錢軍　李洪武　楊子蘭

摘要：通過(guò)生命表技術(shù)觀察以裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的存活率、生殖率，并分析、探討不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞生活史特征的影響。結(jié)果表明：蒙古裸腹溞攝食綠色巴夫藻后生存、繁殖良好，攝食塔瑪亞歷山大藻后次之，攝食裸甲藻后對(duì)其存活、生殖均有不良影響；投喂不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞的存活率（lx）、凈生殖率（R0）、平均世代周期（T）、內(nèi)稟增長(zhǎng)率（rm）有不同的影響，裸甲藻分別為0、1.50、6.27、0.06，塔瑪亞歷山大藻分別為0、6.90、7.41、0.26，綠色巴夫藻分別為0.05、13.50、10.05、0.259。

關(guān)鍵詞：蒙古裸腹溞；內(nèi)稟增長(zhǎng)率；塔瑪亞歷山大藻；裸甲藻；綠色巴夫藻

中圖分類號(hào)： S917 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）07-0477-04

有毒赤潮產(chǎn)生的毒素使海洋動(dòng)物生理失調(diào)，并在浮游動(dòng)物、貝類、魚(yú)等海洋生物內(nèi)積累，然后通過(guò)食物鏈的傳遞作用使人類食用后中毒死亡，甚至嚴(yán)重降低人們對(duì)水資源的有效利用率。有毒赤潮帶來(lái)的生態(tài)危機(jī)是我國(guó)迫切需要解決的環(huán)境問(wèn)題，近年來(lái)生物操縱技術(shù)成為防治赤潮研究的熱點(diǎn)。經(jīng)典的生物操縱理論最早是1975年由Shapiro等提出的，其主要原理是用植食性大型浮游動(dòng)物，特別是枝角類控制藻類的過(guò)度生長(zhǎng)進(jìn)而降低藻類生物量[1]。

針對(duì)有毒藻類對(duì)浮游動(dòng)物的影響，陳艷等發(fā)現(xiàn)微囊藻毒素（mieroeystin，MC）能降低褶皺臂尾輪蟲(chóng)的生長(zhǎng)周期、繁殖和種群增長(zhǎng)率，并誘導(dǎo)輪蟲(chóng)雄性個(gè)體的發(fā)生[2]。史文等的研究結(jié)果表明，攝食有毒銅綠微囊藻的大型溞存活率極低，生殖率為0[3]。陳桃英研究發(fā)現(xiàn)，10株不同的塔瑪亞歷山大藻對(duì)蒙古裸腹溞表現(xiàn)出不同的毒性效應(yīng)，與小球藻組相比，其中塔瑪亞歷山大藻（ATHK、ATCI03、AT5-1）、相關(guān)塔瑪亞歷山大藻（AC-1，AS-1）對(duì)蒙古裸腹溞（Moina mongolina）的存活有極強(qiáng)的毒性[4]。王麗平等研究塔瑪亞歷山大藻毒素對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒害作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中只有完整的活藻細(xì)胞具毒害作用，且早期生長(zhǎng)階段的藻細(xì)胞對(duì)輪蟲(chóng)毒害作用更強(qiáng)[5]。然而很多研究都偏向有毒藻類對(duì)橈足類、輪蟲(chóng)、大型溞等的影響，對(duì)海洋枝角類的影響研究甚少。蒙古裸腹溞雌體長(zhǎng) 1.0～1.4 mm，在0.5%～4%的廣闊鹽幅內(nèi)生長(zhǎng)、繁殖都沒(méi)有顯著差異[6]，而且容易培養(yǎng)，生長(zhǎng)繁殖迅速，同時(shí)可以通過(guò)孤雌生殖方式獲得大量同齡個(gè)體，是一種可以用來(lái)研究浮游動(dòng)物在赤潮中攝食作用的理想模式生物。

