鰱幼魚對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)特征研究

計(jì)紅 林育青 陳求穩(wěn) 王駿 張?jiān)獜V 余世金 于道平

摘要：為了深入揭示城市水體中氨氮脅迫對(duì)魚類生存和棲息地的影響，有必要針對(duì)特定魚類對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)進(jìn)行探究。選擇對(duì)氨氮較為敏感的重要經(jīng)濟(jì)魚類鰱作為目標(biāo)物種，通過氨氮急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)確定氨氮濃度范圍，設(shè)計(jì)“靜水多室”實(shí)驗(yàn)裝置， 開展鰱幼魚對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。鰱幼魚體長（5 ± 1）cm；實(shí)驗(yàn)條件為水溫（25 ± 1）℃，pH 7.9 ± 0.1，溶解氧>9.0 mg/L，電導(dǎo)率約400 [μ]S/cm。結(jié)果表明，鰱幼魚對(duì)氨氮的96 h半致死濃度為16.8 mg/L。鰱幼魚行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，氨氮濃度為0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L單元中的鰱幼魚平均分布率分別為44.4%、13.9%、4.9%、13.2%、13.2%和10.4%，相應(yīng)的鰱幼魚平均回避率分別為-58.0%、-48.1%、68.9%、20.8%、33.3%和37.5%。鰱幼魚對(duì)氨氮脅迫的回避閾值小于1.0 mg/L（相對(duì)應(yīng)的非離子氨濃度小于0.05 mg/L）。當(dāng)氨氮濃度超過1.0 mg/L后，鰱幼魚回避率呈現(xiàn)先下降再上升的變化趨勢。鰱幼魚能夠探測到水體中的氨氮產(chǎn)生回避行為響應(yīng)，其表現(xiàn)類型為“低濃度吸引、高濃度回避”。此外，氨氮濃度過高會(huì)導(dǎo)致鰱幼魚的應(yīng)激反應(yīng)能力降低。研究結(jié)果可為進(jìn)一步探討氨氮脅迫對(duì)鰱幼魚生存活動(dòng)的影響提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 氨氮；鰱幼魚；回避行為；回避實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：Q178.1 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-3075（2023）02-0120-08

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的快速增長，大量污染物質(zhì)進(jìn)入城市水體，改變了水體的理化指標(biāo)，引起水質(zhì)惡化，影響用水安全。不僅如此，污染物質(zhì)中一些半徑較小的親脂性分子容易穿透生物膜的疏水性微孔進(jìn)入生物體內(nèi)，影響其生物形態(tài)及生理指標(biāo)，從而對(duì)水生生物造成損傷（劉娥，2013）。然而，這種傷害的前提是水生生物被動(dòng)置于有毒的環(huán)境，并被迫吸入有毒物質(zhì)。研究表明，魚類對(duì)水環(huán)境中理化因子的變化極為敏感，通過嗅覺、味覺、視覺、 側(cè)線及其他感受器官的生化、生理等變化，有些魚類的辨別能力可以達(dá)到現(xiàn)代儀器無法檢測到的精密程度，因此，對(duì)于水體中的有毒污染物，魚類能夠產(chǎn)生自然的“回避”行為，從而保護(hù)它們不受有毒物質(zhì)的侵害（Tierney，2016）。魚類這種對(duì)于污染物脅迫產(chǎn)生的快速響應(yīng)行為在很多系統(tǒng)中都被觀測到，如金鱒（Oncorhynchus mykiss）會(huì)對(duì)農(nóng)藥、酚、重金屬、阻燃劑等多種類型的污染物產(chǎn)生回避（Folmar，1976；Carr et al，1990；Svecevi?ius，2001；Wells et al，2004）；大鱗大麻哈魚（Oncorhynchus tshawytscha）會(huì)對(duì)溫排水和復(fù)雜有機(jī)混合物產(chǎn)生回避（Gray，1990；Smith & Bailey，1990）；斑馬魚（Danio rerio）會(huì)對(duì)銅、酸礦廢水和殺真菌劑產(chǎn)生回避（Moreira-Santos et al，2010；Araújo et al，2014a）。

