南疆地區四種土著裂腹魚類幼魚對氯化鈉和碳酸氫鈉的急性耐受能力

趙 賀，趙年樺，李 麗，聶竹蘭，魏 杰,，沈建忠

(1.塔里木大學動物科學與技術學院，新疆阿拉爾 843300；2.新疆生產建設兵團塔里木畜牧科技重點實驗室，新疆阿拉爾 843300；3.塔里木大學生命科學學院，新疆阿拉爾 843300；4.省部共建塔里木盆地生物資源保護利用國家重點實驗室，新疆阿拉爾 843300；5.華中農業大學水產學院，武漢 430070)

中國鹽堿水域資源豐富，廣泛分布在我國內陸地區，由于鹽堿水域資源中生物資源貧瘠，生態環境脆弱，漁業生產力低，所以大部分長期處于荒廢狀態。鹽堿水域的開發對提高我國水資源價值具有重要意義，自1991年以來，我國開始鹽堿水土漁業利用的嘗試，但當前我國存在鹽堿水域專業養殖技術缺乏，耐鹽堿養殖品種的基礎性研究薄弱，西北地區諸多鹽堿水域得不到有效開發利用的問題。目前，研究人員對歐鲇()、葉爾羌高原鰍[(Hedinichthys)(Day)]、黃鱔()、澎澤鯽(Pengze var)等淡水真骨魚類的鹽堿耐受能力進行研究，但對裂腹魚亞科魚類研究報道較少。

裂腹魚亞科(Schizothoracinae)屬于鯉形目(Cypriniformes)鯉科(Cyprinidae)，由100多個物種組成，主要分布在我國的青藏高原及其周邊水域。由于受到外界因素干擾，裂腹魚數量近幾年在急劇下降，西藏、新疆等地已經開始大規模人工繁育裂腹魚，推進了當地生態修復以及裂腹魚資源保護的工作。斑重唇魚()、厚唇裂腹魚()、寬口裂腹魚()和重唇裂腹魚[()]分布在克孜勒河流域，均為新疆重點保護魚類。近年來，隨著克孜勒河流域地區水利工程的興建和人為活動的加劇，水質條件日漸惡劣，土著魚資源遭到破壞，野外種質資源逐年減少，因此進行裂腹魚苗種開發利用和大面積推廣養殖已迫在眉睫。

本研究選取斑重唇魚、厚唇裂腹魚、寬口裂腹魚和重唇裂腹魚4種裂腹魚幼魚作為研究對象，開展4種裂腹魚幼魚對氯化鈉和碳酸氫鈉的急性耐受性的試驗研究，探討這4種裂腹魚魚類在鹽堿水域人工養殖的可行性，篩選出適宜于新疆地區鹽堿水域養殖的魚類，以期為4種裂腹魚資源保護和開發提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

試驗用4種裂腹魚幼魚采自魚新疆維吾爾自治區卡拉貝利魚類增殖放流站，每種幼魚各800尾，共計3 200尾，具體規格如下：斑重唇魚體長(77.94±0.13)mm，體質量(3.83±0.89)g；厚唇裂腹魚體長(78.73±0.51)mm，體質量(3.95±0.51)g；寬口裂腹魚體長(77.24±0.33)mm，體質量(3.79±0.32)g；斑重唇魚體長(78.25±0.41)mm，體質量(3.98±0.59)g。試驗用水為卡拉貝利地下水，水溫為(16.5±0.5)℃，pH為8.5～8.6，溶解氧為5.9～6.5 mg/L，鹽度為1.7～1.9，氨氮<0.1 mg/L。試驗容器為透明有蓋玻璃水缸(60 cm×35 cm×45 cm)。試驗用化學藥劑均為國產分析純。

1.2 方法

試驗采用單因子急性毒性方法。試驗前進行預試驗，獲得4種幼魚的24 h全部死亡最低氯化鈉或碳酸氫鈉濃度和96 h全部存活最高氯化鈉或碳酸氫鈉濃度。斑重唇魚組其氯化鈉濃度分別為4.5、7.0、9.5、12.0、14.5 g/L；厚唇裂腹魚組其氯化鈉濃度分別為4.0、7.0、10.0、13.0、16.0 g/L；寬口裂腹魚組其氯化鈉濃度分別為4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 g/L；重唇裂腹魚組其氯化鈉濃度分別為6.0、8.5、11.0、13.5、16.0 g/L。每個濃度梯度設置3個平行組和1個對照組，每個平行組20尾魚。

