郝振林，丁君，賁月，常亞青

(大連海洋大學(xué) 農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023)

蝦夷扇貝Mizuhopecten yessoensis是大型冷水性雙殼貝類，主要分布于俄羅斯遠(yuǎn)東海、千島群島，日本北海道、本洲北部，以及朝鮮北部海域［1］。20世紀(jì)80年代初，中國(guó)從日本引進(jìn)蝦夷扇貝，進(jìn)行筏式網(wǎng)籠養(yǎng)殖和底播增殖。1990年蝦夷扇貝筏式養(yǎng)殖形成較大規(guī)模，主要養(yǎng)殖區(qū)集中在長(zhǎng)海縣的海洋島、獐子島和小長(zhǎng)山海域［2］。近年來(lái)，養(yǎng)殖蝦夷扇貝出現(xiàn)大批死亡現(xiàn)象，特別是1 齡貝、15月齡至20月齡的蝦夷扇貝，每年7—8月份死亡率明顯增加。2009年，長(zhǎng)?？h蝦夷扇貝出現(xiàn)大面積死亡，3—4月份筏式養(yǎng)殖的1 齡貝和2 齡貝死亡率約50%;7月份后，死亡率高達(dá)80%，給養(yǎng)殖者帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失［3］。蝦夷扇貝夏季出現(xiàn)大規(guī)模死亡的原因目前尚在進(jìn)一步探討中，有學(xué)者認(rèn)為蝦夷扇貝的高死亡率可能與海水溫度過(guò)高有關(guān)［4］。高溫是水產(chǎn)動(dòng)物在養(yǎng)殖過(guò)程中面臨的一個(gè)重要威脅，但關(guān)于高溫對(duì)蝦夷扇貝影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，作者以獐子島底播貝蝦夷扇貝為試驗(yàn)材料，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)了兩個(gè)試驗(yàn)，以檢測(cè)蝦夷扇貝對(duì)溫度突變的耐受能力以及在不同高溫水平下的存活、行為和生理反應(yīng)，旨在為后期進(jìn)行耐高溫型蝦夷扇貝新品系的培育及健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用蝦夷扇貝為獐子島底播貝，保濕狀態(tài)下運(yùn)到大連海洋大學(xué)，清理干凈后，暫養(yǎng)于農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室可控溫獨(dú)立循環(huán)品字形水槽內(nèi)。暫養(yǎng)期間，海水溫度為(15±1)℃，鹽度為30 左右，每天定量投喂螺旋藻粉和鼠尾藻粉，每2 d 全量換水1次。馴養(yǎng)7 d 后，挑選活力較強(qiáng)的健康個(gè)體用于試驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)溫度梯度的設(shè)定 試驗(yàn)設(shè)15(對(duì)照)、2 0、2 2、2 4、2 6 ℃5 個(gè)溫度梯度。試驗(yàn)Ⅰ:將在15 ℃下暫養(yǎng)的蝦夷扇貝分別直接放到20、22、24、26 ℃的海水中，并在1、2、4、8、12、24、48、96 h 時(shí)測(cè)定蝦夷扇貝的存活率。試驗(yàn)Ⅱ:將在15℃下暫養(yǎng)的蝦夷扇貝分別馴化到20、22、24、26℃，升溫幅度為1 ℃/d，飼養(yǎng)7 d 后觀察蝦夷扇貝的行為特征，測(cè)定其存活率、耗氧率和排氨率。

每個(gè)鹽度梯度設(shè)3 個(gè)平行。測(cè)定耗氧率和排氨率所用容器為4 L 自封袋，每個(gè)自封袋中放1 個(gè)扇貝。用虹吸法采水并測(cè)定耗氧率和排氨率，虹吸前用手輕輕揉捏自封袋，使各處溶氧及氨氮保持均衡，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)2 h。

1.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定

其中:DO0和DOt分別為試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)水體中的DO 含量(mg/L);N0和Nt分別為試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)水體中的(μmol/L);V 為試驗(yàn)用水體積(L);W 為試驗(yàn)貝軟組織干質(zhì)量(g);t 為試驗(yàn)時(shí)間(h)。

