鹽堿脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)耐受性分析

王新月,訾方澤,葛建民,陳生熬,2,姚 娜,肖 青,艾尼瓦爾·依布拉音

(1.塔里木大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/塔里木珍稀魚(yú)類研究中心,新疆阿拉爾 843300;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院,武漢 430070;3.新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,新疆阿克蘇 843300)

0 引 言

【研究意義】扁吻魚(yú)Aspiorhynchuslaticeps(Day,1877),隸屬鯉形目Cyprinidformes、鯉科Cyprinidae、裂腹魚(yú)亞科Schizothoracinae、扁吻魚(yú)屬Aspiorhynchus,僅1屬1種,是我國(guó)塔里木河水系特有的兇猛肉食性魚(yú)類,也是體型最大的裂腹魚(yú)類,具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值[1]。曾廣泛分布于塔里木河水系、羅布泊和博斯騰湖等[2],扁吻魚(yú)現(xiàn)僅存于新疆拜城縣克孜爾水庫(kù)-扁吻魚(yú)自然保護(hù)區(qū),亟待進(jìn)一步加強(qiáng)增殖和保護(hù)。【前人研究進(jìn)展】關(guān)于水生生物的毒性研究較多,常采用經(jīng)典的單因子靜態(tài)急性毒性實(shí)驗(yàn)法,如K+對(duì)中國(guó)明對(duì)蝦幼蝦(Fenneropenaeuechinensis)生存及耗氧率、窒息點(diǎn)的影響;中國(guó)林蛙蝌蚪(Ranachensinensis)對(duì)碳酸鹽堿度的適應(yīng)性等研究[3, 4]。在魚(yú)類耐受性研究中也較為廣泛,尤其近年來(lái)淡水缺乏,內(nèi)陸水域鹽堿加劇,極大威脅特有魚(yú)類的生存,魏玉眾等[5]以伊犁河水系歐鲇幼魚(yú)(SilurusglarisLinnaeus)為研究對(duì)象,探明了其鹽堿耐受性及不同鹽堿濃度梯度下的毒性影響。為篩選適宜東北地區(qū)碳酸鹽型鹽堿水域養(yǎng)殖的魚(yú)類,武鵬飛等[6]對(duì)黑龍江泥鰍(MisgurnusmohoityDybowsky)、大鱗副泥鰍(ParamisgurnusdabryanusSauvage)、達(dá)里湖高原鰍(Triplophysadalaica)的鹽堿耐受能力進(jìn)行比較研究,發(fā)現(xiàn)達(dá)里湖高原鰍鹽堿適應(yīng)性較強(qiáng)。Michael等[7]、AgoesSoegianto[8]、Kim等[9]探究了毒性試驗(yàn)下不同種幼魚(yú)生長(zhǎng)、存活及血液學(xué)參數(shù)的變化,進(jìn)一步證實(shí)了水環(huán)境指標(biāo)對(duì)魚(yú)類生理指標(biāo)的影響,強(qiáng)調(diào)開(kāi)展魚(yú)類毒性研究的必要性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前,關(guān)于扁吻魚(yú)的研究主要集中在生物學(xué)特征、人工繁殖、魚(yú)病防治等方面[10, 11],未見(jiàn)鹽堿脅迫下對(duì)扁吻魚(yú)耐受性的研究報(bào)道。水域環(huán)境是魚(yú)類賴以生存的基礎(chǔ),鹽堿度作為非生物生態(tài)因子,直接影響塔里木河特有魚(yú)類繁衍生息,是致使魚(yú)類資源衰竭加劇的重要原因[12];扁吻魚(yú)作為塔里木河水系特有的珍稀物種,開(kāi)展其鹽堿脅迫下的適應(yīng)生物學(xué)研究,對(duì)探究塔里木河土著魚(yú)類瀕危機(jī)制極為關(guān)鍵?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】基于實(shí)驗(yàn)室生態(tài)學(xué)方法,研究扁吻魚(yú)幼魚(yú)鹽堿耐受范圍,及鹽堿脅迫下的行為特征變化,分析鹽堿度對(duì)其生態(tài)位調(diào)整和棲息生境選擇的影響,為扁吻魚(yú)的苗種培育和增殖保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

