徐嘉康,彭莉華,高偉,沈和定,梁簫、2,楊金龍、2(.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點實驗室,上海20306;2.上海海洋大學(xué)科技部海洋生物科學(xué)國際聯(lián)合中心,上海20306)

光照、水溫和密度對厚殼貽貝稚貝群聚性的影響

徐嘉康1,彭莉華1,高偉1,沈和定1,梁簫1、2,楊金龍1、2
(1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點實驗室,上海201306;2.上海海洋大學(xué)科技部海洋生物科學(xué)國際聯(lián)合中心,上海201306)

為研究光照、溫度和個體密度對厚殼貽貝Mytilus coroscus稚貝群聚性產(chǎn)生的影響,分別在光照強度為0、10、20、60、200滋mol/(m2·s),海水溫度為13、18、23益,厚殼貽貝稚貝密度為5、10、20、30、50個/培養(yǎng)皿(相當(dāng)于0.28、1.64、3.27、4.91、8.18個/mL)條件下,進(jìn)行3因素交互作用試驗。結(jié)果表明:厚殼貽貝稚貝密度與群聚率呈極顯著正相關(guān)(r=0.736),密度越高稚貝的群聚率越高,群聚性越強;同樣,光照對厚殼貽貝稚貝的群聚性具有極顯著影響(P<0.0001),但光照強度與群聚率呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.675),光照越強稚貝的群聚率越低,群聚性越差;海水溫度對稚貝的群聚性無顯著性影響(P>0.05);光照、密度和水溫三者的交互作用極顯著影響厚殼貽貝稚貝的群聚性(P<0.0001)。本研究結(jié)果可為今后開展厚殼貽貝稚貝附著機制的研究及水產(chǎn)養(yǎng)殖稚貝中間培育提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

厚殼貽貝;稚貝;附著;群聚性

厚殼貽貝與許多海洋無脊椎動物一樣,幼蟲會選擇適宜的棲息地完成附著過程,并最終在棲息地變態(tài)發(fā)育成與成體形態(tài)相似的稚貝[3]。在厚殼貽貝稚貝的生長發(fā)育過程中,一旦外界環(huán)境發(fā)生顯著變化影響稚貝的正常生長發(fā)育時,稚貝可自行切斷足絲,爬行至新的棲息環(huán)境再次附著生長[3]。而無論是剛剛附著還是更換環(huán)境,厚殼貽貝的稚貝個體喜歡將附近的同種個體作為基質(zhì)進(jìn)行附著從而群聚生長,形成群聚,這種同種個體群聚的現(xiàn)象在海洋無脊椎動物中極為普遍。海洋無脊椎動物的這一特性,使其大量附著在水流暢通、海浪沖擊較強的地域以及海洋人工設(shè)施的表面,不易清除,對海洋設(shè)施和海洋環(huán)境造成污損。目前,已有的相關(guān)研究多集中于厚殼貽貝由幼蟲向稚貝完成附著變態(tài)這一環(huán)節(jié),如外源性因子微生物被膜[4-5]和內(nèi)源性因子G-蛋白偶聯(lián)受體[6-8]等化學(xué)信號參與調(diào)控厚殼貽貝幼蟲的附著變態(tài)過程,但對于厚殼貽貝群聚性的研究尚未見報道。本研究中,探討了溫度、光照和稚貝個體密度等對厚殼貽貝稚貝附著和群聚性的影響,旨在為闡明稚貝附著機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用厚殼貽貝稚貝取自浙江嵊泗縣東海貽貝科技創(chuàng)新服務(wù)有限公司。殼長為(0.53依0.17) mm,殼高為(0.40依0.09)mm。試驗開始后,先在實驗室用直徑為64 mm、高為19 mm的玻璃培養(yǎng)皿作為容器暫養(yǎng)1個月。暫養(yǎng)用海水(Auto-claved filtered seawater,AFSW)為經(jīng)1.2滋m孔徑濾膜過濾后再經(jīng)高溫高壓滅菌處理的自然海水。暫養(yǎng)期間,水溫控制在18益,海水鹽度為30,充氣培育,每天換水并投喂湛江等鞭金藻。

