溫度、鹽度、pH對青島菊海鞘耗氧率的影響

摘要：在靜水條件下，研究了溫度、鹽度、pH對青島菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）耗氧率的影響及其變化規律。結果表明：（1）在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的單位濕重耗氧率隨著溫度的升高而增大，高于19 ℃時其耗氧率急劇降低（P<0.01）；（2）鹽度與青島菊海鞘耗氧率的關系呈“倒鐘”型曲線，在不同溫度下鹽度在20‰～30‰之間，變化的趨勢基本相同，隨著鹽度的升高，青島菊海鞘的耗氧率明顯增大，在30‰時達到最大值；（3）在pH為8時，青島菊海鞘表現出較高的耗氧率，而pH低于6和高于8時則明顯下降（P<0.01）。

關鍵詞：青島菊海鞘；生態因子；耗氧率

中圖分類號：Q178.53文獻標志碼A

青島菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）為菊海鞘中的一種，現分布于渤海與黃海海岸，屬于溫水種，在一年中的溫暖季節6-11月均能迅速生長繁殖。其分布極廣，數量極大，是我國黃渤海海域常見的污損生物種類。呼吸是青島菊海鞘新陳代謝的基本生理活動，也是評價青島菊海鞘對海洋生態系統影響的重要內容。國內有關水生動物耗氧率的研究多集中在有經濟價值的種類，對污損生物種類研究較少，少數學者如曹善茂等（2012）、張繼紅等（2000）、姜愛莉等（2011）[1-3]曾開展了對曼氏皮海鞘、柄海鞘、玻璃海鞘和中國瘤海鞘耗氧率的研究。對于青島菊海鞘這一常見海鞘類污損生物，國內外對其研究還屬空白，就青島菊海鞘呼吸的生理研究也尚未見報道。因此，本研究選擇我國北方沿海常見的青島菊海鞘作為研究對象，研究了溫度、鹽度、pH對青島菊海鞘耗氧率的影響及其變化規律，從而了解青島菊海鞘的呼吸代謝活動及其相關因子，為評價養殖生物所受影響及評估養殖容量提供參考。

1材料與方法

1.1材料

實驗用的青島菊海鞘采自大連黑石礁海域的潮間帶，現場水溫約13 ℃，鹽度33‰左右，pH值在7.9～8.2范圍內。將青島菊海鞘及其所附著的海帶一起帶回實驗室，之后用解刨剪刀沿青島菊海鞘生長的邊緣進行修剪，盡量減少其所附帶的海帶量，完成之后放入與外界海水溫度相同的自動流水控溫水槽（海水鹽度31‰～33‰）中進行充氣暫養，每天早晚各換水一次，每日投喂餌料海洋活體酵母和新月菱形藻2次。暫養期為一周。實驗前1 d，停止投餌，選擇健康活動性好的個體。

因為青島菊海鞘無法在保證個體完整的情況下將其從海帶等附著物上剝離下來，所以在實驗中使用帶有海帶附著物的為實驗樣品，在選取樣品的時候盡量選取附著物薄、重量輕的為實驗樣品。在進行實驗前進行了帶有附著物與純青島菊海鞘重量的轉換實驗。在實驗樣品中選取隨機10 g帶有附著物的實驗樣品20組，將青島菊海鞘剝離下來分別稱取其重量為5.2、7.1、4.8、5.4、6.0、6.6、6.3、5.4、5.7、6.8、6.3、5.6、5.4、5.8、62、5.9、4.3、6.7、5.5、6.2 g，通過計算求得平均在10 g混合樣品中有5.86 g青島菊海鞘純樣品。為此在以后的實驗中以10 g混合樣品（純青島菊海鞘5.86 g）為單位濕重樣品。

1.2方法

1.2.1實驗方案青島菊海鞘暫養一周后選取健康活動性好的個體。

溫度對耗氧率的影響實驗設置5 個溫度梯度，分別是13 ℃，16 ℃，19 ℃，22 ℃，25 ℃。每個溫度梯度組設置3 個平行和1 個空白對照。在實驗青島菊海鞘放進各預設溫度組后從常溫開始，通過每日升降0.5～1 ℃而達到實驗溫度。

