國內(nèi)學(xué)者針對魚種類、體重、攝食水平等生物因素和水溫、鹽度、水流等非生物因素的影響進(jìn)行了深入的研究,并將臨界游泳速度作為了衡量魚類變速游泳能力的重要評價(jià)指標(biāo)之一[17—19]。本文研究了水溫和體重與臨界游泳速度的關(guān)系, 研究發(fā)現(xiàn)同等水溫下白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度均隨著年齡的增長而增加, 即體重較大的個(gè)體在相同水溫下抵抗水流的游動(dòng)能力較強(qiáng)。3個(gè)年齡組白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度的最低值均出現(xiàn)在低溫區(qū), 隨著水溫的升高臨界游泳速度均在增加, 當(dāng)水溫升高到16℃時(shí)臨界游泳速度達(dá)到最大值, 此后隨著水溫進(jìn)一步升高到20℃, 臨界游泳速度雖出現(xiàn)略微降低, 但經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析16℃和20℃時(shí)臨界游泳速度無顯著性差異(P＞0.05), 當(dāng)水溫達(dá)到24℃時(shí)卻出現(xiàn)明顯降低。Boutilier等[20]和徐革鋒等[13]通過對七鰓鰻(Petromyzon marinus)和細(xì)鱗鮭的研究認(rèn)為能量底物(Energy stores)被快速消耗殆盡以及乳酸等代謝產(chǎn)物的累積過度是導(dǎo)致臨界游泳速度隨水溫變化的主要因素。本研究分析得出白斑紅點(diǎn)鮭臨界游泳速度最低值出現(xiàn)在低溫區(qū), 應(yīng)該是低溫限制能量底物的動(dòng)員、活化和利用, 使得能量轉(zhuǎn)化率降低, 魚體能量底物濃度供給不足, 進(jìn)而導(dǎo)致臨界游泳速度較低。隨著水溫的升高能量轉(zhuǎn)化率不斷提高,能量底物濃度逐漸增加, 魚類抵抗水流的游動(dòng)能力增強(qiáng), 其臨界游泳速度也在增加。在高溫24℃時(shí)隨著流速不斷增加, 力竭性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致有氧呼吸提供能量已不能滿足機(jī)體需要, 無氧代謝過早啟動(dòng), 致使乳酸等代謝產(chǎn)物迅速積累過多抑制了有氧代謝效率,因此出現(xiàn)臨界游泳速度降低的現(xiàn)象。白斑紅點(diǎn)鮭在16℃和20℃能量底物供給和抑制作用基本達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡, 因此, 此水溫的臨界游泳速度最高, 因此認(rèn)為白斑紅點(diǎn)鮭在水溫16℃和20℃水體中的運(yùn)動(dòng)能力相對較強(qiáng), 且體重較大的個(gè)體在相同水溫下抵抗水流的運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)于體重較小的個(gè)體。

3.2 水溫、流速和體重與白斑紅點(diǎn)鮭呼吸的影響

魚類機(jī)體生理功能的完成會(huì)受到氧氣的攝入、運(yùn)輸、底物利用和代謝廢物的清除等代謝能力方面的影響[14]。魚類的耗氧率是重要的呼吸代謝反應(yīng)參數(shù), 通過分析水溫和流速等因素與耗氧率的相互關(guān)系可以了解魚類的代謝規(guī)律[21]。本研究在測定臨界游泳速度的同時(shí)測定其實(shí)時(shí)游泳耗氧率, 即在特定水溫下所能承受最大流速過程中的耗氧率。研究發(fā)現(xiàn)白斑紅點(diǎn)鮭在適宜的相同條件下體重越大其耗氧率卻越低, 這與皺紋盤鮑(Haliotis discus hannai)[22]、中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)[23]和管角螺(Hemifusus tuba)[24]等不同物種, 以及與圓口銅魚(Coreius guichcnoti)[9]和羅非魚[10]等同一物種的研究一致。白斑紅點(diǎn)鮭游泳耗氧率最大值隨著水溫的升高而增高。在低溫組的4℃和8℃時(shí), 其游泳耗氧率均隨著流速的增長出現(xiàn)不同幅度的增長, 但與高溫組相比整體游泳耗氧率卻偏低, 這可能與水溫較低影響了有氧呼吸相關(guān)酶類活性和血液循環(huán)運(yùn)輸氧氣能力導(dǎo)致[13, 23], 詳細(xì)機(jī)理有待下一步更深入研究。在12℃和16℃其游泳耗氧率雖然隨著流速增加不斷增加, 但魚力竭和魚力竭前一檔流速時(shí)其游泳耗氧率增加幅度明顯降低, 甚至在20℃和24℃時(shí)隨著流速不斷增加, 當(dāng)達(dá)到一定極限后出現(xiàn)了游泳耗氧率降低的現(xiàn)象, 且在24℃水體中游泳耗氧率降低更加明顯。魚類的這種代謝調(diào)整可能與其長期適應(yīng)變化的環(huán)境條件有關(guān)[13, 19]。魚類在一定水溫下, 為保證游泳的持續(xù)性過早地啟動(dòng)無氧代謝, 由于水溫較高使其機(jī)體內(nèi)肌酸迅速積累, 且二氧化碳未能及時(shí)清除, 而阻礙了有氧代謝的進(jìn)行導(dǎo)致了游泳耗氧率降低[25], 這與宋波瀾等[26]對紅鰭銀鯽(Barbodes schwanenfeldi)、蔡露等[27]對齊口裂腹魚(Schizothorax prenanti)和徐革鋒等[13]對細(xì)鱗鮭的研究結(jié)果基本一致。因此, 本研究認(rèn)為1齡、2齡和3齡組白斑紅點(diǎn)鮭適宜的最高水溫不應(yīng)超過20℃, 1齡組最高流速不應(yīng)超過32 cm/s, 2齡組最高流速不應(yīng)超過40 cm/s, 3齡組最高流速不應(yīng)超過48 cm/s。