實(shí)驗(yàn)魚(yú)采自新疆阿克蘇地區(qū)扁吻魚(yú)原種基地,采集幼魚(yú)240尾[體長(zhǎng)(39.97±7.43) mm、體重(1.01±0.52) g],氧氣袋活體運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室流水槽養(yǎng)殖。

實(shí)驗(yàn)水為曝氣48 h以上的自來(lái)水,水溫為(21±1)℃,pH值為(7.78±0.09),溶解氧為(10.00±1.07) g/L,鹽度(0.645±0.37)‰,堿度(0.035±0.05) mmol/L,符合《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607-89);水族箱(60 cm×30 cm×45 cm)。

實(shí)驗(yàn)藥品均為分析純(AR級(jí)),鹽度采用氯化鈉(NaCl,南京化學(xué)試劑股份有限公司),堿度采用碳酸氫鈉(NaHCO3,南京化學(xué)試劑股份有限公司)。

1.2 方 法

采用急性毒性試驗(yàn)法(GB/T27861-2011),基于新疆維吾爾自治區(qū)扁吻魚(yú)自然保護(hù)區(qū)水質(zhì)理化指標(biāo)和預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,獲得24 h全致死最低濃度和96 h全存活最高濃度,各設(shè)置5個(gè)實(shí)驗(yàn)組及1個(gè)對(duì)照組,鹽度梯度為12.5、13、13.5、14和14.5 g/L;堿度梯度為26.19、32.14、38.10、44.05和50.00 mmol/L。

實(shí)驗(yàn)所需溶液濃度提前配置,每組10 L,靜置穩(wěn)定24 h后,鹽度采用鹽度計(jì)(哈納931101,意大利)測(cè)定并校正,堿度采用酸度計(jì)(雷磁pH-3C,上海)測(cè)定并校正;每個(gè)鹽堿濃度梯度實(shí)驗(yàn)組均設(shè)置3個(gè)平行。

選擇大小規(guī)格大致相同的個(gè)體,每組放置8尾魚(yú),實(shí)驗(yàn)前48 h停止喂食,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后,連續(xù)觀察12 h,記錄24、48、72和96 h的死亡尾數(shù)及進(jìn)行常規(guī)生物學(xué)指標(biāo)的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)期間不投餌,水溫保持在(21±1)℃,微充氣持續(xù)增氧(森森水泵0.75～1.1 kW),每天換水1次,換水量為水體總體積的1/3,保持水質(zhì)澄清。及時(shí)撈出死亡個(gè)體,以沉入底部不能游動(dòng),鰓蓋停止煽動(dòng),用玻璃棒輕觸無(wú)反應(yīng)作為死亡判定標(biāo)準(zhǔn)。圖1

圖1 扁吻魚(yú)幼魚(yú)

1.3 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)24、48、72和96 h各濃度梯度的死亡率,依據(jù)概率單位法,得出死亡率與實(shí)驗(yàn)濃度間的回歸方程,依據(jù)改良寇氏法[13]計(jì)算半致死濃度(LC50)及95%置信區(qū)間:

lgLC50=Xm-d(ΣPi-0.5);95%置信區(qū)間=lg-1(lgLC50±1.96SD);

式中,Xm為最高濃度對(duì)數(shù),d為濃度對(duì)數(shù)差,Pi為死亡率,n為樣本量,SD為標(biāo)準(zhǔn)差。

依據(jù)魚(yú)類急性毒性試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)安全濃度(Safe Concentration,SC):

SC=48 hLC50×0.3/(24 hLC50/48 hLC50)2.

