蝦夷扇貝性腺發(fā)育的生物學(xué)零度與有效積溫研究

文/田斌 王璐

2017年在獐子島育苗室觀察蝦夷扇貝親貝升溫促熟，根據(jù)K=H（T-t）有效積溫公式，擬合線性升溫曲線，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出蝦夷扇貝性腺發(fā)育生物學(xué)零度為3.9℃，繁殖的有效積溫為（36.2±4.1）℃·d。從受精到幼蟲孵化的有效積溫：擔(dān)輪幼蟲為273.8℃·d，初期面盤幼蟲（D型幼蟲）為550.8℃·d，殼頂后期幼蟲為241.5℃·d，匍匐幼蟲279.6℃·d。

馬琳生物學(xué)零度是繁殖生物學(xué)的重要指標(biāo)，對其研究不僅可以深入認(rèn)識生物的繁殖特性，還可以進(jìn)一步認(rèn)識生物繁殖行為與環(huán)境溫度的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對生物產(chǎn)卵的人工預(yù)報(bào)。目前在貝類中對性腺發(fā)育的生物學(xué)零度已報(bào)道的種類有牡蠣、鮑、貽貝、海灣扇貝、西施舌、褐云瑪瑙螺。所采用的研究方法也比較多，周衛(wèi)川等（2001）通過自然變溫條件下飼養(yǎng)褐云瑪瑙螺，分別用加權(quán)平均法和正弦法計(jì)算日平均溫度，經(jīng)牛頓-馬夸法擬合有效積溫方程，得出貝發(fā)育零點(diǎn)為12.1461℃。畢庶萬等（1996）也分別用二點(diǎn)法、最小二乘法、積溫儀計(jì)數(shù)法進(jìn)行過研究。周緯(1991)、劉德經(jīng)等（2002）通過室內(nèi)調(diào)溫，根據(jù)K=H（T-t）有效積溫公式，利用線性函數(shù)規(guī)律，探討海灣扇貝、西施舌生殖腺發(fā)育生物學(xué)零度。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)K=H（T-t）有效積溫公式，擬合線性升溫曲線，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算出了蝦夷扇貝性腺發(fā)育的生物學(xué)零度、有效積溫及蝦夷扇貝的幼蟲發(fā)育各期的有效積溫。旨在為蝦夷扇貝人工育苗生產(chǎn)中，準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)蝦夷扇貝種貝的采卵時(shí)間，推測幼蟲的正常發(fā)育和采苗時(shí)間提供參考依據(jù)。

一、材料與方法

（一）材料

1.蝦夷扇貝親貝

蝦夷扇貝親貝取自獐子島鎮(zhèn)褡褳島北洋海區(qū)，雌貝1520個(gè)，雄貝256個(gè)。平均殼長13.5cm，平均鮮重240g。

2.浮游幼蟲

蝦夷扇貝浮游幼蟲，均取自獐子島育苗室親貝受精孵化的浮游幼蟲。

（二）方法

1.親貝的促熟

實(shí)驗(yàn)分1號、2號，分別在獐子島的兩個(gè)育苗室進(jìn)行。1號實(shí)驗(yàn)于2017年1月15日在獐子島原良種廠開始人工控制升溫促熟至2017年2月16日產(chǎn)卵；2號實(shí)驗(yàn)于2017年1月18日在獐子島育苗三廠開始人工控制升溫促熟至2017年2月18日產(chǎn)卵。蝦夷扇貝親貝進(jìn)入室內(nèi)時(shí)的水溫為3.8℃，隔幾天后開始升溫，日升溫幅度為0.2℃～0.5℃，促熟培育水溫不超過7℃，直至種貝成熟產(chǎn)卵。促熟采用的餌料為小新月菱形藻、鼠尾藻藻漿和雞蛋黃等，日投餌6次～8次。兩批親貝人工促熟過程中實(shí)施了相同的投餌、清污等管理措施。同時(shí)記錄了二廠的從1月16日升溫促熟至2月14日產(chǎn)卵的溫度。

2.浮游幼蟲的培育

（1）幼蟲培育

蝦夷扇貝幼蟲培育水溫11.3℃～15.6℃，每天早晚各換水一次，5天倒池一次。日常管理中每隔1小時(shí)攪池一次，在顯微鏡鏡下觀察并記錄幼蟲發(fā)育到各時(shí)期的時(shí)間。

（2）培育用水

海水為砂濾罐過濾海水，經(jīng)熱交換器升溫后使用。每天早、晚兩次換水。

（3）生物學(xué)零度的計(jì)算方法

記錄兩批不同的親貝從開始促熟到自然產(chǎn)卵的日平均水溫，根據(jù)積溫公式K=H（T-t）擬合線性升溫曲線（見圖1），其中K：積溫，℃；H：超過生物學(xué)零度t的天數(shù)，d；T：生境水溫，℃；t：生物學(xué)零度，℃，利用積溫K值相同即S1=S2、數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出生物學(xué)零度。

