低溫和低鹽脅迫對文蛤呼吸和排泄的影響

丁天揚，白奕天，聶鴻濤，張興志，閆喜武

（1.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省貝類良種繁育工程技術研究中心，遼寧 大連 116023；2.廣西壯族自治區水產科學研究院，廣西 南寧 530021）

文蛤Meretrix meretrix分布于中國、朝鮮、日本等國家[1-3]。近年來，山東、江蘇沿海的文蛤大量死亡[4]，從鹽度、溫度、底泥中硫化物和文蛤弗尼斯弧菌Vibrio furnissii病等方面進行了研究[5,6]，發現鹽度和溫度的大幅度變化可導致文蛤生長速度緩慢，甚至死亡[7,8]。

鹽度和溫度分別通過影響滲透壓與體溫而改變貝類代謝水平，是影響貝類代謝的重要因素。雙殼貝類對鹽度和溫度變化有一定的耐受力，但超出耐受范圍，將導致死亡[9]。耗氧率與排氨率是貝類新陳代謝的基本生理活動，既反映了貝類的生理活動，也反映了環境條件對貝類生理活動的影響。文蛤大量分布在我國沿海的灘涂和河口，隨潮汐和季節變化，易受低溫和低鹽的影響，必須消耗體內能量維持正常生理活動[10]。本文通過研究低溫和低鹽對廣西文蛤群體的耗氧率和排氨率的影響，分析在北方的低溫和河口周期性低鹽條件下文蛤新陳代謝的變化規律，以豐富文蛤的基礎研究資料，為南方文蛤在我國北方海域的人工馴化和養殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用野生文蛤采自廣西北海海區，殼長（43.14±1.67）mm，殼高（20.38±3.54）mm，濕重（3.38±0.9）g，干重（0.55±0.19）g。選擇健康、活力強的個體在水槽中暫養20d，暫養期間，鹽度（30±2），水溫（10±3）℃，pH7.5～8.0，每日投喂螺旋藻粉 1次，換水一次，連續充氣。

1.2 方法

在鹽度試驗中設4個鹽度梯度：30、25、20和15，其中鹽度30組為對照組。不同鹽度由充分曝氣的自來水和海水按一定比例配制，每日降1～2個鹽度。文蛤饑餓1d后，放入以2.5L廣口呼吸瓶中測量其耗氧率和排氨率。每瓶放文蛤3只，加入海水后用橡膠塞密封，以第一只文蛤張伸出呼吸孔為起點計時，持續3h，試驗前后測定呼吸瓶中水樣的溶解氧（DO）和NH4+-N含量。

溫度試驗設 4個梯度：10℃、6℃、4℃和 -2℃，零上低溫由水循環裝置控制，零下低溫由冰柜調控。各溫度梯度的調控從10℃開始，每日降低1～2℃達到試驗溫度。其余試驗步驟同鹽度試驗。

溶解氧（DO）含量用碘量法測定，NH4+-N含量用次溴酸鈉氧化法測定，用游標卡尺測定殼長和殼高，然后剖取軟體部于70℃下烘干至恒重，用電子天平稱干重。

按下式計算文蛤的耗氧率（OCR）、排氨率（ARE）、O/N 比和溫度系數（Ql0）。

式中，OCR 為單位體質量耗氧率 [mg/（g·h）]，DO0和DOt為試驗開始和結束時水中溶解氧含量（mg/L），V為呼吸瓶中水的體積（L），W為文蛤軟體部干重（g），t為試驗持續時間（h）。

式中，ARE為單位體質量的排氨率[mg/（g·h）]，N0和Nt為試驗開始和結束時水中NH4+-N的濃度（mg/L），W為文蛤軟體部干重（g），t為試驗持續時間（h）。

式中，O/N為文蛤耗氧率和排氨率間的比值；OCR為單位體質量耗氧率[mg/（g·h）]；AER為單位體質量排氨率[mg/（g·h）]。

溫度系數 Ql0=（R1/R2）10/（t2-t1），

式中，R2和R1分別是在溫度t1和t2下的耗氧率與排氨率。

1.3 數據分析

試驗數據為3個平行組的平均值，以平均值±標準誤（mean±SE）表示，用Excel和SPSS13.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 低鹽對文蛤耗氧率、排氨率及O/N的影響