本研究通過(guò)生命表技術(shù)分析蒙古裸腹溞在以裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻這3種藻類為餌料時(shí)的種群動(dòng)態(tài)。其中，所用裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻為赤潮甲藻，裸甲藻是無(wú)毒的[7]，而塔瑪亞歷山大藻是有毒的。本研究為探討水體中藻類優(yōu)勢(shì)種演替對(duì)浮游動(dòng)物影響，以及為利用蒙古裸腹溞進(jìn)行水體生物操縱控制藻類過(guò)度增長(zhǎng)的可能性提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用60頭蒙古裸腹溞是由1頭蒙古裸腹溞母體在恒溫25 ℃下培養(yǎng)獲得子代后，去除母體的子代作為母體繼續(xù)培養(yǎng)，再去除母體，留下子代繼續(xù)陪養(yǎng)，直至獲得60頭生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)狀況相同的蒙古裸腹溞。試驗(yàn)中的裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻均來(lái)自大連海洋大學(xué)，當(dāng)藻類密度達(dá)到10萬(wàn)個(gè)/mL 后開(kāi)始試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)試驗(yàn)組，分別以裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻作為蒙古裸腹溞的餌料，每組10個(gè)重復(fù)。在30個(gè)燒杯中分別加入20 mL培養(yǎng)液，開(kāi)始試驗(yàn)后，隨機(jī)加入2頭蒙古裸腹溞幼體。每2 d更換1次20 mL培養(yǎng)液，以保證幼溞有充足的餌料，同時(shí)統(tǒng)計(jì)、記錄死亡的母體數(shù)、新生的幼溞數(shù)。本試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間為29 d（2015年1月4日至2月1日）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果編制生命表[8]，計(jì)算攝食不同藻類的蒙古裸腹溞的凈生殖率（R0，%）、平均世代周期（T，d）、內(nèi)稟增長(zhǎng)率（rm）：

2 結(jié)果與分析

2.1 以不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的存活情況

分別制作以裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻為餌料培養(yǎng)蒙古裸腹溞29 d的生命表，詳見(jiàn)表1至表3。

根據(jù)以上生命表，可以得到以3種不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的存活曲線。由圖1可知，3種藻為餌料的蒙古裸腹溞的存活曲線各不相同。以綠色巴夫藻為餌料的蒙古裸腹溞能保持正常生命活動(dòng)；以塔瑪亞歷山大藻、裸甲藻為餌料的蒙古裸腹溞的存活狀況均低于綠色巴夫藻，可能由于塔瑪亞歷山大藻毒素對(duì)蒙古裸腹溞具有毒害作用，而且蒙古裸腹溞存活率對(duì)毒性效應(yīng)呈穩(wěn)步下降的趨勢(shì)；相對(duì)來(lái)說(shuō)，以裸甲藻為餌料投喂的蒙古裸腹溞的存活率最低，試驗(yàn)5～7 d，其存活曲線變化最大，死亡溞數(shù)最多，11 d時(shí)全部死亡；與此同時(shí)，投喂其他藻類的蒙古裸腹溞的存活率分別是 30%、65%，說(shuō)明以裸甲藻為餌料對(duì)蒙古裸腹溞有致命性作用。

2.2 以不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的生殖情況

根據(jù)生命表，可以得到以3種不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的生殖曲線（圖2）。由圖2可以看出，3組蒙古裸腹溞孤雌生殖產(chǎn)生后代，最早3 d可產(chǎn)生后代，最晚5 d產(chǎn)生后代。綠色巴夫藻投喂的蒙古裸腹溞一直到試驗(yàn)21 d都有新生溞體產(chǎn)生。用裸甲藻投喂的蒙古裸腹溞只在5、7 d產(chǎn)生了幼體。裸甲藻投喂組的生殖率在7 d出現(xiàn)了1個(gè)高峰，因?yàn)?～7 d期間裸甲藻組的溞體死亡最多，導(dǎo)致生殖率升高。在3～11 d，攝食塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻的蒙古裸腹溞的生殖曲線基本相近，說(shuō)明攝食的塔瑪亞歷山大藻暫未影響到蒙古裸腹溞的生殖；但在11～13 d之間，蒙古裸腹溞母體大量死亡，存活數(shù)下降，生殖率升高。

通過(guò)對(duì)生命表里數(shù)據(jù)的計(jì)算，可以得到以3種不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的凈生殖率（R0）、平均世代周期（T）。由表4可知，裸甲藻組的凈生殖率最低，綠色巴夫藻組的凈生殖率最高，最高、最低凈生殖率之間相差9倍；塔瑪亞歷山大藻組的凈生殖率可以達(dá)到裸甲藻組的4.6倍。由此可知，不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞的生殖量產(chǎn)生不同的影響。不同藻類培養(yǎng)的蒙古裸腹溞其世代周期也不一樣，塔瑪亞歷山大藻組、裸甲藻組的世代周期相近，綠色巴夫藻組的世代周期最長(zhǎng)，是其他2組的1倍多。

