劉建勇,陳園媛,曹伏君,許勝青,王崇懿
鹽度對不同規格九孔鮑耗氧量和排氨率的影響
劉建勇1,2,陳園媛1,曹伏君2,許勝青2,王崇懿2
(1. 廣東海洋大學深圳研究院,廣東 深圳 518108 ; 2. 廣東海洋大學水產學院,廣東 湛江 524088)
【】探討鹽度對不同規格九孔鮑()耗氧量和排氨率的影響。采用實驗室生態學方法,測定7種鹽度下(21、24、27、30、33、36和40)3種規格[干質量(1.53±0.14)、(1.11±0.23)和(0.68±0.20)g]九孔鮑的耗氧率和排氨率。(1)鹽度在21 ~ 36時,耗氧率隨著鹽度的上升而增大;鹽度為36時,3種規格九孔鮑的耗氧率均達到最大值;當鹽度大于36時,耗氧率隨鹽度上升而下降,九孔鮑的耗氧率(O)與軟體部干質量()的回歸關系符合冪函數:O=-b,其中的波動范圍在0.412 ~ 1.216之間,平均值為0.818±0.286;的波動范圍在0.311 ~ 0.546之間,平均值為0.446±0.074;(2)排氨率在實驗鹽度范圍內呈持續升高趨勢,排氨率(N)與軟體部干質量()的回歸關系符合冪函數:N=-d,其中的波動范圍在0.174 ~ 0.621之間,平均值為0.330±0.154;的波動范圍在0.439 ~ 0.668之間,平均值為0.521±0.084;(3)相同鹽度下,九孔鮑的耗氧率和排氨率隨干質量的增大而顯著減小(< 0.05),且耗氧率和排氨率與干質量均符合=-b模型;(4)九孔鮑的規格對O / N比值影響不顯著(> 0.05),當鹽度為40時,O / N值顯著降低。鹽度、規格及兩者間的交互作用均對九孔鮑的耗氧率和排氨率有顯著影響。
九孔鮑;鹽度;規格;耗氧率;排氨率
九孔鮑()是雜色鮑()的一個亞種[1],自然種群主要分布于我國臺灣的北部、東部以及澎湖列島周圍等海域[2],作為低脂肪高蛋白的水產食品位列海產“八珍”之冠,因其具有生長快、養殖周期短、對餌料要求低等優點,已逐漸成為我國南方海域養殖貝類的主要品種之一。呼吸代謝是貝類新陳代謝的基本生理活動,也是生物能量學研究的重要內容,耗氧率和排氨率是動物新陳代謝的重要指標之一。國內外已有學者開展了有關鮑屬物種呼吸和代謝方面的研究。在澳洲青邊鮑(Donovan)、皺紋盤鮑()、九孔鮑等品種上已經開展了相關的實驗,對溫度變化如何影響鮑屬生物的呼吸代謝或排泄和鮑屬生物的耐氧極限進行了深入的探究[3-6]。相關研究表明,作為養殖最為廣泛的鮑屬生物之一,九孔鮑的耗氧率隨溫度的升高而增大,隨自身體質量的增加而下降,并且存在明顯的晝夜變化,夜間高于白天[6]。
鹽度是影響九孔鮑存活與生長的關鍵因素之一,國內已有學者開展了相關研究[7-8],結果均表明不同規格的九孔鮑對不同鹽度的海水適應性有著顯著差異。但關于不同規格的九孔鮑在不同鹽度下的呼吸代謝和排泄研究,國內外尚未見相關報道。筆者通過研究鹽度及規格對九孔鮑耗氧率和排氨率的影響,有助于了解九孔鮑呼吸和代謝的特點,為九孔鮑生理生態學研究提供理論依據,以期為九孔鮑耐高、低鹽新品種的選育奠定理論基礎。
實驗所用九孔鮑采捕于廣東省湛江市硇洲島養殖海域,九孔鮑取回后挑選貝殼完整、整體無損傷、足部收縮有力的個體,用毛刷洗刷去除殼表面的附著物,暫養于暗處的玻璃魚缸內(60 cm×40 cm×40 cm)。暫養期間24 h充氣,每天換水1次,投喂江籬,暫養7 d后將九孔鮑放入呼吸瓶,開始調節呼吸瓶中海水鹽度,實驗24 h前停止投餌。實驗所用海水取自硇洲島養殖海域,沉淀、砂濾后貯存備用,鹽度為28±0.5,pH為8.0。
本實驗采用靜水密閉式呼吸實驗方法,實驗期間水溫保持在(28±0.5)℃,使用2 L廣口瓶作為呼吸瓶,設置7組鹽度梯度(21,24,27,30,33,36和40),通過在海水中添加無氨純水或人工海水晶的方式調節鹽度。根據不同規格的殼長將九孔鮑分為3組:L、M和S組(表1),每瓶放置九孔鮑只數分別是L組1只,M組2只,S組3只,每組設3個重復,每個鹽度下均設一個無九孔鮑的空白對照組用于排除水呼吸對實驗結果的影響。將3組九孔鮑分別放入獨立的呼吸瓶后,往呼吸瓶注滿海水,按照每天上升或下降鹽度3個單位的規律將代謝瓶中海水鹽度調到實驗預設鹽度,馴養九孔鮑3 d,馴養第3天禁止投餌。
