不同溫度梯度和規(guī)格體重對大彈涂魚(Boleophthalmus pectinirostris)耗氧率(RO)和排氨率(RN)的影響*

周銀環(huán) 曹伏君 羅 杰 葉 寧

(廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院 湛江市海洋生態(tài)與養(yǎng)殖環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湛江 524025)

大彈涂魚(Boleophthalmus pectinirostris), 又名花跳、跳跳魚, 隸屬于鱸形目(Perciformes)、彈涂魚科(Periophthalmidae) (洪萬樹等, 1988), 常見于我國東南部沿海的紅樹林濕地地區(qū), 其肉質(zhì)鮮美, 營養(yǎng)豐富,富含多種氨基酸, 具有滋補(bǔ)強(qiáng)身功效, 有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和良好的養(yǎng)殖前景。我國國內(nèi)對大彈涂魚的養(yǎng)殖和繁育研究已取得較好成果(吳善, 2006; 張其永等,2006), 并獲得育苗成功。葉啟旺等(2006)研究了大彈涂魚土池育苗技術(shù), 其人工養(yǎng)殖正處于推廣階段。大彈涂魚具有魚病少、養(yǎng)殖技術(shù)容易掌握、活魚耐長途運(yùn)輸、養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn), 促進(jìn)大彈涂魚養(yǎng)殖迅猛發(fā)展。但目前關(guān)于大彈涂魚其他方面的研究不多,主要集中在大彈涂魚的形態(tài)特征、行為習(xí)性、性腺發(fā)育等。劉至治等(2009)應(yīng)用RAPD技術(shù)及細(xì)胞色素b(Cyt b)基因序列, 分析了長江口及其南部鄰近地區(qū)大彈涂魚群體遺傳結(jié)構(gòu)及種群歷史; 張春丹等(2006)研究了重金屬鎘脅迫條件下大彈涂魚外周血微核率和肝臟過氧化物酶活性的變化。本研究采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法, 以大彈涂魚為研究對象, 對其在不同溫度梯度及規(guī)格體重下的耗氧率(RO)和排氨率(RN)變化加以分析, 以期研究溫度梯度和規(guī)格體重這兩項(xiàng)特質(zhì)對該魚種的呼吸和排泄的影響作用; 同時(shí)也在探究大彈涂魚能源物質(zhì)的變化規(guī)律, 為對其今后的生理生態(tài)、培育繁殖、人工育苗提供理論資料, 促進(jìn)大彈涂魚養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)用魚是從湛江自然海區(qū)當(dāng)天采捕的大彈涂魚(Boleophthalmuspectinirostris)。選擇無病無傷、行動迅速、生命力強(qiáng)的個(gè)體作為試驗(yàn)用魚, 按體長分為大、中、小三組(表1), 以備實(shí)驗(yàn)。pH為(8.2±0.3), 鹽度為(23.4±0.5), 水溫為(26±0.5) oC。

表1 大彈涂魚的生物學(xué)數(shù)據(jù)Tab.1 Biological data of B. pectinirostris

1.2 方法

實(shí)驗(yàn)設(shè) 5 個(gè)溫度(T)梯度(16、21、26、31、36) oC,每個(gè)溫度組選三種個(gè)體(大, 中, 小)進(jìn)行代謝實(shí)驗(yàn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 每組放一尾魚較為合適, 對每一種個(gè)體、各溫度梯度均設(shè)置2個(gè)重復(fù)組; 各溫度組設(shè)置1個(gè)無魚組, 用于溶氧及氨氮測定的對照組。當(dāng)鹽度值為 27時(shí), 采用水浴鍋和冰塊調(diào)節(jié)溫度, 在達(dá)到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)溫度梯度(16、21、26、31、36) oC后, 讓魚在此溫度下適應(yīng)2h。實(shí)驗(yàn)代謝瓶(500mL)內(nèi)裝100mL海水, 液體石蠟密封。實(shí)驗(yàn)持續(xù)2h后, 采用虹吸法取代謝瓶中的水樣, 測定其溶解氧和氨氨濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用濾紙將魚外表的水分吸干, 游標(biāo)卡尺測量其體長, 電子天平稱體重。