斑重唇魚組其碳酸氫鈉濃度分別為70、85、100、115、130 mmol/L；厚唇裂腹魚組其碳酸氫鈉濃度分別為60、75、90、105、120 mmol/L；寬口裂腹魚組其碳酸氫鈉濃度分別為80、90、100、110、120 mmol/L；重唇裂腹魚組其碳酸氫鈉濃度分別為60、70、80、90、100 mmol/L。每個濃度梯度設置3個平行組和1個對照組，每個平行組20尾魚。

整個試驗過程中每個試驗組10 L溶液，保持充氣。為確保試驗過程中水體清潔穩定，每24 h更換20%水量，試驗進行96 h，連續觀察記錄前12 h魚在實驗中的表現情況并記錄24、48、72、96 h的死亡數，及時撈出死亡個體(以實驗魚靜臥水箱底部、呼吸停止、用玻璃棒觸碰無反應為死亡標準)。

1.3 數據分析

本研究中幼魚體長和體質量的數據以平均數±標準差(mean±S.D.)來表示。篩選比較四種裂腹魚鹽堿耐受能力時，使用SPSS 26.0軟件進行單因素方差分析，采用Duncan法進行多重比較，顯著性水平設為0.05。

單一因素實驗結果運用改良寇氏法分析計算半致死濃度以及95%置信區間：

lg=-(∑-05);

95%置信區間=lg(lg±1.96SD)，

式中，為最高濃度對數，為濃度對數差，為死亡率，為實驗動物數，SD為標準差。

采用直線內插法估計安全質量濃度(safe quality concentration，SC，%)：

SC=0.1×96 h LC

2 結果

2.1 氯化鈉急性脅迫下的死亡率

氯化鈉急性耐受性試驗過程中，對照組中幼魚的行為始終正常，無死亡個體，水質清澈。在不同濃度的氯化鈉急性耐受性試驗組中，幼魚反應強烈，具體表現為貼壁亂游，鰓蓋活動頻率加快，反應強度隨著濃度的增加而加強。4種裂腹魚幼魚開始死亡時間各不相同，斑重唇魚為5.5 h(濃度14.5 g/L)，厚唇裂腹魚為7.5 h(濃度16.0 g/L)，寬口裂腹魚為4.0 h(濃度12.0 g/L)，重唇裂腹魚為8.0 h(濃度16.0 g/L)。死亡前幼魚不能正常游動，體表無光澤(圖1)。

圖1 裂腹魚幼魚在氯化鈉急性脅迫下死亡

4種裂腹魚幼魚在不同氯化鈉濃度條件下的累計死亡率見表1，死亡率隨著時間的延長、濃度的增加而增大。斑重唇魚在12 h濃度7.0 g/L時未出現死亡，濃度達到14.5 g/L死亡率達到68.33%，24 h全部死亡。厚唇裂腹魚在12 h濃度7.0 g/L時未出現死亡，濃度為16.0 g/L時，死亡率達到73.33%。寬口裂腹魚在48 h濃度6.0 g/L時未出現死亡，濃度上升至12.0 g/L時，死亡率為95.00%。重唇裂腹魚24 h內在濃度11.0 g/L時死亡率較低，在16.0 g/L時死亡率達到91.67%，當暴露時間至72 h時全部死亡。

表1 不同氯化鈉濃度條件下裂腹魚幼魚的死亡率

4種裂腹魚幼魚的氯化鈉半致死濃度(LC)見表2，斑重唇魚24、48、72、96 h LC分別為9.9、8.3、7.4、6.5 g/L，安全質量濃度(SC)為0.7g/L；厚唇裂腹魚24、48、72、96 h LC分別為12.8、10.6、9.5、8.6 g/L，SC為0.9 g/L；寬口裂腹魚24、48、72、96 h LC分別為9.3、7.8、6.7、6.2 g/L，SC為0.6 g/L；重唇裂腹魚24、48、72、96 h LC分別為12.6、11.4、10.3、10.00 g/L，SC為1.0 g/L。4種裂腹魚幼魚的氯化鈉急性耐受能力順序為：重唇裂腹魚>厚唇裂腹魚>斑重唇魚>寬口裂腹魚。根據圖2，4種裂腹魚氯化鈉LC隨著暴露時間延長而減小且四種裂腹魚48、72、96 h時的LC差異均顯著。

