運輸條件下溫度、鹽度和pH值對眼斑雙鋸魚親魚氨和有機物排泄的影響

摘 要：以眼斑雙鋸魚為試驗材料，研究了在運輸條件下，溫度、pH值和鹽度對其氨和有機物排泄的影響。結果表明：溫度和pH值可顯著和極顯著地影響眼斑雙鋸魚排氨率，三因子的影響順序為溫度>pH值>鹽度。18 ℃和25 ℃時，眼斑雙鋸魚排氨率最低，二者差異不顯著；pH值8.2時其排氨率顯著下降；其排氨率隨鹽度增加而升高，但各鹽度水平間差異不顯著。溫度、pH值和鹽度均可極顯著地影響眼斑雙鋸魚單位體重COD增加率，影響順序為溫度>鹽度>pH值。其單位體重COD增加率隨溫度升高而增加，各溫度水平間差異極顯著；pH值對其單位體重COD增加率的影響與對其排氨率的影響相一致，各pH值水平間差異均極顯著；其單位體重COD增加率在鹽度30‰時最低，鹽度20‰時最高，各鹽度水平間差異均極顯著。

關鍵詞：眼斑雙鋸魚；環境因子；氨；有機物；排泄；運輸

中圖分類號： S912， Q482 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.03.008

硬骨魚類的排泄物主要通過魚類的鰓部擴散到外界以及通過腎以尿液的形式排出。氨是硬骨魚類氮排泄物的主要形式，占其總氮排泄物的70%～90%，主要通過鰓排出，小部分通過尿液排出 [1]。水體中的總氨有NH4+和NH3兩種形式，對魚類均有毒性，其中NH3的毒性最大，二者均可引起動物抽搐、昏迷和死亡。現有研究表明，過高的NH4+能置換K+，使神經元細胞去極化，激活NMDA型谷氨酸鹽受體，使過量的Ca2+和Na+進入細胞，激活細胞中Ca2+依賴性酶，這一系列的級聯反應最終可導致魚類中樞神經細胞死亡[2]。硬骨魚類血液氨濃度的平均值為0.05～1 mmol·L-1，當氨濃度達到2 mmol·L-1即可引起魚類身體麻痹[3]。氨排泄是魚類新陳代謝的基本生理活動，它能反映魚類的生理狀態，也可以反映環境條件對魚類生理活動的影響。本研究以排氨率（Ammonia Excretion Rate， RN）為響應指標，反映眼斑雙鋸魚（Amphiprion ocellaris）的氨排泄水平。

尿素是硬骨魚類氮排泄物的另一種主要形式，對魚無毒，在魚類發育的特定時期或在特殊的環境條件下，會起到某些正面的生理作用。例如，尿素循環在魚類發育的關鍵時期有去除氨毒性的作用[3]。硬骨魚類具有尿素循環酶，尿素占其氮排泄物的5%～15%，某些種類甚至以尿素作為氮排泄物的主要形式。尿素大部分通過鰓排出體外[3]，有的種類也通過尿液排出體外[1]。魚類尿液是無色或黃色的透明液體，其中的有機代謝廢物包括尿素、尿酸、肌酸、肌酸酐、甲胺、咪唑和牛膽堿等 [4-5]。這些有機物會被微生物分解，產生氨，進而威脅魚類的健康。魚類排泄的有機物可引起水體COD值升高，本研究以單位體質量COD增加率（COD increase rate of unit weigh， RCOD）為響應指標，反映眼斑雙鋸魚有機物排泄水平。

眼斑雙鋸魚，俗名公子小丑，隸屬于輻鰭魚綱（Actinopterygii）鱸形目（Perciformes）隆頭魚亞目（Labroidei）雀鯛科（Embiotocidae），是最著名的熱帶海洋觀賞魚類之一，也是世界上迄今為止少數可以人工繁殖的海洋觀賞魚類之一，具有很強的觀賞價值，隨著近年來海水觀賞魚貿易的發展[6]，其經濟價值逐漸被人們所重視。包括溫度、鹽度和pH值在內的環境脅迫會影響魚類的組織代謝水平和排泄，這是動物適應不良環境的一種生存方式。本研究以眼斑雙鋸魚為對象，探討了在模擬運輸條件下，溫度、鹽度和pH值對其氨和有機物排泄的影響，旨在為眼斑雙鋸魚的資源保護、生產和運輸提供數據支持和理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗魚來源于天津市普及河道花鳥魚蟲市場，魚體健康，無傷痕，體長37.16～48.38 mm，體質量（2.42±0.15） g。