（4）蝦夷扇貝親貝繁殖的有效積溫計(jì)算

本試驗(yàn)得到的獐子島海域的蝦夷扇貝的性腺發(fā)育的生物學(xué)零度為3.9℃。根據(jù)公式K=H（T-t）計(jì)算親貝產(chǎn)卵的有效積溫，推算出二廠、三廠和原良種廠蝦夷扇貝的有效積溫，以三組數(shù)據(jù)的平均值為蝦夷扇貝的有效積溫。

（5）蝦夷扇貝幼體發(fā)育有效積溫的推算

蝦夷扇貝幼體發(fā)育有效積溫計(jì)算也以t為生物學(xué)零度，根據(jù)有效積溫K=H（T-t），其中H：從受精后開始計(jì)算至50%孵化到某個(gè)幼蟲期之間的時(shí)間，求出幼蟲發(fā)育各階段的有效積溫。其中擔(dān)輪幼蟲和D型幼蟲初期發(fā)育的有效積溫單位為℃·h，殼頂后期發(fā)育的有效積溫單位為℃·d。

二、結(jié)果

（一）三個(gè)實(shí)驗(yàn)的升溫過程

表1 蝦夷扇貝在三個(gè)廠的升溫過程

（二）蝦夷扇貝性腺發(fā)育的生物學(xué)零度及有效積溫

原良種廠在促熟后33天出現(xiàn)大量產(chǎn)卵現(xiàn)象，三廠在促熟后31.5天出現(xiàn)大量產(chǎn)卵現(xiàn)象，水溫變化見圖2-1、圖2-2。

圖2-1 促熟天數(shù)（d）

圖2-2 促熟天數(shù)（d）

根據(jù)每日的平均水溫?cái)M合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的升溫曲線分別為L1和L2。L1:Y=0.0876X+3.5391 R2=0.9419 (1)L2:Y=0.0862X+3.4286 R2=0.9412 (2)

設(shè)：獐子島海域的蝦夷扇貝性腺發(fā)育生物學(xué)零度為t，兩實(shí)驗(yàn)中水溫升到t時(shí)的時(shí)間為促熟后的h1和h2天。于是由（1）式得

由（2）式得

由（3）式和（4）式得

由（5）式得

如果將兩實(shí)驗(yàn)中的t值分別用直線L1和L2表示，根據(jù)積溫公式K=H（T-t）,當(dāng)蝦夷扇貝產(chǎn)卵時(shí)，上式中積溫值K為定值。因此兩廠中蝦夷扇貝產(chǎn)卵的積溫相等。

S1=S2

所以有

公式

將（1）（2）（3）（4）（5）（6）代入（7）中整理得

解得：h1=4.5108

又將h1代入（1）式得t=3.9

（三）蝦夷扇貝種貝繁殖的有效積溫

根據(jù)生物學(xué)零度為3.9℃，按有效積溫公式推算得出在人工促熟條件下，蝦夷扇貝的繁殖有效積溫為（36.2±4.1）℃·d。（見表2）

表2 三批試驗(yàn)中蝦夷扇貝的有效積溫

（四）幼蟲的有效積溫

在顯微鏡下觀察蝦夷扇貝受精卵并記錄受精卵發(fā)育到各時(shí)期的時(shí)間。受精卵在37小時(shí)后發(fā)育為擔(dān)輪幼蟲，在68小時(shí)后發(fā)育為D型幼蟲。在18天后發(fā)育到殼頂期，在21天后發(fā)育為殼頂后期，在24天后發(fā)育為匍匐幼蟲。（見表3）

表3 幼蟲發(fā)育的有效積溫

三、討論

（一）蝦夷扇貝生物學(xué)零度

溫度是影響蝦夷扇貝生殖的重要因素，掌握其性腺發(fā)育的生物學(xué)零度和親貝的有效積溫，有助于在工廠化苗種培育中，通過調(diào)節(jié)生境溫度的方法，促進(jìn)或推遲生殖腺的成熟，改變其精、卵排放期。因此，研究蝦夷扇貝生殖腺發(fā)育的生物學(xué)零度在理論和育苗生產(chǎn)上都有重要意義。

本實(shí)驗(yàn)得獐子島蝦夷扇貝生物學(xué)零度為3.9℃，而日本報(bào)道為4℃。在生物實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)條件和種群的差異，結(jié)果往往不同。對于其他種類的雙殼類生物學(xué)零度的研究比較多，結(jié)果也不盡相同。比如：周瑋（1991）得出海灣扇貝的生物學(xué)零度為7.8℃的結(jié)論；田傳遠(yuǎn)（1995）得出海灣扇貝的生物學(xué)零度為6.6℃的結(jié)論；閆喜武（2005）得出大連、福建菲律賓蛤仔生物學(xué)零度分別為6.774℃和10.99℃。