3)溫度對(duì)蝦夷扇貝代謝率的影響強(qiáng)度(Q10)。計(jì)算公式為

其中:M1和M2分別為試驗(yàn)開(kāi)始(t1)和試驗(yàn)結(jié)束(t2)時(shí)扇貝的代謝率。

4)氧氮比(O∶N)。用呼吸氧原子數(shù)與排出氨態(tài)氮原子數(shù)之比來(lái)計(jì)算。

試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)定蝦夷扇貝的殼長(zhǎng)(mm)和殼高(mm)，稱量濕體質(zhì)量和軟體部干質(zhì)量(g)(60 ℃下烘干至恒重)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 10.0 軟件進(jìn)行單因子方差分析(One-Way ANOVA)、組間多重比較(LSD ANOVA)和相關(guān)回歸分析，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物學(xué)指標(biāo)

經(jīng)測(cè)定，試驗(yàn)用蝦夷扇貝的殼長(zhǎng)為(95.38±6.12)mm，殼高為(96.12±7.03)mm，濕質(zhì)量為(107.38±2.21)g，軟體部干質(zhì)量為(4.67±0.57)g。

2.2 存活

溫度突變時(shí)蝦夷扇貝的存活率如圖1所示。從圖1可見(jiàn):經(jīng)96 h 脅迫，15 ～24 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率均高于82.29%，且組間無(wú)顯著性差異(P＞0.05);但26 ℃處理組蝦夷扇貝在不同脅迫時(shí)間下的存活率卻存在顯著性差異(P＜0.05)，經(jīng)4 h 脅迫時(shí)，其存活率為87.50%，經(jīng)8 h 脅迫時(shí)，存活率為62.50%，經(jīng)12 h 脅迫時(shí)，存活率為0。蝦夷扇貝在8、12、24、48、96 h 時(shí)的半致死溫度(LT50)分 別 為 27.52、24.41、24.37、24.24、23.81 ℃。

圖1 溫度突變對(duì)蝦夷扇貝存活率的影響Fig.1 The changes in survival rate of yesso scallop Mizuhopecten yessoensis exposed to different abrupt temperature changes

從圖2可見(jiàn):在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝的存活率隨溫度的變化呈逐漸下降的趨勢(shì)，其中15℃處理組存活率最高(100%)，26 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率最低(26.13%);15 ～22 ℃處理組存活率均高于85%，且組間無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)，但均顯著高于24、26 ℃組(P＜0.05)。擬合得到存活率(S)與溫度(t)之間的相關(guān)方程為S=-0.0543t2+0.1397t+0.908(R2=0.9868，n=75)。

2.3 行為特征

蝦夷扇貝在不同溫度處理組中的行為特征有明顯差別。在15 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼始終處于微閉狀態(tài)(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為5 ～8 mm)，在受到驚嚇時(shí)，其雙殼立即緊閉，閉合力較大;在20 ～24 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼開(kāi)口較1 5℃處理組略大(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為8 ～16 mm)，受到驚嚇時(shí)，雙殼立即緊閉，閉合力較大;在26 ℃處理組中，蝦夷扇貝雙殼開(kāi)口非常大(雙殼腹緣中點(diǎn)的直線距離為20 ～35 mm)，受到驚嚇時(shí)，雙殼不能緊閉，即使其外套膜受到手指刺激時(shí)，雙殼亦不能緊閉，且閉合力很弱。

圖2 溫度緩變對(duì)蝦夷扇貝存活率的影響Fig.2 The changes in survival rate of yesso scallop M.yessoensis exposed to different slow temperature changes

2.4 耗氧率

從圖3可見(jiàn):蝦夷扇貝的耗氧率隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中22 ℃處理組蝦夷扇貝的耗氧率最高［1.56 mg/(g·h-1)］，15 ℃處理組的耗氧率最低［0.60 mg/(g·h-1)］，20 ～24 ℃處理組間耗氧率無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)，但均顯著高于15、26 ℃處理組(P＜0.05)。擬合得到溫度(t)與耗氧率(RO)之間的關(guān)系式為