運(yùn)用SPSS 18.0軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 鹽度脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)的耐受性

研究表明,扁吻魚(yú)幼魚(yú)放入既定鹽度濃度后,濃度較低的實(shí)驗(yàn)組起初30 min內(nèi)無(wú)明顯異常行為,隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),幼魚(yú)出現(xiàn)急促竄游、驚跳、貼壁上竄現(xiàn)象。鰓絲明顯充血,鰓蓋活動(dòng)幅度加大,呼吸頻率約150次/min,為對(duì)照組幼魚(yú)正常呼吸頻率2倍多;12 h內(nèi)實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)表現(xiàn)出繞缸壁游動(dòng),鰓絲充血明顯,多浮至水面或增氧泵頭附近,時(shí)而上浮時(shí)而下沉,隨實(shí)驗(yàn)濃度梯度增大,該現(xiàn)象越為明顯。鹽度13.5～14.5 g/L的濃度較高,實(shí)驗(yàn)組24 h內(nèi)有魚(yú)體游動(dòng)時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)左右晃動(dòng),身體逐漸失去平衡。輕拍魚(yú)缸,高濃度鹽度梯度幼魚(yú)反應(yīng)更為強(qiáng)烈,出現(xiàn)急游甚至翻滾、驚跳,躁動(dòng)頻繁,而后出魚(yú)體側(cè)翻,游動(dòng)時(shí)身體扭曲且失去平衡,多次短暫急游后,側(cè)身沉入缸底出現(xiàn)間斷抽搐,鰓部呼吸明顯,無(wú)法再恢復(fù)游動(dòng),直至靜止不動(dòng),鰓蓋未見(jiàn)煽動(dòng),玻璃棒輕觸,無(wú)生命現(xiàn)象,即為死亡,而后30 min鰓絲由鮮紅充血狀態(tài)轉(zhuǎn)為暗紅或紫褐色,繼而泛白。

列出鹽度脅迫下的累積死亡率,死亡率與鹽度濃度及暴露時(shí)間呈正比,一定濃度梯度下48、72和96 h時(shí)的相關(guān)性較24 h強(qiáng),半致死濃度隨時(shí)間增加而降低。24、48、72和96 hLC50分別為14.302 1、13.721 4、13.614 4、13.533 2 g/L,SC為3.789 1 g/L。在鹽度13.5 g/L條件下,96 h死亡率接近50%,與96 hLC50的值13.533 2 g/L接近,將13.5 g/L認(rèn)定為扁吻魚(yú)幼魚(yú)鹽度耐受上限。表1,表2

表1 不同鹽度條件下扁吻魚(yú)幼魚(yú)的死亡率

表2 鹽度脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)耐受性相關(guān)性

2.2 堿度脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)的耐受性

研究表明,扁吻魚(yú)幼魚(yú)對(duì)堿度水體環(huán)境極為敏感,耐受性較差。在堿度脅迫下,實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)反應(yīng)強(qiáng)烈,前30 min其鰓蓋活動(dòng)明顯加快,出現(xiàn)急游和少數(shù)上竄現(xiàn)象。隨暴露時(shí)間的延長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)反應(yīng)逐漸遲緩,對(duì)外界刺激無(wú)明顯反應(yīng)。24 h扁吻魚(yú)幼魚(yú)在堿度50.00 mmol/L時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)死亡,48 h時(shí)即幼魚(yú)出現(xiàn)不平衡扭動(dòng)繼而側(cè)翻,偶有上竄現(xiàn)象,繼而沉入水體底部,游動(dòng)無(wú)法恢復(fù),靜止不動(dòng),僅見(jiàn)鰓蓋微弱呼吸直至死亡,輕觸鰓蓋和機(jī)體,無(wú)生命跡象為準(zhǔn),全部死亡。

死亡率與堿度濃度及暴露時(shí)間呈正比,據(jù)此進(jìn)行相關(guān)性分析,半致死濃度隨時(shí)間增加而降低。24、48、72和96 hLC50分別為51.856 1、39.502 5、32.951 5和31.777 9 mmol/L,SC為11.850 8 mmol/L。在堿度32.14 mmol/L條件下,96 h死亡率接近50%,與96 hLC50的值31.777 9 g/L接近,故將32.14 mmol/L認(rèn)定為扁吻魚(yú)幼魚(yú)堿度耐受上限。表3,表4,表5