（二）生物學(xué)零度的確定方法

生物學(xué)零度是生物性腺發(fā)育的起始溫度，對于生物學(xué)零度的測定有許多方法，畢庶萬（1996）運(yùn)用二點(diǎn)法、最小二乘法和電動(dòng)記數(shù)式積溫儀測積溫三種方法，對海灣扇貝生物學(xué)零度進(jìn)行測定。結(jié)果表明：在升溫促熟中，用三種方法求出的海灣扇貝的T01=9.00℃，T02=6.54℃，T03=7.11℃，這些結(jié)果是實(shí)驗(yàn)條件精度差異的反映。周衛(wèi)川等(2001)用牛頓-馬夸法，擬合原方程K=H（T-t）。求褐云瑪瑙螺K和t值。有效積溫法則中的T是在整個(gè)發(fā)育歷期N內(nèi)的恒溫值。在變溫條件下，T一般用加權(quán)平均法統(tǒng)計(jì)。用日最高、最低溫度模擬一天中溫度的變化來計(jì)算T。Allen(1976)認(rèn)為每天溫度變化的兩個(gè)振幅值明顯地不相等，因此他提出分兩個(gè)半天(12h)，即用兩段不同振幅的正弦曲線來模擬溫度的變化，用兩段不同周期的正弦函數(shù)來擬合每天的溫度變。周緯(1991)、劉德經(jīng)等（2002）通過室內(nèi)調(diào)溫，根據(jù)K=H（T-t）有效積溫公式，利用線性函數(shù)規(guī)律,探討海灣扇貝、西施舌生殖腺發(fā)育生物學(xué)零度。

利用二點(diǎn)法和最小二乘法，要求實(shí)施方案中的升溫梯度以及其在各個(gè)溫度梯度上的穩(wěn)定時(shí)間：溫段的升溫梯度小，穩(wěn)定時(shí)間長，預(yù)報(bào)值偏??；反之則偏大。所以這兩種方法受條件的制約，在其操作上有一點(diǎn)的困難，此兩種方法不易應(yīng)用。

電動(dòng)記數(shù)法預(yù)報(bào)精度較高但需要儀器。牛頓-馬夸方法準(zhǔn)確，但必須應(yīng)用到QUICKBASIC計(jì)算機(jī)語言設(shè)計(jì)和編程，所以也不適于應(yīng)用。閆喜武（2005）通過K=H（T-t）有效積溫公式，利用線性函數(shù)規(guī)律計(jì)算出生物學(xué)零度再通過人工控溫下組織切片觀察性腺發(fā)育驗(yàn)證。此方法比較有說服力但由于蝦夷扇貝生產(chǎn)的局限性，也沒有采用。因此本實(shí)驗(yàn)根據(jù)積溫公式（何義朝等，1983），擬合線性升溫曲線，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出蝦夷扇貝生物學(xué)零度為3.9℃。

（三）影響因素

本實(shí)驗(yàn)在記錄了兩個(gè)生產(chǎn)單位親貝促熟水溫的同時(shí)也記錄了獐子島育苗二廠蝦夷扇貝親貝促熟的水溫。但按生物學(xué)零度為3.9℃，計(jì)算出蝦夷扇貝產(chǎn)卵有效積溫為40.89℃·d與三廠原良種廠的蝦夷扇貝親貝產(chǎn)卵有效積溫34.38℃·d、33.32℃·d有一定的差距，約2天的有效積溫。分析其原因，促熟的方法不同，產(chǎn)卵的有效積溫會(huì)出現(xiàn)一定差異。因此，采用二廠的有效積溫值校對，推算出蝦夷扇貝早春促熟，繁殖的有效積溫為（36.2±4.1）℃·d。其可作為北方蝦夷扇貝早春升溫促熟人工育苗中推算種貝產(chǎn)卵時(shí)間的參考。

四、結(jié)論

通過在獐子島育苗室觀察蝦夷扇貝親貝升溫促熟，根據(jù)K=H（T-t）有效積溫公式，擬合線性升溫曲線，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析出蝦夷扇貝性腺發(fā)育生物學(xué)零度為3.9℃，繁殖有效積溫為（36.2±4.1）℃·d。受精卵到擔(dān)輪幼蟲孵化的有效積溫為273.8℃·h，D型幼蟲為550.8℃·h。幼蟲發(fā)育到殼頂后期的有效積溫為241.5℃·d，匍匐幼蟲期279.6℃·d。