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        投喂底棲硅藻對(duì)刺參幼參特殊動(dòng)力作用的影響*

        2014-12-02 03:51:44王巧晗宮慶禮
        關(guān)鍵詞:代謝率變種刺參

        呂 航,王巧晗,赫 勇,宮慶禮

        (中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院藻類(lèi)學(xué)與藻類(lèi)養(yǎng)殖研究室,山東 青島 266003)

        特殊動(dòng)力作用(Specific Dynamic Action,簡(jiǎn)稱(chēng)SDA)是指動(dòng)物攝食過(guò)程中的代謝產(chǎn)熱增加的現(xiàn)象,也稱(chēng)熱增耗(Beat increment),它包括所有與營(yíng)養(yǎng)代謝有關(guān)的食物消化、吸收、代謝轉(zhuǎn)換和生長(zhǎng)等過(guò)程的能量支出[1-3]。影響生物特殊動(dòng)力作用的因素很多,如溫度、動(dòng)物的個(gè)體大小、運(yùn)動(dòng)水平、營(yíng)養(yǎng)狀況等,其中食物組成是影響動(dòng)物SDA的重要因素,倍受研究者關(guān)注[4]。動(dòng)物攝食食物不僅是生物的生理活動(dòng),也是能量代謝消耗的主要過(guò)程[5]。

        餌料是影響生命活動(dòng)的重要因子之一,是動(dòng)物代謝、存活、生長(zhǎng)的基礎(chǔ),動(dòng)物攝食不同餌料能夠?qū)е聶C(jī)體產(chǎn)生不同的SDA變化[6]。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)動(dòng)物SDA的研究廣泛,從早期以恒溫動(dòng)物為主要研究對(duì)象[7],發(fā)展到對(duì)變溫動(dòng)物SDA 的研究[8],其中水生變溫動(dòng)物的研究主要集中在魚(yú)、蝦等動(dòng)物[9-10],結(jié)果表明食物對(duì)魚(yú)、蝦等生物的SDA具有顯著的影響作用[5,9,11]。有關(guān)刺參特殊動(dòng)力作用的研究比較少見(jiàn),包杰曾研究過(guò)不同類(lèi)型的食物(海泥、馬尾藻(Sargassumspp.)、配合飼料)對(duì)紅刺參和青刺參(Apostichopus japonicus)特殊動(dòng)力作用的影響,結(jié)果顯示食物類(lèi)型對(duì)刺參SDA影響顯著[12]。自然界中底棲硅藻是刺參餌料的重要來(lái)源,因此本文以不同底棲硅藻作為餌料,研究刺參攝食底棲硅藻后特殊動(dòng)力作用參數(shù)的變化規(guī)律,為進(jìn)一步了解刺參攝食代謝反應(yīng)和適應(yīng)性,豐富刺參的相關(guān)生物學(xué)知識(shí)以及刺身的養(yǎng)殖生產(chǎn)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

        1 材料和方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        實(shí)驗(yàn)于2011年9月在中國(guó)海洋大學(xué)鰲山衛(wèi)科研基地進(jìn)行。刺參來(lái)自中國(guó)海洋大學(xué)鰲山衛(wèi)科研基地,在溫度18℃、鹽度30.5的海水中馴養(yǎng),馴養(yǎng)用水族箱規(guī)格為70cm×50cm×50cm(長(zhǎng)×寬×高),選擇體態(tài)伸展、健康,規(guī)格相似的個(gè)體用于實(shí)驗(yàn)。初始規(guī)格為(0.15±0.03)g的筒柱藻(Cylindrothecafusiformis)和菱形藻(Nitzchiasp.)由中國(guó)海洋大學(xué)藻種庫(kù)提供,琴氏菱形藻微小變種(Nitzschiapanduriformisvar.minor)由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所提供,海參飼料系從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的商業(yè)飼料。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        實(shí)驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理,分別投喂筒柱藻、菱形藻、琴氏菱形藻微小變種和商業(yè)飼料,以不放置海參和餌料為空白;處理組和空白組同時(shí)進(jìn)行,每處理設(shè)置4個(gè)重復(fù),除空白處理外每重復(fù)設(shè)置刺參幼參10只,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前海參饑餓48h,測(cè)定靜止代謝率。馴養(yǎng)期間,分別以3種底棲硅藻和商業(yè)飼料分別作為餌料投喂刺參幼參進(jìn)行馴養(yǎng),馴養(yǎng)時(shí)間為15d。馴養(yǎng)后移入自制的流水式呼吸儀中再適應(yīng)12h后,分別投喂4種餌料,以海參的觸手?jǐn)z取食物送入口中開(kāi)始[13],允許海參自行攝食1h,然后吸出殘餌和糞便開(kāi)始測(cè)定耗氧率,1h內(nèi)不攝食的刺參樣本不被用來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。提前6h將底棲硅藻附著在容器內(nèi),共4套蠕動(dòng)泵用于實(shí)驗(yàn),每臺(tái)泵又可設(shè)置若干分支。實(shí)驗(yàn)周期為24h,從8:00到次日8:00,模擬刺參晝夜攝食條件,每2h測(cè)定1次海參的代謝率。溶解氧采用溶氧儀法測(cè)定[14]。