考慮到九孔鮑生理代謝存在明顯的晝夜差異[6],為排除其生理代謝的差異,本實驗于同一天8:00和20:00進行連續2次取樣測定,取平均值作為該組九孔鮑的耗氧率和排氨率。8:00實驗正式開始前,用保鮮膜封口,并用橡皮筋扎緊瓶口,密封后抽取一次水樣,開始計時,2 h后(10:00)再次抽取一次水樣,分別測定計時前后水樣的溶解氧(DO)和氨氮(NH4+-N)濃度,20:00重復上述操作。采用Winkler碘量法測定水體溶解氧,納氏試劑法測定氨氮濃度。實驗結束后用游標卡尺測量各組九孔鮑的殼長、殼寬,將軟體部取出,放入80 ℃烘箱中烘干至恒重,用電子天平稱量軟體部干質量。

表1 3組九孔鮑生物學數據
依據計時前后水樣測定出的溶解氧和氨氮濃度,按以下方法算出耗氧率(O)、排氨率(N)及耗氧率和排氨率的比值()。

=O/N,
其中,O代表九孔鮑單位干質量在單位時間內的耗氧率,mg?g-1?h-1;0代表計時開始前溶氧,mg/L;D代表計時后溶氧,mg/L;N代表九孔鮑單位干質量在單位時間內的排氨率,mg?g-1?h-1;N0代表計時開始前氨氮含量,mg/L;N代表計時后氨氮含量,mg/L;為實驗用水體積,L;N代表九孔鮑軟體部總干質量,g;代表實驗計時的時間,即靜水密閉式呼吸實驗持續時間,h;代表耗氧率和排氨率的比值。
實驗結果均以平均值±標準差(mean±SD)方式來表示,利用SPSS 19.0軟件對數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA),用最小顯著極差法(LSD)進行統計分析,顯著性水平設為0.05,< 0.05為差異顯著,< 0.01為差異極顯著。
不同鹽度梯度下九孔鮑單位體質量的耗氧率與軟體部干質量的方差分析結果見表2。從方差分析可以看出,不同鹽度、規格及兩者間的交互作用對九孔鮑的耗氧率有極顯著影響(< 0.01)。鹽度對不同規格九孔鮑耗氧率的影響見表3。由表2可以得知,九孔鮑耗氧率波動范圍在0.228 ~ 1.211之間,平均值為0.295±0.138。鹽度對九孔鮑的耗氧率的影響呈現出峰值變化,鹽度在21~36之間,隨著鹽度上升耗氧率增加,當鹽度為36時,不同規格的九孔鮑個體耗氧率都呈現出了最大值(L:0.707,M:0.877,S:1.211),當鹽度持續上升到40時,耗氧率呈現下降趨勢。其中,L規格的九孔鮑在鹽度為33、36的耗氧率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05);鹽度在27、30、40的耗氧率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05)。M、S規格的九孔鮑在不同鹽度(21 ~ 40)的實驗下耗氧率都表現出顯著差異(< 0.05)。實驗結果表明,M、S規格九孔鮑的耗氧率更容易受到鹽度影響。相同鹽度下,不同規格間的九孔鮑隨個體的增大耗氧率呈現出下降的趨勢,當鹽度在21時,S規格九孔鮑的耗氧率與L、M規格的耗氧率有顯著性差異(< 0.05),L、M規格之間的耗氧率沒有顯著性差異(> 0.05)。其他鹽度梯度(24 ~ 40),L、M、S規格之間的耗氧率都表現出顯著性差異(< 0.05)。九孔鮑的耗氧率(O)與軟體部干質量()的回歸關系符合冪函數:O=-,其中代表不同單位體質量九孔鮑的耗氧率,代表體質量影響系數。回歸方程參數和相關系數如表4所示,的波動范圍在0.412~1.216之間,平均值為0.818±0.286;的波動范圍在0.311 ~ 0.546之間,平均值為0.446±0.074。回歸關系表明在不同鹽度下(21~ 40),九孔鮑耗氧率與單位體質量呈負相關,隨著單位體質量的增加耗氧率隨之減少。

表2 不同鹽度下九孔鮑耗氧率方差分析結果
不同鹽度梯度下九孔鮑單位體質量的排氨率與軟體部干質量的方差分析結果見表5。由方差分析可知,不同鹽度、規格及兩者間的互作效應對九孔鮑的排氨率有極顯著影響(< 0.01)。鹽度對不同規格九孔鮑排氨率的影響見表6,九孔鮑排氨率波動范圍在0.096 ~ 0.617之間,平均值為0.246±0.122。鹽度對九孔鮑的排氨率的影響呈現出正相關,排氨率隨著鹽度升高而增加。其中,L、M規格的九孔鮑在鹽度為36、33的排氨率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05);鹽度在30、27的排氨率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05);而L規格的九孔鮑在鹽度為27、24的排氨率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05);M鹽度在24、21的排氨率沒有顯著差異(> 0.05),與其余鹽度梯度組之間有顯著差異(< 0.05)。S規格的九孔鮑在不同鹽度(21 ~ 40)的實驗下排氨率都表現出顯著性差異(< 0.05)。實驗結果表明S規格九孔鮑的排氨率更容易受到鹽度影響。

