膨腹海馬溫度耐受性及不同溫度對(duì)其生長(zhǎng)的影響

羅輝玉，祁劍飛，鄭樂(lè)云*，吳水清，林金波，陳欣欣，黃楓淇，王 慶，4

(1.福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013；2.廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司，福建 廈門 361103；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，廣東 廣州 510642；4.廣東省嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642)

海馬是中國(guó)水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)中重要的高價(jià)值海水魚類，在中藥、海洋水族以及紀(jì)念品市場(chǎng)有很大的貿(mào)易成交量[1-2]。膨腹海馬(Hippocampusabdominalis)，又稱大腹海馬，是所有已知海馬中個(gè)體最大的種類，主要分布于南太平洋區(qū)的澳洲及新西蘭海域，棲息在礁石區(qū)、海草床或海藻床區(qū)域，屬肉食性，以小型甲殼類為食，卵胎生，被列入世界瀕危物種名錄[3]。我國(guó)海馬種類較多，但現(xiàn)只有三斑海馬(H.trimaculatus)、大海馬(H.kelloggi)、刺海馬(H.histrix)和日本海馬(H.mohnikei)人工繁育成功，大規(guī)模人工育苗及養(yǎng)殖仍存在技術(shù)難點(diǎn)，2016年福建省水產(chǎn)研究所海馬科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先嘗試了膨腹海馬規(guī)模化人工繁育技術(shù)研究并獲得成功。目前，國(guó)內(nèi)有較多關(guān)于海馬養(yǎng)殖適宜環(huán)境及病害的研究，如溶解氧對(duì)線紋海馬(H.erectus)幼魚氨氮耐受性的影響[4]、溫度與大海馬攝食行為及生長(zhǎng)速率的關(guān)系[5]、鹽度對(duì)灰海馬的生長(zhǎng)和存活的影響[6]、線紋海馬的爛尾病病原的分離等[7]，但有關(guān)膨腹海馬的人工養(yǎng)殖條件未見報(bào)道，需進(jìn)一步探究。

水溫是影響魚類生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因素之一，水溫驟變會(huì)影響魚類的攝食、代謝、生長(zhǎng)，還可能造成其分解代謝加強(qiáng)、合成代謝減弱[8]。研究表明水溫與海馬的攝食、生長(zhǎng)存活、繁殖、性腺發(fā)育等息息相關(guān)。大海馬在28℃時(shí)反應(yīng)最迅速，攝食量最大，活動(dòng)頻繁，泳速快，而在18℃和自然變溫條件下，其對(duì)食物的反應(yīng)不敏感[5]。在適宜的養(yǎng)殖溫度條件下，海馬交配成功率和幼體成活率更高[9-10]，生長(zhǎng)速率更快[11]。Lin Q等[12]研究發(fā)現(xiàn)大海馬在不同水溫條件下性腺發(fā)育程度各不相同，其性腺發(fā)育最適溫度為26℃～28℃。因此，探究海馬對(duì)不同溫度脅迫的應(yīng)答反應(yīng)，不僅具有重要的理論意義，同時(shí)也具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。本研究探究了膨腹海馬的耐受溫度及不同溫度對(duì)其存活率和生長(zhǎng)速率的影響，同時(shí)探究膨腹海馬最佳養(yǎng)殖溫度區(qū)間，為膨腹海馬的人工養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)于2019年3—6月在福建省水產(chǎn)研究所遺傳育種研究中心生態(tài)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，從廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司挑選健康活潑的膨腹海馬用于實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)海馬分為小、中、大3種規(guī)格，其生物學(xué)數(shù)據(jù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)在循環(huán)水系統(tǒng)中進(jìn)行，海水鹽度為(31.0±0.1)，pH為(8.1±0.2)。

表1 實(shí)驗(yàn)膨腹海馬生物學(xué)數(shù)據(jù)

1.2 方法

耐溫性實(shí)驗(yàn)：耐高溫、耐低溫實(shí)驗(yàn)小、中、大三種規(guī)格各設(shè)3個(gè)平行，另設(shè)空白對(duì)照組。每個(gè)平行實(shí)驗(yàn)水槽容積為300 L，各放30尾海馬。高溫、低溫組及對(duì)照組實(shí)驗(yàn)分別在循環(huán)水系統(tǒng)中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)自然水溫為16℃，以1℃/d的速度升溫或降溫處理。每天記錄各平行實(shí)驗(yàn)海馬的存活狀況，統(tǒng)計(jì)死亡數(shù)，計(jì)算死亡率，實(shí)驗(yàn)期間不投喂。