1.2 方法

在每個滅菌培養(yǎng)皿中分別加入20 mL AFSW,將挑選好的大小相近的厚殼貽貝稚貝均勻分布在培養(yǎng)皿內(nèi)。依次設(shè)置密度組為5、10、20、30、50個/培養(yǎng)皿(相當(dāng)于0.28、1.64、3.27、4.91、8.18個/mL),海水溫度分別為13、18、23益,光照強度分別為0、10、20、60、200滋mol/(m2·s)。各試驗組均設(shè)置9個平行組,觀察厚殼貽貝幼貝的附著行為。試驗分別在培養(yǎng)12、24、48 h時記錄稚貝群聚個體數(shù),并計算其相應(yīng)的群聚率,其計算公式為

稚貝群聚率=(群聚生活稚貝總數(shù)/培養(yǎng)皿內(nèi)稚貝總數(shù))伊100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果用平均值依標(biāo)準(zhǔn)誤表示(mean依S.E.),采用JMP 10.0.0軟件和IBM SPSS Statis-tics 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析及相關(guān)性檢驗。因不滿足正態(tài)分布,故進(jìn)行Wilcoxon/Kruskal-Wallis檢驗,進(jìn)行差異性分析,使用SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行3因素方差分析。使用多元分析方法進(jìn)行溫度、光照、密度對厚殼貽貝稚貝群聚性的相關(guān)性檢驗,顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 無光照條件下溫度和個體密度對稚貝群聚性的影響

本試驗中,因12、24、48 h的稚貝群聚率無顯著性差異(P>0.05),故僅給出12 h的結(jié)果。從圖1可見,在無光照條件下,當(dāng)培養(yǎng)溫度相同時,稚貝群聚率隨個體密度的增加呈升高的趨勢。當(dāng)培養(yǎng)溫度為13益時,個體密度為5、10、20個/培養(yǎng)皿的試驗組群聚率分別為31.1%、31.1%和38.9%,3組間無顯著性差異(P>0.05);個體密度為30、50個/培養(yǎng)皿時,群聚率分別為50.7%、53.3%,二者無顯著性變化(P>0.05)。當(dāng)培養(yǎng)溫度為23益時,其試驗結(jié)果與13益時相似,二者無顯著性變化(P>0.05)。但當(dāng)培養(yǎng)溫度為18益時,個體密度為20個/培養(yǎng)皿時,其群聚率已達(dá)到50.0%,且顯著高于5、10個/培養(yǎng)皿密度試驗組(P<0.05),之后,稚貝群聚率隨密度的增加并無顯著性變化(P>0.05)。此外,當(dāng)個體密度為5~30個/培養(yǎng)皿時,同一個體密度下隨溫度的升高,稚貝群聚率基本上無顯著性變化(P> 0.05),但當(dāng)個體密度為50個/培養(yǎng)皿時,培養(yǎng)溫度為18益的試驗組群聚率顯著高于13益和23益組(P<0.05)。

圖1 無光照條件下不同溫度和密度對稚貝群聚性的影響Fig.1Aggregation of juvenile mussel Mytilus coruscus under various temperatures and densities condi-tions w ithout light

2.2 光照條件下溫度和個體密度對稚貝群聚性的影響

在培養(yǎng)溫度為13益條件下(圖2-A),當(dāng)個體密度為5個/培養(yǎng)皿時,光照強度增至10滋mol/ (m2·s),稚貝群聚率為26.7%,與無光照條件時[0滋mol/(m2·s)]的群聚率無顯著性差異(P> 0.05);當(dāng)光照強度增至20滋mol/(m2·s)時,稚貝群聚率降為8.9%;當(dāng)光照強度增至200滋mol/ (m2·s)時,稚貝群聚率僅為4.4%,顯著低于無光照時(P<0.05)。當(dāng)個體密度為10、20個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率隨光照強度的變化雖有變化,但與無光照時相比無顯著性差異(P>0.05)。個體密度為30、50個/培養(yǎng)皿時,光照強度在60滋mol/ (m2·s)以下時,稚貝的群聚率均無顯著性變化(P>0.05);當(dāng)光照強度增至200滋mol/(m2·s)時,群聚率顯著低于無光照條件下的群聚率(P< 0.05)。由此可見,當(dāng)培養(yǎng)溫度為13益時,個體密度大于20個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率隨光照強度的增加而產(chǎn)生變化,當(dāng)光照強度達(dá)到200滋mol/ (m2·s)時,稚貝群聚率相對于無光照時呈顯著降低的趨勢(P<0.05)。同時,在各光照強度條件下,稚貝群聚率隨著個體密度的增加總體呈升高的趨勢,與無光照時的趨勢相似。