表3 不同堿度條件下扁吻魚(yú)幼魚(yú)的死亡率

表4 堿度脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)耐受性相關(guān)性

表5 常見(jiàn)幼魚(yú)的鹽堿半致死濃度和安全濃度

3 討 論

3.1 鹽度脅迫對(duì)扁吻魚(yú)幼魚(yú)的耐受性影響

鹽度是魚(yú)類養(yǎng)殖水化環(huán)境中的一個(gè)重要理化因子,主要影響機(jī)體滲透和代謝,海洋和淡水魚(yú)類都有一定程度的響應(yīng)[8]。Chen等[14]、He等[15]對(duì)軍曹魚(yú)幼魚(yú)(Rachycentroncanadum)和灰鱘幼魚(yú)(AcipensersinensisGray)在鹽度環(huán)境中的滲透調(diào)節(jié)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),適宜鹽度水體環(huán)境可維持魚(yú)體正常生長(zhǎng)性能,鹽度脅迫下其機(jī)體的腸道、腎臟和鰓等共同作用硬骨魚(yú)滲透調(diào)節(jié)[16]。而隨鹽度上升,不僅基因表達(dá)水平受到影響,高鹽水體中魚(yú)體的滲透也會(huì)出現(xiàn)障礙、損傷和惡化,導(dǎo)致內(nèi)滲透紊亂和血液濃度升高甚至死亡[17, 18]。研究中扁吻魚(yú)幼魚(yú)隨鹽度升高死亡率增大,鹽度耐受性(24 hLC5014.302 1 g/L,96 hLC5013.533 2 g/L,SC 3.789 1 g/L)高于大部分現(xiàn)有研究中幼魚(yú)仔魚(yú)的鹽度耐受性。同為塔里木河土著魚(yú)類,鹽度耐受性顯著高于同一棲息環(huán)境中的葉爾羌高原鰍仔魚(yú),也顯著高于同為裂腹魚(yú)亞科的光唇裂腹魚(yú)幼魚(yú)、昆明裂腹魚(yú)幼魚(yú)、塔里木裂腹魚(yú)幼魚(yú)。扁吻魚(yú)幼魚(yú)對(duì)鹽度水體環(huán)境耐受性較其它幼魚(yú)較好,可在一定的鹽度水體中生活棲息,是新疆特有魚(yú)類中值得開(kāi)發(fā)的鹽度耐受魚(yú)類。

對(duì)照新疆拜城縣克孜爾水庫(kù)扁吻魚(yú)自然保護(hù)區(qū)鹽度含量(2.621±6.948) g/L[19]及鹽度脅迫下扁吻魚(yú)幼魚(yú)安全濃度(SC 3.789 1 g/L),塔里木河水系干流阿拉爾(3.78±0.37)‰、英巴扎(1.91±0.57)‰、臺(tái)特馬湖(3.59±0.27)‰、阿克蘇河(0.43±0.31)‰、和田河(8.86±2.91)‰、車爾臣河(1.42±0.19)‰、尼雅河(1.40±0.82)‰、蓋孜河(3.94±0.45)‰[20],除和田河外的其他曾主要棲集水體鹽度均低于扁吻魚(yú)幼魚(yú)安全濃度,故鹽度不是造成其瀕危的主要原因。

3.2 堿度脅迫對(duì)扁吻魚(yú)幼魚(yú)的耐受性影響

3.3 鹽堿脅迫對(duì)扁吻魚(yú)行為學(xué)的影響

扁吻魚(yú),屬于典型的亞冷水性溪流性魚(yú)類,通常喜貼底游動(dòng),常棲息在水溫較高的靜水或回灣緩流水體,對(duì)外界脅迫應(yīng)激較強(qiáng),易受驚嚇,對(duì)聲音敏感性強(qiáng)于光照,存在戲水習(xí)性,掠食性較強(qiáng),成熟時(shí)間長(zhǎng),繁殖力較低。夏季溫度高,四處游散,較為活潑;冬季溫度低,匯群現(xiàn)象明顯,少動(dòng),攝食顯著減少[21]。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中,空白對(duì)照組扁吻魚(yú)幼魚(yú)無(wú)明顯應(yīng)激反應(yīng),活動(dòng)平緩,常伏于水底,成魚(yú)對(duì)外界刺激(光、聲音等)較敏感。與扁吻魚(yú)成體游動(dòng)行為相似,但外界刺激較成魚(yú)更為敏感,在流水槽養(yǎng)殖條件下,扁吻魚(yú)常聚集于流水口,有逆游行為,與葉爾羌高原鰍等一般溪流性魚(yú)類較為相似[2]。