在低鹽度脅迫下，鹽度與文蛤的耗氧率呈負相關（圖1），即鹽度降低，耗氧率上升。鹽度15時，耗氧率最高，為0.577 mg/（g·h）；鹽度為30，耗氧率最低，為0.192mg/（g·h）。鹽度30～20范圍內耗氧率上升緩慢（圖 1），差異不顯著（P＞0.05）；鹽度 20下，耗氧率低于鹽度25，但高于鹽度30。在20～15的鹽度范圍中，文蛤的耗氧率上升，差異顯著（P＜0.05），鹽度顯著影響文蛤的耗氧率。

圖1 低鹽對文蛤耗氧率的影響Fig.1 Effect of low salinity on oxygen consumption rate of venus clam M.meretrix

低鹽脅迫下文蛤的排氨率也與鹽度呈負相關（圖2），鹽度15時排氨率最高，為0.4953mg/（g·h），鹽度30時最小，為0.2753mg/（g·h），鹽度從30降到20范圍內，排氨率上升幅度不顯著，在20～15鹽度范圍中，文蛤的排氨率上升顯著，其變化幅度顯著大與其他鹽度梯度，但組間差異不顯著（P＞0.05），說明本試驗中鹽度的降低對文蛤的排氨率無顯著影響。

圖2 低鹽對文蛤排氨率的影響Fig.2 Effect of low salinity on ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

如表1所示，隨著鹽度的降低，文蛤的O/N比無顯著變化。經分析檢驗，其各組之間無顯著性差異（P＞0.05）。

表1 不同鹽度下文蛤的耗氧率、排氨率及O∶N的變化Tab.1 The oxygen consumption rates,ammonia excretion rates and the O:N values of venus clam M.meretrix exposed to different salinities

2.2 低溫脅迫對文蛤耗氧率、排氨率及O∶N的影響

如圖3所示，低溫脅迫下文蛤的耗氧率與溫度呈正相關，即隨著溫度的降低，文蛤的耗氧率下降，10℃時耗氧率最大，為0.4267 mg/（g·h）；-2℃時最低。在10～6℃的降溫區間，文蛤耗氧率下降最為顯著，在6～-2℃的降溫區間中文蛤的耗氧率也呈現下降趨勢，但略顯緩慢。10℃組與另外3個溫度組之間差異顯著（P＜0.05），3個低溫組之間差異不顯著（P＞0.05）。這說明在本試驗溫度范圍內，雖然文蛤的耗氧率顯著下降，但是低于6℃的三組之間差異并不顯著（P＞0.05）。

圖3 低溫對文蛤耗氧率的影響Fig.3 Effect of low temperature on oxygen consumption rate of venus clam M.meretrix

如圖4所示，低溫脅迫下文蛤排氨率的變化趨勢與耗氧率同溫度的變化趨勢相似，即排氨率與溫度呈正相關：10℃時排氨率最高，為0.3841mg/（g·h）；-2℃時最低，為0.1547 mg/（g·h）但排氨率的最大變化幅度與耗氧率不同，出現于4～-2℃的降溫區間。方差分析結果顯示，10℃組與-2℃組之間差異顯著（P＜0.05），說明低溫脅迫對文蛤的排氨率有顯著影響。

圖4 低溫對文蛤排氨率的影響Fig.4 Effect of low temperature on the ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

表2 不同溫度下文蛤的耗氧率、排氨率及兩者之間的比值Tab.2 The oxygen consumption rates,ammonia excretion rates and the O∶N of venus clam M.meretrix at different temperature

不同溫度對文蛤O∶N的影響如表2所示。由表2可知，隨著溫度改變，文蛤的O∶N變化不顯著，各組間差異不顯著（P＞0.05）。

不同溫度Q10系數如表3所示。在-2～6℃區間內，溫度對文蛤耗氧率Q10最高，為5.963；4～10℃的區間內，Q10最低，為1.344。在溫度對文蛤排氨率的影響中，6～10℃區間內 Q10最高，為 8.420；4～6℃的區間內Q10最低，為0.065。

表3 文蛤的耗氧率Q10和排氨率Q10Tab.3 Q10of the oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

3 討論

3.1 低鹽度脅迫對文蛤耗氧率和排氨率的影響

鹽度對海洋生物的代謝與生長有巨大影響。低鹽度致貝類死亡的主要原因是海水滲透壓的改變超出了自身調節能力所致[11,12]。本試驗中，文蛤的耗氧率和排氨率隨鹽度降低而上升，推測與通過消耗能量來調節自身滲透壓有關。海洋生物生活在等滲點環境中，用于維持自身生理活動的能量消耗較少，反之，則需要更多的能量來適應環境。這與長肋日月貝Amusium pleuronectes在鹽度31～21區間的耗氧和排氨率變化趨勢相符[13]。