在培養(yǎng)溫度為18益條件下(圖2-B),當(dāng)個體密度為5個/培養(yǎng)皿時,隨著光照強度的不斷增加,稚貝群聚率無顯著性變化(P>0.05)。個體密度為10個/培養(yǎng)皿時,當(dāng)光照強度增至10滋mol/ (m2·s)時,稚貝群聚率增至45.6%,顯著高于無光照時(P<0.05);之后,稚貝群聚率隨光照強度的增加而逐漸降低,當(dāng)光照強度增至200滋mol/ (m2·s)時,稚貝群聚率降為10.0%,與無光照時無顯著性差異(P>0.05)。當(dāng)個體密度為20個/培養(yǎng)皿時,光照強度在60滋mol/(m2·s)以下時,稚貝群聚率均無顯著性變化(P>0.05);但當(dāng)光照強度增至200滋mol/(m2·s)時,稚貝群聚率顯著降低(P<0.05)。當(dāng)個體密度為30個/培養(yǎng)皿時,光照強度在20滋mol/(m2·s)以下時,稚貝群聚率無明顯變化(P>0.05),之后稚貝群聚率隨光照強度的增加而降低(P<0.05)。當(dāng)個體密度為50個/培養(yǎng)皿時,光照強度在10滋mol/(m2·s)以下時,稚貝群聚率無明顯變化(P>0.05),之后稚貝群聚率隨光照強度的增加顯著降低(P<0.05)。由此可見,在溫度為18益的條件下,個體密度大于10個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率隨光照強度的增加而產(chǎn)生變化,當(dāng)光照強度達(dá)到200滋mol/(m2·s)時,稚貝群聚率相對于無光照時呈顯著降低的趨勢(P<0.05)。同時,在各光照強度條件下,稚貝群聚率隨著個體密度的增加呈升高的趨勢,與無光照條件下的變化趨勢相似。

在培養(yǎng)溫度為23益條件下(圖2-C),當(dāng)個體密度為5、50個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率雖然隨光照強度的不斷增加而產(chǎn)生一些變化,但無顯著性差異(P>0.05)。個體密度為10、20、30個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率會隨光照強度的增加而升至最大值,然后隨著光照強度的增加而降低,但當(dāng)光照強度增至200滋mol/(m2·s)時,稚貝群聚率顯著降低(P<0.05)。此外,在各光照強度條件下,稚貝群聚率隨著個體密度的增加而升高,總體上與無光照條件下的結(jié)果趨勢相似。

2.3 溫度、光照和密度3因素對稚貝群聚性影響及相關(guān)性分析

3因素方差分析結(jié)果顯示:溫度對稚貝群聚性無顯著性影響,而光照、密度與厚殼貽貝稚貝群聚性呈極顯著相關(guān)(P<0.0001)。密度與溫度(P< 0.05)、光照與溫度的交互作用均極顯著影響貽貝稚貝的群聚性(P<0.0001),同樣,光照和密度的交互作用顯著影響稚貝的群聚性(P<0.05);溫度、光照和密度三者的交互作用極顯著影響稚貝的群聚性(P<0.0001)(表1)。稚貝的群聚性與個體密度呈極顯著正相關(guān)(r=0.736),與光照呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.675),但與溫度無任何相關(guān)性(P>0.05)(表2)。

圖2 有光照條件下不同溫度和密度對稚貝群聚性影響Fig.2Aggregation of juvenile mussel Mytilus coruscus under various temperatures and densities condi-tionsw ith light