表3 鹽度對不同規格九孔鮑耗氧率的影響
注:不同大寫字母肩標代表同列存在顯著性差異;不同小寫字母肩標代表同行存在顯著性差異
Note:Values with different superscript uppercase letters in the same column mean significant different at 0.05 level. Values with different superscript uppercase letters in the same row mean significant different at 0.05 level

表4 九孔鮑單位體質量與耗氧率的回歸方程參數
相同鹽度下,不同規格間的九孔鮑隨個體的增大排氨率呈現出下降的趨勢,當鹽度在21時,S規格九孔鮑的排氨率與L、M規格的排氨率有顯著性差異(< 0.05),L、M規格之間的排氨率沒有顯著性差異(> 0.05)。其余鹽度梯度(24 ~ 40)下,L、M、S 3種規格之間的排氨率均存在顯著性差異(< 0.05)。九孔鮑的排氨率(N)與軟體部干質量()的回歸關系符合冪函數:N=-d,其中代表不同單位體質量九孔鮑的排氨率,代表體質量影響系數。回歸方程參數和相關系數如表7所示,的波動范圍在0.174 ~ 0.621之間,平均值為0.330±0.154;的波動范圍在0.439 ~ 0.668之間,平均值為0.521±0.084。回歸關系表明在不同鹽度下(21 ~ 40),九孔鮑單位體質量與排氨率呈負相關,隨著九孔鮑單位體質量的增加,排氨率表現為降低趨勢。

表5 不同鹽度下九孔鮑的排氨率方差分析結果

表6 鹽度對不同規格九孔鮑排氨率的影響
注:不同大寫字母肩標代表同列存在顯著性差異;不同小寫字母肩標代表同行存在顯著性差異
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表7 不同鹽度下九孔鮑排氨率與體質量的回歸方程參數
九孔鮑的呼吸氧原子數與排出的氨態氮原子之比見表8,九孔鮑O/N的變化范圍在3.580 ~ 1.384之間,平均值為2.758±0.587。當鹽度梯度高于36時,L、M、S規格之間的O/N比值都隨著鹽度的上升而下降。L、M、S規格的九孔鮑在同一鹽度水平(21 ~ 40)下的O/N比值均無顯著差異(> 0.05),說明九孔鮑的體質量與O/N比值之間并沒有特別明顯的關系。在不同鹽度水平下(21~40),L規格在鹽度33時O/N比值最大,M、S規格的九孔鮑在鹽度30時O/N比值最大。鹽度40時,各個規格的O/N比值均為最小值,且與其余實驗鹽度梯度有顯著性影響差異(< 0.05)。
表8不同規格九孔鮑在不同鹽度下的氧氮比

Table 8 O/N rations of different size H. diversicolor supertexta of under different salinity
注:不同大寫字母肩標代表同列存在顯著性差異;不同小寫字母肩標代表同行存在顯著性差異
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大量研究發現,鹽度的升高或者降低對貝類的呼吸代謝有顯著影響,鹽度對耗氧率和排氨率的影響呈現峰值變化,即先升高后急劇下降[9]。課題組[10]前期對方斑東風螺()的研究發現,鹽度在13~28之間時方斑東風螺的耗氧率和排氨率都隨鹽度的升高而增加,當鹽度升至33時,耗氧率和排氨率下降;羅杰等[11]對管角螺()的實驗結果發現,鹽度在36時管角螺的代謝活動較強,而鹽度為40時管角螺的排氨率顯著升高。鹽度范圍在12~27時,單位體質量的管角螺耗氧率和排氨率隨著鹽度的升高而增加,并在27時達到最大,鹽度為27~32時,隨著鹽度的升高管角螺的耗氧率和排氨率降低。