孫清琳徐驍驍劉鵬趙文閣

(哈爾濱師范大學生命科學與技術學院，哈爾濱，150025)

環(huán)境溫度對東北林蛙(Rana dybowskii)體溫的影響

孫清琳 徐驍驍 劉 鵬趙文閣

(哈爾濱師范大學生命科學與技術學院，哈爾濱，150025)

稿件運行過程

東北林蛙；體溫；環(huán)境溫度；體溫調節(jié)

在10℃、16℃、22℃和28℃4個溫度條件下，通過測量東北林蛙泄殖腔溫度的方法，研究分析了東北林蛙2個不同種群在不同環(huán)境溫度下的體溫變化及其影響。結果表明，東北林蛙的體溫隨著環(huán)境溫度的升高而升高，兩性間體溫無顯著差異，但不同地理種群間體溫存在一定的差異；恒溫條件下，集安種群的體溫沒有明顯日變化節(jié)律，而伊春種群的體溫存在顯著的日節(jié)律變化；伊春種群具有較低的體溫和較強的體溫調節(jié)能力。由此可知，環(huán)境溫度是影響東北林蛙不同地理種群的體溫及生理體溫調節(jié)能力的主要因素之一。

溫度變化是全球氣候變化的最主要表現之一。氣溫作為一種重要的生態(tài)因子，溫度升高或下降都能夠顯著影響動物的形態(tài)、生理和行為[1]，例如：溫度升高能夠使野生動物的分布區(qū)整體北移[2]、遷至高海拔地區(qū)、繁殖期提前[3]、新陳代謝加快、耗氧率增大、酶活性和激素含量發(fā)生改變[4]、孵化成活率下降[3，5]、運動速率和行為反應變快[6]、洄游路線和時間改變[7]；溫度降低時，動物將停止繁殖行為，延遲排卵[8]。

由于環(huán)境溫度的變化直接影響變溫動物的體溫[9]，而變溫動物能量代謝和體溫調節(jié)機制與恒溫動物具有較大差異，因此，溫度對變溫動物的影響更為明顯[9-14]，對其行為、繁殖和代謝活動起到關鍵的作用[15]。兩棲動物大多具有夜行性和皮膚滲透性的特征從而不能完全依靠曬太陽來調節(jié)體溫，因此，兩棲動物主要依靠生理溫度補償進行小幅度的體溫調節(jié)[9]。

東北林蛙(Ranadybowskii)隸屬于蛙科(Ranidae)林蛙屬，在國內廣泛分布在東北地區(qū)的黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古等地，是一種適應寒冷氣候的無尾兩棲類動物，主要生活在林木茂盛、雜草叢生、以水源(山溪、河流)為中心的潮濕環(huán)境中[16]，是森林濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在控制蟲害方面起到重要的作用。本研究通過測量不同環(huán)境溫度下東北林蛙的體溫，比較東北林蛙體溫的兩性間差異，分析恒溫條件下東北林蛙體溫的日節(jié)律變化以及不同時間段東北林蛙體溫的差異，從而探討不同環(huán)境溫度對東北林蛙體溫的影響以及體溫與環(huán)境溫度的關系，不僅可以了解其生活史過程中對溫度的需求，也對東北林蛙的人工養(yǎng)殖及物種保護提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物的采集

2015年4～5月期間，從黑龍江省伊春市和吉林省集安市兩個東北林蛙的棲息地采集成體標本用于實驗。伊春市(E128.9°，N47.7°)位于黑龍江省東北部的小興安嶺地區(qū)，年平均氣溫1℃；集安市(E126.0°，N41.3°)位于吉林省東南部的長白山地區(qū)，年平均氣溫5.5℃，兩地相距約750 km。

1.2 實驗動物分組及飼養(yǎng)

實驗前2 d，選取伊春種群東北林蛙38只(雌雄各19只)和集安種群東北林蛙26只(雌雄各13只)，總計64只(取樣時保證同一地區(qū)同一性別的東北林蛙個體大小無顯著差異)，剪趾編號后分成4組放在玻璃缸(40 cm×40 cm×50 cm)中，然后將4個玻璃缸分別放在10℃、16℃、22℃、28℃的4個LRH-250-G型恒溫培養(yǎng)箱內，每個恒溫培養(yǎng)箱內放入東北林蛙16只，其中，10℃恒溫培養(yǎng)箱內有伊春種群雌雄各4只、集安種群雌雄各4只，其余3個恒溫培養(yǎng)箱內分別有伊春種群雌雄各5只、集安種群雌雄各3只。培養(yǎng)箱的光照時間為7：00～19：00，每隔1 d換1次與原來溫度相同的水，每天20：00喂食黃粉蟲1次，同時打開培養(yǎng)箱門通氣30 min，盡可能保持4個實驗玻璃缸置于除溫度外其他環(huán)境相同。

