溫度、體質(zhì)量對九孔鮑耗氧率和排氨率的影響

王崇懿，胡寶華，劉建勇，曹伏君*，陳園媛

(1.廣東海洋大學(xué) 深圳研究院，廣東 深圳 518108；2.廣東海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524088)

九孔鮑Haliotisdiversicolorsupertexta又稱雜色鮑，隸屬于軟體動物門Mollusca腹足綱Gastropoda前鰓亞綱 Prosobranchia原始腹足目Archaeogastropoda鮑科Haliotidae，生活于潮間帶及低潮線附近，以腹足吸附于巖石下或巖石縫間。其肉質(zhì)鮮美、細嫩可口，有較高的營養(yǎng)和藥用價值，是中國南方沿海主要的養(yǎng)殖鮑類[1-2]。國內(nèi)九孔鮑養(yǎng)殖模式主要包括海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖和工廠化立體式養(yǎng)殖兩種，這兩種養(yǎng)殖方式均對沿海海域水質(zhì)有較高的依賴性。海水溫度對海洋生物的生長和分布具有較大的影響[3]，尤其是對文蛤Meretrixmeretrix、九孔鮑等生活在潮間帶的品種來說，夏季的高溫脅迫經(jīng)常導(dǎo)致貝類的大量死亡[4]。同樣在工廠化養(yǎng)殖過程中海水溫度對九孔鮑的生長攝食也具有較大影響。

排泄和呼吸是海洋生物新陳代謝的基本生理活動，是不同種類海洋生物在不同條件下能量消耗的最適量化反應(yīng)。而耗氧率和排氨率則是反映生物新陳代謝的兩個關(guān)鍵指標，同時也是貝類能量學(xué)、貝類養(yǎng)殖容量研究及評價貝類對海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的重要參數(shù)。國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于溫度對貝類能量代謝影響方面的研究已有一些報道。王沖等[5]研究了溫度和鹽度對毛蚶Scapharcasubcrenata耗氧率和排氨率的影響；楊儉等[6]報道了溫度對文蛤耗氧率和排氨率的影響；胥賢等[7]研究了溫度對菲律賓蛤仔Ruditapesphilippinarum耗氧率和排氨率的影響。而關(guān)于溫度對鮑能量代謝影響方面的研究還鮮有報道，國內(nèi)僅見畢遠溥等[8]等報道了溫度和體質(zhì)量對皺紋盤鮑Haliotisdiscushannai耗氧量和排氨量的影響，但有關(guān)溫度、體質(zhì)量對九孔鮑呼吸和排泄的研究尚未見報道。本研究中，探究了不同殼長規(guī)格的九孔鮑在5個溫度梯度下耗氧率和排氨率的差異，闡述了不同規(guī)格九孔鮑新陳代謝的變化規(guī)律，旨在為九孔鮑能量學(xué)研究積累基礎(chǔ)資料，并為九孔鮑養(yǎng)殖生產(chǎn)和種苗繁育提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

九孔鮑取自湛江硇洲島養(yǎng)殖海域，取回后挑選健康無傷的鮑，洗去表面附著物，于廣東海洋大學(xué)實驗室水族玻璃箱進行暫養(yǎng)。暫養(yǎng)期間不間斷充氣，每天投喂江蘺，每兩天換水一次，馴養(yǎng)一周后進行試驗。試驗海水為實驗室儲存海水，經(jīng)沙濾裝置過濾后使用。3種規(guī)格鮑魚殼長、殼寬和干體質(zhì)量見表1。標準代謝在停食24 h后進行測定。

表1 九孔鮑生物學(xué)數(shù)據(jù)

Tab.1 Biological data of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertexta

組別group殼長/mmshell length殼寬/mmshell width干體質(zhì)量/gdry body weightS40.58±1.6925.45±2.890.89±0.23M47.90±0.7428.42±2.801.28±0.25L50.74±0.8532.19±0.491.93±0.22