王沖等[12]發現毛蚶(),鹽度18~28時,耗氧率和排氨率隨著鹽度的增加而增加,鹽度28時達到最大,之后隨著鹽度的增加而降低。唐保軍等[13]發現細角螺()在鹽度升高時其耗氧率和排氮率呈先升高后下降趨勢。本實驗研究結果與以上研究結果相似,當鹽度在21~36的區間內,九孔鮑耗氧率與鹽度呈正相關,當鹽度梯度高于36,耗氧率呈明顯下降趨勢,即在一定鹽度梯度范圍內耗氧率隨著鹽度的上升而增大,當耗氧率達到峰值后,耗氧率隨著鹽度的上升而呈現出下降的趨勢。但排氨率的變化規律與耗氧率不同,鹽度與排氨率呈正相關,當鹽度在21~36的范圍內,九孔鮑排氨率緩慢增加,當鹽度大于36,排氨率呈現出明顯的上升趨勢。以上腹足綱種類中,耗氧率均呈現了隨鹽度升高而先上升后下降的趨勢,而排氮率則有所不同。閆希柱等[8]曾開展過鹽度對九孔鮑能量收支的影響,其生存鹽度范圍為20~38,適宜的鹽度范圍為25~35,由此可以看出鹽度在20~25和35~38兩個區間為九孔鮑的鹽度耐受極限。本研究中鹽度為36時是九孔鮑的耗氧率變化拐點,正好落在了35~38的鹽度耐受極限區間內。因此,本研究的結果較為支持此前有關鹽度對九孔鮑能量收支影響的研究。
軟體部干質量對貝類耗氧率和排泄率有顯著影響。國內外已有學者就水生動物體質量與呼吸和排泄的關系進行了研究,已證實體質量、耗氧率和排氨率之間呈冪函數關系:=a m,其中代表不同單位體質量動物的耗氧率或排氨率,受外界環境因子影響較大,不穩定;為體質量影響系數,受外界環境因子影響較小,比較穩定。如對扁玉螺()[14]、泥螺()[15]、甲蟲螺()[16]、管角螺的(Gmelin)[11]、巖扇貝()[17]等軟體動物的研究均可證明。本研究結果表明,單位體質量對九孔鮑耗氧率、排氨率的影響差異顯著,當九孔鮑單位體質量增大,九孔鮑耗氧率和排氨率均降低。姜祖輝等[18]認為這可能與水生生物在生長過程中的組織、臟器的比重有關,直接維持生命的組織和臟器如腎臟、肝臟等的新陳代謝高于非直接維持生命的其它組織如肌肉、脂肪等。在動物生長過程中,這兩種組織的比率隨之減少,即肌肉和脂肪等組織積累增多,從而引起個體增大而單位質量的耗氧率和排氨率降低的現象。
O/N是表示動物呼吸底物的重要參數,很多學者用這個參數來估計生物體代謝中能源物質的化學本質,因為O/N值可以反映動物在特定狀態下脂質、糖類和蛋白質代謝之間的比例關系。O/N值大,表明動物消耗的能量較小部分由蛋白質提供,多數由脂肪和糖類提供[19]。Widdows[20]認為,盡管O/N值的變化還未表現出對有機體的最終生長大小和生長速率有明顯直接的影響,但很多跡象表明O/N值是與環境對有機體的壓力緊密相關的,并且可以作為生物體適應環境壓力的一項指標。本研究發現,在同一鹽度下,不同規格九孔鮑O/N值無明顯差異,認為體質量不同對其能量物質來源無顯著影響。研究還發現,鹽度為40時,三種規格九孔鮑的O/N值都顯著低于其他鹽度的O/N值,說明當九孔鮑在鹽度為40的養殖條件下代謝能源的底物出現變化,呼吸消耗底物中的脂肪和糖類比例減少而蛋白質比例增加,推測九孔鮑在鹽度為40的條件下有效積累蛋白質的量較少,出現鹽度脅迫,代謝紊亂,不利于養殖生產。閆希柱等[8]曾開展過鹽度對九孔鮑能量收支的影響,其生存鹽度范圍為20~38,適宜的鹽度范圍為25~35,與本研究結果較為相近。本研究結果,表明鹽度大于36時,九孔鮑的生理代謝變化發生顯著改變,可認為九孔鮑最適的生長鹽度最高不能超過36。關于最適生長鹽度的范圍,仍需后續開展其他相關生長實驗進行探究驗證。
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Effects of Salinity on Oxygen Consumption Rate and Ammonia Excretion Rate of Different Size in
LIU Jian-yong1,2, CHEN Yuan-yuan1, CAO Fu-jun2, XU Sheng-qing2, WANG Chong-yi2
(1.,518108,;2.,524025,)
