溫度與pH對方形網(wǎng)紋溞生長及生殖的影響

吉聰聰，楊雪，陳宏健，陳憲，謝松，b

（河北大學(xué)a.生命科學(xué)學(xué)院，b.河北省動物系統(tǒng)學(xué)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071002）

溫度與pH對方形網(wǎng)紋溞生長及生殖的影響

吉聰聰a，楊雪a，陳宏健a，陳憲a，謝松a，b

（河北大學(xué)a.生命科學(xué)學(xué)院，b.河北省動物系統(tǒng)學(xué)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071002）

為了研究環(huán)境對方形網(wǎng)紋溞（Ceriodaphnia.quadrangula）生長的影響，采用不同溫度（15、20、25、30℃）和不同酸堿度（pH值分別為6、7、8、9、10）培養(yǎng)方形網(wǎng)紋溞，測定其內(nèi)稟增長率（rm）、周限增長率（λ）、平均世代周期（T）、凈生殖率（R0）、平均壽命、第1懷卵日、平均生殖間隔期和總生殖量等生長和生殖指標(biāo).結(jié)果表明：溫度對方形網(wǎng)紋溞的生命參數(shù)有顯著影響，30℃處理組中，群體的rm和λ均顯著高于其他組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05），但個體的平均壽命、第1懷卵日和平均生殖間隔期低于其他組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）；25℃處理組中，個體的平均壽命和總生殖量、群體的R0均高于其他處理組.方形網(wǎng)紋溞的pH生存范圍較寬，pH 6～pH 10范圍內(nèi)均可生長，pH 6組個體的總生殖量、群體的rm、λ和R0都顯著高于其他組，但網(wǎng)紋溞在弱堿性環(huán)境下（pH 8）壽命最長.

方形網(wǎng)紋溞；溫度；pH；生長；生殖

方形網(wǎng)紋溞（Ceriodaphnia quadrangula）隸屬于節(jié)肢動物門（Arthropoda）甲殼綱（Crustacea）枝角亞目（Cladocera），是淡水枝角類中的重要類群，在我國生態(tài)和地理分布廣泛.方形網(wǎng)紋溞生活周期短，培養(yǎng)方法簡便，對毒物敏感，是一類良好的實(shí)驗(yàn)動物.枝角類動物具有營養(yǎng)豐富、繁殖迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、便于大量人工培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖育苗中理想的活體餌料.在水產(chǎn)養(yǎng)殖中采用枝角類作為餌料，其營養(yǎng)成分可以滿足魚、蝦、蟹類生長和發(fā)育的需求[1].

目前我國對方形網(wǎng)紋溞的研究主要集中在毒性方面，關(guān)于環(huán)境因素對方形網(wǎng)紋溞影響的研究相對缺乏.為此，本研究觀察記錄了不同溫度和pH下方形網(wǎng)紋溞的生長和生殖情況，以期為網(wǎng)紋溞的科學(xué)養(yǎng)殖提供基礎(chǔ)資料.

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

材料：方形網(wǎng)紋溞采集自河北省保定市護(hù)城河?xùn)|風(fēng)路段.在顯微鏡下從撈取的混合溞中挑出1只本研究所需的方形網(wǎng)紋溞進(jìn)行培養(yǎng)，在子代中挑選1只體型較大、懷卵數(shù)目較多的個體進(jìn)行后續(xù)培養(yǎng)，其產(chǎn)生的子代即為純種.

餌料：將熟雞蛋蛋黃加水研碎，放置1 d，即可作為餌料.

1.2 方法

1.2.1 不同溫度下方形網(wǎng)紋溞個體的生長指標(biāo)

方形網(wǎng)紋溞的生存適宜溫度為15～30℃[2].根據(jù)這一范圍，本研究預(yù)備了4個水浴培養(yǎng)箱，分別將培養(yǎng)溫度設(shè)置為15、20、25和30℃.每個培養(yǎng)箱中放置10個容量為50mL的燒杯，每個燒杯中移入1只幼年的方形網(wǎng)紋溞，觀察記錄第1次懷卵的時間（第1懷卵日）、新生幼溞和死亡成溞的數(shù)量，同時把新生幼溞吸出，直到成溞全部死亡.每天定時更換培養(yǎng)液，網(wǎng)紋溞不能離開水，轉(zhuǎn)移時用吸管帶水移動.剛出生的幼溞體長0.4mm左右，用管口內(nèi)徑1mm的吸管吸出，成溞體長1.33mm左右，用管口內(nèi)徑2mm的吸管吸出.操作時要小心避免碰傷，凡受傷的個體不能用于實(shí)驗(yàn).