圖2 4種幼魚相同暴露時間下氯化鈉LC50比較

表2 4種裂腹魚幼魚在不同氯化鈉濃度條件下的LC50

2.2 碳酸氫鈉急性脅迫下的死亡率

碳酸氫鈉急性耐受性試驗過程中，對照組中幼魚的行為始終正常，無死亡個體，水質清澈。在不同濃度的碳酸氫鈉試驗組中，幼魚魚體分泌大量黏液，水質渾濁且表面漂浮泡沫。4種裂腹魚幼魚開始死亡時間各不相同，斑重唇魚為4.0 h(濃度130 mmol/L)，厚唇裂腹魚為5.0 h(濃度120 mmol/L)，寬口裂腹魚為5.5 h(濃度120 mmol/L)，重唇裂腹魚為4.0 h(濃度100 mmol/L)。死亡幼魚眼睛、背鰭、尾鰭、臀鰭充血，腹部充滿腹水(圖3)。

圖3 裂腹魚幼魚在碳酸氫鈉急性脅迫下死亡

4種裂腹魚幼魚在不同碳酸氫鈉濃度條件下的累計死亡率見表3，死亡率隨著時間的延長、濃度的增加而增大。斑重唇魚在12 h濃度85 mmol/L時未出現死亡，濃度達到130 mmol/L 死亡率達到38.33%，96 h時全部死亡。厚唇裂腹魚在12 h濃度90 mmol/L 時未出現死亡，濃度為120 mmol/L時，死亡率達到18.33%，96 h時全部死亡。寬口裂腹魚在12 h濃度90 mmol/L 時未出現死亡，濃度上升至120 mmol/L時，死亡率為41.67%，96 h時全部死亡。重唇裂腹魚24 h內在濃度70 mmol/L時死亡率較低，在100 mmol/L時死亡率達到83.33%，當暴露時間至48 h時全部死亡。

表3 不同碳酸氫鈉濃度條件下裂腹魚幼魚的死亡率

4種裂腹魚幼魚的急性碳酸氫鈉LC見表4，斑重唇魚24、48、72、96 h LC為112.3、102.7、91.4、88.5 mmol/L，SC為8.9 mmol/L；厚唇裂腹魚24、48、72、96 h LC為107.2、97.6、88.8、81.3 mmol/L，SC為8.1 mmo/L；寬口裂腹魚24、48、72、96 h LC為110.9、103.9、98.6、94.3 mmol/L，SC為9.4 mmol/L；重唇裂腹魚24、48、72、96 h LC為86.3、77.9、73.9、72.1 mmol/L，SC為7.2 mmol/L。4種裂腹魚幼魚的碳酸氫鈉急性耐受能力順序為：寬口裂腹魚>斑重唇魚>厚唇裂腹魚>重唇裂腹魚。根據圖4，4種裂腹魚LC隨著暴露時間延長而減小。當暴露時間為24 h和48 h時，斑重唇魚和寬口裂腹魚LC差異不顯著，暴露時間大于48 h時，兩者LC差異顯著。

表4 4種裂腹魚幼魚在不同碳酸氫鈉濃度條件下的半致死濃度

圖4 4種幼魚相同暴露時間下碳酸氫鈉半致死濃度比較

3 討論

3.1 幼魚對氯化鈉的急性耐受能力

為適應水體的復雜環境條件，魚類進化出比陸生動物更為發達的離子和滲透壓調節機制，從而保證內環境穩定。其中氯化鈉濃度是復雜水體環境中的一個重要的因子，魚類的能量收支、生長發育、鰓部氯細胞數量及分布和Na/K-ATPase活性等均受到氯化鈉濃度影響。適量的氯化鈉濃度可以使魚類保持良好的生長性能并增強其免疫能力，但當氯化鈉濃度超過魚類的耐受能力后，魚類體內鹽分大量積累，高濃度氯化鈉對鰓和皮膚等器官造成傷害，并擾亂魚類自身體內環境滲透平衡，進而破壞魚類正常生理機能，甚至造成死亡。

