運輸振蕩對條石鯛幼魚生理應激和水體總氨氮含量的影響

李哲 周珊珊 王好學 王嘉浩 陳璐 徐開達

(浙江省海洋水產研究所,農業農村部重點漁場漁業資源科學觀測實驗站,浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室,浙江舟山 316021)

運輸是魚類人工增殖放流過程中的關鍵環節[1]。不適宜的運輸條件,如過高的運輸密度和過長的運輸時間等,容易引發運輸脅迫,導致魚苗產生生理應激,降低其免疫力甚至造成死亡[2-6]。在運輸過程中水體的振蕩無法避免,而水體振蕩也會引起魚類的運輸脅迫[7-10]。目前,水體振蕩引發的運輸脅迫在活魚運輸研究中尚未受到充分重視。

運輸振蕩一般以“振蕩頻率”來表示其強度[8-9]。振蕩對魚類的皮質醇、糖原、乳酸含量以及免疫酶活性等生理及生化指標有顯著影響[7-8,11]。當魚類面臨應激脅迫時,其皮質醇、血糖、乳酸含量顯著升高[12-14],代謝速率加快,耗氧量和代謝廢物排泄量增加,從而導致水體溶解氧和pH降低[15-17]、氨氮濃度升高[16,18],運輸水質惡化[19]。因此,在探究運輸振蕩對魚類生理應激的影響時,可以根據相關血液和水質指標來判斷魚類的應激水平。

條石鯛(Oplegnathusfasciatus)屬島礁性魚類,廣泛分布于中國沿海水域,是重要的增殖放流種類。目前,對條石鯛的研究主要集中在早期發育[20-22]、繁育技術[23-25]、生理生化[26-27]以及分子生物學[28-30]等領域,對其放流技術的關注則較少,而這可能會影響苗種的增殖放流效果。本研究主要探究了振蕩頻率對條石鯛幼魚生理應激水平的影響,選取血清和肌肉中的皮質醇、糖原、乳酸水平作為雙重評價指標,探索條石鯛幼魚可適應的振蕩頻率范圍,以期為優化條石鯛和其他魚類苗種的運輸技術提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗用魚為浙江省海洋水產研究所人工培育的條石鯛幼魚,平均體長為(118.9±8.1)mm,平均體質量為(39.6±8.4)g。試驗前,將條石鯛幼魚移入循環水水池(容積500 L,3口)暫養1周,暫養期間24 h連續充氣,每天定時投喂2次配合飼料。試驗前24 h停止喂食。養殖試驗用水為經過砂濾的海水,循環使用,水溫為(20.3±0.3)℃,鹽度為25.0±0.6。

1.2 試驗設計

試驗開始后,將條石鯛幼魚從暫養池移入直徑為20 cm、容積為5 L的半透明塑料水桶內,每桶放入5尾幼魚,桶內預先套入雙層聚乙烯運輸袋并加入與暫養水池相同的海水3 L。將水桶平放在可調速多功能振蕩器(力辰科技,HY-4A)上并加以固定。

本研究共設置0、60、100、140、180 r/min 共5種振蕩頻率,每種振蕩頻率設置4個平行組,模擬運輸試驗持續24 h。運輸試驗期間,使用氣泵向運輸袋內持續充氣,并用橡皮筋扎緊運輸袋封口以減少海水溢出。

1.3 樣品采集

模擬運輸試驗結束后,從每個平行組隨機撈取3尾幼魚,用丁香酚麻醉后,取尾靜脈血和背部肌肉。離心血樣所得血清和背部肌肉分別于-80 ℃和-20 ℃凍存待測。血清和肌肉皮質醇、糖原和乳酸含量的測定均采用酶聯免疫法,試劑盒為上海酶聯生物科技有限公司的海水魚類ELISA試劑盒。運輸試驗過程中,每4 h取水樣50 mL,采用次溴酸鈉氧化法測定水體的總氨氮含量。

1.4 統計分析

試驗數據經EXCEL 2016軟件處理后,使用R語言4.1.0對條石鯛幼魚血清和肌肉的皮質醇、糖原、乳酸含量等生理指標,以及各取樣時間點水質樣品中的總氨氮含量進行單因素非參數Kruskal-Wallis秩和檢驗,多重比較采用Dunn檢驗。數據結果以(平均值±標準誤)表示,設P<0.05為差異顯著。

