殼紋船卵溞的鹽度適應性研究

董成浩，趙文，魏杰，董顯坤，左鎵琪

(大連海洋大學 水產與生命學院,遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧 大連 116023)

殼紋船卵溞ScapholeberiskingiSars是一種淡水枝角類，隸屬于節(jié)肢動物門Arthropoda甲殼動物亞門Crustacea枝角類Cladocera異足目Anomopoda溞科Daphniidae船卵溞屬Scapholeberis，常棲息于水坑、池沼等小型水域及稻田中，因其嗜暖的特性也可生活在水溫高達35 ℃的溫泉中[1]。枝角類具有繁殖能力強、適應性廣、營養(yǎng)價值高、適口性好等特點，對鹽度具有一定的適應能力，有發(fā)展馴化成為海水養(yǎng)殖動物活餌料的潛力。目前，國內外對枝角類的馴化研究實例較多，主要包括直額裸腹溞Moinarectirostris[2]、蒙古裸腹溞M.mongolica[3-4]、多刺裸腹溞M.macrocopa[5]、近親裸腹溞M.affinis[6]、大型溞Daphniamagna[7]、蚤狀溞D.pulex、老年低額溞Simocephalusvetulus[8]、透明溞Daphniahyalina[9]和長額象鼻溞Bosminalongirostris[10]等，而對殼紋船卵溞的研究較少，且主要對其形態(tài)、繁殖力、生命周期[11]、生態(tài)競爭[12]和棲息地[13-15]等有一些報道。為此，本研究中進行了鹽度對殼紋船卵溞存活、生長和繁殖的影響試驗，旨在為深入研究淡水枝角類實驗種群生態(tài)學，開發(fā)海產經濟動物活餌料，以及監(jiān)測水域富營養(yǎng)化、海水侵蝕和鹽堿化等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

于2016—2019年在北京五大水系開展了殼紋船卵溞分布調查，采集該溞帶回遼寧省水生生物學重點實驗室進行分離后，在生物顯微鏡(麥克奧迪Motic-BA210)下觀察測定。在室溫條件下投喂斜生柵藻Scenedesmusobliquus進行馴化培養(yǎng)，待殼紋船卵溞適應實驗室條件以后，挑取同步幼溞或同生群進行試驗。

試驗用海水取自遼寧省大連市黑石礁海域，經過濾、煮沸待其冷卻至室溫后，利用鹽度計確定其鹽度，并根據試驗設定的鹽度加入一定量經煮沸的純水調至所需鹽度。

1.2 方法

1.2.1 試驗生物培養(yǎng)條件 殼紋船卵溞在光照強度2 000～3 000 lx、光照周期12 D∶12 L、溫度(25±1)℃的光照培養(yǎng)箱(中器PGX-250B)內投喂餌料斜生柵藻培養(yǎng)。

1.2.2 急性鹽度耐受性試驗 挑選殼紋船卵溞的同步溞(溞齡<24 h，體長為28.5 μm±1.5 μm)進行試驗，根據預試驗結果，急性鹽度耐受性試驗中設置0(對照組)、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0共7個鹽度組，每個組設3個重復，每個重復中放10只同步溞。將殼紋船卵溞置于20 mL試管中，在連續(xù)培養(yǎng)24 h和48 h時觀察其存活情況，以殼紋船卵溞不再運動并沉入瓶底為死亡標志，試驗期間不投喂和不換水。24、48 h的LC50及其安全鹽度通過SPSS 23.0軟件用概率單位法求得。

1.2.3 慢性鹽度耐受性試驗 試驗在恒溫光照培養(yǎng)箱中進行。將選取出的同步溞(溞齡<24 h)置于20 mL玻璃試管中，每個管中放置1只幼溞，培養(yǎng)液每3 d更換一次。試驗鹽度根據急性鹽度耐受性試驗得出的安全鹽度即0.31進行設定，分別為0(對照組)、0.5、1.0、1.5、2.0共5個鹽度組，每個鹽度組設置10個重復。試驗期間，觀察記錄溞每天的存活情況、初次產幼時間和每次產幼數，在第2、4、6、10、14天時各測量一次體長。試驗結束的標志為全部試驗個體死亡。