2.3 以不同藻類為餌料時(shí)蒙古裸腹溞的種群增長(zhǎng)情況

由表4可知，不同藻類培養(yǎng)的蒙古裸腹溞的內(nèi)稟增長(zhǎng)率不同，而內(nèi)稟增長(zhǎng)率是理想條件下種群的最大瞬時(shí)增長(zhǎng)率，表現(xiàn)了種群的擴(kuò)繁能力，即種群的增長(zhǎng)潛力[9]。由表4還可知，3組藻的蒙古裸腹溞種群都有增長(zhǎng)，但裸甲藻組的內(nèi)稟增長(zhǎng)率明顯最低，僅為0.06，接近0；而塔瑪亞歷山大藻組、綠色巴夫藻組的內(nèi)稟增長(zhǎng)率基本一致，為裸甲藻組內(nèi)稟增長(zhǎng)率的4倍多。不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞種群增長(zhǎng)率的影響表明，水體中藻類優(yōu)勢(shì)種的演替，可能對(duì)蒙古裸腹溞的種群產(chǎn)生影響，從而改變其種群的增長(zhǎng)。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞的生活史特征的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在為期29 d的試驗(yàn)過(guò)程中，蒙古裸腹溞分別以裸甲藻、塔瑪亞歷山大藻、綠色巴夫藻為餌料時(shí)的存活率、生殖率都存在差異，其存活率分別為5%（綠色巴夫藻）、0（塔瑪亞歷山大藻）、0（裸甲藻），而凈生殖率分別為13.5%（綠色巴夫藻）、6.9%（塔瑪亞歷山大藻）、1.5%（裸甲藻），種群增長(zhǎng)能力分別為0.26（塔瑪亞歷山大藻）、0.259（綠色巴夫藻）、0.06（裸甲藻）。這些結(jié)果表明不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞種群增長(zhǎng)的餌料效應(yīng)是不同的。

造成上述結(jié)果的原因可能有藻類粒徑、有無(wú)細(xì)胞壁、有無(wú)毒性、有無(wú)物理黏附、營(yíng)養(yǎng)組成等。綠色巴夫藻細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁，大小為6.0 μm×4.8 μm×4.0 μm[10]，非常適合蒙古裸腹溞的濾食；塔瑪亞歷山大藻細(xì)胞長(zhǎng)為 20～52 μm[10]，雖然較適合蒙古裸腹溞的濾食，但是具有細(xì)胞壁，且能釋放毒素，對(duì)蒙古裸腹溞產(chǎn)生毒性效應(yīng)，因此導(dǎo)致其存活率、生殖率有所下降；裸甲藻細(xì)胞側(cè)扁，呈圓形或橢圓形，長(zhǎng)120 μm[11]，個(gè)體較大，還有可能是裸甲藻對(duì)蒙古裸腹溞有物理黏附作用，導(dǎo)致裸甲藻不適合蒙古裸腹溞的濾食，從而造成蒙古裸腹溞存活率、生殖率極低。此外，不同藻類的不同營(yíng)養(yǎng)組成成分可能對(duì)蒙古裸腹溞種群有不同的餌料效應(yīng)。有研究表明，藻類碳磷比對(duì)枝角類具有顯著影響[12-13]，本試驗(yàn)未進(jìn)行這3種藻類營(yíng)養(yǎng)成分的進(jìn)一步分析，因此這3種藻類的營(yíng)養(yǎng)成分是否會(huì)對(duì)蒙古裸腹溞種群的餌料效應(yīng)產(chǎn)生影響須要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

3.2 裸甲藻對(duì)蒙古裸腹溞生活史的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，若長(zhǎng)時(shí)間將哲水蚤置于裸甲藻藻液中，哲水蚤會(huì)有很高的死亡率，而且蚤體周圍有裸甲藻黏附的現(xiàn)象[14]，這說(shuō)明很有可能是裸甲藻同樣黏附在蒙古裸腹溞周圍，使其失去游動(dòng)能力或無(wú)法捕食而大量死亡。究其原因，有學(xué)者對(duì)Gyrodinium corsicum進(jìn)行電鏡觀察，認(rèn)為該藻表面的細(xì)絲結(jié)構(gòu)使其容易吸附于浮游動(dòng)物體表，這種物理接觸導(dǎo)致的毒害作用可能是導(dǎo)致浮游動(dòng)物繁殖力下降的真正原因[15]。通過(guò)顯微鏡觀察，裸甲藻黏附在死亡的蒙古裸腹溞體表周圍，裸甲藻極有可能通過(guò)其表面的細(xì)絲結(jié)構(gòu)吸附在蒙古裸腹溞表面，在這種捕食條件惡劣的情況下，蒙古裸腹溞進(jìn)行兩性生殖，而不進(jìn)行孤雌生殖，生殖率降低，影響裸甲藻的存活、生殖，因此裸甲藻對(duì)蒙古裸腹溞的各項(xiàng)生活史特征均有不良影響。