鹽度對耗氧率的影響實驗，溫度設置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 個溫度梯度，升溫馴化結束后調節各溫度水平下的鹽度。每個溫度水平下設置5個鹽度梯度，分別是20‰，25‰，30‰，35‰，40‰。各鹽度組設立3個重復組和一個空白對照組。

pH對耗氧率的影響實驗，溫度設置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 個溫度梯度，升溫馴化結束后調節各溫度水平下的pH值。每個溫度水平下設置5～10這6個pH水平，各pH組設立3個重復組和一個空白對照組。

1.2.2數據采集方法實驗采取靜水封閉系統。實驗用水為實驗前一天用0.45 μm濾膜抽濾的海水。用500 mL的三角錐瓶裝滿海水充氧后，裝入實驗用海鞘10 g，其中含有青島菊海鞘5.86 g。隨后用塑膜皮筋封牢瓶口。

1.2.3計算公式和數據處理方法

耗氧率實驗使用Winkler碘量法。單位濕重耗氧率R的計算公式為：

R=V×（Dt-D0）T×W

其中，Dt和D0分別表示實驗結束時實驗組水樣和空白組水樣的溶氧質量濃度（mg/L），V表示實驗水體體積（L），T代表實驗持續時間（h），W表示實驗樣品的重量（g）。

利用Excel 和SPSS 18.0 軟件對數據進行處理。

2結果與分析

2.1溫度對青島菊海鞘耗氧率的影響

不同溫度下青島菊海鞘的耗氧率見圖1。在溫度13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃下單位濕重的耗氧率分別是：0.577 mg/g·h、0.749 mg/g·h、0.944 mg/g·h、0.539 mg/g·h、0.214mg/g·h。可以看出，溫度對青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的耗氧率隨著溫度的升高而增加，在19 ℃達到最高值。當溫度超過19 ℃時，耗氧率反而降低。在低溫度時，青島菊海鞘的耗氧率變化率較小，而在較高溫度時變化率較大。

圖1青島菊海鞘的耗氧率與溫度的關系

2.2不同溫度下，鹽度對青島菊海鞘耗氧率的影響

不同鹽度下，青島菊海鞘耗氧率的變化見圖2；鹽度20‰、25‰、30‰、35‰、40‰下的5個溫度梯度的青島菊海鞘的平均耗氧率如表1。不同溫度下鹽度對青島菊海鞘的影響趨勢大體一致，均呈現先升高再降低的趨勢。方差分析結果表明，鹽度，鹽度與溫度的交互作用對青島菊海鞘耗氧率的影響均為顯著（P<0.05）。從圖2可以看出，鹽度對青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。在鹽度不變的情況下，溫度為19 ℃時，耗氧率最高。在保持溫度一定的情況下，鹽度為30‰時其耗氧率最高。在低鹽條件下，青島菊海鞘的耗氧率變化率不明顯，而在較高鹽度時，變化趨勢較大。

2.3不同溫度下，pH對青島菊海鞘耗氧率的影響

不同pH下，青島菊海鞘耗氧率的變化見圖3；pH為5、6、7、8、9、10下的5個溫度梯度的青島菊海鞘的平均耗氧率如表2。從圖3可以看出，pH值對青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。不同溫度下pH對青島菊海鞘的影響趨勢大體一致，均呈現先升高再降低的趨勢。方差分析結果表明，pH值，pH值與溫度的交互作用對青島菊海鞘耗氧率的影響均為顯著（P<0.05）。各溫度間耗氧率的梯度明顯在pH為8時都達到最大值，pH為5時達到最小值。