盡管魚類的這種回避行為可以幫助它們進(jìn)行自我保護(hù)，如躲避排放的廢污水（章敏等，1989；Sprague et al，1965），但也會(huì)對(duì)魚類必要的生存活動(dòng)（如洄游）造成干擾（Saunders & Sprague，1967）。更嚴(yán)重的，長期回避會(huì)導(dǎo)致魚類從喜愛的棲息地遷移至生存條件（食物、繁殖、躲避等）較差的區(qū)域（Atchison et al，1987），在一定程度上改變魚類的空間分布，進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，因此具有極大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（Robinson，2009；Araújo et al，2019）。

氨氮是水環(huán)境質(zhì)量的常見表征因子，每年大量的氨氮通過污水排放、地表徑流和大氣沉降進(jìn)入城市水體。氨氮中的非離子氨 （NH3）對(duì)魚類具有較強(qiáng)的毒性，這一點(diǎn)被很多早期的研究所證實(shí)（姜禮燔，1983），在此基礎(chǔ)上國內(nèi)外學(xué)者對(duì)氨氮的急性毒理效應(yīng)開展了大量研究（周瑩等，2016；陳智威等，2019；Liu et al，2017），然而，魚類對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)研究較少，主要見于十刺魚（Pygosteus pungitius）、南乳魚（Galaxias maculatus）、胡瓜魚（Retropinna retropinna）、大鮈塘鱧 （Gobiomorphus cotidianus）及鰱（Hypophthalmichthys molitrix）等報(bào)道（Jones，1948；姜禮燔，1983；Richardson et al，2001）。由于氨氮中的非離子氨濃度受水溫、pH等因素的影響很大（劉娥，2013），實(shí)驗(yàn)條件不同，得出的結(jié)論也不盡相同，現(xiàn)有成果不宜直接引用。

為了深入揭示城市水體中氨氮脅迫對(duì)魚類生存和棲息地的影響，有必要針對(duì)特定魚類對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)進(jìn)行探究。本文選擇對(duì)非離子氨反應(yīng)非常敏感的鰱幼魚（王夢(mèng)杰等，2019）作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過氨氮急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)和鰱幼魚在不同氨氮濃度下的行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，分析鰱幼魚對(duì)氨氮脅迫的行為響應(yīng)特征，為進(jìn)一步探索城市河道廢污水排放生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析與魚類棲息地保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 實(shí)驗(yàn)魚

實(shí)驗(yàn)鰱幼魚購于水產(chǎn)市場，體長（5 ± 1）cm，實(shí)驗(yàn)開始前在實(shí)驗(yàn)室水族箱馴養(yǎng)2周，每2 d換水1/3，投喂1次，實(shí)驗(yàn)開始前24 h停止喂食。實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)充分曝氣的自來水，其水質(zhì)指標(biāo)如下：水溫（25 ± 1）℃，pH7.9 ± 0.1，溶解氧> 9.0 mg/L，電導(dǎo)率約400 [μ]S/cm。

1.2 ? 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 ? 氨氮急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn) ? 采用 96 h靜水式實(shí)驗(yàn)法對(duì)鰱幼魚進(jìn)行氨氮急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定其24、48、72、96 h的半數(shù)致死濃度LC50，以確定回避實(shí)驗(yàn)中氨氮濃度范圍，防止?jié)舛冗^高引起鰱幼魚死亡。

采用干燥分析純晶體 NH4Cl（分析純）配制不同濃度的氨氮溶液（5、10、20、40 mg/L），挑選體質(zhì)健康、大小均勻的鰱幼魚各10尾放于水族箱中。每組氨氮濃度設(shè)置3個(gè)重復(fù)。日曝氣12 h，且日換水1次，換水率 30％。實(shí)時(shí)觀察幼魚中毒癥狀，并做好死亡個(gè)體記錄，及時(shí)撈出死亡個(gè)體，防止因水質(zhì)變壞影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。

