二氧化碳對三疣梭子蟹生理影響的研究進展

張智翔　蘇妮　李文鑫　蔣壯　左梓臣　陳嘉豪　朱明

摘 要：文章從生理學的角度，闡述了二氧化碳（CO2）對水生動物生理的影響，并著重研究了CO2在運輸保活方面的應用。通過分析CO2濃度對三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）生長生理的影響，發現適當濃度的CO2可以誘導三疣梭子蟹進入休眠狀態，從而減輕運輸過程中的應激反應，延長存活時間。CO2的適當使用對于三疣梭子蟹的運輸保活具有重要意義。

關鍵詞：二氧化碳（CO2）；三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）

中圖分類號：S968.2文獻標志碼：A

三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）是一種重要的水產品資源，在養殖和商業運輸中具有廣泛應用。然而，在梭子蟹的運輸過程中，常常面臨存活率下降的問題。因此，尋找一種有效的方法對于提高梭子蟹的運輸保活率具有重要意義。近年來，人們開始關注二氧化碳（CO2）在水生動物運輸中的應用。CO2作為一種重要的氣體調節因子，對水生動物的生理功能有著重要影響。研究表明，適當濃度的CO2可以誘導梭子蟹進入休眠狀態，從而改善運輸過程中的存活率。文章旨在綜述CO2對三疣梭子蟹生理的影響，并探討其在運輸保活中的應用前景。

1 二氧化碳對水生動物的影響

CO2是地球大氣中最主要的溫室氣體之一，其濃度的增加與人類活動有關。持續增加的CO2排放導致全球變暖和海洋酸化。水生動物作為海洋生態系統的重要組成部分，受到CO2的影響較為顯著。近年來，科學家們對CO2對水生動物生理的影響進行了廣泛的研究。

首先，高濃度的CO2對水生動物的呼吸和酸堿平衡產生直接影響。CO2的溶解會導致水體中的CO2含量上升，從而使得水生動物呼吸困難。研究表明，高濃度的CO2會導致水生動物的呼吸頻率增加，造成水生動物氧耗增加和能量消耗加劇，甚至引發窒息。此外，CO2的溶解還導致水體的酸堿度下降，即海洋酸化，這對水生動物的骨骼、貝殼和其他酸堿敏感的結構和生理功能造成不可逆的損害。其次，CO2會對水生動物生長和發育產生影響。高濃度的CO2會抑制水生動物的生長速率和體重增加。例如，研究發現，CO2濃度升高會降低魚類的食欲、攝食和生理代謝，導致生長受阻。此外，CO2對水生動物的生殖系統也有影響，可能導致生殖細胞質量下降和繁殖能力減弱。再次，CO2對水生動物的神經行為和感應機制產生影響。高濃度的CO2可以導致水生動物的行為異常，如焦慮、恐懼和運動障礙等。這可能與CO2引起的酸化導致神經遞質的紊亂有關[1]。另外，CO2的增加也會對水生動物的視覺、聽覺和嗅覺等感應機制產生不可逆的影響，影響其尋找食物、避開捕食者和繁殖等生活行為。最后，運輸保活是水生動物養殖和研究中必不可少的環節。研究表明，CO2對水生動物在運輸過程中的保活率產生顯著影響。CO2濃度的增加會導致水體中溶解氧含量下降，從而造成水生動物缺氧、呼吸困難和死亡。因此，在水生動物的運輸過程中需要采取措施，如減少CO2濃度、增加溶解氧含量和保持水質穩定等，以提高水生動物的存活率。

總之，CO2對水生動物生理的影響是一個復雜而嚴重的問題。隨著全球變暖和海洋酸化的進一步發展，對CO2對水生動物的研究將變得更加重要。未來的研究應該集中于尋找減緩CO2影響的途徑，保護水生動物及其所在的生態系統的健康。

2 二氧化碳對三疣梭子蟹生理的影響

2.1 二氧化碳對三疣梭子蟹呼吸代謝的影響

高濃度的CO2會對三疣梭子蟹的呼吸代謝產生負面影響。當環境中的CO2濃度升高時，三疣梭子蟹面臨著較高的呼吸負荷。過高的CO2濃度會阻礙氧氣的攝取和CO2的排放，從而降低三疣梭子蟹的呼吸效率。這是因為CO2的積累會抑制三疣梭子蟹呼吸系統中的氧氣傳遞過程，導致氧氣難以充分供應到細胞中。同時，CO2的積累也會影響血液的酸堿平衡，使得呼吸過程更為困難。此外，高濃度的CO2還會導致三疣梭子蟹的代謝產生一系列變化。由于CO2的影響，三疣梭子蟹的新陳代謝水平可能下降，能量消耗減少。細胞內的酸堿平衡受到破壞，可能導致呼吸系統和基本生理功能的紊亂。