圖3 不同溫度下蝦夷扇貝的耗氧率和排氨率Fig.3 Oxygen consumption rates，and ammonia－N excretion rates in yesso scallop M.yessoensis at different temperature

2.5 排氨率

從圖3可見(jiàn):蝦夷扇貝排氨率的變化趨勢(shì)同耗氧率相似，其中，22 ℃處理組蝦夷扇貝的排氨率最高［6.81 μmol/(g·h)］，且顯著高于其他各溫度組(P＜0.05)，而其余組間均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。擬合得到溫度(t)與排氨率(RN)之間的關(guān)系式為

2.6 代謝水平

從圖4可見(jiàn):O/N 值隨溫度的升高呈先增大后下降的趨勢(shì)，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，O/N 值為14.92 ～20.79，其中在24 ℃時(shí)O/N 值達(dá)到最大(20.79)，且顯著高于其他各溫度組(P＜0.05)，而其余組間均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。

圖4 不同溫度下蝦夷扇貝的氧氮比(O/N)Fig.4 The ratio of O to N in yesso scallop M.yessoensis at different temperature

從表1可見(jiàn):15 ～20 ℃與20 ～22 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)均最大，其中15 ～20 ℃時(shí)耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)分別為3.476和2.770;20 ～22 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)分別為5.079和8.920;而22 ～24 ℃與24 ～26 ℃時(shí)，耗氧率和排氨率的Q10系數(shù)均較小，僅為0.077 ～0.523。

表1 不同溫度處理組蝦夷扇貝耗氧率和排氨率的Q10 系數(shù)Tab.1 Q10 values for oxygen consumption rate and ammonia excretion rate in yesso scallop M.yessoensis at various temperature

3 討論

3.1 不同溫度下蝦夷扇貝的存活率

蝦夷扇貝是大型冷水性雙殼貝類，早期文獻(xiàn)記載蝦夷扇貝的耐溫上限為23 ℃，超過(guò)23 ℃時(shí)蝦夷扇貝代謝活動(dòng)緩慢，基本處于不攝食狀態(tài)，從而導(dǎo)致機(jī)體消瘦，最后死亡，其中15 ℃是蝦夷扇貝最適生長(zhǎng)溫度［4］。本研究發(fā)現(xiàn)，在緩慢升溫試驗(yàn)過(guò)程中，24 ℃與26 ℃處理組蝦夷扇貝的存活率最低，分別為56.31%和26.13%，其余處理組存活率均高于85%。在溫度突變過(guò)程中，當(dāng)溫度從15℃突變到20 ～24 ℃時(shí)，經(jīng)96 h 脅迫后，蝦夷扇貝存活率均高于82.29%。但從15 ℃突變到26 ℃時(shí)則會(huì)引起蝦夷扇貝大量死亡，參照生物毒性試驗(yàn)方法計(jì)算發(fā)現(xiàn)，96 h 蝦夷扇貝的半致死溫度為23.81℃，與早期文獻(xiàn)［3-4］報(bào)道的23 ℃基本一致。但與徐東等［3］報(bào)道的結(jié)果略有差異。徐東等［3］對(duì)殼長(zhǎng)為56.300 mm、濕質(zhì)量為21.994 g、軟體部干質(zhì)量為0.935 g 的蝦夷扇貝進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度達(dá)到25 ℃時(shí)，蝦夷扇貝未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，但攝食率非常低。本研究結(jié)果與徐東的研究結(jié)果存在差異的原因可能與試驗(yàn)所用蝦夷扇貝個(gè)體大小有關(guān)，本試驗(yàn)中所用蝦夷扇貝殼長(zhǎng)為95.380 mm、濕體質(zhì)量為107.580 g、軟體部干質(zhì)量為4.670 g，規(guī)格較大。另外，袁有憲等［5］通過(guò)試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，個(gè)體小的櫛孔扇貝Chlymys farreri 比個(gè)體大的耐高溫程度要強(qiáng)一些。有關(guān)極限高溫下，蝦夷扇貝的個(gè)體大小對(duì)其存活率的影響還有待于進(jìn)一步研究。