試驗用水由去離子水和人工海水鹽配制而成，使用NaHCO3和2 mol·L-1的稀HCI初步調整試驗用水pH值。試驗用水配制完成后放置48 h，測定其pH值后備用。試驗溫度通過水浴控制，誤差為±0.5 ℃。

將試驗魚置于（25±1） ℃，鹽度30‰，pH值8.2的人工海水中暫養7 d。禁食3 d后，模擬運輸條件對試驗魚進行包裝。聚乙烯塑料氧包容積約1 500 mL，每個氧包中注入人工海水600 mL后放入試驗魚1尾，充氧至完全膨脹，用皮筋扎口，置于泡沫箱中，蓋上箱蓋。4 h后取水樣，測定水樣的總氨濃度和COD，并計算其排氨率和單位體質量COD增加率。

1.2 試驗分組

試驗采用L934正交試驗設計，設3個平行組（表1）。

1.3 試驗方法

溶液中總氨濃度采用奈氏試劑法測定；COD的測定采用國標（GB3838-2002）中的方法。

排氨率計算公式：RN=（Nt-No）×V/W T

式中：RN單位為μmol·g-1·h-1，Nt為試驗結束時水體中的氨氮濃度（μmol·L-1），No為初始時水體中的氨氮濃度（μmol·L-1），V為試驗水體的體積（L），W為魚體質量（g），T為試驗時間（h）。

單位體質量COD增加率計算公式：RCOD=（CODt-CODo）/W T

式中：RCOD單位為mg·L-1·g-1·h-1，CODt為試驗結束時水體COD（mg·L-1），CODo為初始時水體COD（mg·L-1），W為魚體質量（g），T為試驗時間（h）。

1.4 數據統計與分析

試驗數據運用統計軟件SPSS17.0進行統計分析，顯著性水平設為0.05，極顯著水平設為0.01，運用Excel2003進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同溫度下眼斑雙鋸魚的排氨率和單位體質量COD增加率

方差分析結果表明，溫度對眼斑雙鋸魚排氨率和單位體質量COD增加率的影響均為極顯著水平（P<0.01）。直觀分析結果表明，溫度是試驗因素中對排氨率（R=2.682）和單位體質量COD增加率（R=1.234 2）影響效應最大的因素。

由圖1和圖2可知，溫度25 ℃時眼斑雙鋸魚排氨率最低（（0.653 3±0.527 7） μmol·g-1·h-1），低于18 ℃（（1.866±0.577 7） μmol·g-1·h-1），但差異不顯著（P>0.05）。溫度31 ℃時其排氨率最高（3.335 2±1.516 8 μmol·g-1·h-1），極顯著高于其他溫度水平（P<0.01）。其單位體質量COD增加率隨溫度升高而增加，溫度18，25，31 ℃時分別為（0.074 5±0.022 8），（0.196 3±0.057 2），（0.280 6±0.006 7） mg·L-1·g-1·h-1，各水平間差異均極顯著（P<0.01）。

2.2 不同pH值下眼斑雙鋸魚的排氨率和單位體重COD增加率

方差分析結果表明，pH值可顯著影響眼斑雙鋸魚排氨率（P<0.05），對其單位體質量COD增加率的影響達到極顯著水平（P<0.01）。直觀分析結果表明，在試驗因素中，pH值對排氨率的影響效應居中（R=1.389 6），對單位體質量COD增加率的影響效應最小（R=0.372 6）。