2.2 高濃度二氧化碳脅迫致死三疣梭子蟹

高濃度CO2脅迫是一種常見的環境壓力，對三疣梭子蟹的生存和呼吸代謝產生重大影響。在這個過程中，低CO2含量不會對梭子蟹的活力產生明顯影響，而超過傷害閾值的高CO2含量可能導致梭子蟹死亡。同時，介于兩者之間的CO2含量可能使梭子蟹進入休眠狀態。

在正常環境條件下，適度的CO2含量不會對梭子蟹的生理活動產生明顯影響。低CO2濃度不足以觸發生理反應，因此對梭子蟹的活力沒有直接的負面影響。然而，當CO2濃度超過一定的傷害閾值時，情況開始變得嚴峻[2]。

高CO2濃度對梭子蟹的影響是漸進性的。開始時，高CO2濃度可能會引起梭子蟹的呼吸系統變得更加頻繁，以試圖排出體內的過量CO2。然而，隨著CO2濃度進一步升高，梭子蟹的呼吸系統逐漸受到抑制，氧氣的吸收和CO2的排放會受到阻礙。這導致體內氧氣供應不足，細胞無法充分得到氧氣供應，從而影響能量代謝和正常生理功能。當CO2濃度超過梭子蟹的傷害閾值時，嚴重的生理和行為異常可能發生，最終導致梭子蟹的死亡。高CO2濃度引起的底層問題可能包括酸堿失衡、血液循環紊亂、細胞損傷和衰竭等。這些破壞性效應在較高CO2濃度下持續時間越長，對梭子蟹的傷害越嚴重。

相反，適度CO2含量可能使梭子蟹進入休眠狀態。休眠是一種生理適應機制，可以減少能量消耗并保護機體免受不利環境條件的傷害。在適度CO2條件下，梭子蟹可能會減慢呼吸速率、降低代謝水平，以應對較高CO2濃度可能帶來的不利影響。

總之，高濃度CO2脅迫對三疣梭子蟹的影響是復雜的。只有低CO2含量不會對梭子蟹活力產生明顯影響，超過傷害閾值的高CO2濃度可能導致梭子蟹死亡[3]。而介于兩者之間的適度CO2含量可能使梭子蟹進入休眠狀態，以適應不利的環境條件。這些發現對于了解梭子蟹的生理適應能力以及其在CO2變化下的適應機制具有重要意義。

2.3 二氧化碳對三疣梭子蟹生理行為的影響

CO2濃度對三疣梭子蟹的生理行為產生了顯著影響。高濃度的CO2可以導致三疣梭子蟹的生理變化，包括呼吸、攝食、運動等方面。

首先，CO2濃度的增加會對三疣梭子蟹的呼吸產生直接影響。高濃度CO2會引起三疣梭子蟹的呼吸系統頻繁工作，試圖排除體內過量的CO2。這可能導致呼吸頻率的增加和呼吸深度的變化。長時間暴露在高CO2環境中，三疣梭子蟹的呼吸系統可能受到抑制，影響氧氣的吸收和CO2的排放。這可能導致氧供不足，使細胞無法正常代謝，從而影響梭子蟹的生理功能。其次，CO2濃度的改變還會對三疣梭子蟹的攝食行為產生影響。研究表明，高CO2環境可能減少梭子蟹的食欲。這可能是由于呼吸系統受到影響，導致梭子蟹感到不適，從而降低了其對食物的興趣和食欲[4]。相反，低CO2環境下的梭子蟹可能顯示更高的食欲和食物攝入量。此外，CO2濃度的變化還會對三疣梭子蟹的運動活動產生影響。高CO2環境可能導致梭子蟹運動能力下降，活動范圍減小。這可能是由于呼吸系統受到限制，氧供不足導致肌肉功能受到影響。與此相反，低CO2環境可能促進梭子蟹的運動活動，增加其活動范圍和活躍度。