高濃度狀態(tài)下,鹽堿實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)行為特征也較為類似,當(dāng)進(jìn)入高鹽堿實(shí)驗(yàn)環(huán)境后,與正常水域環(huán)境中游動(dòng)行為差異較大,出現(xiàn)竄游加急、驚跳、貼壁上竄現(xiàn)象,與大部分魚(yú)類高鹽堿脅迫下的應(yīng)激反應(yīng)相似[5, 26-28]。

低濃度狀態(tài)下,鹽堿實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)行為特征較為類似,剛進(jìn)入既定濃度水體中,基本無(wú)明顯異常行為,隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),幼魚(yú)出現(xiàn)鰓蓋活動(dòng)幅度加大、鰓絲出現(xiàn)充血跡象,與皮膚刺激引起表皮細(xì)胞血管損傷出血有關(guān);輕拍魚(yú)缸或進(jìn)行亮光照射,反應(yīng)逐漸遲緩,這些現(xiàn)象與諸多魚(yú)類行為特征相似[5, 6, 29-33]。

鹽堿實(shí)驗(yàn)組幼魚(yú)行為屬于頓促性游動(dòng),此時(shí)表現(xiàn)出急躁行為,游動(dòng)頻繁,急游甚至翻滾、驚跳;鰓蓋活動(dòng)幅度加大,鰓絲出現(xiàn)充血;隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),30 min后出現(xiàn)繞缸壁緩游,偶爾出現(xiàn)停滯狀態(tài),鰓絲充血明顯,多浮至水面或增氧泵頭附近,身體逐漸失去平衡,而后對(duì)外界刺激敏感性降低,開(kāi)始出現(xiàn)左右晃動(dòng),與大鱗鲃、松浦鏡鯉(Songpu mirrror carp)、鰱魚(yú)(Hypophthalmichthysmolitrix)等常規(guī)魚(yú)類的行為反應(yīng)基本一致[34];體色逐漸變淺,與達(dá)里湖高原鰍相同[6],體色的變化直接受環(huán)境理化因子變化的影響。扁吻魚(yú)幼魚(yú)在鹽度水體環(huán)境中耐受性更高,對(duì)堿度變化更為敏感,體現(xiàn)出更顯著的應(yīng)激反應(yīng),而銀鯽幼魚(yú)、澎澤鯽幼魚(yú)等表現(xiàn)出對(duì)堿度更高的耐受性[25, 30],主要與魚(yú)類種類和其適應(yīng)的水體環(huán)境有關(guān)。死亡前魚(yú)體出現(xiàn)猛烈扭動(dòng)繼而側(cè)翻,沉入底部后游動(dòng)無(wú)法恢復(fù),僅見(jiàn)鰓蓋微弱呼吸直至死亡。

鹽堿水域是內(nèi)陸水域的一種特殊類型,具有高鹽、高堿、高pH、高離子系數(shù)等特點(diǎn)[35],主要通過(guò)影響魚(yú)類生理代謝、滲透壓調(diào)節(jié)等途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)魚(yú)體生長(zhǎng)的抑制作用[20]。

4 結(jié) 論

在pH值(7.78±0.09)、溫度(21±1)℃條件下,確定扁吻魚(yú)幼魚(yú)[體長(zhǎng)(39.97±7.43) mm、體重(1.01±0.52) g]鹽堿環(huán)境下的SC為3.789 1 g/L、11.850 8 mmol/L,得到適宜鹽堿度養(yǎng)殖范圍。