溫度和鹽度對里氏擬石磺排氨率和耗氧率的影響

曹國榮，鐘秋平，許莉麗，賀 平，邱春桃

(北部灣大學(xué)海洋學(xué)院，廣西欽州535011)

里氏擬石磺(Paraoncidiumreevesii)屬于軟體動物門(Mollusca)、腹足綱(Gastropoda)、有肺亞綱(Pulmonata)、縮眼目(Systellommatophora)、石磺科(Onchidiidae)，是一種主要生活在熱帶或亞熱帶地區(qū)河口泥灘、礁石、紅樹林和蘆葦叢等潮間地帶的貝類[1]。石磺被學(xué)者們認(rèn)為是在海洋與陸地之間生活的過渡帶貝類[2]，具有重要的研究、藥用和食用等價值。

石磺體內(nèi)含有20多種氨基酸和多種人體需要的微量元素，是一種高蛋白低脂肪的食藥兩用海洋生物[3]。在廣西北部灣海域，市場認(rèn)可度高、市場前景廣闊的主要品種有瘤背石磺(Onchidiumstruma)、里氏擬石磺(Paraoncidiumreevesii)、紫色疣石磺(Peroniaverruculata)和平疣桑葚石磺(Platevindexmortoni)。近年來由于環(huán)境惡化和過度捕捉，致使石磺資源正在迅速減少。目前石磺人工育苗還處在瓶頸階段，人工養(yǎng)殖幾乎都靠野外采苗，但是，石磺人工育苗與養(yǎng)殖已是必然趨勢。

溫度、鹽度是影響貝類生長和繁殖的重要環(huán)境因子。許多學(xué)者對其他貝類在不同的環(huán)境因子條件下的代謝率進(jìn)行過研究[4-10]，而里氏擬石磺的排氨率和耗氧率在不同的溫度和鹽度下的變化情況尚少見有學(xué)者報道。研究數(shù)量多、分布廣的里氏擬石磺排氨率和耗氧率對了解石磺的呼吸、排泄的特點(diǎn)和生存環(huán)境等具有重要的意義，可為其人工養(yǎng)殖提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

在欽州犀牛腳紅樹林灘涂地采集形態(tài)正常、生理狀態(tài)良好的里氏擬石磺，并帶回實(shí)驗(yàn)室，用海水洗凈其身上污物后，放入實(shí)驗(yàn)室人工生態(tài)缸中進(jìn)行暫養(yǎng)。暫養(yǎng)用水為人工海水，生態(tài)缸內(nèi)24 h打氧，每日定時模擬漲潮、退潮，“退潮”后投喂螺旋藻粉。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)后，設(shè)置19、24、29 ℃3個溫度，用實(shí)驗(yàn)室空調(diào)和恒溫箱調(diào)控，每天下降或提升溫度1～1.5 ℃，待達(dá)到設(shè)置溫度并穩(wěn)定2 d后開始實(shí)驗(yàn)。

設(shè)置9‰、14‰、19‰、24‰、29‰5個鹽度，實(shí)驗(yàn)需要的海水鹽度用海水晶和實(shí)驗(yàn)室自來水調(diào)配，在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行高溫滅菌后打氧10 h。暫養(yǎng)里氏擬石磺的海水鹽度每天降低或上升2‰，達(dá)到設(shè)定鹽度并穩(wěn)定2 d后開始實(shí)驗(yàn)。

挑選6～9 g的里氏擬石磺個體在不同溫度和不同鹽度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使用500 mL的錐形瓶作為實(shí)驗(yàn)的呼吸瓶，瓶里裝滿實(shí)驗(yàn)海水，每個呼吸瓶放入3只里氏擬石磺并做好密封。每個鹽度設(shè)置3個平行組和1個空白組(不放里氏擬石磺)，實(shí)驗(yàn)持續(xù)3 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將水樣抽濾收集，將各實(shí)驗(yàn)組的里氏擬石磺取出并做好編號，放入烘箱烘干至恒重，然后稱其質(zhì)量。