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)置13、18、23、28、33 ℃共5個溫度組，每個溫度組設(shè)置3個重復(fù)和1組空白對照。每組除溫度差異外其他海水理化因子均保持一致，鹽度為27±0.3，pH為7.5±0.1，氨氮濃度低于0.3 mg/L。初始溫度調(diào)控采用電熱棒加熱升溫和人工冰袋降溫的方法，后續(xù)采用自動控溫系統(tǒng)，每個設(shè)定溫度的波動范圍控制在0.5 ℃以內(nèi)。停食24 h后進行標準代謝的試驗。采用3 L廣口瓶為呼吸瓶，試驗組每個呼吸瓶中放九孔鮑數(shù)量為大規(guī)格1個，中規(guī)格2個，小規(guī)格3個，空白組不放。加入相應(yīng)溫度的海水后用保鮮膜和皮筋封口，密封后放入恒溫水槽中水浴，試驗持續(xù)時間為2 h。然后剖取軟體部于70 ℃下烘干至恒質(zhì)量。試驗前后呼吸室中水中溶氧采用(Winkler)碘量法測定，總氨氮濃度采用納氏試劑法測定。

1.2.2 指標的計算

(1)耗氧率和排氨率。九孔鮑耗氧率(RO)和排氨率(RN)計算公式為

RO=[(DO0-DOt)×V]/(W×t)，

(1)

RN=[(Nt-N0)×V]/(W×t)。

(2)

其中:RO、RN分別為單位體質(zhì)量耗氧率和排氨率[mg/(g·h)]；DO0和DOt分別為試驗初始和試驗結(jié)束后水中的溶氧含量(mg/L)；V為廣口瓶中水的體積(L)；W為九孔鮑軟體部干質(zhì)量(g)；t為試驗持續(xù)時間(h);N0和Nt分別為試驗初始和試驗結(jié)束后水中總氨氮濃度(mg/L)。

(2)溫度系數(shù)Q10和O/N值。計算公式為

nO/nN=(RO/16)/(RN/14)，

(3)

Q10=(M2/M1)10/(T2-T1)。

(4)

其中：nO/nN為氧氮原子數(shù)的比值；溫度系數(shù)Q10為溫度對九孔鮑代謝的影響強度；M1和M2分別為試驗溫度T1和T2時九孔鮑的耗氧率或排氨率[mg/(g·h)]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(mean±S.D.)表示。采用Excel 2010軟件初步處理數(shù)據(jù)和作圖，使用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件對各組數(shù)據(jù)進行單因子方差分析(ANOVA)，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度和體質(zhì)量對九孔鮑耗氧率的影響

從圖1可見：當(dāng)溫度相同時，隨著體質(zhì)量的升高，九孔鮑的耗氧率隨之降低；當(dāng)規(guī)格相同時，隨著溫度的升高，九孔鮑的耗氧率呈先上升后下降的趨勢；當(dāng)溫度達到28 ℃時，S、M、L 3組規(guī)格的九孔鮑耗氧率達到最大。在各個試驗溫度下，九孔鮑的耗氧率與體質(zhì)量均呈現(xiàn)負相關(guān)(表2)，可表示為RO=a1W-b1，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.9，其中，a1為0.272 7～0.857 9，b1為0.555～0.921，且溫度和體質(zhì)量的交互作用對九孔鮑的耗氧率有顯著性影響(P<0.05)。

表2 不同溫度下九孔鮑體質(zhì)量與耗氧率的回歸結(jié)果

Tab.2 Regression between body weight and oxygen consumption rate of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertextaat various temperatures

溫度/℃temperature回歸參數(shù)regression parametera1b1R2130.27270.7450.9889180.44560.9160.9916230.57420.6520.9359280.85790.9210.9956330.42240.5550.9404

2.2 溫度和體質(zhì)量對九孔鮑排氨率的影響

從圖2可見：當(dāng)溫度相同時，隨著體質(zhì)量的升高，九孔鮑的排氨率隨之下降；當(dāng)規(guī)格相同時，隨著溫度的升高，九孔鮑的排氨率在試驗溫度范圍內(nèi)持續(xù)上升。在各個試驗溫度下，九孔鮑的排氨率與體質(zhì)量均呈現(xiàn)負相關(guān)(表3)，可表示為RN=a2W-b2，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.9，其中a2為0.415 1～1.184 3，b2為0.462～0.847，且二者的交互作用對九孔鮑的排氨率有顯著影響(P<0.05)。

表3 不同溫度下九孔鮑體質(zhì)量與排氨率的回歸結(jié)果

Tab.3 Regression between body weight and ammonia excretion rate of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertextaat various temperatures

溫度/℃temperature回歸參數(shù)regression parametera2b2R213 0.41510.8300.986818 0.53550.7180.940923 0.75000.8470.998328 1.00710.4620.990833 1.18430.5030.9993