        圖1 呼吸儀構(gòu)造Fig.1 The structure of the respirometer

        實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1所示,采用實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的流水式呼吸儀測(cè)定刺參幼參攝食后的耗氧率。呼吸室的容積為126mL,呼吸室前端有一個(gè)進(jìn)水口,后端有一個(gè)出水口,為了避免水體中降低的溶解氧對(duì)刺參產(chǎn)生一定的生理影響,要始終保證水體中氧含量不低于氧飽和含量的70%,因此呼吸室中水流的速度通過(guò)蠕動(dòng)泵的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié),流速控制在2mL/min左右。溫度控制是通過(guò)加熱棒和冷水裝置共同控制完成的。水箱中的溶解氧保持在6.0~6.5mg/L之間,避免由于初始DO值的差異帶來(lái)的影響。

        1.3 養(yǎng)殖管理

        馴養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)期間所用海水均為砂濾海水,鹽度控制在30.5±0.5,pH8.2~8.4,溶解氧大于5mg/L,水體中NH+4-N<0.1mg/L,溫度控制在18℃。馴化期間,換水前對(duì)海水進(jìn)行預(yù)加熱,防止換水造成水族箱溫度變化過(guò)大,在暫養(yǎng)期間每2天換水1/2。24h黑暗和充氧,每天在16:00投喂1次。實(shí)驗(yàn)所用的商業(yè)餌料為粉末狀,各種餌料營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。

        表1 不同餌料的營(yíng)養(yǎng)成分分析Table 1 Proximate composition of four experimental diets

        1.4 相關(guān)參數(shù)計(jì)算與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

        (1)單位濕體重代謝率(OCR)計(jì)算采用以下公式:OCR(mg·kg-1·h-1)=(C0-Ce)V/W,C0、Ce分別為處理組呼吸儀進(jìn)口、出口的DO的濃度(mg/L),W為刺參濕體重(kg),V是通過(guò)處理組和空白對(duì)照組的水流流速(mL/min)。

        (2)靜止代謝率(mg O2·h-1):刺參饑餓48h之后的代謝率。

        (3)攝食水平(%Body mass):海參攝食的餌料占其濕重的百分比。

        (4)SDA時(shí)間(h):從攝食開(kāi)始一直到回歸至標(biāo)準(zhǔn)代謝率的標(biāo)準(zhǔn)誤范圍內(nèi)的首個(gè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的歷時(shí)。

        (5)攝食代謝峰值(mg O2·h-1):攝食后每2h測(cè)定一次,在連續(xù)的測(cè)定中出現(xiàn)的代謝率最大值。

        (6)攝食代謝峰值時(shí)間(h):分別為生物攝食后代謝率上升到最大值所對(duì)應(yīng)的歷時(shí)。

        (7)攝食代謝峰值比率(Factorial metabolic scope):攝食代謝峰值和標(biāo)準(zhǔn)代謝率的比值。

        (8)SDA總耗能量(J/g):在SDA 時(shí)間內(nèi),用各時(shí)段攝食代謝率和標(biāo)準(zhǔn)代謝率之差在時(shí)間上的積分以求得每頭刺參的單位體重的耗氧量,用氧熱當(dāng)量系數(shù)(該系數(shù)為每毫克氧13.84J)乘以該耗氧量得到SDA總耗能量[15]。

        (9)SDA系數(shù)(%):SDA總耗能量/海參的攝食能量,即SDA耗能量占攝入能量的比例。

        實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS11.0軟件經(jīng)單因素方差分析,結(jié)果差異顯著后進(jìn)行多重比較(Duncan),以P<0.05作為顯著標(biāo)準(zhǔn)。為了取得方差齊性和近于正態(tài)分布,百分?jǐn)?shù)和比率經(jīng)過(guò)反正弦轉(zhuǎn)換后進(jìn)行方差分析。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        2.1 投喂底棲硅藻對(duì)刺參代謝率的影響

        實(shí)驗(yàn)初始溶解氧濃度穩(wěn)定維持在6.0~6.5mg/L之間,底棲硅藻對(duì)刺參代謝率的影響見(jiàn)圖2。刺參攝食各組餌料后代謝率在2~8h內(nèi)上升到代謝峰值,持續(xù)12~14h后回落到起初的基礎(chǔ)代謝水平上。其中投喂琴氏菱形藻微小變種組刺參的代謝率與投喂菱形藻組、筒柱藻和商業(yè)飼料組之間存在顯著性差異(P<0.05),琴氏菱形藻微小變種組中的代謝率始終低于另外3組。投喂菱形藻組的刺參的代謝率、投喂筒柱藻組刺參的代謝率和商業(yè)飼料組刺參的代謝率之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組的SDA時(shí)間分別是(22.0±1.0)、(22.0±0.5)、(20.0±1.5)和(22.0±1.0)h,4個(gè)處理組之間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組的攝食代謝峰值分別是(27.0±1.2)、(30.0±1.7)、(29.0±2.1)和(32.0±1.2)mg O2·kg-1·h-1,琴氏菱形藻微小變種組代謝峰值與另外3組間存在顯著性差異(P<0.05)。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組的峰值達(dá)到的時(shí)間分別為(8.0±1.0)、(8.0±1.0)、(8.0±1.0)和(8.0±1.0)h,4個(gè)處理組的峰值達(dá)到時(shí)間沒(méi)有顯著性差異(P<0.05)。