1.3 實(shí)驗(yàn)計(jì)算

DO的測定: 采用改進(jìn)的溫克勒碘量法(Winkler法) (GB7489-87); NH4+-N測定: 采用奈氏試劑法(國家環(huán)境保護(hù)總局, 2002)。并據(jù)此計(jì)算出耗氧率(RO)和排氨率(RN)的數(shù)值。

式中,RO為耗氧率[mg/(g.h)]; DO0為空白組流出的海水溶解氧值(mg/L), DOt為實(shí)驗(yàn)大彈涂魚呼吸流出的水樣溶解氧值(mg/L),V為實(shí)驗(yàn)水流速度(L/h),W為大彈涂魚體重(g)。

式中,RN為排氨率[μg/(g.h)];N0為空白組流出的海水氨氮值(μg/L);Nt為實(shí)驗(yàn)大彈涂魚呼吸后流出的水樣氨氮值(μg/L);V為實(shí)驗(yàn)組水流的速度(L/h);W為大彈涂魚體重(g)。

溫度系數(shù) Q10和氧氮比(O︰N)的計(jì)算方法: Q10的定義為: 當(dāng)水溫升高 10oC時(shí), 魚類或其他水產(chǎn)動物的呼吸和排泄發(fā)生變化的比率。

公式為: lgQ10= 10×(lgR2–lgR1)/(T2–T1), 其中R1、R2分別為溫度T1、T2的耗氧率或排氨率。

氧氮比(O︰N)為魚體消耗氧的克原子數(shù)與排出氮克原子數(shù)的比率, 即O︰N=RO/RN。

1.4 數(shù)據(jù)的處理

對所有數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)軟件(Sta-Tistica 6.0)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用 Duncan’s多重比較分析組間差異,P<0.05表示差異顯著水平,P<0.01表示差異極顯著水平。

2 結(jié)果

2.1 不同溫度梯度及規(guī)格體重對大彈涂魚耗氧率(RO)的影響

如圖1所示, 當(dāng)溫度16—31oC時(shí), 溫度對大彈涂魚的耗氧率有較為顯著的影響, 耗氧率隨溫度的升高而升高, 并在 31oC時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)水溫繼續(xù)升高時(shí)(31—36oC), 大彈涂魚的耗氧率下降。在同一溫度下, 隨著大彈涂魚體重的增大, 其單位體重的耗氧率逐漸降低。

大彈涂魚的耗氧率(RO)與體重(W)的回歸關(guān)系可用冪函數(shù)RO=aWb(R2=0.966,P<0.01)來表示, 回歸方程的系數(shù)及相關(guān)參數(shù)見表2。表明大彈涂魚體重與耗氧率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, 隨著體重的增加大彈涂魚的耗氧率呈下降的趨勢。

圖1 不同溫度梯度和規(guī)格體重對大彈涂魚耗氧率(RO)的影響Fig.1 Influences of different temperature and weight sizes on RO of B. pectinirostris

表2 不同溫度下大彈涂魚的耗氧率(RO)與體重的回歸方程參數(shù)Tab.2 The equation of regression’s parameter for RO and weight of B. pectinirostris in different temperature

方差分析(ANOVA)顯示(表 3), 溫度和體重對耗氧率有顯著影響(P<0.01), 而溫度和體重的交替作用對耗氧率影響不顯著(P

表3 不同溫度下大彈涂魚耗氧率(RO)的ANOVA分析Tab.3 Analysis of ANOVA on RO of B. pectinirostris in different temperature

2.2 不同溫度梯度和規(guī)格體重對大彈涂魚排氨率(RN)的影響

如圖2所示, 大彈涂魚的排氨率隨著溫度的升高呈現(xiàn)上升的狀態(tài), 低溫時(shí), 排氨率呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢, 在31—36oC時(shí)上升的最快。在相同的溫度下, 隨著大彈涂魚體重的增加排氨率下降, 而排氨率的變化 范 圍 在 64.26—496.76μg/(g.h)之 間 , 平 均 為243μg/(g.h)。大彈涂魚的體重(W)與單位體重的排氨率(RN)之間的關(guān)系符合冪函數(shù)方程RN=cWd, 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(見表4)。