2 結果

2.1 生理應激指標分析

2.1.1 皮質醇

模擬運輸24 h后,各試驗組條石鯛幼魚血清和肌肉中的皮質醇水平見圖1。隨著振蕩頻率的提高,條石鯛幼魚血清和肌肉中的皮質醇水平均呈升高的趨勢。其中血清皮質醇水平在振蕩頻率為0～140 r/min時沒有顯著差異(P>0.05),而肌肉皮質醇水平在振蕩頻率100r/min以上時顯著升高(P<0.05)。結果表明,當振蕩頻率保持在100 r/min以下時,條石鯛幼魚血清和肌肉中的皮質醇可維持在較低水平。

注:數據柱頂部字母不同代表組間差異顯著(P<0.05)。

2.1.2 糖原

模擬運輸24 h后,條石鯛幼魚的血糖水平隨著振蕩頻率的提高呈逐漸升高的趨勢(見圖2-a),且在振蕩頻率100 r/min及以上時顯著升高(P<0.05);肌糖原水平則隨著振蕩頻率的提高有逐漸下降的趨勢(見圖2-b),并且在100 r/min以上時顯著降低(P<0.05)。結果表明,當振蕩頻率保持在100 r/min以下時,幼魚血清和肌肉中的糖原可分別維持在較低和較高的水平。

注:數據柱頂部字母不同代表組間差異顯著(P<0.05)。

2.1.3 乳酸

模擬運輸24 h后,條石鯛幼魚血清和肌肉中的乳酸水平隨著振蕩頻率的提高而表現出升高的趨勢(見圖3)。但當振蕩頻率在100 r/min及以下時,幼魚血清和肌肉中的乳酸含量均維持在較低水平。

注:數據柱頂部字母不同代表組間差異顯著(P<0.05)。

2.2 水體總氨氮含量的變化

模擬運輸試驗8 h后,不同振蕩頻率試驗組水體的總氨氮含量開始表現出差異,其中振蕩頻率140 r/min組的水體總氨氮含量明顯升高(P<0.05);當運輸時間超過12 h以后,振蕩頻率在100 r/min以上試驗組的水體總氨氮含量升高較快,基本上均顯著高于對照組(見圖4)。

注:數據柱頂部字母不同代表組間差異顯著(P<0.05)。

3 討論

在活魚運輸過程中,振蕩無法避免并且可能會引發運輸脅迫。本研究主要探究了振蕩頻率對條石鯛幼魚生理應激的影響,包括血清和肌肉中的皮質醇、糖原、乳酸水平的差異,以及不同振蕩條件下運輸水體水質的差異。這些生理和水質指標差異反映了魚類的應激程度,因而可用于推測適宜運輸條石鯛幼魚的振蕩頻率上限。

3.1 皮質醇水平的變化

皮質醇水平變化屬于原發性應激,是反映魚類生理應激程度的重要指標[31]。有研究表明[4,32-33],運輸脅迫會促使魚類皮質醇水平顯著升高。本研究中,條石鯛幼魚血清和肌肉中的皮質醇水平基本上隨著振蕩頻率的提高而逐漸升高,表明隨著振蕩頻率提高,條石鯛幼魚的生理應激水平在升高。在較高的運輸振蕩頻率下,條石鯛幼魚為了維持魚體穩定狀態所需消耗的能量也會相應增加,而皮質醇的主要作用之一是調動能量[34-36],因此皮質醇水平升高也說明條石鯛幼魚能量消耗的增加。在60～140 r/min的振蕩頻率下,模擬運輸24 h后,幼魚的血清皮質醇水平與對照組(0 r/min)差異不顯著,其肌肉皮質醇水平則在100 r/min及以下的振蕩頻率下與對照組差異不顯著。結果表明,振蕩頻率越高,幼魚的應激程度越高,這與模擬運輸后大口黑鱸(Micropterussalmoides)幼魚的應激反應類似[8]。在本試驗條件下,從皮質醇水平的角度,將振蕩頻率保持在100 r/min及以下,條石鯛幼魚的應激水平較低。