1.2.2 ? 鰱幼魚行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn) ? 為了排除其他因素（如流速）的干擾，研究參照Araújo等（2014a；2014b；2014c）提出的“靜態(tài)多室無壓系統(tǒng)”設(shè)計(jì)了滿足本實(shí)驗(yàn)需求的實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）。該裝置由6個(gè)首尾相接的單元串聯(lián)而成，每個(gè)單元由2個(gè)去底的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯瓶匯接而成，長度為25 cm，單元上部開口（6 cm × 4 cm），整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置總長為150 cm。各單元中氨氮濃度依據(jù)氨氮毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)確定為0、0.5、1.0、5.0、10.0和20.0 mg/L，其中0.5 mg/L和1.0 mg/L分別對(duì)應(yīng)我國地表水II、III類水體氨氮濃度標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)在安靜、光線均勻的環(huán)境中開展。首先開展對(duì)照實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)裝置中充入清水（每個(gè)單元300 mL），每個(gè)單元中放入2條鰱幼魚（共12條），2 h內(nèi)通過紅外攝像機(jī)每30 min記錄鰱幼魚在各單元中的數(shù)量，實(shí)驗(yàn)開始和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分別測水溫、DO、pH和電導(dǎo)率，整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)2 h，重復(fù)3次。開展鰱幼魚的行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先往每個(gè)單元中注入不同濃度的氨氮溶液（每個(gè)單元300 mL），其中單元1內(nèi)為無氨氮的清水。為保持氨氮濃度梯度，實(shí)驗(yàn)開始前各單元間用橡皮塞隔開，每個(gè)單元中放入2條鰱幼魚（共12條），實(shí)驗(yàn)開始后通過鑷子迅速去除各單元間的橡皮塞，2 h內(nèi)通過紅外攝像機(jī)每30 min記錄鰱幼魚在各單元中的數(shù)量，實(shí)驗(yàn)開始和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分別測水溫、DO、pH和電導(dǎo)率，重復(fù)3次。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算和分析鰱幼魚對(duì)各氨氮濃度的喜好或回避。

1.3 ? 數(shù)據(jù)分析

采用spss軟件分析急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)和回避實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用卡方檢驗(yàn)分析對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的分布均勻性，采用圖基檢驗(yàn)分析不同實(shí)驗(yàn)單元分布的顯著性差異。采用 Probit法（賈春生，2006）計(jì)算96 h半致死濃度及其置信區(qū)間。

鰱幼魚分布率的計(jì)算公式為：

D = [NoN][×]100% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ①

式中：[No]為各單元出現(xiàn)的鰱幼魚數(shù)；N為單次實(shí)驗(yàn)的鰱幼魚總數(shù)。

回避（或喜好）率的計(jì)算公式為：

A [=Nc-NoNc×100]% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?②

式中：[Nc]為對(duì)照實(shí)驗(yàn)各單元出現(xiàn)的鰱幼魚數(shù)；[No]為回避實(shí)驗(yàn)中各單元出現(xiàn)的鰱幼魚數(shù)。

非離子氨與氨氮的換算公式為（張武肖等，2015）：

[CNH3=1.216×CNH3-N×f/100]

[f=100/（10pKa-pH+1）] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?③

[pKa=0.09018+2729.92/T]

式中：[CNH3]為測定溫度和pH值下水樣中的非離子氨濃度，mg/L； [C][NH3-N]為水樣中的氨氮濃度，mg/L；f為非離子氨的摩爾百分比，%；T為水樣的開氏溫度，K。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 氨氮急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)

毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。在水溫（25±1）℃、pH7.9±0.1、溶解氧>9.0 mg/L條件下，當(dāng)氨氮濃度為5.0 mg/L時(shí)，鰱幼魚96 h平均死亡率為16.67%；當(dāng)氨氮濃度為20.0 mg/L時(shí)，鰱幼魚96 h平均死亡率達(dá)到53.33%；當(dāng)氨氮濃度為40.0 mg/L時(shí)，72 h內(nèi)鰱幼魚全部死亡。本文實(shí)驗(yàn)條件下鰱幼魚對(duì)氨氮的96 h半致死濃度為16.8 mg/L，95%置信區(qū)間為13.9～20.4。

2.2 ? 鰱幼魚在不同濃度下的行為響應(yīng)

實(shí)驗(yàn)過程中未見個(gè)體死亡。對(duì)照實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程中鰱幼魚分布不隨時(shí)間變化（ANOVA： F=0.000，P=1.000，N=48）且分布均勻（卡方檢驗(yàn)：P=0.131）。如圖3所示，控制實(shí)驗(yàn)中各單元的鰱幼魚平均分布率分別為21.9%、13.5%、15.6%、11.5%、19.8%和17.7%。