方差分析(ANOVA)顯示(表 5), 溫度和體重對排氨率有顯著影響(P<0.01), 而溫度和體重的交替作用對排氨率影響也有顯著影響(P

圖2 不同溫度梯度和規(guī)格體重對大彈涂魚排氨率(RN)的影響Fig.2 Influences of different temperature and weight sizes on RN of B. pectinirostris

表4 不同溫度下大彈涂魚排氨率(RN)與魚體重的回歸方程參數(shù)Tab.4 The equation of regression’s parameter for RN and weight of B. pectinirostris in different temperature

表5 不同溫度下大彈涂魚排氨率(RN)的ANOVA分析Tab.5 Analysis of ANOVA on RN of B. pectinirostris in different temperature

2.3 不同溫度梯度和規(guī)格體重對大彈涂魚代謝的影響

大彈涂魚在 16—36oC 時(shí), 呼吸 Q10范圍為0.798—2.440, 平均值為 1.495; 而排泄 Q10范圍在1.239—2.997之間, 平均值為1.798, 以上數(shù)值基本在正常數(shù)據(jù)范疇內(nèi)波動(表6)。

表6 不同溫度下大彈涂魚呼吸和排泄的Q10值Tab.6 The Q10 values of B. pectinirostris’s excretion and respiration at different temperature

O︰N(呼吸氧原子數(shù)與排出的氨態(tài)氮原子之比)見表7, 圖3。O︰N的比值范圍在12.5—40之間, 其總的平均值為23.1; 當(dāng)溫度為36oC時(shí), O︰N值最小。

3 討論

3.1 不同溫度梯度對大彈涂魚呼吸和排泄的影響

魚類是變溫動物, 易受外界環(huán)境溫度的影響(朱祥宇等, 2013)。溫度是影響魚類呼吸和排泄等代謝活動最主要的因子(徐革鋒等, 2014)。在一定的適溫范圍內(nèi), 當(dāng)環(huán)境溫度由低到高逐漸增加時(shí), 溫度越高,魚類所需維持生命活動的各組織器官的活性必須增強(qiáng), 相應(yīng)的各種酶活性提高, 引起其基礎(chǔ)代謝旺盛,代謝活動不斷加強(qiáng), 活動強(qiáng)度增大, 外在表現(xiàn)即為耗氧率增加(宋蘇祥等, 1997)。對許多魚類的研究成果均證實(shí)了這一點(diǎn)(閆茂倉等, 2007; 徐鋼春等, 2012;何亞等, 2014; 鄧超準(zhǔn)等, 2015)。但是, 在適溫范圍以外, 魚體的生理機(jī)能會發(fā)生顯著變化, 引起魚類代謝水平異常, 甚至一些機(jī)能性代謝停止活動, 導(dǎo)致魚體耗氧率迅速下降(張倩等, 2007)。

表7 不同溫度下耗氧率和排氨率之間的比值(O︰N)Tab.7 O/N ration between Oxygen-consumption and ammonia excretion rate of B. pectinirostris at different temperature

圖 3 不同溫度下各規(guī)格大彈涂魚耗氧率(RO)與排氨率(RN)的比值Fig.3 Various ratio of RO to RN of B. pectinirostris at different temperature and weight sizes

在本研究中, (21—31oC)水溫范圍內(nèi), 隨水溫的逐步上升, 大彈涂魚的耗氧率(RO)也明顯升高, 與對前述魚類 包 括 鮸 魚 、刀鱭、紅鰭東方 鲀 和星洲紅魚等的研究結(jié)果基本一致(閆茂倉等, 2007; 徐鋼春等,2012; 何亞等, 2014; 鄧超準(zhǔn)等, 2015), 與魚類RO隨溫度上升而升高的普遍規(guī)律相吻合, 同時(shí), 也說明該溫度范圍(21—31oC)是大彈涂魚的適合溫度。