2.3 溫度對不同規(guī)格九孔鮑Q10值及O/N的影響

從表4、表5可見：在試驗溫度范圍內(nèi)，九孔鮑耗氧率的Q10值為0.202～2.839，平均為1.365；九孔鮑排氨率的Q10值為1.278～3.093，平均為1.813。表6為不同溫度條件下3個規(guī)格九孔鮑O/N值，O/N值范圍為0.294～0.795，平均為0.593。

3 討論

3.1 溫度對九孔鮑耗氧率和排氨率的影響

表4 溫度對九孔鮑耗氧率的影響強度(Q10)

Tab.4 Influence of temperature on oxygen consumption rate(Q10) of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertexta

溫度/℃temperatureQ10SML13～182.5732.8390.50218～231.7611.5070.38323～282.2572.1551.49928～330.2020.3470.360

表5 溫度對九孔鮑排氨率的影響強度(Q10)

Tab.5 Influence of temperature on ammonia excretion rate (Q10) of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertexta

溫度/℃temperatureQ10SML13～181.5581.8951.86218～232.1651.6171.75923～281.7112.0323.09328～331.3591.4261.278

表6 不同溫度下九孔鮑的O/N值

Tab.6 O/N ratios of variously colored abaloneHaliotisdiversicolorsupertextaat different temperatures

溫度/℃temperatureO/NSML130.5930.5430.630180.7620.6640.652230.6870.6410.795280.7890.6600.553330.3050.3260.294

貝類的生理和生態(tài)均與所處的環(huán)境溫度有著密切的聯(lián)系，溫度是影響海洋貝類生長、繁殖和分布的重要因子之一。王俊等[9]研究表明，在合適的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高貝類的耗氧率和排氨率也會增加，當(dāng)超出適宜溫度范圍，則會導(dǎo)致貝類代謝異常。張兆琪等[10]研究了不同體質(zhì)量的牙鲆Paralichthysolivaceus幼魚在不同水溫下的耗氧率和排氨率，結(jié)果表明，牙鲆幼魚的耗氧率和排氨率均隨溫度的升高而增加；葉樂等[11]同樣采用生態(tài)學(xué)試驗方法研究了不同溫度和體質(zhì)量對克氏雙鋸魚Amphiprionclarkia仔魚呼吸和排泄的影響，結(jié)果表明，在整個仔魚期耗氧率和排氨率都隨溫度的升高而增加。從本研究結(jié)果來看，當(dāng)溫度在13～28 ℃范圍內(nèi)時，九孔鮑耗氧率與溫度呈正相關(guān)；而當(dāng)溫度達到33 ℃時，九孔鮑的耗氧率卻低于28 ℃時的耗氧率，表明33 ℃已超出九孔鮑的最適溫度范圍，其呼吸代謝受到抑制。這一點與九孔鮑的生長適溫為19～27 ℃[1]基本吻合，但與閻希柱等[12]提出的九孔鮑的耗氧率在23 ℃時達到最大有較大差別。這一點可能與所選用的九孔鮑來自不同地域群體或者是在不同試驗條件下對試驗對象進行了馴化[13]有關(guān)。而在本試驗溫度范圍內(nèi)，九孔鮑的排氨率隨溫度升高不斷增加，并沒有出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點。這一點與Saucedo等[14]對珠母貝Pinctadamazatlanica的研究結(jié)果相符合。

Q10作為溫度變化對水產(chǎn)動物代謝影響的指標之一，用來反映生物體生理代謝與溫度之間的關(guān)系。從本試驗結(jié)果來看，九孔鮑耗氧率Q10值為0.202～2.839，平均為1.365，排氨率的Q10值為1.278～3.093，平均為1.813。與華貴櫛孔扇貝Chlamysnobilis[15]、近江牡蠣Crassostrearivularis[16]等雙殼貝類的Q10值范圍處于同一水平。