總體而言，CO2濃度的變化對三疣梭子蟹的生理行為產生明顯影響。高CO2濃度可能導致呼吸、攝食和運動等方面的異常，而低CO2濃度可能增加食欲和運動活動。這些研究結果為我們深入了解梭子蟹的生理適應機制和環境適應能力提供了重要線索，為保護和管理梭子蟹的自然棲息地提供了科學依據。

3 結語

CO2的適當用量可以促使三疣梭子蟹進入休眠狀態，這對于運輸和保持存活具有重大意義[5]。適當濃度的CO2可以誘導三疣梭子蟹進入休眠狀態。在高濃度的CO2環境下，梭子蟹的新陳代謝減緩，體內能量消耗降低，從而降低了其對氧氣和食物的需求。這種休眠狀態有助于減少梭子蟹在運輸過程中的應激反應，并延長其存活時間。

運輸過程中，梭子蟹可能面臨各種應激因素，例如溫度變化、水質條件改變和氧氣供應不足等。通過利用適當濃度的CO2進行休眠處理，可以減輕運輸過程中對梭子蟹的不良影響。休眠狀態的梭子蟹表現出較低的代謝活性和能量需求，使其更能耐受運輸期間的環境變化和應激。休眠狀態可以幫助減少梭子蟹在運輸過程中的損失。在休眠期間，梭子蟹的生理功能減緩，身體組織得到保護，從而減少了死亡率。適當使用CO2可以使梭子蟹保持較長時間的休眠狀態，延長其存活時間，提高運輸成功率。

需要注意的是，CO2濃度的控制非常關鍵。過高的濃度可能導致梭子蟹進入昏迷狀態或甚至死亡，而過低的濃度可能不足以誘導休眠。因此，在運輸和保持存活過程中，必須確保使用合適的CO2濃度，以最大限度地發揮其促進休眠的作用。適當使用CO2可以使三疣梭子蟹進入休眠狀態，在運輸和保持存活方面具有重要意義。通過促使梭子蟹進入休眠狀態，可以降低應激反應、減輕運輸過程中的不利影響，延長存活時間，提高運輸成功率。這為梭子蟹養殖和商業運輸提供了一種有效的管理策略。

參考文獻：

[1]丁兆坤，李虹輝，許友卿.海洋酸化對海洋生物呼吸代謝的影響及機制[J].飼料工業，2012，33（20）：15-17.

[2]尚海濤，俞靜芬，朱麟，等.基于生存分析的三疣梭子蟹無水保活技術研究[J].水產科學，2018，37（01）：73-78.

[3]林維釧.二氧化碳驅動的酸化影響三疣梭子蟹生長和存活的機制[D].寧波大學，2020.

[4]林國雄，李復雪.三疣梭子蟹低溫保活的初步研究[J].海洋漁業，1984（02）：61-62.

[5]曾廷蘭，陳燕，母昌考，等.三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）的保活參數優化及其代謝響應[J].海洋與湖沼，2022，53（05）：1197-1207.

Research progress on the physiological effects of carbon dioxide on Portunus trituberculatus

ZHANG Zhixiang1， SU Ni1， LI Wenxin1， JIANG Zhuang1， ZUO Zichen 1，CHEN Jiahao 1， ZHU Ming1，2

（1.Jiangsu Ocean University， Lianyungang 222005， Jiangsu China; 2. Jiangsu Institute of Marine Resources Development（Lianyungang）， Lianyungang 222005， Jiangsu China）

Abstract：The article describes the effects of carbon dioxide on the physiology of aquatic animals from the physiological point of view， and focuses on the application of carbon dioxide in transporting and keeping alive. By analysing the effects of carbon dioxide concentration on the growth and physiology of Portunus trituberculatus， it was found that an appropriate concentration of carbon dioxide could induce Portunus trituberculatus to enter a dormant state， which could reduce the stress response during transport and prolong the survival time. The appropriate use of carbon dioxide is of great significance for the survival of Portunus trituberculatus during transport.

Keywords：Carbon dioxide; Portunus trituberculatus

作者簡介：江蘇省現代農機裝備與技術示范推廣項目（項目編號：NJ2021-05）。

作者簡介：張智翔（1995-），男，碩士研究生。研究方向：水產健康養殖。Email：571337931@qq.com。

通訊作者：朱明（1967-），男，博士，教授。研究方向：水產健康養殖。Email：zhuming2382@163.com。