溫度梯度對魚類的排氨率(RN)影響, 主要具體表現(xiàn)在對魚體組織代謝速率的影響。當(dāng)水溫范圍一定時(shí),隨著水溫升高, 魚體的組織代謝速率加快, 所產(chǎn)出的氨、尿素含量增多; 當(dāng)超過該水溫的上限后, 魚體的組織代謝進(jìn)入麻痹狀態(tài), 甚至可能出現(xiàn)停止?fàn)顟B(tài), 導(dǎo)致魚體的排氨率也隨之降低(閆茂倉等, 2008; 何亞等,2014)。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明, 在溫度為(16—36oC)時(shí),大彈涂魚的排氨率隨著溫度的升高而明顯增加, 這與對其他魚類包括牙鲆(Paralichthysalivaceus) (張兆琪等, 1997; 張美昭等, 1999)、犬齒牙鲆(Paralichthys dentatus) (王波等, 2003)、花尾胡椒鯛(Plectorhynchus cinctus) (王瑁等, 2001; 李加兒等, 2009)、梭魚(Liza haematocheila) (線薇薇等, 2002)等的研究結(jié)果較為相似, 也與魚類的RN隨著溫度升高而增高的普遍規(guī)律相吻合(閆茂倉等, 2008)。當(dāng)水溫為(31—36oC)時(shí), 大彈涂魚的耗氧率隨溫度的上升而降低, 但排氨率隨水溫上升呈繼續(xù)升高的趨勢。

作為溫度變化影響魚類代謝的一項(xiàng)重要指標(biāo),Q10值可反映出魚體內(nèi)的反應(yīng)速率與溫度之間的關(guān)系。魚類RO與RN隨著水溫升高而上升, 每當(dāng)溫度上升10oC時(shí), 魚類的RO可增加約2.3倍(溫度系數(shù)Q10=2.3) (張兆琪等, 1997)。有研究表明, 在溫度(10.8—21.5oC)范圍內(nèi), 大西洋牙鲆(P.dentatus)的耗氧率Q10值為 2.336 (王波等, 2004)。有學(xué)者在研究大眼梭鱸(Stizostedionvitreum) 20—25oC 的排氨率時(shí), 對其排氨率 Q10進(jìn)行計(jì)算得出其值為 2.57 (Forsbergetal,1992); 對大菱鲆(Scophthalmusmaximus)排氨率 Q10值的研究結(jié)果也表明其值為1.37 (Bureletal, 1996);條石鯛幼魚(閆茂倉等, 2008)呼吸 Q10平均為 1.274,排泄Q10平均為1.585。同樣, 在相同溫度范圍內(nèi), 南方鲇幼魚耗氧率與排氨率的 Q10值非常接近(況莉等,2001), 表明該魚呼吸與代謝存在相關(guān)性, 與本研究結(jié)果變化趨勢一致。本研究中, 大彈涂魚在(16—36oC)時(shí)呼吸Q10范圍為0.798—2.440, 平均值為1.495; 而排泄 Q10值的范圍為 1.239—2.997, 平均值為 1.798,基本為正常數(shù)據(jù)的范疇。

3.2 不同體重規(guī)格對大彈涂魚呼吸和排泄的影響

魚類體重也是影響其呼吸和排泄的一個(gè)重要因素,一般研究報(bào)道(Herrmann et al, 2000; 何亞等, 2014)認(rèn)為并證實(shí)耗氧率和排氨率與體重之間分別呈冪函數(shù)關(guān)系。本研究中的結(jié)果表明, 大彈涂魚的體重對其呼吸和排泄確有顯著影響。隨著大彈涂魚體重的增加, 其耗氧率和排氨率也隨之逐步降低, 大彈涂魚的耗氧率、排氨率與其體重之間分別呈冪函數(shù)關(guān)系。該結(jié)果與其他魚類的呼吸代謝研究結(jié)果一致(王瑁等, 2001;線薇薇等, 2002; 王波等, 2003; 李加兒等, 2009)。