1.2.2 不同溫度下方形網(wǎng)紋□群體的生長指標(biāo)

方法參照文獻(xiàn)[3].4個水浴培養(yǎng)箱溫度同樣設(shè)置為15、20、25和30℃，每個培養(yǎng)箱中放置3個容量為250mL的燒杯，每個燒杯內(nèi)加入200mL的溞類培養(yǎng)液，移入10只幼溞.每天定時更換培養(yǎng)液，觀察記錄新生幼溞和死亡成溞的數(shù)量，把新生幼溞帶水吸出，直到成溞全部死亡.

1.2.3 pH對方形網(wǎng)紋溞的急性毒性[4]

由于低pH和高pH對方形網(wǎng)紋溞都有毒性，通過查閱文獻(xiàn)了解其他枝角類pH適合范圍[5]，設(shè)置了低pH（4.52、4.79、5.08、5.39、5.71、6.05）和高pH（10.08、10.34、10.61、10.89、11.17、11.46）2組實(shí)驗(yàn)，采用幾率單位法計(jì)算pH對方形網(wǎng)紋溞的半致死量（LC50）.25℃下，用濃度為1mol/L的NaOH和HCl調(diào)節(jié)出實(shí)驗(yàn)設(shè)置的不同pH值.每個燒杯（容積250mL）中加入200mL培養(yǎng)液，移入10只新生幼溞，每隔2 h觀察1次，測定并調(diào)節(jié)pH值，使其波動幅度小于±0.1.當(dāng)觀察到方形網(wǎng)紋溞沉入水底并且輕轉(zhuǎn)容器15 s內(nèi)無任何反應(yīng)時，判定其死亡[6]，并且及時剔除死亡個體.每個酸堿度設(shè)置3個重復(fù).

1.2.4 pH對方形網(wǎng)紋溞生殖的影響

實(shí)驗(yàn)方法同1.2.3，pH值為6.0、7.0、8.0、9.0、10.0共5個實(shí)驗(yàn)組，培養(yǎng)和記錄方法同1.2.2.

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編寫不同溫度和酸堿度下方形網(wǎng)紋溞的生命表.內(nèi)稟增長率（rm）及其他相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)以下公式計(jì)算[7]：

式中：x為日齡值（d）；lx為存活率（ind/d）；mx為特定年齡繁殖率（ind/d）；R0為凈增殖率（ind/d）；T為平均世代周期（d）；λ為周限增長率（ind/d）.

應(yīng)用SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Duncan多重比較.

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對方形網(wǎng)紋溞個體和種群的影響

不同溫度下方形網(wǎng)紋溞個體和種群的生命參數(shù)觀測結(jié)果如表1所示.

表1 不同溫度下方形網(wǎng)紋溞個體和種群的生命參數(shù)Tab.1 Life parametersof individualand population of Ceriodaphnia quadrangula under different temperatures

由表1可以看出，培養(yǎng)溫度為25℃時，方形網(wǎng)紋溞個體的平均壽命最長，溫度過低或過高都會縮短方形網(wǎng)紋溞的壽命，尤其是高溫（30℃）對方形網(wǎng)紋溞壽命的影響程度最大，不同處理組間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.第一懷卵日和平均生殖間隔期均隨著培養(yǎng)溫度的升高而縮短.方形網(wǎng)紋溞的總生殖量則是隨著培養(yǎng)溫度的升高先增加，到25℃時生殖量最大，溫度繼續(xù)升高時，總生殖量下降.

rm為特定條件下具有穩(wěn)定年齡組配種群的最高瞬時增殖速率，它能比較全面地概括種群的增長能力.表1顯示，rm隨著培養(yǎng)溫度的升高而增加，溫度由25℃升高至30℃時，rm增加了近1倍，顯著高于其他組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.λ隨著培養(yǎng)溫度的升高而增加，T隨著培養(yǎng)溫度的升高而降低，尤其是溫度由25℃升高至30℃，2個參數(shù)都發(fā)生急劇變化，30℃處理組的λ和T同其他組之間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.R0隨著培養(yǎng)溫度的升高而增大，25℃時達(dá)到峰值，此后隨著培養(yǎng)溫度的進(jìn)一步升高而下降，各組之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.