1.3 體溫測量

從2015年6月7日開始，每天7：00、11：00、15：00和19：00測量4次東北林蛙的體溫。測量時，將東北林蛙從恒溫培養(yǎng)箱中拿出后，立即用點溫計(優(yōu)利德UT325，精度為：0.002℃)插入其泄殖腔1.5 cm處測量體溫并記錄，然后再迅速放回到恒溫箱中的玻璃缸內，共測量10 d，至6月16日結束。

1.4 數據處理

去除實驗過程中死亡的12只東北林蛙個體數據，兩個種群中共有52只東北林蛙的體溫數據用于分析(表1)。使用SPSS21.0軟件進行數據處理，所得數據用平均值±標準誤差表示，用一天內4個時間點測量的體溫平均值代表東北林蛙的日平均體溫，用單因素方差分析(one way-ANOVA)進行差異顯著性檢驗，分析體溫的日變化節(jié)律，用最小顯著極差法(LSD)進行多處理間比較，顯著性水平設置為0.05，用Sigma Polt 10.0軟件進行制圖。

表1 不同實驗溫度下東北林蛙兩個種群雌雄的個體數量

2 結果與分析

2.1 東北林蛙體溫的比較

在不同恒溫(10℃、16℃、22℃和28℃)條件下，不同地理種群(伊春種群和集安種群)、不同測量時間(7：00、11：00、15：00、19：00)段，東北林蛙兩性間的體溫沒有顯著差異(P>0.05)(表2、表3)，因此，將兩性的數據合并后進行分析。

表2 東北林蛙伊春種群兩性間的體溫差異分析(℃)

表3 東北林蛙集安種群兩性間的體溫差異分析(℃)

2.2 東北林蛙不同地理種群體溫的日節(jié)律變化

東北林蛙兩個種群日節(jié)律變化表現出明顯不同，集安種群的體溫沒有明顯日變化節(jié)律，一天內的體溫均保持恒定(10℃：F3，42=2.175，P>0.05；16℃：F3，45=0.510，P>0.05；22℃：F3，28=0.606，P>0.05；28℃：F3，30=2.209，P>0.05)；而伊春種群的體溫存在顯著的日節(jié)律變化，除了低溫條件(10℃)外，其他恒溫條件下東北林蛙伊春種群的體溫隨著時間的變化而呈下降趨勢(10℃：F3，117=2.424，P>0.05；16℃：F3，87=7.603，P<0.05；22℃：F3，117=48.962，P<0.05；28℃：F3，109=7.080，P<0.05)(圖1)。

2.3 東北林蛙體溫與環(huán)境溫度的關系

東北林蛙的體溫隨著環(huán)境變化而變化，呈顯著正相關(圖2)，7：00時的回歸方程分別為y=0.744 67x+4.455 3，R2=0.988 15(伊春種群)，y=0.712 9x+5.188 9，R2=0.968 91(集安種群)，與y=x的交點溫度分別為17.449℃(伊春種群)和18.073℃(集安種群)；11：00時的回歸方程分別為y=0.679 12x+5.203 5，R2=0.981 86(伊春種群)，y=0.650 12x+6.265，R2=0.962 5(集安種群)，與y=x的交點溫度分別為16.216℃(伊春種群)和17.906℃(集安種群)；15：00時的回歸方程分別為y=0.708 48x+4.447 6，R2=0.970 21(伊春種群)，y=0.644 03x+6.540 4，R2=0.944 83(集安種群)，與y=x的交點溫度分別為15.257℃(伊春種群)和18.373℃(集安種群)；19：00時的回歸方程分別為y=0.707 02x+4.279 9，R2=0.959 65(伊春種群)，y=0.664 63x+6.207，R2=0.955 75(集安種群)，與y=x的交點溫度分別為14.617℃(伊春種群)和18.508℃(集安種群)。由此可知，伊春種群的交點溫度隨著時間變化而逐漸下降，而集安種群的交叉點溫度沒有明顯變化，且在相同時間下，集安種群的交點溫度均高于伊春種群的交點溫度。

圖1 東北林蛙兩個種群體溫的日節(jié)律Fig.1 Daily rhythm of body temperature between two populations of Rana dybowskii