【】To study the effects of salinity on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate in different sizes of. 【】The effects of salinity (21, 24, 27, 30, 33, 36 and 40) and size [dry body weight of (1.53±0.14), (1.11±0.23) and (0.68±0.20) g] on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate ofwere studied by experimental ecology methods. 【】(1)The rate increased with salinity ranging from 21~36, and reached the maximum at 36. When the salinity was higher than 36, the oxygen consumption rate decreased. The relationship betweenOand soft tissue dry weight () can be represented by the allometric ricequation:O=-b, whereranges from 0.412―1.216 ,with mean of 0.818±0.286 , andranges from 0.311―0.546, with mean of 0.446±0.074.(2)The rate increased with salinity in experimental range. The relationship between ammonia excretion rate (N) and soft tissue dry weight () can be represented by the allomet ricequation:N=-d, whereranges from 0.174―0.621, with mean of 0.330±0.154 , andranges from 0.439―0.668, with mean of 0.521±0.084.(3)At the same salinity, the oxygen consumption rate and ammonia excretion rate ofdecreased with the increase of soft tissue dry weight (<0.05) .The relationship was expressed by power function (=-b). (4)Body size had no significant effects on the O / N value of(>0.05). When salinity is 40, O/N value decreases significantly. 【】Individual size, salinity and interaction of both had significant effects on the oxygen consumption rate (O) and ammonia excretion rate (N).
; salinity; size; oxygen consumption rate;ammonia excretion rate
S968.3
A
1673-9159(2019)05-0129-06
10.3969/j.issn.1673-9159.2019.05.018
2019-05-16
深圳市大鵬新區產業發展專項資金扶持項目(KY20170211),湛江科技引導專項項目(2017A03017)
劉建勇(1970-),男,博士,教授,主要從事水產動物遺傳和育種研究,E-mail: liujy70@126.com
陳園媛(1995-),女,主要從事水產動物遺傳和育種研究。E-mail:yuan2_chen@126.com
劉建勇,陳園媛,曹伏君,等. 鹽度對不同規格九孔鮑耗氧量和排氨率的影響[J]. 廣東海洋大學學報,2019,39(5):129-134.
(責任編輯:劉朏)