2.2 pH對方形網(wǎng)紋溞的急性毒性

分別根據(jù)低pH范圍內(nèi)和高pH范圍內(nèi)不同pH值對應(yīng)的方形網(wǎng)紋溞的死亡概率，得到各自的線性回歸方程，相關(guān)性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.05）.根據(jù)回歸方程計(jì)算得到2個pH范圍內(nèi)網(wǎng)紋溞的半致死劑量分別為5.54和10.88，即pH在5.54～10.88之間時，網(wǎng)紋溞能夠較好地生長.由此設(shè)計(jì)pH范圍為6～10.

表2 pH對方形網(wǎng)紋溞的半致死量Tab.2 pH ofhalf lethaldose of C.quadrangula

2.3 pH對方形網(wǎng)紋溞個體和種群生長和生殖的影響

不同pH下方形網(wǎng)紋溞個體和種群各項(xiàng)生長參數(shù)的變化情況如表3所示.

表3 不同pH下方形網(wǎng)紋溞個體和種群的生命參數(shù)Tab.3 Life parametersof individualand population of C. quadrangula under different pH

由表3可以看出，培養(yǎng)液pH相對較低時（pH 6），方形網(wǎng)紋溞個體的第1懷卵日、平均生殖間隔期和T都最短，總生殖量最大，即酸性環(huán)境有利于網(wǎng)紋溞的繁殖；弱堿性環(huán)境下（pH 8），方形網(wǎng)紋溞的平均壽命最長，pH 6的培養(yǎng)液中，方形網(wǎng)紋溞的壽命也較長.對于方形網(wǎng)紋溞種群來說，弱酸環(huán)境下（pH 6），種群的rm、λ和R0都最大，T最小，隨著培養(yǎng)液pH值的升高，種群的增長速率總體呈下降趨勢.這說明弱酸環(huán)境會刺激方形網(wǎng)紋溞種群的增長.

3 討論與結(jié)論

3.1 溫度對方形網(wǎng)紋溞生命參數(shù)的影響

國內(nèi)外己有的關(guān)于枝角類的研究表明，隨著環(huán)境中溫度的升高，枝角類的性成熟加快，首次產(chǎn)幼溞的時間和產(chǎn)幼間隔期則縮短[8].王丹麗等[9]在研究溫度對老年低額溞（Simocephalusvetulus O.F.Muller）和蚤狀溞（Dhpania Pulex Leydig）生長與生殖的影響時發(fā)現(xiàn)，2種溞的發(fā)育速率均隨著環(huán)境溫度的升高而增大，35℃時則下降，老年低額溞和蚤狀溞的最大內(nèi)稟增長率分別在30℃和25℃時達(dá)到最大；鄧道貴等[10]在同類研究中也發(fā)現(xiàn)，25℃下老年低額溞的生殖量、最大體長和內(nèi)稟增長率均高于其在20℃下的數(shù)值.本研究設(shè)置的方形網(wǎng)紋溞的培養(yǎng)溫度為15～30℃，在此溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，方形網(wǎng)紋溞個體的第1懷卵日、平均生殖間隔期和T縮短，平均壽命、總生殖量和R0隨著溫度的升高先增大，25℃達(dá)到最大值，30℃又開始下降.由此認(rèn)為，25℃時方形網(wǎng)紋溞個體的生長最好，種群的凈增值率最大；30℃有利于方形網(wǎng)紋溞種群的增長，但該溫度下方形網(wǎng)紋溞個體的壽命最短.因此綜合考慮，建議人工養(yǎng)殖方形網(wǎng)紋溞時環(huán)境溫度設(shè)置為25～27℃.