3.3 有毒亞歷山大甲藻對(duì)蒙古裸腹溞生活史的影響

塔瑪亞歷山大藻組在3～11 d的生殖曲線與綠色巴夫藻基本一致，但11～13 d蒙古裸腹溞大量死亡。一方面可能是因?yàn)楦∮蝿?dòng)物可以通過(guò)捕食后再吐出或使毒素生理代謝失活等方式來(lái)躲避藻毒素的傷害[16-17]；另一方面可能是因?yàn)樗攣啔v山大藻毒素是一種位于細(xì)胞壁外層的內(nèi)毒素，內(nèi)毒素在塔瑪亞歷山大藻死亡之前向外分泌得很少，只有在死亡裂解后藻才會(huì)釋放，從而危害蒙古裸腹溞，這種毒害作用有一定的延遲效應(yīng)，Mohamed也有過(guò)類似的研究[18]，說(shuō)明毒素可能從消化道被動(dòng)物吸收，然后影響生物體；此外，毒素有可能并不會(huì)直接對(duì)浮游動(dòng)物的生存產(chǎn)生影響，而是會(huì)逐漸在浮游動(dòng)物體內(nèi)積累，當(dāng)毒素累積到一定程度后會(huì)直接危害浮游動(dòng)物。

江天久等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，單一餌料試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)塔瑪亞歷山大藻在一定濃度范圍內(nèi)時(shí)，蒙古裸腹溞的攝食率隨藻類濃度的增加而升高，當(dāng)藻類濃度超過(guò)1 390個(gè)/mL，蒙古裸腹溞的攝食率隨藻類濃度的增加而降低[19]。在本試驗(yàn)中，塔瑪亞歷山大藻的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1 390個(gè)/mL，蒙古裸腹溞的攝食率逐漸下降。由此可見(jiàn)，塔瑪亞歷山大藻對(duì)蒙古裸腹溞生活史的影響受到藻毒素、塔瑪亞歷山大藻濃度2個(gè)方面因素的影響。

3.4 利用蒙古裸腹溞控制有毒亞歷山大赤潮存在的問(wèn)題

蒙古裸腹溞攝食塔瑪亞歷山大藻后其內(nèi)稟增長(zhǎng)率達(dá)到0.26，種群在一定時(shí)間內(nèi)得到有效增長(zhǎng)，但并不足以表明在野外自然條件下蒙古裸腹溞可以有效控制塔瑪亞歷山大藻赤潮。一方面，有研究表明塔瑪亞歷山大藻的濃度超過(guò)一定閾值，蒙古裸腹溞的攝食率與藻類濃度成反比[19]，當(dāng)赤潮暴發(fā)時(shí)，藻類濃度大幅度超過(guò)閾值，單一浮游動(dòng)物的攝食率下降，無(wú)法有效降低浮游植物的生物量；另一方面，有毒赤潮藻毒素在蒙古裸腹藻攝食一段時(shí)間后影響其生活史。有野外調(diào)查顯示，枝角類長(zhǎng)期適應(yīng)和發(fā)展出對(duì)藻毒素的可遺傳的抵抗力。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常與有毒赤潮接觸的浮游動(dòng)物，由于與某一赤潮藻長(zhǎng)時(shí)間共同生存，協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果可以使浮游動(dòng)物對(duì)藻毒素形成免疫能力或適應(yīng)能力，除非達(dá)到罕見(jiàn)的高濃度，一般不會(huì)產(chǎn)生致死效應(yīng)，并能攝食維持生長(zhǎng)[20-22]。因此，蒙古裸腹溞可以不斷適應(yīng)藻毒素，在赤潮過(guò)程中發(fā)揮攝食作用，降低浮游植物生物量。可以通過(guò)逐步增加塔瑪亞歷山大藻濃度，提高蒙古裸腹溞對(duì)藻毒素、藻濃度的耐受閾值，從而篩選出耐受性較強(qiáng)的溞體進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)后的溞體更能有效地進(jìn)行生物操縱控制赤潮。

研究不同藻類對(duì)蒙古裸腹溞存活率、生殖率等生活史特征的影響，可以促進(jìn)對(duì)赤潮暴發(fā)時(shí)浮游植物優(yōu)勢(shì)種改變、浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種或種群結(jié)構(gòu)變化的理解。特別是有毒赤潮的發(fā)生，可以針對(duì)浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種變化來(lái)進(jìn)一步研究這種優(yōu)勢(shì)種在一定程度上是否可以改善水環(huán)境的污染。

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