生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)：設(shè)10℃、13℃、16℃、19℃、22℃共5個(gè)溫度實(shí)驗(yàn)組和非控溫空白對(duì)照組，每組設(shè)3個(gè)平行，每個(gè)平行實(shí)驗(yàn)水槽容積為300 L，隨機(jī)放100尾膨腹海馬，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)海馬體質(zhì)量為(0.38±0.86)g、體長(zhǎng)為(6.26±0.44)cm。實(shí)驗(yàn)海馬放入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中后，按(1～2)℃/d速率升溫或降溫至實(shí)驗(yàn)溫度，待海馬適應(yīng)該溫度7 d后開始正式實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)期間每天09：00和15：00投喂冰凍糠蝦和橈足類。實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行12周(84 d)，期間各組溫度波動(dòng)為±0.5℃，溶解氧大于5 mg/L，循環(huán)水系統(tǒng)日換水量為10%～15%，光照周期為12L∶12D。

1.3 數(shù)據(jù)處理

生物學(xué)測(cè)量時(shí)，用棉布或干毛巾快速拭去實(shí)驗(yàn)海馬體表的水分，分別用天平、刻度尺測(cè)量海馬的體質(zhì)量、體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)等指標(biāo)，采用以下公式計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)。

存活率(%) = 100×Nh /Nz

體質(zhì)量增長(zhǎng)率(%) = 100×(W2- W1)/W1

體長(zhǎng)增長(zhǎng)率(%) = 100×(L2- L1)/L1

特定生長(zhǎng)率(%/d)= 100×(lnW2-lnW1)/t2-t1

式中，Nh代表實(shí)驗(yàn)魚每組存活尾數(shù)(尾)、Nz代表每組初始樣本尾數(shù)(尾)；L1、L2分別為初始體長(zhǎng)(cm)和終末體長(zhǎng)(cm)；t為實(shí)驗(yàn)天數(shù)(d)，W1為t1對(duì)應(yīng)的平均體質(zhì)量(g)(初始)、W2為t2對(duì)應(yīng)的平均體質(zhì)量(g)(終末)。

采用SPSS 25.0中ANOVA檢驗(yàn)法，對(duì)膨腹海馬體質(zhì)量、體長(zhǎng)和頭長(zhǎng)生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)差異性用Duncan檢驗(yàn)。結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(Mean±SD)表示，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同規(guī)格膨腹海馬的耐溫性

膨腹海馬的耐溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：小、中、大三種規(guī)格的膨腹海馬對(duì)高溫和低溫的耐受性存在差異(表2、表3)。死亡率變化趨勢(shì)見圖1、圖2。低溫脅迫下，小規(guī)格海馬開始死亡溫度為6.6℃，全部死亡溫度為3.2℃，半致死低溫為4.9℃；中規(guī)格開始死亡溫度5.4℃，全部死亡溫度為2.8℃，半致死低溫為3.9℃；大規(guī)格開始死亡溫度4.4℃，全部死亡溫度為2.0℃，半致死低溫為3.1℃。高溫脅迫下，小規(guī)格海馬開始死亡溫度為21.8℃，全部死亡溫度為26.9℃，半致死高溫為26.2℃；中規(guī)格開始死亡溫度為24.2℃，全部死亡溫度為27.2℃，半致死高溫為26.7℃；大規(guī)格開始死亡溫度25.3℃，最終死亡溫度為28.7℃，半致死高溫為28.2℃。大規(guī)格海馬比小規(guī)格海馬、中規(guī)格海馬更耐低溫和高溫，同一溫度下，其死亡率更低。小規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為26.9℃和3.2℃，耐溫幅度為23.7℃。中規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為27.2℃和2.8℃，耐溫幅度為24.4℃。大規(guī)格膨腹海馬極限高溫和極限低溫分別為28.7℃和2.0℃，耐溫幅度為26.7℃。可見膨腹海馬的規(guī)格越大，溫度耐受幅度越大。