1.2.4 指標的計算 安全鹽度和體長增長率計算公式為

Sc=(48 h LC50×0.3)/(24 h LC50/48 h LC50)2，
RL=(Lt-L0)/L0×100%。

其中：Sc為安全鹽度；LC50為半致死鹽度；RL為體長增長率(%)；L0、Lt分別為試驗開始(即第0天)和試驗結束時殼紋船卵溞的體長(μm)。

采用Lotka提出經Birch和林昌善簡化的公式計算種群增長參數：

T=(∑xmxlx)/R0,λ=erm。

其中：rm為內稟增長率(d-1)；R0為凈增殖量(個)；T為世代周期(d)；λ為周限增長率(d-1)；x為日齡(d)；lx為x齡時的存活率(%)；mx為x齡時的出生率(%)。

1.3 數據處理

試驗數據均以平均值±標準差(mean±S.D.)表示。試驗結果采用SPSS 23.0軟件進行單因素方差分析，采用Duncan法進行組間多重比較，顯著性水平設為0.05。

2 結果與分析

2.1 殼紋船卵溞的形態(tài)再描述和分布

殼紋船卵溞雌體長為0.60～1.20 mm，體短近長方形，暗灰或暗褐色；吻短而鈍，吻部的末端和殼瓣的前緣顏色更深；殼瓣腹緣平直，其前端有一棱角突起顯著，沿緣列生細而密的剛毛；后腹角延伸出一根短而粗的殼刺；頭短，約占體長的1/4；復眼很大位于頭頂，單眼小呈圓點狀，靠近吻的末端；第一觸角非常短小，稍微突出于吻部的下方，第二觸角剛毛式為0-0-1-3/1-1-3；腸管前部具一對盲囊；后腹部短而寬，有肛刺5～6個；靠近殼瓣后緣有數條與后緣平行的殼紋(圖1)。殼紋船卵溞雄性體長為0.80 mm，殼瓣后腹角的殼刺較長，吻不發(fā)達，第一觸角略大于雌體；第一胸肢具鉤及鞭毛，后腹部背緣的中部顯著凹陷。該溞廣泛存在于中國各地，如北京的媯水河、溫榆河、官廳水庫、天開水庫、玉淵潭、柳蔭公園青年湖和漢石橋濕地，以及山東大汶河等水域。

圖1 殼紋船卵溞(雌體)Fig.1 Water fleas Scapholeberis kingi Sars(1903)(female)

2.2 鹽度對殼紋船卵溞的急性毒性

從表1可見：由鹽度對數(x)和死亡概率單位(y)建立線性回歸方程，結果表明，殼紋船卵溞的24 h LC50=3.35，48 h LC50=2.27，安全鹽度為0.31。

表1 不同時間下殼紋船卵溞鹽度效應曲線方程和半致死鹽度

2.3 鹽度對殼紋船卵溞的慢性毒性

2.3.1 鹽度對殼紋船卵溞存活率和存活時間的影響 鹽度對殼紋船卵溞的存活率和存活時間的影響見圖2、表2。殼紋船卵溞的存活率隨著鹽度的升高而顯著降低，其中，第19天時，0.5鹽度組的存活率超過對照組，總體來看，存活率由大到小依次為0.5鹽度組、對照組、1.0、1.5、2.0鹽度組(圖2)；0.5鹽度組溞的壽命也最高，與對照組無顯著性差異(P>0.05)，但二者均顯著高于1.5和2.0鹽度組(P<0.05)(表2)。

表2 鹽度對殼紋船卵溞生長及生殖參數的影響Tab.2 Effects of salinity on growth and reproductive parameters in water fleas Scapholeberis kingi

圖2 鹽度對殼紋船卵溞存活率的影響Fig.2 Effects of salinity on the survival rate in water fleas Scapholeberis kingi

2.3.2 鹽度對殼紋船卵溞生長和繁殖的影響 從表2可見：殼紋船卵溞體長增長率隨著鹽度的升高呈現出先降低后升高再降低的變化趨勢，1.5鹽度組體長增長率最大，僅1.0、1.5鹽度組顯著高于對照組和0.5鹽度組(P<0.05)；殼紋船卵溞產前發(fā)育期在鹽度為0.5時最長，鹽度1.5時最短，但各鹽度組均無顯著性差異(P>0.05)；殼紋船卵溞初次產幼數隨鹽度升高呈現先升高后降低的趨勢，其中1.0鹽度組初次產幼數最多，顯著高于2.0鹽度組(P<0.05)；殼紋船卵溞總生殖量隨鹽度升高呈現先升高后降低的趨勢，其中1.0鹽度組溞總生殖量最多，對照組、0.5、1.0鹽度組總生殖量顯著高于1.5、2.0鹽度組(P<0.05)。