3.2 體質(zhì)量對九孔鮑耗氧率和排氨率的影響

體質(zhì)量是影響魚類耗氧率和排氨率的一個主要因子，國內(nèi)外研究人員對此進行了大量研究，并且驗證了耗氧率、排氨率與體質(zhì)量之間的關(guān)系可以通過冪函數(shù)描述[17]，1956年Winberg[18]提出生物的個體代謝率與體質(zhì)量的關(guān)系模型(Y=aWb)，在之后的研究中證實這一關(guān)系式在多種動物中存在。本研究中各個規(guī)格的九孔鮑在不同溫度下的耗氧率和排氨率均符合冪函數(shù)關(guān)系，且均隨著體質(zhì)量的增加而降低，表明體質(zhì)量對九孔鮑呼吸和排泄有顯著的影響，這與對其他貝類的呼吸研究得到的結(jié)果一致[19-20]。王培軍等[21]對紅鰭東方鲀Takifugurubripes兩個規(guī)格魚苗耗氧率和窒息點進行測定，結(jié)果表明，紅鰭東方鲀幼體耗氧率隨體質(zhì)量的增大而降低，與本試驗結(jié)果相符。這可能是由于當(dāng)水產(chǎn)動物個體較小時，其生長速度及生理代謝活動均處于較高的活躍水平，它必須獲得相對多的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身的物質(zhì)才能滿足其所處生長階段的需要。同時水產(chǎn)動物在生長過程中，直接維持生命組織和臟器(如腎臟、肝臟等)的新陳代謝高于非直接維持生命的其他組織(如肌肉、脂肪等)。這兩種組織的比例隨年齡增長而減小，隨著肌肉和脂肪積累而增多，從而引起單位軟體干質(zhì)量的耗氧率和排氨率隨個體的增大而降低的現(xiàn)象。

本試驗結(jié)果可以應(yīng)用到九孔鮑工廠化養(yǎng)殖生產(chǎn)中，特別是在高密度的立體式養(yǎng)殖過程中，應(yīng)考慮到水體中溶解氧較低和水中氨氮等有害物質(zhì)的積累問題，針對不同生長時期的九孔鮑要安排適宜養(yǎng)殖密度或調(diào)整充氣量，避免影響九孔鮑的生長發(fā)育。

3.3 不同體質(zhì)量、溫度下九孔鮑的O/N值分析

O/N值通常被用作估計生物體代謝過程中能源物質(zhì)比率的一項參數(shù)，O/N值的大小表示脂肪和碳水化合物與蛋白質(zhì)提供給生命體能量間的比率。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)代謝為主導(dǎo)時，O/N值較低；當(dāng)脂肪和碳水化合物代謝為主導(dǎo)時，O/N值通常會大于24[22]。在本研究中3個規(guī)格的九孔鮑在試驗溫度范圍內(nèi)O/N值為0.294～0.795，均小于24，說明在九孔鮑的代謝過程中蛋白質(zhì)代謝在大多數(shù)情況下占主導(dǎo)地位。畢遠溥等[8]對不同體質(zhì)量和溫度下皺紋盤鮑的呼吸參數(shù)進行了研究，結(jié)果表明，在溫度為12～28 ℃時，鮑魚殼長規(guī)格為1～4 cm時，O/N值范圍為0～0.8。這一結(jié)果與本研究中關(guān)于九孔鮑試驗結(jié)果比較接近。同時這一點與唐賢明等[23]提出的水產(chǎn)動物對糖類的利用率很低且主要靠蛋白質(zhì)的代謝提供能量這一觀點相符合。雖然在已有的資料中可以發(fā)現(xiàn)，鮑魚的O/N值在常規(guī)的溫度范圍內(nèi)均小于1，蛋白質(zhì)代謝往往處于一種較高的水平。但從本試驗中可以看出，溫度為23～28 ℃時，3個規(guī)格的九孔鮑O/N值均較高，相較其他階段來說，這一時期蛋白質(zhì)代謝的水平達到最低。而這一溫度范圍恰好也處于最適鮑魚生長的溫度范圍之內(nèi)，由此可見，高溫或低溫均會提高蛋白質(zhì)的代謝水平。這一結(jié)果與姜祖輝等[23]對毛蚶的研究及栗志民等[16]對近江牡蠣的研究結(jié)果相似。

本試驗結(jié)果可以應(yīng)用到九孔鮑工廠化養(yǎng)殖生產(chǎn)中，特別是在水溫較低和較高的冬夏養(yǎng)殖期間，應(yīng)考慮到九孔鮑蛋白質(zhì)的代謝水平較高，體內(nèi)大量的蛋白質(zhì)消耗流失，難以積累，從而導(dǎo)致九孔鮑個體的消瘦與死亡。所以針對高溫條件下的九孔鮑要適當(dāng)增加餌料中的蛋白質(zhì)含量，避免影響九孔鮑的健康生長。