表2 低溫脅迫下膨腹海馬的半致死溫度

表3 高溫脅迫下膨腹海馬的半致死溫度

2.2 不同溫度對(duì)膨腹海馬生長(zhǎng)、存活的影響

2.2.1 不同溫度下海馬的活動(dòng)狀態(tài)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)存在差異，對(duì)照組和16℃組膨腹海馬活動(dòng)正常，獨(dú)立附著，對(duì)食物反應(yīng)迅速，投餌后互相搶食。10℃組互相纏繞，沉入池底，活動(dòng)緩慢，不主動(dòng)攝食。13℃組膨腹海馬互相纏繞，沉入池底或附著于附著物，身體擺動(dòng)，活動(dòng)緩慢，投餌后不搶食，小部分會(huì)主動(dòng)攝食。19℃組海馬獨(dú)立附著在附著物，部分游動(dòng)頻繁，攝食迅速；部分附著不游動(dòng)，不攝食。22℃組，實(shí)驗(yàn)早期部分膨腹海馬頻繁游動(dòng)、呼吸加快、不攝食，另一部分游動(dòng)頻繁、攝食正常、集聚在氧氣管附近；后期瘦弱的海馬纏繞在附著物上、呼吸加快、不攝食、直至死亡，強(qiáng)壯的海馬活動(dòng)頻繁、游動(dòng)正常、攝食迅速(表4)。

表4 膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)狀態(tài)

2.2.2 不同溫度對(duì)膨腹海馬存活率和生長(zhǎng)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，22℃組存活率最低，為34.44%，特定生長(zhǎng)率為1.51%；19℃組特定生長(zhǎng)率最高，為1.85%，但存活率僅為63.33%；16℃組存活率為72.22%，特定生長(zhǎng)率為1.84%；13℃組和10℃組存活率分別為88.89%和74.44%，特定生長(zhǎng)率分別為1.31%和1.11%。10℃組、13℃組、22℃組的特定生長(zhǎng)率均不存在顯著差異，16℃組和19℃組特定生長(zhǎng)率無(wú)顯著差異，但均顯著高于其他三組(P<0.05)(表5)。不同溫度下的膨腹海馬的體長(zhǎng)和體質(zhì)量變化趨勢(shì)一致，其中10℃組、13℃組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)，16℃組和19℃組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)，而16℃組和19℃組的體質(zhì)量、體長(zhǎng)均顯著高于10℃組、13℃組、22℃組(P<0.05)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，膨腹海馬在不同溫度梯度下的養(yǎng)殖存活率和生長(zhǎng)各不相同，10℃組和13℃組存活率高，但特定生長(zhǎng)率低；22℃組和19℃組特定生長(zhǎng)率較高，而存活率低，表明膨腹海馬的最適養(yǎng)殖溫度為16℃。

表5 膨腹海馬在不同溫度下的生長(zhǎng)和存活的變化

3 討論

3.1 膨腹海馬對(duì)溫度的耐受性

謝爾福德耐受性定律(Shelford’s law of tolerance)是指生物對(duì)其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個(gè)生態(tài)學(xué)最小量和最大量的界限，生物只有處于這兩個(gè)限度范圍之間才能生存，這個(gè)最小到最大的限度稱為生物的耐受性范圍[13-14]。任何一種環(huán)境因子對(duì)每一種生物都有最大限度和最小限度的范圍，一種生物的機(jī)能在最適點(diǎn)或接近最適點(diǎn)時(shí)發(fā)生作用，趨向這兩端時(shí)就減弱，然后被抑制。魚類是終生生活在水中的變溫生物，溫度會(huì)影響魚類所有的生命活動(dòng)[15]。魚類的溫度耐受性有上限和下限，兩者之間的范圍為溫度耐受幅度[16]，是評(píng)估魚類溫度耐受性的最重要指標(biāo)。研究表明：珍珠龍膽石斑魚(Epinephelusfuscoguttatus♀×E.lancedatus♂)耐受水溫極限低溫和高溫分別為10.0℃和39.0℃，溫度耐受幅度為29℃[17]。南方鲇(SilurusmeridionalisChen)極限最高溫為38.2℃，極限最低溫為5.9℃，溫度耐受幅度為32.3℃[18]。虹鱒(Oncorhynchusmykiss)的極限最高溫為25.5℃，極限最低溫為1.1℃，溫度耐受幅度為24.4℃[19]。魚類的溫度耐受幅度也受規(guī)格大小的影響[20]。本研究表明，小規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為26.9℃和3.2℃，耐溫幅度為23.7℃；中規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為27.2℃和2.8℃，耐溫幅度為24.4℃；大規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為28.7℃和2.0℃，耐溫幅度為26.7℃。規(guī)格越大，溫度耐受幅度越大。與其他魚類[21-22]相比，呈現(xiàn)出高溫耐受性低、低溫耐受性高、溫度耐受幅度小的特點(diǎn)。這可能是由于魚類的耐溫性與其所處棲息地的氣候相關(guān)，生活在環(huán)境氣候變化穩(wěn)定的地區(qū)的魚類比生活在氣候變化幅度較大的魚類耐溫幅度更小[23]。膨腹海馬生活環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，因此其耐溫幅度比其他廣溫性魚類小。研究表明，不同溫度下魚類的活動(dòng)狀態(tài)與魚體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(AchE)的變化有關(guān)，它是一種分解酶，保證機(jī)體的神經(jīng)興奮與抑制協(xié)調(diào)相統(tǒng)一[24]。本研究發(fā)現(xiàn)海馬在不同溫度下呈現(xiàn)不同的活動(dòng)狀態(tài)，但是膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)狀態(tài)是否與這一酶相關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