3.1溫度

許多研究表明，在適溫范圍內，水產生物的耗氧率一般隨溫度的升高而增大，即水溫高低與動物耗氧率大小成正比。這是生物體內酶作用的結果。曼氏皮海鞘在溫度為12～20 ℃范圍內，個體耗氧率隨溫度的升高而逐漸增大，高于20 ℃后則明顯下降。本實驗得出的青島菊海鞘的耗氧率在13 ℃到19 ℃的范圍內都是隨溫度升高而增大。因為溫度升高，青島菊海鞘的組織器官的活動性能提高，新陳代謝速度加快，進而導致耗氧率增高。本實驗中，通過圖1，能夠清晰地看出在溫度為19 ℃時，青島菊海鞘的耗氧率達到最高值，在溫度為13 ℃、25 ℃時，青島菊海鞘的耗氧率都很低。同時也能發現溫度在13～19 ℃變化中，耗氧率會隨溫度的升高而增加，在溫度高出19 ℃后，耗氧率隨溫度的升高而迅速下降。這些也充分驗證青島菊海鞘在適宜的溫度下最為活躍。因此，在高溫季節比如夏季，由于青島菊海鞘的耗氧率變高，容易使養殖區海水中的局部水體溶解氧不足，對養殖生物的呼吸活動造成威脅，要特別注意養殖生物的缺氧問題。

當溫度超過某一溫度后，可能是由于外界溫度已超過了該種類的適溫上限，體內酶的活力降低，從而導致耗氧率的降低。

3.2鹽度

鹽度是重要的環境因子。鹽度對于生物體耗氧率的影響原因在于鹽度對于生物體內滲透壓的改變。在本實驗中，鹽度對青島菊海鞘耗氧率的影響驗證了這一觀點。在低鹽度（20‰）和高鹽度（40‰）的環境中，青島菊海鞘的耗氧率較低。張曉凌在研究柄海鞘耗氧率與鹽度的關系時，同樣在低鹽度（16‰）和高鹽度（36‰）的情況下耗氧率最低。另外，水體中鹽度的升高會伴隨著水體溶解氧飽和度的降低也是不可忽視的原因。海鞘是一種廣鹽性的海洋生物，對鹽度的適應性較好，所以在本實驗中設置的5個鹽度梯度下，青島菊海鞘都有一定的呼吸運動。因此，在養殖時，要盡量選擇青島菊海鞘耗氧率低且不影響養殖生物呼吸代謝的鹽度。

3.3pH

水生生物對水環境的pH值均有一定的適應范圍。Harris等（1999）研究表明，當pH為6.08～6.72時，鮑魚（Haliotis rubra）的耗氧率明顯低于pH為8.45時的耗氧率[8] ；吳常文[9]（2005）、張曉凌（2005）的研究也都證實了這一點。當pH值處在合適的水平時，青島菊海鞘耗氧率較低。當pH值處在不適合的水平時，青島菊海鞘就會表現出不適應，就會通過改變代謝狀況，消耗較多的能量以適應外界環境。

在本實驗中，青島菊海鞘對水環境的最適pH值為8。海鞘雖然是廣鹽性的海洋生物，但是在pH值的適應性上遠不如對鹽度的適應能力。在本實驗中，作者發現在pH值為5和pH值為10的環境中，出現海鞘的死亡現象。

4結論

通過實驗研究了溫度、鹽度、pH對青島菊海鞘耗氧率的影響及其變化規律。結果表明：（1）在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的單位濕重耗氧率隨著溫度的升高而增大，高于19 ℃時其耗氧率急劇降低（P<0.01）；（2）鹽度與青島菊海鞘耗氧率的關系呈“倒鐘”型曲線，在不同溫度下鹽度在20‰～30‰之間，變化的趨勢基本相同，隨著鹽度的升高，青島菊海鞘的耗氧率明顯增大，在30‰時達到最大值；（3）在pH為8時，青島菊海鞘表現出較高的耗氧率，而pH低于6和高于8時則明顯下降（P<0.01）。

本研究的不足之處在于是在實驗狀態下測定的青島菊海鞘的耗氧率。生物體在靜水封閉系統下的呼吸與其在自然的海水中的呼吸活動不盡相同。實驗所測定的結果可能比青島菊海鞘在自然狀態下的耗氧率低。因此，在進行淺海養殖時，附著生物如青島菊海鞘的耗氧率是需要考慮的因素。

參考文獻：

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