一般來說, 魚類體重對耗氧量的影響表現(xiàn)為: 耗氧量隨著體重的增加而逐漸升高, 但體重對耗氧率的影響則會因不同魚種以及生長發(fā)育階段而不同。根據(jù)姜祖輝等(1999)的研究結(jié)果, 水生動物用來直接維持其生命的組織和器官(如肝臟和腎臟等)的新陳代謝活力高于其他非直接維持生命的組織(如脂肪和肌肉等), 耗氧率和排氨率的變化可能與魚類在生長過程中的組織、臟器的比重有關(guān)。在魚類生長過程中, 肝臟和腎臟的比率逐漸降低, 脂肪和肌肉等積累增加,會導(dǎo)致魚類的單位重量RO和RN隨著個(gè)體增大而降低的現(xiàn)象出現(xiàn)。究其原因, 因?yàn)橹苯泳S持魚體生命活動的重要組織和器官(肝臟和腎臟)在魚幼小時(shí)占整個(gè)體重的比例較大, RO和 RN也較高, 但該兩項(xiàng)數(shù)值會隨著魚類個(gè)體的增大而呈相對降低的趨勢; 另一個(gè)可能的原因?yàn)? 在不同生長階段的仔稚魚, 因其正處于生長發(fā)育的過程中, 生長速度越來越快, 代謝活動的旺盛程度遠(yuǎn)超出成魚, 導(dǎo)致代謝率隨著體質(zhì)量的增加而不斷上升。

3.3 氧氮比(O︰N)對大彈涂魚能源物質(zhì)的分析

氧氮比(O︰N)被眾多研究者用來估計(jì)生物體代謝過程中的能源物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì), 氧氮比值的大小反映出蛋白質(zhì)、脂肪與碳水化合物提供給生物體能量的比率。有學(xué)者認(rèn)為, 如果完全用蛋白質(zhì)為氧化基質(zhì)提供能量的話, 其氧氮比值為7—10 (Mayzaud, 1976);也有學(xué)者研究得出結(jié)論認(rèn)為, 如果以蛋白質(zhì)和脂肪提供能量, 其氧氮比值為 24 (Ikeda, 1974); 而Conover等(1968)經(jīng)研究后提出, 隨著魚體中脂類和碳水化合物被利用比例逐漸增加, 其氧氮比逐漸升高; 如果完全以脂肪或碳水化合物提供能量的話, 其氧氮比將為無窮大(Conover et al, 1968)。我國國內(nèi)研究者對大西洋牙鲆(P. dentatus)和魚(Miichthy mijuy)的研究結(jié)果證實(shí)了這兩種魚的能源物質(zhì)也基本符合同樣規(guī)律(王波等, 2003; 閆茂倉等, 2007)。本研究中,在16—36oC的范圍內(nèi), O︰N的比值范圍在12.5—40之間, 其總的平均值為23.1; 當(dāng)溫度為36oC時(shí), O︰N值最小。表明大彈涂魚的能源物質(zhì)比例基本一致, 主要以脂肪和碳水化合物為能源物質(zhì), 其次為蛋白質(zhì)。作者還發(fā)現(xiàn), 在相同的溫度下, 不同規(guī)格(大、中體重)的大彈涂魚氧氮比的差異較小, 數(shù)值非常接近; 而小體重的大彈涂魚O︰N值是它們的2倍。說明小體重的大彈涂魚脂類和碳水化合物被利用比例的增高,表明該時(shí)期的幼魚對蛋白質(zhì)需求下降, 因此今后在養(yǎng)殖中可以適當(dāng)減少配合飼料中的蛋白質(zhì)含量, 既可以降低成本, 對水質(zhì)改善也大有益處。而大、中體重的大彈涂魚以主要蛋白質(zhì)為氧化基質(zhì)提供能量。

4 結(jié)論

綜上所述, 大彈涂魚體重(W)與單位體重的耗氧率(RO)之間的關(guān)系符合冪函數(shù)方程 RO= aWb(R2=0.966, P<0.01), 呈負(fù)指數(shù)相關(guān)關(guān)系。大彈涂魚的體重(W)與單位體重的排氨率(RN)之間的關(guān)系符合冪函數(shù)方程RN= cWd, 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。不同溫度梯度和體重規(guī)格對大彈涂魚耗氧率、排氨率均有顯著影響(F>0.01)。16—31oC時(shí)大彈涂魚主要以脂肪和碳水化合物為能源, 蛋白質(zhì)其次。

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