排氨率與耗氧率的測定方法：氨氮含量用次溴酸鈉氧化法測定；溶氧含量用實(shí)驗(yàn)室溶氧儀測定。

1.3 相關(guān)計(jì)算公式

AER=[(N2-N1)×V]/(T×W)，

OCR=[(DO1-DO2)×V]/(T×W)，

nO∶N=nOR∶nNR。

式中，AER為里氏石磺的排氨率[μmol/(g·h)];空白組和實(shí)驗(yàn)組的氨氮濃度(μmol/L)分別用N1和N2表示；V為實(shí)驗(yàn)水體的體積(mL)；T是實(shí)驗(yàn)時間(h)；OCR為耗氧率[mg/(g·h)]；DO1和DO2分別表示實(shí)驗(yàn)組水樣前后的溶氧質(zhì)量濃度(mg/L)；W為實(shí)驗(yàn)組中里氏擬石磺的干質(zhì)量(g)；nO∶N為里氏擬石磺的耗氧率(nOR)和排氨率(nNR)的氧氮摩爾比值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理并建立相關(guān)表格；采用SPSS Statistics V22.0軟件對里氏擬石磺的排氨率和耗氧率進(jìn)行單因素方差分析，顯著性水平設(shè)置為0.05，極顯著性水平設(shè)為0.01。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 溫度和鹽度對里氏擬石磺耗氧率和排氨率的影響

不同溫度和鹽度對里氏擬石磺耗氧率和排氨率的影響如圖1和圖2所示。

圖1 不同溫度和鹽度對里氏擬石磺耗氧率的影響

19 ℃時，里氏擬石磺的耗氧率隨著鹽度的上升而增大，在鹽度為24‰時耗氧率達(dá)到最高點(diǎn)，為0.231 mg·(g·h)-1，隨后大幅下降。在該溫度條件下，里氏擬石磺在鹽度為9‰、14‰、29‰的耗氧率與鹽度為24‰的差異極顯著 (P<0.01)。鹽度為19‰時的耗氧率顯著低于鹽度為24‰的耗氧率，而顯著高于鹽度為29‰的耗氧率(P<0.05)。

24 ℃時，隨著鹽度的升高，里氏擬石磺的耗氧率也在上升，在鹽度為24‰時達(dá)到峰值，為0.224 mg/(g·h)，隨后下降。在鹽度為9‰時，里氏擬石磺的耗氧率與鹽度為19‰、24‰和29‰時的耗氧率差異極顯著 (P<0.01)，且顯著低于鹽度為14‰時的耗氧率(P<0.05)。鹽度為24‰時與鹽度為14‰時的耗氧率差異極顯著 (P<0.01)，且顯著高于鹽度為19‰時的耗氧率(P<0.05)，鹽度為29‰時的耗氧率顯著高于鹽度為14‰時的耗氧率(P<0.05)。

29 ℃時，里氏擬石磺耗氧率的曲線與19 ℃、24 ℃時的耗氧率相似，也隨著鹽度的升高而增大，但在鹽度為19‰時就升高到最大值，隨后開始下降。與其他兩個溫度條件相比，其最高值往前移動了1個鹽度，為0.284 mg/(g·h)。鹽度為19‰的耗氧率與鹽度為9‰、29‰和14‰組的耗氧率有極顯著差異(P<0.01)，且顯著高于鹽度為24‰組的耗氧率(P<0.05)。鹽度為9‰、29‰組的耗氧率與鹽度為24‰組的耗氧率有極顯著差異(P<0.01)，且顯著低于鹽度為14‰的耗氧率(P<0.05)。

3個溫度中，19 ℃與24 ℃總體的耗氧率無顯著性差異(P>0.05)，但與29 ℃組的差異極顯著(P<0.01)。

圖2 不同溫度和鹽度對里氏擬石磺排氨率的影響

19 ℃時，里氏擬石磺的排氨率最大值為0.363 μmol/(g·h)，出現(xiàn)在鹽度為29‰的組里。在該溫度條件下里氏擬石磺的排氨率在鹽度為9‰時與鹽度為24‰、29‰時均有顯著性差異 (P<0.05)。

24 ℃時，里氏擬石磺的排氨率在鹽度為14‰時出現(xiàn)次峰值，隨后在鹽度為24‰時達(dá)到最大值，然后下降，最大值為0.548 μmol/(g·h)。鹽度為24‰時里氏擬石磺的排氨率跟鹽度為9‰、19‰、29‰組的排氨率有極顯著差異(P<0.01)。鹽度為14‰的排氨率顯著高于鹽度為9‰的排氨率，而顯著低于鹽度為24‰組的排氨率(P<0.05)。

29 ℃時，里氏擬石磺的排氨率在鹽度為24‰時達(dá)到最高值，為0.436 μmol/(g·h)。多重比較結(jié)果顯示，鹽度為19‰的里氏擬石磺的排氨率顯著低于鹽度為24‰和鹽度為14‰的排氨率(P<0.05)。鹽度為9‰組的排氨率顯著低于鹽度為14‰組的排氨率(P<0.05)，且與鹽度為24‰組的排氨率有極顯著差異(P<0.01)。