回避實(shí)驗(yàn)的雙因素方差分析結(jié)果表明，鰱幼魚分布不隨時(shí)間變化（F=0.000，P=1.000，N=72），但受濃度影響（F=7.869，P<0.05，N=72）。如圖4所示，氨氮濃度為0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L單元中的鰱幼魚平均分布率分別為44.4%、13.9%、4.9%、13.2%、13.2%和10.4%。根據(jù)鰱幼魚分布計(jì)算出的回避率，見圖5。0 、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L單元中的鰱幼魚平均回避率分別為 -58.0%、-48.1%、68.9%、20.8%、33.3%和37.5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各單元的平均氨氮濃度分別為0.99、1.35、2.19、7.78、9.03和18.82 mg/L。

由圖5可以看出，鰱幼魚對(duì)0.5 mg/L以下和1.0 mg/L以上的氨氮濃度響應(yīng)表現(xiàn)明顯不同。當(dāng)氨氮濃度小于0.5 mg/L時(shí)，鰱幼魚數(shù)量較對(duì)照實(shí)驗(yàn)有所增加（回避率均為負(fù)值），鰱幼魚對(duì)該濃度范圍表現(xiàn)出喜好（preference）；當(dāng)單元內(nèi)氨氮濃度大于1.0 mg/L時(shí)，鰱幼魚數(shù)量較對(duì)照實(shí)驗(yàn)有所減少（回避率為正值），鰱幼魚對(duì)該濃度范圍表現(xiàn)出回避，且在1.0 mg/L時(shí)回避率最高。當(dāng)氨氮濃度超過1.0 mg/L后，鰱幼魚回避率有所下降，氨氮濃度為5.0 mg/L時(shí)回避率最低，之后又開始回升。

3 ? 討論

3.1 ? 氨氮對(duì)鰱的急性毒理效應(yīng)

早在20世紀(jì)上葉，國外學(xué)者就研究過氨對(duì)魚類的毒性，對(duì)魚類起毒性作用的是氨氮中的非離子氨，魚類受氨中毒后，魚類粘液增多，表皮細(xì)胞充血，損害肝腎及腸道組織，還會(huì)使血紅蛋白喪失結(jié)合氧的能力，呼吸率及心跳率增加，并使血漿中鈉含量減少，擾亂血液緩沖系統(tǒng)及酶化學(xué)作用（劉娥，2013）。陳惠等（1994）的研究表明，與鯉、草魚相比，鰱[全長（5.14±0.24）cm，體重（0.84±0.165）g]對(duì)氨的毒性最為敏感，其對(duì)非離子氨的96 h半致死濃度為0.712 mg/L[水溫（20±1）℃，pH7.14±0.16]；徐鏡波和馬遜風(fēng)（1994）的研究表明，鰱在13℃時(shí)的非離子氨96 h半致死濃度為0.38 mg/L；Wang等（2017）的研究表明，孵化后5 d大的鰱仔魚對(duì)非離子氨的96 h半致死濃度為0.35 mg/L，相應(yīng)條件下[水溫（19±0.1）℃、pH8.63±0.1，溶解氧（7.6±0.2） mg/L]的氨氮96 h半致死濃度為30.8 mg/L。

在本文實(shí)驗(yàn)條件下[水溫（25±1）℃，pH7.9±0.1，溶解氧>9.0 mg/L，電導(dǎo)率約400 [μ]S/cm]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，體長為（5±1）cm的鰱幼魚對(duì)氨氮的96 h半致死濃度為16.8 mg/L，換算成相應(yīng)的非離子氨濃度為0.87 mg/L。由于鰱幼魚大小、體重以及水溫、pH值等實(shí)驗(yàn)條件的不同，本文結(jié)果與前人結(jié)果有所差異。