        圖2 投喂底棲硅藻對(duì)刺參代謝率的影響Fig.2 The relationship between benthic diatoms and metabolic rate of sea cucumbers A.japonicus

        2.2 投喂底棲硅藻對(duì)刺參特殊動(dòng)力作用各參數(shù)的影響

        底棲硅藻對(duì)刺參特殊動(dòng)力作用各參數(shù)的影響見(jiàn)表2。各處理組中樣本數(shù)是一致的,均為40個(gè)樣本,刺參初始濕重沒(méi)有顯著性差異(P>0.05),均為(0.15±0.03)g。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組刺參的標(biāo)準(zhǔn)代謝率分別(14.0±1.3)、(14.0±1.2)、(14.0±1.5)和(14.0±1.5)mg O2·kg-1·h-1,4個(gè)處理組之間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組刺參的攝食水平分別為(3.38±0.12)%、(3.75±0.25)%、(2.16±0.11)%和(6.37±0.19)%。商業(yè)飼料組刺參的攝食水平顯著高于琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組和筒柱藻組。投喂筒柱藻組的刺參的攝食水平最低,與其他組差異性顯著(P<0.05)。琴氏菱形藻微小變種組、菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組刺參的攝食代謝峰值比率分別為(1.93±0.10)、(2.14±0.19)、(2.07±0.19)和(2.29±0.20),4組的差異性不顯著(P>0.05)。琴氏菱形藻微小變種組刺參的SDA總耗能最小,為(1.43±0.15)J/g,顯著低于菱形藻組、筒柱藻組和商業(yè)飼料組(P<0.05)。SDA系數(shù)中琴氏菱形藻微小變種組顯著低于筒柱藻組(P<0.05)。

        表2 底棲硅藻對(duì)刺參SDA各參數(shù)的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差)Table 2 Effect of benthic diatoms parameters of SDA in Apostichopus japonicus(Mean±S.E.)

        3 討論

        本研究結(jié)果表明,餌料對(duì)刺參的特殊動(dòng)力作用具有顯著的影響。刺參在攝食餌料后,其代謝率呈現(xiàn)先上升,之后緩慢下降的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖2),在攝食后2~8h內(nèi)達(dá)到了攝食代謝峰值,又經(jīng)12~14h回歸到基礎(chǔ)代謝水平,與其他學(xué)者關(guān)于水生生物的特殊動(dòng)力作用的研究結(jié)果相似[9,12]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,刺參攝食3種底棲硅藻后的代謝率始終低于攝食商業(yè)飼料后的代謝率,攝食琴氏菱形藻微小變種的刺參代謝率和SDA總耗能顯著低于攝食菱形藻和筒柱藻的代謝率和SDA總耗能。琴氏菱形藻微小變種組的SDA系數(shù)顯著低于筒柱藻組。

        刺參攝食餌料后代謝率的變化是刺參自身的消化、吸收、物質(zhì)合成與轉(zhuǎn)化等一系列過(guò)程的反應(yīng)[10],這些反應(yīng)與甲殼類(lèi)、魚(yú)類(lèi)的反應(yīng)也是相似的[9-11]。本實(shí)驗(yàn)的SDA時(shí)間與包杰的研究有所不同[12],出現(xiàn)這種偏差的原因,可能與所選擇的刺參的規(guī)格大小有關(guān)[4]。餌料種類(lèi)的不同使得刺參代謝率和SDA總耗能等相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)顯著性的差異,出現(xiàn)這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因如下:

        (1)刺參的攝食活動(dòng)與其他水生生物(如魚(yú)、蝦)相比來(lái)說(shuō)比較緩慢[16],導(dǎo)致其代謝率顯著低于這些活動(dòng)比較活躍的生物種類(lèi)[9-10]。

        (2)實(shí)驗(yàn)中刺參攝食3種底棲硅藻后的代謝率顯著低于攝食飼料的代謝率,可能與刺參在自然界中的生活環(huán)境有關(guān),自然界中刺參棲息于海底,以底質(zhì)中的底棲硅藻、細(xì)菌、有機(jī)物等為食[17-18],刺參對(duì)攝食底棲硅藻已經(jīng)產(chǎn)生一定的適應(yīng)性。

        (3)代謝率、SDA總耗能和SDA系數(shù)與4種餌料的營(yíng)養(yǎng)成分有關(guān),食物的營(yíng)養(yǎng)組成對(duì)動(dòng)物SDA的影響很大[19],不同底棲硅藻和商業(yè)飼料間的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、氨基酸的組成等是不同的,所以關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的具體原因有待進(jìn)一步的研究。

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