里氏擬石磺在3個溫度下的總體排氨率無顯著性差異(P>0.05)。

2.2 溫度和鹽度及兩者間的交互作用對里氏擬石磺代謝率的影響

方差分析顯示，溫度和鹽度及兩者之間的交互作用對里氏擬石磺的耗氧率影響極顯著(F=5.351，P<0.01)。鹽度對里氏擬石磺的排氨率影響極顯著(P<0.01)，但溫度對其排氨率無顯著性影響(P>0.05)。

2.3 溫度和鹽度對里氏擬石磺氧氮比的影響

氧氮比是貝類重要的生理指標(biāo)，溫度和鹽度對里氏擬石磺氧氮比的影響如表1所示。里氏擬石磺的氧氮比在實(shí)驗(yàn)條件下的范圍是18.615～118.527，平均值為45.93。在不同溫度下里氏擬石磺的氧氮比呈現(xiàn)相似的變化趨勢，均在鹽度為19‰時達(dá)到最高值。29 ℃時里氏擬石磺氧氮比的平均值高于其他2個溫度條件的氧氮比均值。

3 討論

3.1 溫度對里氏擬石磺呼吸和排泄的影響

溫度是影響生物體內(nèi)環(huán)境和新陳代謝的重要環(huán)境因子之一。研究貝類在不同溫度條件下的生理變化，可以為確定貝類適宜的溫度范圍提供重要參考。研究結(jié)果顯示，溫度的變化會引起貝類生理活動的改變，若超過或者低于適宜的溫度范圍，機(jī)體的代謝會出現(xiàn)異常[11]。有學(xué)者認(rèn)為貝類機(jī)體體內(nèi)各種酶的活性隨著溫度的升高而逐漸增強(qiáng)，體內(nèi)的代謝速率也開始隨之增強(qiáng)，當(dāng)超過適宜的溫度范圍時，酶活性下降，導(dǎo)致其代謝速率也隨著降低[12-13]；董志國等對彩虹明櫻蛤的研究發(fā)現(xiàn)，在水溫為12～28 ℃時，彩虹明櫻蛤的排氨率和耗氧率隨著溫度的上升而升高[14]；張明明等認(rèn)為，隨著溫度的升高，瘤背石磺的耗氧率也隨之升高，在25 ℃時達(dá)到最大值，隨后開始下降，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與瘤背石磺適宜的環(huán)境溫度有關(guān)[15]。本實(shí)驗(yàn)中，在不同的鹽度條件下里氏擬石磺的耗氧率也隨著溫度的變化而變化。在鹽度為14‰、19‰時，里氏擬石磺的耗氧率均隨著溫度的升高而上升。在鹽度為29‰時，里氏擬石磺的耗氧率隨著溫度升高呈先上升后下降的趨勢。數(shù)據(jù)顯示，里氏擬石磺耗氧率在除了鹽度為29‰外的其他4個鹽度，均在29 ℃時達(dá)到最大值。鹽度為29‰時，3個溫度組的耗氧率均有顯著性差異，且在24 ℃時達(dá)到最大值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，里氏擬石磺在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的溫度范圍內(nèi)均能正常生存，并未出現(xiàn)死亡個體。溫度對里氏擬石磺排氨率的影響與耗氧率的影響相似，在不同的鹽度條件下，隨著溫度的變化其排氨率變化也不一樣。溫度在總體水平上對里氏擬石磺的排氨率影響不顯著，但對耗氧率影響極顯著。29 ℃時總體耗氧率均高于其他2種溫度時的耗氧率，表明此時里氏擬石磺體內(nèi)的代謝與合成作用均高于19 ℃組和24 ℃組，在排氨率無明顯差異下，29 ℃時里氏擬石磺的物質(zhì)積累可能比其他2種溫度時的物質(zhì)積累要多。