3.2 ? 氨氮脅迫對(duì)鰱幼魚的行為學(xué)影響

3.2.1 ? 行為響應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置 ? 回避實(shí)驗(yàn)裝置是研究魚類回避行為的基本工具，目前主要有管道型、雙槽/多槽型、“流動(dòng)多室無壓系統(tǒng)”和“靜態(tài)多室無壓系統(tǒng)”。早期的管道型回避裝置由Jones（1947）在研究十刺魚對(duì)乙醇、氯仿、福爾馬林、氯化汞和硫酸鋅的回避反應(yīng)時(shí)設(shè)計(jì)并提出，其優(yōu)點(diǎn)是魚類反應(yīng)的敏感性高、效果好，缺點(diǎn)是操作不便，不適應(yīng)實(shí)驗(yàn)需要。雙槽型回避裝置由清水槽和污水槽于混合區(qū)聯(lián)結(jié)構(gòu)成，通過魚類進(jìn)入左槽或右槽的數(shù)量計(jì)算回避率（姜禮燔和王鴻太，1982；Degraeve，1982；Carr et al，1990），該裝置操作簡便，但每次實(shí)驗(yàn)只能設(shè)置某個(gè)特定濃度，不符合污染物在水體中的實(shí)際分布?！傲鲃?dòng)多室無壓系統(tǒng)” （Lopes et al，2010；Moreira-Santos et al，2010）能夠反映污染物在水體中的梯度分布，但形成的濃度不可調(diào)節(jié)。Araújo等（2014a；2014b；2014c；2016；2018）從經(jīng)濟(jì)、節(jié)省能耗的角度出發(fā)設(shè)計(jì)了“靜態(tài)多室無壓系統(tǒng)”，并利用這一裝置開展了不同水生生物對(duì)銅、農(nóng)藥、殺蟲劑、多環(huán)芳烴等污染物的回避行為的一系列研究 ?！办o態(tài)多室無壓系統(tǒng)”中各實(shí)驗(yàn)單元中的水是靜止的，單元中的污染物濃度是可以任意設(shè)定的。Araújo 等（2014a）認(rèn)為“回避”是一種快速響應(yīng)的行為，只要實(shí)驗(yàn)時(shí)間被控制在合理的范圍內(nèi)（如4 h），污染物濃度梯度的穩(wěn)定性可以得到有效保證，因而是一種有效的研究魚類回避行為的裝置。

3.2.2 ? 鰱幼魚對(duì)氨氮的行為響應(yīng)表現(xiàn)類型 ? 綜合目前研究成果，魚類對(duì)有毒染物的行為響應(yīng)主要有3種類型，分別為不回避、某一閾值觸發(fā)回避、由濃度決定吸引或回避3種表現(xiàn)類型（Beitinger，1990；姜禮燔等，2004；Tierney，2016）。如魚類對(duì)內(nèi)毒素、敵草快、草甘膦、三氯乙酸、林丹五種農(nóng)藥以及勒倫酸硒不產(chǎn)生回避（Summerfelt & Lewis，1967；Halter et al，1980；Beitinger，1990），而在Beitinger和 Freeman（1983）的研究中，包括氯胺、丙烯醛、鎘、二甲胺、鐵、鎳、氰化鈉、甲苯等在內(nèi)的28種化學(xué)污染物均在某一閾值引起了實(shí)驗(yàn)魚類的回避行為。還有些實(shí)驗(yàn)案例中，魚類對(duì)污染物展現(xiàn)出“高濃度回避、低濃度吸引”的行為特征，如Folmar（1976）的研究中，二甲苯濃度達(dá)到0.1 mg/L時(shí)虹鱒顯著回避，但是對(duì)于0.01 mg/L的二甲苯有明顯被吸引的行為；Beitinger（1990）認(rèn)為總余氯、總殘余氧化劑、氯化一級(jí)出水和氨這些污染物也會(huì)引起魚類在高濃度回避和低濃度吸引。某些學(xué)者的研究表明，魚類對(duì)馬拉硫磷和銅這2種污染物表現(xiàn)出“低濃度回避、高濃度吸引或不回避”的行為特征，如食蚊魚（Gambusia affinis）在濃度為50 mg/L時(shí)對(duì)馬拉硫磷產(chǎn)生回避，而當(dāng)馬拉硫磷的濃度高達(dá)5 000 mg/L時(shí)食蚊魚沒有回避（Halter et al，1980）；虹鱒（Oncorhynchus mykiss）會(huì)對(duì)10～200 mg/L的銅產(chǎn)生回避，卻會(huì)被300～390 mg/L的銅吸引（Giattina & Garton，1983）。

在本實(shí)驗(yàn)條件下[水溫（25±1）℃，pH7.9±0.1，溶解氧>9.0 mg/L，電導(dǎo)率約400 [μ]S/cm]的結(jié)果表明，當(dāng)氨氮濃度為0.5 mg/L時(shí)，鰱幼魚表現(xiàn)出明顯的偏愛（平均回避率為 -48.1%）。當(dāng)氨氮濃度升高到1.0 mg/L后，鰱幼魚對(duì)氨氮的響應(yīng)行為表現(xiàn)為回避。因此，鰱幼魚對(duì)氨氮脅迫做出的行為響應(yīng)表現(xiàn)為“低濃度吸引、高濃度回避”，與姜禮燔（1983）、Jones（1948）和Richardson等（2001）的實(shí)驗(yàn)中其他魚類對(duì)氨氮的響應(yīng)表現(xiàn)類型一致。