3.2 不同溫度下蝦夷扇貝的耗氧率和氨氮排泄率

目前，耗氧率和氨氮排泄率已經(jīng)被認(rèn)為是評(píng)估水產(chǎn)動(dòng)物在不同脅迫環(huán)境中利用蛋白和能量的有效指標(biāo)［6-9］。而溫度可能是影響蝦夷扇貝代謝率最明顯的環(huán)境因子［10］。由簡(jiǎn)單能量平衡公式P=A-R(P 為生長(zhǎng)能，A 為消化吸收能，R 為呼吸作用能)可知，如果假定餌料的消化吸收與溫度無(wú)關(guān)，呼吸代謝升高則生長(zhǎng)下降，呼吸代謝降低則生長(zhǎng)增加［11］。本研究中發(fā)現(xiàn)，蝦夷扇貝的耗氧率隨溫度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，15 ℃時(shí)蝦夷扇貝的耗氧率顯著低于20 ～24 ℃時(shí)，說(shuō)明蝦夷扇貝在15 ℃的環(huán)境中耗能少，更多的能量則用于生長(zhǎng)，因此，15 ℃是蝦夷扇貝最適生長(zhǎng)溫度，這與早期研究結(jié)果相一致［4］。26 ℃時(shí)，雖然蝦夷扇貝耗氧率也較低，但已超過(guò)蝦夷扇貝的耐溫上限，其代謝活動(dòng)非常微弱，基本處于不攝食狀態(tài)，所以，雖然其耗氧率低，但生長(zhǎng)依然緩慢。另外，蝦夷扇貝的氨氮排泄率隨溫度升高表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢(shì)。這說(shuō)明，在適宜溫度下，溫度升高能夠加速蛋白和氨基酸的分解代謝，從而導(dǎo)致氨氮排泄升高。此外，本研究中蝦夷扇貝耗氧率和氨氮排泄率隨溫度升高的變化趨勢(shì)與雙殼濾食性貝類中的墨西哥灣扇 貝Argopecten irradians concentricus［12］、櫛 孔 扇貝［5］、硬殼蛤Mercenaria mercenaria［13］隨溫度的變化情況相似。

3.3 不同溫度下蝦夷扇貝的代謝水平

溫度是影響貝類生理活動(dòng)變化的重要因素之一，在適宜溫度范圍內(nèi)，貝類代謝率隨溫度的升高而增高，超出此范圍，代謝就會(huì)出現(xiàn)異常［14-16］。雙殼貝類的Q10值一般為1.0 ～2.5，平均為2.0［17-19］。本研究結(jié)果顯示，在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝耗氧率和排氨率的Q10值分別為0.077 ～3.467和0.123 ～8.920，超出一般結(jié)論值。這說(shuō)明作為低溫種的蝦夷扇貝對(duì)溫度變化較為敏感，適應(yīng)溫度變化的能力較弱。本研究結(jié)果與徐東等［3］的研究結(jié)果更為接近。

O/N 值是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)與脂肪和碳水化合物分解代謝的比率，是動(dòng)物代謝的一個(gè)重要指標(biāo)。通過(guò)O/N 值能夠估計(jì)動(dòng)物代謝中能源物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)。Mayzalld［20］指出，如果機(jī)體完全由蛋白質(zhì)提供能量，O/N 值約為7。Ikeda［21］認(rèn)為，如果機(jī)體完全由蛋白質(zhì)和脂肪氧化供能，O/N 值約為24。Conover等［22］表明，如果機(jī)體主要由脂肪或碳水化合物供能，O/N 值將會(huì)變?yōu)闊o(wú)窮大。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蝦夷扇貝的O/N 值為14.92 ～20.79，說(shuō)明在試驗(yàn)設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，蝦夷扇貝的代謝物質(zhì)以蛋白質(zhì)和脂肪氧化供能為主。試驗(yàn)結(jié)果與徐東等［3］報(bào)道的試驗(yàn)結(jié)果略有差異，筆者分析認(rèn)為，造成差異的原因還是由于試驗(yàn)所用蝦夷扇貝的大小不同所致。

［1］丁君，常亞青，張婧，等.蝦夷扇貝“象牙白”品系與普通品系營(yíng)養(yǎng)成分分析及評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2011，13(2):121-128.