2.3.3 鹽度對殼紋船卵溞種群增長參數的影響 從表3可見：殼紋船卵溞凈增殖量和世代周期隨鹽度升高均呈現先升高后降低再升高的趨勢，內稟增長率、周限增長率隨鹽度升高呈現先降低后升高再降低的趨勢；1.0鹽度組凈增殖率、內稟增長率和周限增長率最大，0.5鹽度組世代周期最大，且均與對照組無顯著性差異(P>0.05)，而1.5、2.0鹽度組各項種群增長參數均較低。

表3 鹽度對殼紋船卵溞種群增長參數的影響Tab.3 Effects of salinity on population growth parameters in water fleas Scapholeberis kingi

3 討論

3.1 殼紋船卵溞對鹽度的耐受性

水生生物的水鹽代謝方式決定其與外界水環(huán)境存在滲透關系。在天然淡水水域中存在的枝角類是高滲調節(jié)，即外界水環(huán)境鹽度低于其體內滲透壓，所以水分會不斷地稀釋體內液，但是在長期的進化中，淡水枝角類已經產生了各種排水保鹽的系統(tǒng)來維持體液的動態(tài)平衡[16]。然而，生物對于滲透壓的調節(jié)有一定限度，生物體面對超過自身調節(jié)限度的外界滲透壓即鹽度時，就會逐漸失水死亡。淡水枝角類體液滲透壓約相當于鹽度6～8，即滲透壓(-Δ℃)值多在-0.35～-0.45，也就是說，對于大多數淡水枝角類，鹽度為6～8時可以正常生存[10]，如對直額裸腹溞[2]和大型溞[17]的研究不僅證明了該理論，同時也證明了枝角類在經過短時間鹽度馴化后，其鹽限可以達到6～8甚至更高。另有學者對一些枝角類的研究表明，有些溞的24 h LC50和48 h LC50低于該理論值，達不到該理論生存鹽限。如近親裸腹溞生存的鹽度上限為3.72～5.82[6]，長額象鼻溞在25 ℃下的24 h LC50為4.62[10]。而本試驗中殼紋船卵溞的鹽度上限為2.27～3.35，安全鹽度為0.31，也低于理論值。這可能是由于殼紋船卵溞多生棲于水環(huán)境鹽度變化小的水坑、池沼等小型水域及稻田中[1]，從而對鹽度的變化較敏感，適應性較差。

根據淡水生物對鹽度的適應性，可將其分為3類：喜鹽種，生物生長發(fā)育會隨著鹽度的增加而較淡水中快；漠鹽種，鹽度的變化不會對生物產生影響；嫌鹽種，對鹽度變化極為敏感[16]。按照這種分類方法，顯然殼紋船卵溞對鹽度的耐受性較低，應屬于嫌鹽種。

3.2 鹽度對殼紋船卵溞個體生長的影響

在淡水中生活的枝角類，當外界滲透壓低于其體內滲透壓時，水分會通過體表不斷稀釋體內液體，所以生物需要排除過多水分并收集鹽分以維持體內正常的滲透壓。被動的調節(jié)滲透壓需要耗費生物體的能量，且隨著動物體內外滲透壓差距的增大消耗增多，生物體用于生長的能量就會相應減少，因此，要減少生物內外液環(huán)境間的滲透壓就需在生物體耐受范圍內提高其生存環(huán)境的鹽度(一般在鹽度4以內)，以降低能量消耗，促使動物體生長加速。另一方面，在一定范圍內增加淡水鹽度，還能夠促進動物的食欲和消化能力，從而提高能量的同化效率，增加能量供應。如何志輝等[7]在研究大型溞時指出，一定的低鹽度對于淡水生物的生活有積極作用；趙文等[6]的研究證明，近親裸腹溞的壽命在鹽度為1時相對于淡水有所增加，體長日增長率也隨著鹽度的升高而升高。本試驗結果顯示，殼紋船卵溞在鹽度為1.0和1.5時體長增長率顯著高于對照組，其壽命隨鹽度的升高呈先升高后降低的趨勢，且在鹽度為0.5時壽命最長(表2)，這與上述理論相符合。幾種淡水枝角類的鹽度耐受性比較見表4，其中大型溞、直額裸腹溞、多刺裸腹溞等的耐鹽性較高，而殼紋船卵溞則最低。