圖2 東北林蛙不同種群體溫與環(huán)境溫度之間的關系Fig.2 The relationship between body temperature and ambient temperature of Rana dybowskii in different populations

3 討論

在一些恒溫動物及變溫動物的蜥蜴類中，受到自身生理條件的影響(如懷孕[17]、個體大小[18]、體重[19-20]、行為[21]等)，不同性別之間的體溫存在一定的差異[22-24]，但一些水棲種類如虎紋蛙[25]、鱷蜥[26-27]，其雌雄間體溫差異不顯著。在本實驗中，不論是東北林蛙伊春種群還是集安種群，雌性和雄性東北林蛙的體溫均沒有顯著差異，由此推測，水環(huán)境溫度的穩(wěn)定性是決定變溫動物兩性體溫無顯著差異的重要因素。

與其他變溫動物一樣[14]，東北林蛙不同種群的體溫均隨環(huán)境溫度的升高而升高，但在恒溫條件下，東北林蛙集安種群的體溫與環(huán)境溫度之間沒有顯著差異，沒有明顯日變化節(jié)律，而伊春種群的體溫存在顯著的日節(jié)律變化，一天內體溫存在一定的波動。由于東北林蛙體溫與環(huán)境溫度的回歸方程y=kx+b中的斜率(k)可以反應東北林蛙的生理體溫調節(jié)能力的大小，k值越小，體溫越接近于環(huán)境溫度，表明生理調節(jié)能力越弱[19]，因此，東北林蛙伊春種群比集安種群具有較強的體溫調節(jié)能力。

變溫動物的體溫與環(huán)境溫度之間的關系還受等溫點的影響，當環(huán)境溫度高于等溫點時，體溫低于環(huán)境溫度，當環(huán)境溫度低于等溫點時，體溫高于環(huán)境溫度[19]。一天內，兩個種群的等溫點隨時間的變化而逐漸分離，回歸方程與等溫線也逐漸分離，在晚上時(19：00)，兩個種群的體溫存在明顯差異(圖2)，這是因為伊春種群所處的地理緯度高，環(huán)境溫度較低，導致伊春種群表現出較低的體溫，可能是變溫動物不同地理種群與生活環(huán)境相適應的結果[12]。

由于缺乏兩個種群在野外的體溫數據及棲息生境中環(huán)境溫度的相關數據，因此，在變溫條件下東北林蛙的體溫調節(jié)能力有待于進一步分析，關于變溫動物等溫點、等溫區(qū)間及熱生物學的相關理論有待于深入研究。而體溫調節(jié)能力的不同又將如何影響其體內生理指標的變化，從而改變人類對它的認識和利用等均有待今后研究。

[1] Eliason E J，Clark T D，Hague M J，et al.Differences in thermal tolerance among sockeye salmon populations[J].Science，2011，332(6025)：109-112.

[2] 彭少麟，李勤奮，任海.全球氣候變化對野生動物的影響[J].生態(tài)學報，2002，22(7)：1153-1159.

[3] 王剛，馮學運.氣候變化對兩棲動物的影響[J].大自然，2013(3)：7-9.

[4] 袁喜，李麗萍，涂志英，等.魚類生理和生態(tài)行為對河流生態(tài)因子響應研究進展[J].長江流域資源與環(huán)境，2012，21(Z1)：24-29.

[5] 陳永柏，廖文根，彭期冬，等.四大家魚產卵水文水動力特性研究綜述[J].水生態(tài)學雜志，2009，2(2)：130-133.

[6] 龐旭.基于溫度變化的魚類生理生態(tài)(熱耐受、代謝及游泳)響應研究[D].重慶：重慶大學，2014.

[7] 王亞民，李薇，陳巧媛.全球氣候變化對漁業(yè)和水生生物的影響與應對[J].中國水產，2009(1)：21-24.

[8] Muir A P，Biek R，Mable K.Behavioural and physiological adaptations to low-temperature environments in the common frog，Ranatemporaria[J].BMC Evolutionary Biology，2014，14(1)：110-120.

[9] Navas C A，James R S，Wakeling J M，et al.An integrative study of the temperature dependence of whole animal and muscle performance during jumping and swimming in the frogRanatemporaria[J].Journal of Comparative Physiology B，1999，169(8)：588-596.

[10] 焦保衛(wèi)，王德壽，鄧思平.爬行動物溫度依賴性性別決定研究進展[J].動物學雜志，2002，37(4)：74-78.