本研究中，4種裂腹魚幼魚對氯化鈉濃度耐受能力表現與澎澤鯽幼魚、花鱸幼魚一致，均為“閥值型”，即當氯化鈉濃度超出一定限度時，幼魚隨著氯化鈉濃度的升高而出現死亡現象。造成這種現象的原因可能是隨著氯化鈉濃度的增加以及試驗脅迫時間的延長，魚類消耗大量能量用于維持內環境的穩定，調節滲透壓所需能量通常占基本生命活動所必需總能量的10%～20%，甚至超過50%，當應激時間過長，能量消耗殆盡，魚類體內大量鹽分無法排出，失去的水分不能獲得補充，內環境平衡破壞，魚類出現死亡現象。

不同研究中試驗條件和魚類規格有所差異，表5可以大致看出：斑重唇魚、厚唇裂腹魚、寬口裂腹魚、重唇裂腹魚對氯化鈉的耐受能力一般，僅高于歐鲇與葉爾羌高原鰍。本試驗用水鹽度為1.7～1.9，鹽度較大，這可能是造成4種裂腹魚幼魚鹽度LC數值較低的原因之一；同屬裂腹魚亞科的青海湖裸鯉()，規格為(12.52±0.32)g，對氯化鈉的急性耐受能力較高，通過組織學研究發現，為了適應高鹽堿、低溶氧的高原水體環境，青海湖裸鯉鰓絲上布滿毛細血管且鰓耙多而密，可以更好地維持其生理活動，提高自身存活率。本研究僅以四種裂腹魚幼魚為研究對象，并未涉及較大規格個體的耐受能力研究及其組織學觀察，四種裂腹魚對氯化鈉耐受能力機制有待進一步研究。

3.2 幼魚對碳酸氫鈉的急性耐受能力

高碳酸鹽堿度脅迫會導致魚類產生應激反應，其體內會產生大量的有害氧自由基或者磷酸化的產物，大多數魚類將80%的氮廢物以氨的形式排出到水體中，而H捕獲的NH擴散是清除氮廢物的主要途徑。在過高的碳酸鹽堿度條件下，魚類體內酸堿緩沖體系受到干擾，體內NH擴散梯度遭到破壞，血液中氨的含量大量提升，從而造成魚類堿中毒現象的發生。

試驗過程中，死亡幼魚個體體表分泌粘液較多，尾鰭充血現象明顯，黑色腹水聚集在魚的胸腔與腹部。其造成這些現象的重要原因是幼魚在高堿度水環境中，出現堿中毒現象，皮膚以及器官受到了損傷，體內內環境和緩沖系統遭到破壞，生理活動無法正常進行，從而導致幼魚死亡。

表5可以看出：4種裂腹魚幼魚對碳酸氫鈉的急性耐受能力(96 h LC>72 mmol/L)遠遠高于歐鲇和葉爾羌高原鰍，與草魚()、鰱()、黑龍江泥鰍(Dybowsky)、大鱗副泥鰍(Sauvage)、黃鱔、灘頭雅羅魚(Dybowski)對碳酸氫鈉的急性耐受能力相似，這說明4種裂腹魚幼魚的對碳酸氫鈉的急性耐受能力較高。研究表明，具有耐高堿性的魚類可能通過降低體內氨氮排泄速率或將積累的氨轉化為無毒的氨基酸或尿素，將其作為在堿性水環境中調節滲透壓的補充離子，從而提高了魚類在高堿水域適應性，但有關裂腹魚對鹽堿脅迫的適應性機理有待深入研究。斑重唇魚、厚唇裂腹魚、寬口裂腹魚、重唇裂腹魚和青海湖裸鯉都同屬裂腹魚亞科，前四者幼魚對碳酸氫鈉的急性耐受能力遠遠低于青海湖裸鯉(96 h LC>150 mmol/L)，推測碳酸氫鈉對魚類的毒性與魚體的大小、年齡和生活環境等因素有著密切關系。

表5 常見魚類在不同實驗時間下的半致死濃度(LC50)