3.2.3 ? 鰱幼魚對(duì)氨氮的回避閾值 ? Beitinger 和Freeman（1983）的研究表明，28種化學(xué)污染物中的25種在濃度小于1 mg/L時(shí)均引起了實(shí)驗(yàn)魚類的回避行為，其中90%的回避閾值小于其他文獻(xiàn)報(bào)道的致死濃度，只有小部分污染物的回避閾值超過了其致死濃度，如石油烴、毒殺芬、丙烯醛 、煤漿中的水溶性部分以及鎘（Kynard，1974；Weber，1981；Dauble et al，1985）

本實(shí)驗(yàn)條件下，鰱幼魚在0.5～1.0 mg/L這一濃度區(qū)間對(duì)氨氮由喜愛轉(zhuǎn)為回避，顯然引起幼魚由喜愛轉(zhuǎn)為回避的氨氮濃度閾值小于1.0 mg/L。若按鰱幼魚回避率在0.5～1.0 mg/L線性變化推算，引起鰱幼魚回避的氨氮濃度閾值為0.55 mg/L。姜禮燔（1983）的研究結(jié)果為，鰱幼魚在氨氮濃度為0.51 mg/L時(shí)回避率為 -33%，在氨氮濃度為0.75 mg/L時(shí)回避率為42.8%，推算回避閾值約為0.61 mg/L，與本文結(jié)果接近。根據(jù)非離子氨與總氨的換算關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)條件下1.0 mg/L氨氮相對(duì)應(yīng)的非離子氨濃度為0.05 mg/L，該值略大于我國《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB11607-89）》中的非離子氨濃度限值（0.02 mg/L）。鰱幼魚回避閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本實(shí)驗(yàn)得出及其他文獻(xiàn)報(bào)道的96 h半致死濃度值，表明回避行為可以有效保護(hù)鰱幼魚免受有毒物質(zhì)的侵害。

3.2.4 ? 高濃度氨氮的生理麻痹效應(yīng) ? 污染物濃度過高引起的感官麻痹會(huì)阻止或妨礙魚類逃生（Robinson，2009；Araújo et al，2018），如Tierney（2016）的研究表明，高濃度的阿特拉律會(huì)影響魚類的神經(jīng)生理學(xué)反應(yīng)以及基于嗅覺的行為響應(yīng)，從而降低實(shí)驗(yàn)魚類對(duì)其他物質(zhì)的偏好，做出行為改變。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)氨氮濃度超過1.0 mg/L后，隨著氨氮濃度升高，鰱幼魚回避率并未呈現(xiàn)正相關(guān)變化趨勢，而是在氨氮濃度為5.0 mg/L時(shí)降到最低點(diǎn)，然后逐漸回升。這一現(xiàn)象與氨氮濃度過高導(dǎo)致鰱幼魚的生理指標(biāo)變化和應(yīng)激反應(yīng)能力降低有關(guān)。在自然環(huán)境中，當(dāng)氨氮濃度為2 mg/L時(shí)，鰱幼魚的肝臟和鰓仍能保持正常形狀；而當(dāng)氨氮濃度達(dá)到10和20 mg/L時(shí)，鰱幼魚的肝細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)渾濁腫脹及水樣變化，鰓會(huì)出現(xiàn)基底上皮增厚伴隨毛細(xì)血管擴(kuò)張和氯細(xì)胞增生（Wang et al，2017）。相比于自然環(huán)境，由于無法對(duì)氨氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化和吸收，實(shí)驗(yàn)室中氨的毒性應(yīng)該更大。如Richardson等（2001）曾發(fā)現(xiàn)，南乳魚、胡瓜魚和大鮈塘鱧對(duì)高濃度非離子氨（7.8～9.2 mg/L）均沒有明顯的回避行為。

3.2.5 ? 水質(zhì)指標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 ? 對(duì)魚類產(chǎn)生毒性作用的是氨氮中的非離子氨，其在水體中的含量主要受pH、水溫、溶解氧和含鹽量等水質(zhì)指標(biāo)的影響。pH是影響水環(huán)境中非離子氨和離子氨含量的最為重要的因素之一，當(dāng)水體中pH升高，非離子氨的比例增加，水體毒性增強(qiáng)（Broderius et al，1985），引起魚類回避的氨氮閾值減??；反之，pH降低時(shí)非離子氨的比例減少，毒性隨之減弱，氨氮閾值會(huì)有所增加。