3.2 血糖水平的變化

魚類繼發性應激反應的主要表現之一是血糖水平升高和組織(肌肉和肝臟等)糖原含量降低[37-38],反映了魚類在應激狀態下對能量需求的增加[19,36]。本研究中條石鯛幼魚血糖水平和肌糖原水平的變化符合上述表現,并可能與皮質類固醇的升高相關[13,39-40],表明提高振蕩頻率促進了條石鯛幼魚的能量消耗。運輸24 h后,條石鯛幼魚肌糖原水平差異的結果與黑鯛(Acanthopagrusschlegelii)幼魚運輸振蕩的結果[9]類似。由于在運輸前對幼魚進行了停食處理,如果運輸過程中振蕩頻率過高導致能量消耗過多,放流后因能量匱乏,幼魚的捕食與反捕食行為易產生缺陷,從而可能降低其在自然生境中的生存能力[41],幼魚可能因此而面臨更高的死亡風險。在本試驗條件下,當振蕩頻率達到100 r/min及以上時,試驗魚的血糖水平與肌糖原水平分別顯著升高和降低,說明在此條件下幼魚的能量消耗增加了。因此,從能量消耗的角度,振蕩頻率應保持在100 r/min以下,這樣苗種的應激程度和能量消耗可保持在較低水平。

3.3 乳酸水平的變化

乳酸水平變化也是魚類繼發性應激反應之一,是供氧不足時有機體無氧代謝的產物。根據本試驗中幼魚的乳酸水平差異,當振蕩頻率保持在100 r/min及以下時,無論是血清乳酸還是肌肉乳酸均處于較低的水平,表明其應激和無氧代謝程度較低。雖然在試驗過程中持續充氣,但條石鯛幼魚肌肉和血清中的乳酸含量均隨著振蕩頻率的提高而升高,其原因可能是較高的振蕩頻率導致較高強度的物理運動[13],造成條石鯛幼魚對氧的需求程度超過了供氧水平,即無氧代謝程度在較高的振蕩頻率下也較高,從而導致幼魚乳酸水平的差異。在圓口銅魚(Coreiusguichenoti)[42]和銀鯧(Pampusargenteus)[13]的運輸研究中也檢測到試驗魚血液和肌肉中的乳酸水平升高了,但是,鯉(Cyprinuscarpio)[43]運輸12 h后,其血液中的乳酸水平卻出現了下降。由此可見,乳酸水平作為活魚運輸研究中的應激指標,其變化情況應根據魚種以及運輸條件予以具體評估。

3.4 水體總氨氮濃度的變化

活魚運輸過程中,氨氮作為代謝產物迅速溶于水體,對魚類具有顯著的毒理作用[44-45],因此,氨氮濃度升高是水質惡化的主要表現之一[18,45]。本研究選取水體總氨氮含量作為水質評價指標,發現在運輸12 h后,振蕩頻率在100 r/min及以上的試驗組水體的總氨氮含量升高較快。有研究表明,模擬運輸黑鯛幼魚24 h后,在振蕩頻率105 r/min下,水體的總氨氮含量升高較快,約為20.0 mg/L[9]。本研究中,在振蕩頻率100 r/min條件下,模擬運輸24 h后,水體總氨氮含量達到了39.8 mg/L。若不考慮種間差異,較高的運輸密度可能是導致本研究中水體總氨氮含量較高的原因[2,18]:黑鯛幼魚的運輸密度為21.75 g/L,本研究的運輸密度為66 g/L,達到其3倍以上。盡管在相似條件下本研究中水體的總氨氮含量更高,但并未如李佩等[2,18]的研究結果,即振蕩頻率在140 r/min以上會出現魚死亡現象,說明本研究中的條石鯛幼魚對較高的振蕩頻率有一定的適應能力。當水體中氨氮含量升高到一定程度,會抑制魚體內的氨排泄,導致血液中的氨氮含量繼續升高、攜氧能力下降[46],從而帶來缺氧死亡風險[12]。因此,基于本研究的水體總氨氮含量變化結果,建議振蕩頻率不高于100 r/min。同時,建議在今后的運輸振蕩研究中應測試更多的水質指標,如pH、溶解氧、無機鹽離子濃度[16]等。

4 結論

本研究在實驗室控制條件下,探究了體長10 cm左右的條石鯛幼魚對振蕩頻率的生理應激。結果表明,高于100 r/min的振蕩頻率雖未導致條石鯛幼魚死亡,但加劇了幼魚的生理應激水平,并加快了運輸水質的惡化。建議在實際生產運輸中,應選擇相對平坦的道路或避開海浪較強的日期,保持振蕩頻率不超過100 r/min,盡量減少運輸后條石鯛幼魚的生理應激,降低運輸水質的惡化程度。