由圖3和圖4可知，pH值至8.2時，眼斑雙鋸魚排氨率最低（（1.235 7±0.914 0） μmol·g-1·h-1），低于pH值7.1（（1.993 6±0.498 9） μmol·g-1·h-1），差異顯著（P<0.05）。pH值至9.0時其排氨率最高（（2.625 2±2.190 3） μmol·g-1·h-1），顯著高于其他pH值水平（P<0.05）。pH值對其單位體質量COD增加率的影響與對其排氨率的影響一致，pH值為9.0，7.1和8.2時單位體質量COD增加率分別為（0.214 4±0.088 0），（0.184 7±0.139 2），（0.152 3±0.056 2）mg·L-1·g-1·h-1，各水平間差異均極顯著（P<0.01）。

2.3 不同鹽度下眼斑雙鋸魚的排氨率和單位體質COD增加率

方差分析結果表明，鹽度對眼斑雙鋸魚排氨率的影響不顯著（P>0.05），而對其單位體質量COD增加率的影響達到極顯著水平（P<0.01）。直觀分析結果表明，在試驗因素中，鹽度對排氨率的影響效應最小（R=1.386 4），對單位體質量COD增加率影響效應居中（R=0.520 5）。

由圖5和圖6可知，在鹽度20，30和40時，眼斑雙鋸魚的排氨率隨鹽度升高而增加，分別為（1.259 833±0.845 934），（1.948 456±0.465 475），（2.646 244±2.226 558） μmol·g-1·h-1，彼此間差異不顯著（P>0.05）。眼斑雙鋸魚單位體質量COD增加率在鹽度30時最低（（0.150 3±0.047 4） mg·L-1·g-1·h-1），鹽度40時居中（（0.163 6±0.099 3） mg·L-1·g-1·h-1），鹽度20時最高（（0.237 4±0.124 1） mg·L-1·g-1·h-1），各水平間差異均極顯著（P<0.01）。

3 討 論

3.1 溫度對眼斑雙鋸魚的氨和有機物排泄水平的影響

魚類是變溫動物，水溫的波動會影響魚體組織的代謝速率，從而引起魚類組織代謝水平的變化。現有研究表明不同魚類的排氨率與溫度的關系并不一致。鮸魚（Miichthys miiuy）幼魚[7]排氨率在溫度10～26 ℃時隨溫度升高而增加，溫度26～30 ℃時隨溫度升高而下降。梭魚（Liza haematocheila）[8]的排氨率隨溫度的上升而增加，二者關系呈多項式形式。幼鱘（sturgeons）在12～28 ℃溫度范圍內，排氨率隨溫度升高而增加2.7～2.9倍，尿素排泄率也隨之升高 [9]。溫度由27 ℃降至20 ℃會降低食蚊魚（Gambusia affinis）排氨率，而對斑馬魚（Danio rerio）的影響并不明顯 [10]。

本研究表明，溫度是試驗因素中影響眼斑雙鋸魚的氨和有機廢物排泄水平的最主要因素。該魚排氨率在18～25 ℃最低，單位體質量COD增加率在18 ℃最小，這與其生活的自然海域水溫范圍相符。說明此溫度范圍適合眼斑雙鋸魚生存，其組織代謝水平不會因抵抗溫度變化而升高。

3.2 pH值對眼斑雙鋸魚的氨和有機物排泄水平的影響

現有研究表明，淡水魚類以NH3的形式排泄氨，堿性環境下NH3的排泄會受到抑制。這會導致魚類血漿氨濃度的升高，而將氨轉化成尿素，是魚類降低體內氨毒性的一個策略[2]。淡水魚類Perca fluviatilis暴露在pH值9.5的水體中，其排氨率下降了68%，血漿中氨濃度是正常水體下的3倍，但是尿素排泄水平并未顯著下降 [11]。水體pH值由4.0增至9.6后，幼鱘（sturgeons）的排氨率顯著降低，泄物中尿素的比例增加，當pH值達到8.9和9.4時，尿素占其排泄物的50% [9]。水體pH值會影響氨對魚類的毒性，其影響程度遠大于溫度和鹽度[2-5，7-12]。氨對魚類的毒性以總氨的形式表現，水體中總氨的毒性隨pH值的升高而升高，因為堿性環境會增加NH3在總氨中的比例，而NH3較NH4+更容易穿過細胞膜進入細胞 [2]。對大馬哈魚（Salmo salar）的研究指出封閉運輸時魚類產生的CO2雖然會降低水體pH值，從而降低NH3在總氨中的比例，但同時增強了NH3的毒性 [12]。