由于離子氨向非離子氨的轉(zhuǎn)化是一個(gè)吸熱過程，因此水溫是影響非離子氨含量的另一主要因素。水溫升高，氨氮中的非離子氨濃度增加，氨氮毒性呈增大的趨勢（沈成鋼和鮑文奎，1995），將導(dǎo)致氨氮閾值進(jìn)一步減小。因此要更加留意溫度較高水域氨氮對(duì)魚類的行為學(xué)效應(yīng)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

非離子氨含量還受到水體中溶解氧含量的影響。在富氧狀態(tài)下，水體中有效氮以硝態(tài)氮為主，而在缺氧狀態(tài)下以氨態(tài)氮為主，魚類對(duì)氨氮的耐受性減弱（李波等，2009），從而降低引起魚類回避的氨氮閾值。高鹽度會(huì)抑制硝化菌和反硝化菌產(chǎn)生，進(jìn)而影響水體中的硝化作用，使水體中的非離子氨含量增加，毒性增強(qiáng)，氨氮閾值降低（劉娥，2013）。

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（責(zé)任編輯 ? 鄭金秀）

Behavioral Response of Juvenile Silver Carp to Ammonia Nitrogen Stress

JI Hong1，3，LIN Yu‐qing2，CHEN Qiu‐wen2，WANG Jun2，ZHANG Yuan‐guang1，YU Shi‐jin1，YU Dao‐ping3

（1. School of Resources & Environment，Anqing Normal University，Anqing 246133，P.R. China；

2. Eco-Environmental Research Department，Nanjing Hydraulic Research Institute，

Nanjing ? 210029，P.R. China；

3. Engineering & Technology Research Center of Higher Education Institute in Anhui Province for

Aquatic Organism Protection and Aquatic Ecological Restoration，Anqing ? 246133，P.R. China）

Abstract：Silver carp， an important economic fish species that is sensitive to ammonia nitrogen was selected for study in this investigation. We studied the behavioral response of silver carp to ammonia nitrogen， aiming to better understand the effect of ammonia nitrogen toxicity on fish survival and habitat in urban waters. The concentration range of ammonia nitrogen for testing was determined based on the literature value of acute ammonia nitrogen toxicity. The 96-hour LC50 reported for silver carp [BL = （5 ± 1） cm] is 16.8mg/L. Based on the result， six ammonia nitrogen concentrations （0， 0.5， 1.0， 5.0， 10.0， 20.0 mg/L） were set for the test， and a "static multi-compartment" experimental device was designed for the behavioral response experiment， with a different ammonia nitrogen concentration in each compartment. The experimental conditions were as follows： water temperature （25 ± 1）℃， pH （7.9 ± 0.1）， dissolved oxygen > 9.0 mg/L， conductivity 400 [μ]S/cm. The fraction of test fish in each compartment was recorded and the avoidance rate was calculated. The average distribution of juvenile silver carp in the six compartments were， respectively， 44.4%， 13.9%， 4.9%， 13.2%， 13.2% and 10.4% ， and the corresponding average avoidance rates were， -58.0%，-48.1%，68.9%，20.8%，33.3% and 37.5%. The avoidance threshold of juvenile silver carp to ammonia nitrogen was estimated to be < 1.0 mg/L， with a corresponding non-ionic ammonia concentration < 0.05mg/L. When the concentration of ammonia nitrogen exceeded 1.0 mg/L， the avoidance rate of juvenile silver carps decreased initially and then increased. Our study shows that juvenile silver carp detect and avoid ammonia nitrogen， and display a behavioral pattern of attraction at low concentration and avoidance at high concentration. The avoidance threshold is far less than the lethal concentration reported in the literature， so the avoidance response can effectively protect juvenile silver carps from ammonia nitrogen toxicity. However， at very high concentrations of ammonia nitrogen the behavioral response of juvenile silver carp is diminished and increases vulnerability toward ammonia-nitrogen toxicity. This study provide a basis for further research on the effect of ammonia nitrogen toxicity on the survival of juvenile silver carp.

Key words：ammonia nitrogen；juvenile silver carp；avoidance behavior；avoidance test