表4 幾種淡水枝角類的鹽度耐受性比較

3.3 鹽度對殼紋船卵溞種群增長的影響

試驗證明，鹽度在一定范圍內增加時會促進枝角類的繁殖力，但超過該范圍后則會對枝角類形成不利的影響。內稟增長率表示特定條件下種群的最高增殖速率, 是反映一個物種繁殖能力最重要的指標之一[18]，可以全面而準確地反映影響動物種群的生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，即較高的內稟增長率值是環(huán)境良好的標志[19]。當外界環(huán)境中的鹽度較高，形成的滲透壓大于生物體內滲透壓時，由于生物要不斷吸水排鹽以維持體內滲透壓的動態(tài)平衡，從而不斷消耗能量，導致生物的生存和發(fā)育受到影響，引起生物生殖量下降；但當外界鹽度稍有升高，且不影響其生理平衡時，由于減少了內外液的鹽度梯度，從而節(jié)約了用于滲透調節(jié)的能量，并使標準代謝降低[16]，節(jié)約的能量可以用來繁殖等。試驗證明，在生存鹽度范圍內，近親裸腹溞[6]隨著鹽度的逐漸上升，其內稟增長率、生殖量呈現出先升高后降低的趨勢，圓形盤腸溞[20]在鹽度為0.5時內稟增長率和周限增長率均高于對照組，王丹麗等[5]在研究多刺裸腹溞內稟增長率的試驗時也證明了這一點。而本試驗結果也證明，當鹽度在0.5～1.0之間時對殼紋船卵溞的生殖有利，可促進種群增長，但當鹽度超過1.5時，反而會抑制殼紋船卵溞的生長與增殖，甚至引起溞死亡，這與上述研究結果一致。幾種枝角類的內稟增長率比較見表5，其中近親裸腹溞、直額裸腹溞、多刺裸腹溞內稟增長率較大，長額象鼻溞內稟增長最小。

表5 幾種淡水枝角類的內稟增長率(rm)Tab.5 Comparison of intrinsic rate of increase in some species of freshwater cladocerans

3.4 殼紋船卵溞作為餌料開發(fā)和水體鹽堿變化指示生物的可行性

枝角類相對于橈足類，具有繁殖快、游泳速度較慢、易捕食等特點，且對水質影響較小，便于調控水質，可提高水產動物育苗存活率，降低成本；與輪蟲相比較，具有營養(yǎng)價值高、適口性好的優(yōu)勢；與鹵蟲相比較，具有繁殖能力強、易得性高、適口性好和成本較低的優(yōu)勢[20]。當水產經濟動物幼體生長到一定程度以后，個體較小的輪蟲不再適宜作為餌料，而個體較大的枝角類較為適合。作為餌料開發(fā)的枝角類應具備的基礎條件：一是環(huán)境適應能力強；二是繁殖快、生產力高。殼紋船卵溞具備較高的繁殖力，但其對海水鹽度的適應能力較差，不適宜作為海產動物的開口餌料，但可作為淡水水產經濟動物的開口餌料。殼紋船卵溞作為開口餌料應具有的優(yōu)勢：一是個體較小，適口性良好；二是通常生活在水體表面，易得性高。

研究表明，中營養(yǎng)和富營養(yǎng)湖泊枝角類種類較貧營養(yǎng)湖泊多，但是當湖泊富營養(yǎng)化加劇時，其種類數反而下降[21-22]，且淡水枝角類種類較多，不同水質條件優(yōu)勢種不同，可以通過對各種不同特定條件下枝角類的篩選，選擇出對某種環(huán)境變化的指示生物。本試驗中，殼紋船卵溞對鹽度具有較低的耐受性，即其對鹽度具有較高的敏感度，因此，可將其作為受試生物指示和檢測淡水水域污染和鹽堿化，這對環(huán)保、飲用水的生物監(jiān)測具有重要意義。

4 結論

1)殼紋船卵溞在河流、湖泊等大水體中均有分布。

2)鹽度對殼紋船卵溞的生存有顯著影響，其24 h和48 h的LC50分別為3.35和2.27，安全鹽度為0.31。

3)鹽度為0.5時殼紋船卵溞的存活率最高、壽命最長，鹽度為1.0、1.5時體長增長率較高，鹽度為1.0時初次產幼數和總生殖量最大且其內稟增長率最高。

4)鹽度為0.5～1.0時，可促進殼紋船卵溞種群增殖。

5)殼紋船卵溞對鹽度變化較敏感，可用作海水侵蝕、水污染和水域鹽堿化的受試生物。