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EFFECTS OF THE WATER TEMPERATURE AND THE WEIGHT ON THE CRITICAL SWIMMING SPEED AND OXYGEN CONSUMPTION RATE OF SALVELINUS LEUCOMAENIS

ZHANG Yong-Quan1, YIN Jia-Sheng1, XU Ge-Feng2, XI Qing-Kai1, MA Bo1and BAI Qing-Li1
(1. Heilongjiang River Fisheries Research Institute of Chinese Academy of Fishery Sciences, Harbin 150070, China; 2. College of Animal Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

In this study, we applied ecological methods to measure the critical swimming speed and the oxygen consumption rate of three age groups of Salvelinus leucomaenis (one-year old, two-year old and three-year old) at different water temperatures (4, 8, 12, 16, 20, 24 ) and℃ the flow velocity. The results showed that both the water temperature and the body weight had significant effects on the critical swimming speed (P＜0.05), however, the interaction between the two factors did not (P＞0.05). At the same water temperature, the critical swimming speed of Salvelinus leucomaenis increased along with the aging/increase in weight. At 4 , ℃ the critical swimming speed was the lowest, which were (21.6±1.06) cm/s, (22.93±0.61) cm/s and (30.27±1.29) cm/s for the three groups respectively. The critical swimming speed increased along with the rise of the water temperature in all groups, and reached the maximum at 16 , ℃ which were (39.6±0.80) cm/s, (46.80±0.80) cm/s and (53.73±1.22) cm/s for the three groups respectively. Then the speed slightly decreased as the water temperature rose to 20℃. However, there was no statistical difference in the speed at 16 and ℃ at 20℃ (P＞0.05). When the water temperature further rose to 24 , ℃ the critical swimming speed dropped significantly. The water temperature, the flow velocity and the interaction between these two factors displayed significant effects on the oxygen consumption rate (P＜0.05). Under the same suitable conditions, the oxygen consumption rate of Salvelinus leucomaenis significantly decreased as the weight increased. Overall, the oxygen consumption rates of the three groups were all increased with the rise of the water temperature and the flow rate, but the swimming oxygen consumption appeared to decrease when the water temperature and the flow rate reached a certain value. This study demonstrated that heavier individuals had higher swimming ability against the water flow given the same water temperature. The suitable water temperature for the three groups of Salvelinus leucomaenis should not exceed 20℃, and the maximum flow rate should be no higher than 32 cm/s, 40 cm/s and 48 cm/s for the three groups respectively.

Salvelinus leucomaenis; Water temperature; Flow velocity; Oxygen consumption rate; Critical swimming speed

S965.1

A

1000-3207(2015)04-0661-08

10.7541/2015.88

2014-08-18;

2015-02-12

國家科技支撐計(jì)劃(2012BAD25B10); 公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201003055)資助

張永泉(1982—), 男, 蒙古族; 黑龍江哈爾濱人; 助理研究員; 碩士; 主要從事魚類繁殖生物學(xué)和生態(tài)學(xué)研究。E-mail: atai0805@163.com

白慶利, 研究員, E-mail: bql2002sc@hotmail.com