3.2 溫度對(duì)膨腹海馬生長(zhǎng)的影響

溫度是影響魚類生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因子之一，對(duì)溫度的選擇行為是魚體在不同溫度下的體內(nèi)熱調(diào)控機(jī)制的外在體現(xiàn)[25]。Jobling M研究溫度與魚類生長(zhǎng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)：魚類在最適溫度時(shí)有最快的生長(zhǎng)速度，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響其生長(zhǎng)速度[26]。研究表明：黑斑原魚兆(Glyptosternummaculatum)在12℃時(shí)生長(zhǎng)最快、死亡率最低，在18℃時(shí)死亡率最高[27]。孫彬等[28]等研究表明養(yǎng)殖溫度從23℃提高到28℃時(shí)，大海馬幼體的體質(zhì)量和體長(zhǎng)呈顯著性增長(zhǎng)，而當(dāng)溫度升到33℃時(shí)或降到15℃時(shí)，大海馬個(gè)體的體長(zhǎng)和存活率與對(duì)照組(23℃)相比顯著降低。本研究與孫彬等[28]的結(jié)果相似，膨腹海馬在16℃和19℃溫度組的體長(zhǎng)、體質(zhì)量、特定生長(zhǎng)率均顯著高于10℃組、13℃組及22℃溫度組(P<0.05)。但16℃組與19℃組相比無(wú)顯著性差異，而19℃組的存活率只有63.3%，22℃組的存活率最低，為34.44%。究其原因，這可能是由于膨腹海馬在22℃和19℃養(yǎng)殖過(guò)程中，調(diào)控與自身不相適應(yīng)的溫度能耗過(guò)大，導(dǎo)致在高溫情況下，多數(shù)海馬攝食所帶來(lái)的能量無(wú)法積累，體質(zhì)變?nèi)?，無(wú)法通過(guò)體內(nèi)熱調(diào)控適應(yīng)外界的溫度脅迫，行為紊亂，攝食降低，變得消瘦，直至死亡。在10℃組和13℃組中，膨腹海馬的存活率雖分別達(dá)74.44%和88.89%，但特定生長(zhǎng)率與16℃組存在顯著的差異，生長(zhǎng)緩慢，無(wú)法形成規(guī)模養(yǎng)殖效益，故膨腹海馬養(yǎng)殖溫度控制在16℃為宜。

4 結(jié)論

小、中、大3種規(guī)格膨腹海馬的半致死高溫分別為26.2℃、26.7℃、28.2℃；半致死低溫分別為4.9℃、3.9℃、3.1℃，耐溫幅度分別為23.7℃、24.4℃、26.7℃?？傮w來(lái)說(shuō)，規(guī)格越大，對(duì)低溫或高溫的耐受性越強(qiáng)。測(cè)量不同溫度下膨腹海馬的體長(zhǎng)、體質(zhì)量增長(zhǎng)率發(fā)現(xiàn)，高于16℃，其養(yǎng)殖存活率低；低于16℃，則生長(zhǎng)緩慢，綜合生長(zhǎng)和存活率指標(biāo)，得出膨腹海馬的最適養(yǎng)殖溫度為16℃。在膨腹海馬養(yǎng)殖中，準(zhǔn)確地掌握其生長(zhǎng)的最適溫度，不但可以節(jié)省時(shí)間和成本，還能提高海馬的單位產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)膨腹海馬的生長(zhǎng)情況判斷其適宜的生長(zhǎng)條件，有利于提高膨腹海馬養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。