[11] 趙宇中，鄭建州，李楠.氣候因子對貴州有尾兩棲動物分布的影響[C].中國動物學會兩棲爬行動物學分會2005年學術研討會暨會員代表大會論文集，2005：213-220.

[12] 王麗文，梁傳成，黃薇，等.環(huán)境溫度對爪鯢體溫及能量代謝的影響[J].動物學報，2008，54(4)：640 -644.

[13] 劉佳，李忻怡，張育輝.兩棲動物性別決定相關基因的研究進展[J].動物學雜志，2011，46(6)：134-140.

[14] 舒霖，杜衛(wèi)國.浙江舟山北草蜥的野外活動體溫及體溫調節(jié)[J].應用與環(huán)境生物學報，2005，11(4)：471-473.

[15] Saidapur S K，Hoque B.Effect of photoperiod and temperature on ovarian cycle of the frogRanatigrina(Daud.)[J].Journal of Biosciences，1995，20(3)：445-452.

[16] 趙文閣，劉鵬，陳輝.黑龍江省兩棲爬行動物志[M].北京：科學出版社，2008.

[17] 杜青霖，馬濤，趙文閣，等.懷孕和斷尾對雌性黑龍江草蜥體溫調節(jié)的影響[J].中國農學通報，2013，29(11)：6-10.

[18] 牛超，揚成，高歌，等.黑龍江草蜥和白條草蜥體溫的比較研究[J].中國農學通報，2014，30(8)：53-56.

[19] 揚成，林樞，劉鵬，等.捷蜥蜴新疆種群的生理體溫調節(jié)能力[J].生態(tài)學雜志，2015，34(6)：1591-1594.

[20] 李仁德，劉迺發(fā).環(huán)境溫度對荒漠沙蜥和密點麻蜥體溫的影響及其對環(huán)境溫度的選擇[J].動物學研究，1992，13(1)：47-52.

[21] 李殿偉，劉鵬，趙文閣.模擬生境中胎生蜥蜴的交配行為及其與環(huán)境因子的關系[J].動物學雜志，2011，46(5)：41-47.

[22] 陳良兒.不同性別的大鼠日間體溫變化規(guī)律[J].九江醫(yī)學，2003，18(1)：38-40.

[23] 劉天驕，方杰青，劉文娟.人體體溫與血型、性別的相關性[J].淮南師范學院學報，2004，6(5)：28-29.

[24] 徐文瑜，杜穎，賀爭鳴，等.家兔性別與體溫變化對熱原檢測結果的影響[J].實驗動物科學與管理，2006，23(3)：22-25.

[25] 樊曉麗，雷煥宗，林植華.虎紋蛙選擇體溫和熱耐受性在個體發(fā)育過程中的變化[J].生態(tài)學報，2012，32(17)：5574-5580.

[26] 王振興，武正軍，于海，等.廣東羅坑自然保護區(qū)鱷蜥的體溫調節(jié)及靜止代謝率的熱依賴性[J].動物學報，2008，54(6)：964-971.

[27] 王振興，武正軍，陳亮，等.年齡和懷卵對鱷蜥選擇體溫及靜止代謝率的影響[J].廣西師范大學學報，2009，27(2)：80-84.

Ranadybowskii；Body temperature；Ambient temperature；Thermoregulation

Influence of Ambient Temperature on BodyTemperature of Rana dybowskii

Sun Qinglin Xu Xiaoxiao Liu Peng*Zhao Wenge

(College of Life Sciences and Technology，Harbin Normal University，Harbin，150025，China)

Body temperatures of two populations ofRanadybowskiiwere analyzed under four ambient temperatures(10℃，16℃，22℃ and 28℃)by measuring cloacal temperature.The results showed that the body temperature ofR.dybowskiiincreased with ambient temperature.Male and female body temperatures were similar but there were differences between two geographic populations.Body temperature of the Ji’an population showed no significant diurnal rhythm，while the diurnal rhythm of body temperature in the Yichun population was significant.Body temperature of the Yichun population was lower than that of the Ji’an population，but thermoregulation capacity was stronger in the Yichun population.The ambient temperature was the most important factor regulating the body temperature and physiological thermoregulation ability of two geographic populations ofR.dybowskii.

2016-03-04

修回日期：2016-05-31

發(fā)表日期：2016-08-10

Q959.5

A

2310-1490(2016)03-266-05

哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項資金項目(2014RFQXJ169)

孫清琳，女，21歲；主要從事兩棲爬行動物生態(tài)學方面的研究。E-mail：793462060@qq.com

*通訊作者：劉鵬，E-mail：liupeng111111@163.com