本研究表明，pH值在試驗因素中對眼斑雙鋸魚氨排泄水平的影響效應居中，而對有機物排泄水平的影響效應最小，但仍達到了極顯著水平。當pH值為8.2時，眼斑雙鋸魚排氨率和單位體質量COD增加率均最低，這也與其自然分布海域水體pH值范圍相一致。而當pH值為7.1和9.0時，排氨率和單位體質量COD增加率均顯著上升，二者均在pH值為9.0時最高，與對淡水魚類的研究結果不同。可能的原因是海水魚類與淡水魚類鰓部的組織結構不同。海水魚類鰓細胞間的緊密連接較淺，具有較強的陽離子擴散性，NH4+是其氨排泄的主要形式，加之海水中大量的Na+的存在，使得氨可以通過Na+/NH4+交換的方式擴散出去 [13]。水生動物對水體中的pH值有一定的適應范圍， pH值對魚的刺激可直接導致其代謝失調，排氨率的增加正是魚類產生應激反應，對不良環境進行積極對抗的結果[14-15]。

3.3 鹽度對眼斑雙鋸魚的氨和有機物排泄水平的影響

在影響海洋動物呼吸和排泄的各種因子中，鹽度是重要的環境因子，它的變動對魚類的生理代謝具有顯著的影響[16]。有研究表明，水體鹽度可顯著影響廣鹽性魚類排泄物中氨與尿素的量與比例。例如，幼鱘[9]在等滲鹽度水體中的排泄物較其在低滲鹽度水體中的排泄物含有更多的尿素和更少的氨。Oncorhynchus mykiss、Salmo trutta、Morone saxatilis 和Acipenser oxyrinchus desotoi[5]隨著鹽度升高，尿素的絕對排泄量和在總排泄氮中的比例均下降，而氨的排泄水平發生了不同的變化，前兩者氨排泄量隨鹽度升高而升高，而后兩者呈現相反的變化趨勢。條石斑（Oplegnathus fasciatus）幼魚[17]在鹽度5‰～35‰范圍內，排氨率隨鹽度升高而降低，在鹽度35‰～45‰范圍內隨鹽度升高而升高。

本研究表明，鹽度在試驗因素中對眼斑雙鋸魚排氨率的影響效應最小，對其有機物排泄的影響效應居中。在試驗鹽度范圍內，眼斑雙鋸魚排氨率隨鹽度增加而升高。樣本數量可能是結果差異不顯著的原因。眼斑雙鋸魚在鹽度30‰的水體中，單位體質量COD增加率最小，表明此鹽度下該魚有機物排泄水平最低。這與該魚生活的自然海域海水鹽度范圍相符。

3.4 溫度、鹽度和pH值對眼斑雙鋸魚的氨和有機物排泄的綜合影響

在對其他魚類的相關研究中[2-5，7-17]，未發現支持溫度、鹽度和pH值對魚類氨和有機物排泄存在交互作用的證據。本研究的結果表明，溫度、鹽度和pH值對眼斑雙鋸魚的氨和有機物排泄不存在交互作用，3因子對該魚氨排泄水平的影響順序為溫度>pH值>鹽度，對其有機物排泄水平的影響順序為溫度>鹽度>pH值。

綜合本研究的結果，在眼斑雙鋸魚自然生活海域的環境條件基礎上，適當降低溫度和鹽度，可使其氨和有機物的排泄處于較低的水平。目前部分從業者在眼斑雙鋸魚的運輸甚至暫養的過程中所采用的溫度、鹽度和pH值均遠低于其自然環境條件，這可能是導致該魚死亡率較高的一個重要原因。建議其運輸條件為溫度18 ℃，鹽度30‰，pH值8.2。

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