［2］李文姬，薛真福.持續(xù)發(fā)展蝦夷扇貝的健康增養(yǎng)殖［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2005，29(9):49-51.

［3］徐東，張繼紅，王文琪.溫度變化對(duì)蝦夷扇貝耗氧率和排氨率的影響［J］.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，2010，17(5):1101-1106.

［4］李文姬，譚克非.日本解決蝦夷扇貝大規(guī)模死亡的啟示［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2009，28(10):609-612.

［5］袁有憲，陳聚法，曲克明.櫛孔扇貝對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)性研究——溫度對(duì)存活、呼吸、攝食及消化的影響［J］.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，2000，7(3):24-27.

［6］Chen J C，Chia P G.Effects of unilateral eyestalk ablation on oxygen consumption and ammonia-N excretion of juvenile Penaeus japonicus Bate at different salinity levels［J］.J Crustacean Biol，1995，15:434-443.

［7］Chen J C，Chen K W.Oxygen uptake and ammonia-N excretion of juvenile Penaeus japonicus during depuration following one-day exposure to different concentrations of saponin at different salinity levels［J］.Aquaculture，1997，156:77-83.

［8］曹善茂，張叢堯，左驍.不同生態(tài)因子對(duì)曼氏皮海鞘耗氧率的影響［J］.大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27(3):210-214.

［9］劉青，宋瑩瑩，邢勇，等.溫度和鹽度對(duì)近親真寬水蚤耗氧率與窒息點(diǎn)的影響［J］.大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27(3):205-209.

［10］Dall W，Hill B J，Rothlisberg P C.The Biology of the Penaeidae［M］//Blaxter J H S，Southward A J.Advances in Marine Biology.New York:Academic Press，1990.

［11］Dalla Via G J.Salinity responses of the juvenile penaeid shrimp Penaeus japonicus:I.Oxygen consumption and estimations of productivity［J］.Aquaculture，1986，55:297-306.

［12］Mayzaud P.Respiration and nitrogen excretion of zooplankton:II Studies of the metabolic characteristics of starved animals［J］.Mar Biol，1973，21:19-28.

［13］柴雪良，方軍，林志華.溫度對(duì)美國(guó)硬殼蛤?yàn)V食率、耗氧率和排氨率的影響［J］.海洋科學(xué)，2005，29(8):33-36.

［14］常亞青，王子臣.皺紋盤(pán)鮑的個(gè)體能量收支［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1998，9(5):5l1-516.

［15］王俊，姜祖輝，唐啟升.櫛孔扇貝耗氧率和排氨率的研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13(9):1157-1160.

［16］楊紅生，張濤，王萍.溫度對(duì)墨西哥灣扇貝耗氧率及排泄率的影響［J］.海洋學(xué)報(bào)，1998，20(2):91-95.

［17］常亞青，王子臣.魁蚶耗氧率的初步研究［J］.水產(chǎn)科學(xué)，1992，12:1-6.

［18］Clark B C.Ecological energetic of mussels Choromytilus meridionalis under simulated intertidal rock pool condition［J］.J Exp Mar Biol Ecol，1990，137:63-77.

［19］Wilbur A E.Physiological energetics of the ribbed mussel Geukensia demissa(Dillwyn)in response to increased temperature［J］.J Exp Mar Biol Ecol，1989，131:161-170.

［20］Mayzalld P.Respiration and nitrogen excretion of zooplankton:Ⅳ.The influence of starvation on the metabolism and biochemical composition of some species［J］.Marine Biology，1976，37:47-58.

［21］Ikeda T.Nutrition ecology of marine zooplankton［J］.Mem Fac Fish Hokkaido Univ，1974，22:1-77.

［22］Conover R J，Corner E D S.Respiration and nitrogen excretion by some marine zooplankton in relation to their life cycles［J］.J Mar Biol Assoc U K，1968，48:49-75.