3.2 鹽度對里氏擬石磺呼吸和排泄的影響

鹽度是影響海水貝類的重要因子，它的變動對海水貝類的生理狀態(tài)和呼吸代謝具有明顯影響。曹善茂等的研究表明，巖扇貝幼體的代謝率在鹽度為24‰～30‰時隨著鹽度增大而增大[16]。金青華的研究表明，鹽度在5‰～20‰時，青蛤的代謝率隨鹽度的升高而升高，排氨率更為明顯[17]。唐保軍等的研究表明，隨鹽度升高,細(xì)角螺的耗氧率呈先升高后下降的趨勢，最大值出現(xiàn)在鹽度為28‰時[18]。聶鴻濤等在研究大竹蟶的代謝率時發(fā)現(xiàn)，鹽度在12‰～22‰時，其耗氧率隨鹽度升高而增大，在鹽度為22‰時達(dá)到最大值[10]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，里氏擬石磺的耗氧率在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的3個溫度的曲線趨勢相同，隨著鹽度增大，耗氧率隨之提高，達(dá)到最大值后開始下降，與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相符合。在19 ℃和24 ℃時，里氏擬石磺耗氧率均在鹽度為24‰時達(dá)到最大值；而在29 ℃時，在鹽度為19‰時達(dá)到最大值，隨著溫度的提高，里氏擬石磺耗氧率的最大值往前移動一個鹽度組，說明隨著溫度的提高，鹽度對其耗氧率的影響可能更加顯著，這也說明溫度和鹽度之間的交互作用對里氏擬石磺耗氧率存在一定的影響。里氏擬石磺的排氨率在3個溫度條件下變化相似，在鹽度為24‰時達(dá)到最大值，鹽度為19‰時的排氨率均小于鹽度為14‰時的排氨率，該結(jié)果與焦海峰等對僧帽牡蠣的研究結(jié)果一致[19]。這可能是里氏擬石磺從低鹽度點(diǎn)到高鹽度點(diǎn)的過渡點(diǎn)，適應(yīng)高鹽度點(diǎn)后排氨率開始下降，隨后在鹽度為19‰時回升，在24‰時達(dá)到峰值，因此鹽度為19‰時可能是里氏擬石磺的等滲點(diǎn)，鹽度超過24‰后則為高滲點(diǎn)。在高滲點(diǎn)里氏擬石磺需要耗費(fèi)大量的能量來維持自身滲透壓的平衡，導(dǎo)致排氨率增高。因此當(dāng)鹽度超過24‰時不利于里氏擬石磺的生長繁殖。在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的鹽度組中未發(fā)現(xiàn)里氏擬石磺因不適應(yīng)而出現(xiàn)死亡個體，里氏擬石磺在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的鹽度范圍均能正常生存，這也證明了里氏擬石磺是廣鹽性貝類。在實(shí)驗(yàn)條件下，鹽度為14‰～24‰時是里氏擬石磺適宜的生存鹽度范圍。

3.3 能源分析

氧氮比是判斷動物代謝底物的重要參數(shù)，其比值的大小在一定程度上能夠反映機(jī)體供能物質(zhì)的類別。研究表明，當(dāng)氧氮比約為24時，機(jī)體的能源物質(zhì)為蛋白質(zhì)和脂肪[20]。若完全由蛋白質(zhì)代謝來提供能量，氧氮比約為7[21]，當(dāng)機(jī)體完全依靠脂肪和糖類供能時，氧氮比將會無限大[22]。本實(shí)驗(yàn)條件中，里氏擬石磺主要靠碳水化合物和脂肪的代謝來提供能量，只有在溫度為19 ℃、鹽度為29‰時，里氏擬石磺的代謝底物是蛋白質(zhì)和脂肪。在本實(shí)驗(yàn)的3個溫度條件下,里氏擬石磺的氧氮比均在鹽度為19‰時達(dá)到最大值，說明此鹽度下里氏擬石磺蛋白質(zhì)的代謝最少，最有利于蛋白質(zhì)的積累，也說明了該鹽度就是或已經(jīng)接近里氏擬石磺的等滲點(diǎn)，因此里氏擬石磺適宜的生存鹽度可能在該點(diǎn)的附近，3個溫度中在29 ℃時的平均氨氮比最高。

4 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度、鹽度范圍內(nèi)，里氏擬石磺在實(shí)驗(yàn)過程中均能生存，沒有發(fā)現(xiàn)死亡個體。

(1)溫度和鹽度及兩者之間的交互作用對里氏擬石磺的耗氧率影響極顯著(F=5.351，P<0.01)，鹽度對排氨率的影響極顯著(P<0.01)。

(2)在本實(shí)驗(yàn)條件下，適宜里氏擬石磺生存的溫度和鹽度范圍分別是24～29 ℃和14‰～24‰，最適宜的溫度和鹽度分別是29 ℃和19‰。

(3)里氏擬石磺的氧氮比的范圍為18.615～118.527，因此里氏擬石磺主要依靠分解脂肪和碳水化合物來提供能量，其次是蛋白質(zhì)，但這些物質(zhì)的比例有所不同。