Navarro[14]指出，當外界鹽度發生變化時，貝類通過調節貝殼的開合來調節不適，在低鹽度組中觀察到隨著鹽度的降低，文蛤有明顯的閉殼現象。但研究發現，當鹽度在18～30范圍內加勒比貽貝Choromytilus chorus的耗氧率隨鹽度降低而下降。這些差異說明，加勒比貽貝面對低鹽脅迫的調節措施不用于文蛤，即降低代謝。巖扇貝crassadoma gigante的耗氧率和排氨率也隨鹽度的降低而下降[15,16]。栗志民等[17]的研究表明，不同鹽度范圍內，皺肋文蛤Meretrix lyrata幼貝O∶N在8～13之間，均大幅高于本試驗所測得數值。同樣，楊杰清等[18]在不同鹽度下測得的文蛤的O∶N也大于本試驗的實測值。外界環境因子的變化往往能影響貝類的能量代謝以及物質選擇。O∶N表示生物體內蛋白質與脂肪、碳水化合物分解代謝的比例，是生物適應環境壓力的指標之一[19]。Ikeda[20]指出，如果機體消耗的能量完全由蛋白質提供，O∶N約為7。而本實驗中O∶N為1左右，可認為本實驗中文蛤所需能量主要由蛋白質提供。

3.2 低溫脅迫對文蛤耗氧率和排氨率的影響

研究證實，貝類的代謝率隨溫度的升高而增加。溫度升高，貝類體內各種化學反應速度及呼吸和代謝速率加快[21-24]；而溫度過低會導致水生生物體液的凍結而死亡[25]。本試驗的成果與上述研究結果大致相同，如對櫛孔扇貝Chlamys farreri[26]、河蜆Corbicula fluminea[27]的研究相似，說明在低溫環境下文蛤通過降低新陳代謝而適應環境。據范建勛等[2 8]研究，在相同溫度區間內文蛤的O∶N高于本試驗所測的O∶N，單位體質量耗氧率和排氨率的Q10都在10左右，均高于本試驗的結果。這說明低溫脅迫下文蛤代謝所需能量由蛋白質氧化分解供應。

3.3 低溫和低鹽脅迫對南北方文蛤群體耗氧率和排氨率的比較

本試驗所用南方文蛤在溫度和鹽度脅迫下耗氧率和排氨率均有變化。楊杰青[29]研究發現，在8～23℃的區間中，隨著溫度的升高，文蛤的耗氧率和排氨率均上升，與本試驗得出的結論相符；在鹽度為23～33的區間中，隨著鹽度的降低，文蛤的耗氧率和排氨率下降，與本試驗結果相符，但在鹽度為13～23區間，文蛤的耗氧率和排氨率均隨溫度下降而下降，這與本試驗對南方廣西海區文蛤的研究相反。王盛青等[30]發現，在10℃左右北方文蛤的O∶N在11左右，而在本試驗中則為1.065，由此可知，南方文蛤的O∶N均低于北方文蛤。隨著溫度升高北方文蛤的耗氧率和排氨率均升高[31]。

根據南北方文蛤耗氧率和排氨率的變化推測以鹽度23為界，鹽度高于20北方文蛤和南方文蛤的應對生理機制相同，即南北方文蛤均通過提高自身代謝來抵抗低溫低鹽環境。鹽度23以下，南北方文蛤采用了何種的應對措施，本試驗中并未進行研究。南方文蛤的O∶N低于北方文蛤，說明面對低溫和低溫脅迫，南方文蛤的蛋白質與脂肪和碳水化合物分解代謝的比率比北方小。

南方文蛤消耗于維持溫度和鹽度變化后體內穩態所需的能量要低于北方文蛤。唐保軍[32]的研究表明，在2～15℃區間，北方文蛤個體耗氧率的Q10為2.04，排氨率的Q10為1.82。在本試驗中，在-2～10℃區間文蛤的個體耗氧率的Q10為1.420，個體排氨率的Q10為1.703。北方文蛤的Q10數值均高于南方文蛤，低溫脅迫下南方文蛤種群的代謝強度小于北方文蛤種群，但其影響機制及耗氧率與排氨率間的相互作用需進一步研究，為南方文蛤在北方養殖提供參考。