3.2 酸堿度對方形網(wǎng)紋溞生命參數(shù)的影響

水生生態(tài)系統(tǒng)中水體的酸堿度是非常重要的非生物因子之一，它會直接影響水生生物的生長和繁殖，進(jìn)而影響該種生物在水體中的分布和多度.過高或過低的酸堿度都不利于溞類的生長和繁殖.何志輝等[11]研究了晉南和銀川地區(qū)水體的溞類，發(fā)現(xiàn)不同種類的溞對水體酸堿度的要求不同，如虱形大眼溞（Poiyphemus pediculus）、小頭船卵溞（Scapholebris microcephala）、矮小銳額溞（Alonella nana）、小型銳額溞（A.exigua）和鐮角銳額溞（A.excises）等分布在pH 3.8的酸性水體中；秀體尖額溞（A.diaphana）和直額裸腹溞（Moina rectirostris）則生存在pH 10的水體中.本研究發(fā)現(xiàn)方形網(wǎng)紋溞能夠在較大的pH范圍內(nèi)存活，在酸性環(huán)境下其在24 h時LC50的pH值為5.54，在堿性環(huán)境下24 h時LC50的pH為10.88.

pH6處理組的方形網(wǎng)紋溞rm和λ顯著高于其他組，表明pH為6最利于其種群數(shù)量的快速增長.pH值在7～10組之間，網(wǎng)紋溞的rm、λ、T和R0差異均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＞0.05），說明網(wǎng)紋溞能適應(yīng)非常寬的pH范圍.李共國等[12]根據(jù)網(wǎng)紋溞的生態(tài)分布，認(rèn)為其適于在堿性水域中生存.趙文等[5]研究了水體酸堿度對西藏擬溞（Daphniopsis tibetana Sars）生存和繁殖的影響，發(fā)現(xiàn)其最適pH為7～8，但在研究其生態(tài)分布時，又發(fā)現(xiàn)西藏擬溞主要分布在高原堿性（pH＞9）水體中.本研究中弱酸水體有利于方形網(wǎng)紋溞的繁殖，但不利于其長期生存，一方面是因?yàn)榉叫尉W(wǎng)紋溞在pH 8的條件下平均壽命最長，另一方面弱酸環(huán)境下種群數(shù)量的快速增長會導(dǎo)致水體中空間、食物等資源的匿乏，最終引起網(wǎng)紋溞數(shù)量的下降.因此，建議人工養(yǎng)殖方形網(wǎng)紋溞時，培養(yǎng)液的pH范圍設(shè)置為7～8.

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（責(zé)任編校 紀(jì)翠榮）

Effectsof tem perature and pH on the grow th and production of Ceriodaphnia quadrangula

JICongconga，YANGXuea，CHENHongjiana，CHENXiana，XIESonga，b
（a. College of Life Sciences，b. The Key Laboratory of Zoological Systematics and Application，Hebei University，Baoding 071002，Hebei Province，China）

To research the influence of environment on Ceriodaphnias quadrangula，the growth and production of C. quadrangula was studied atdifferent temperatures（15，20，25，30℃）under differentpH values（6，7，8，9，10）.The growth and prodution indexes of C.quadrangula weremeasured，including the intrinsic rate of increase（rm），finite rate of increase（λ），mean generation time（T），net reproduction rate（R0），mean lifespan，ageat firstbrood，mean intervalbetween clutch and fecundity.The resultsshowed that temperaturewasan important factor for the growth and production of C.quadrangula.The rmandλat30℃were significantly higher than those in other groups，and the difference had statistic significance（p＜0.05）. While themean lifespan，age at first brood and interval between clutch and fecundity were lower than other groups.The individual life expectancy，the total reproductive and net reproduction rate at 25℃were significantly higher than those in other groups.C.quadrangula can survive in the wide range of pH，which can live in the scope of pH6-pH10.When C. quadrangula was reared at pH 6，rm，λand R0were significantly higher than those of other groups，but the C.quadrangula under the environmentofweak alkaline（pH8）had the longest life apan.

Ceriodaphnia quadrangula；temperature；pH；growth；production

Q959.9；S917.4

A

2015-03-18

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（C2015201165）；河北大學(xué)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2011218）.

吉聰聰（1988—），女，碩士研究生.

謝松（1964—），男，教授，主要從事水生動物生理與分子生物學(xué)方面的研究.

1671-1114（2015）03-0105-04