3 討論

在自然海洋環(huán)境中,許多海洋無脊椎動物的幼蟲或稚體,常附著或聚集在其同種成體上或附近區(qū)域,形成塊狀的群落結(jié)構(gòu)。海洋無脊椎動物所具有的同種群聚性有利于其在復(fù)雜的海洋環(huán)境中生存和繁衍。迄今為止,在海鞘[9]、斑馬貽貝[10]和歐洲貽貝[11]等海洋無脊椎動物的研究中均探討了其同種群聚性與附著變態(tài)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)許多海洋無脊椎動物的成體會釋放出各種信號因子來誘導(dǎo)其同種幼蟲在成體的表面或附近進(jìn)行附著變態(tài),從而引起同種群聚現(xiàn)象[12]。因而,影響海洋無脊椎動物幼蟲或成體附著的各種物理、化學(xué)因子是引起其同種群聚性的重要因子。本試驗中以厚殼貽貝稚貝為試驗對象,研究了溫度、光照強度和稚貝個體密度等與厚殼貽貝稚貝的附著相關(guān)性,為研究厚殼貽貝稚貝附著機制及該種稚貝培育提供了一定的理論基礎(chǔ)。

表1 溫度、光照、密度對稚貝群聚性影響的方差分析Tab.1Three-factor ANOVA analysis of effects of temper-ature,light intensity,and density on aggregation rates of juvenilemussel Mytilus coruscus

表2 溫度、光照、密度與稚貝群聚性的相關(guān)性分析Tab.2Correlation between temperature,light intensity, and density and the aggregationof juvenile mussel Mytilus coruscus

3.1 同種個體密度對厚殼貽貝稚貝群聚性的影響

以往研究表明,淡水斑馬貽貝同種個體密度影響該種的附著行為和群聚性[10]。本研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)培養(yǎng)溫度和光照強度相同的情況下,厚殼貽貝稚貝的群聚率隨稚貝個體密度的增加而增加。在無光照條件下(圖1),當(dāng)稚貝個體密度大于30個/培養(yǎng)皿時,不論培養(yǎng)溫度高或低,其群聚率均可達(dá)到50%以上,呈現(xiàn)良好的群聚性。同時,當(dāng)光照強度相同的情況下(圖2),稚貝個體密度大于30個/培養(yǎng)皿時,稚貝群聚率普遍高于同等條件下的其他密度組,且具有顯著性差異。稚貝個體密度大,其同種群聚性好,可能與稚貝自身所含有的誘導(dǎo)附著化學(xué)信號物質(zhì)有關(guān),需進(jìn)一步驗證。黃英等[9]研究冠瘤海鞘幼體密度對其幼蟲附著變態(tài)的影響時發(fā)現(xiàn),大于25個/cm3的幼體密度對其幼蟲的附著變態(tài)有顯著的促進(jìn)作用,且此作用可能是由于幼蟲自身所含誘導(dǎo)附著的因子含量隨個體密度的增加而不斷積累,并在一定密度條件下達(dá)到足夠的濃度,從而誘導(dǎo)幼蟲附著并產(chǎn)生群聚效應(yīng)。

3.2 環(huán)境因子對厚殼貽貝稚貝群聚性的影響

光照是一個相對復(fù)雜的環(huán)境生態(tài)因子。海洋無脊椎動物的攝食、生長和存活等多方面均易受光照強度的影響?？娭厩暗萚13]研究光照強度對縊蟶稚貝生長的影響時發(fā)現(xiàn),光照強度過高明顯抑制了縊蟶稚貝的生長發(fā)育。張永勝等[14]發(fā)現(xiàn),刺參幼蟲在完全黑暗的環(huán)境中變態(tài)附著率較低,而在較弱光照下,則表現(xiàn)出較高的變態(tài)率,表明刺參幼蟲附著變態(tài)期間需要較弱的光照條件。在對地中海貽貝的研究中也發(fā)現(xiàn),光照能影響該種幼蟲的附著[15]。本研究中發(fā)現(xiàn),厚殼貽貝稚貝的群聚率隨光照強度的不斷增強而產(chǎn)生變化,光照越強,厚殼貽貝稚貝的群聚率越低,表明光強對該稚貝附著行為產(chǎn)生顯著影響,進(jìn)而導(dǎo)致了稚貝群聚率的改變。已有研究表明,光照強度同樣影響斑馬貽貝的附著行為,但僅能影響個體較大斑馬貽貝的附著[10]。

海水溫度影響貝類的攝食、代謝和貝殼生長,進(jìn)而影響貝類幼蟲的生長、發(fā)育和附著[16]。然而,本研究中首次調(diào)查了海水溫度對厚殼貽貝稚貝附著的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),稚貝群聚性與溫度無任何相關(guān)性,表明溫度可能不在稚貝附著過程中發(fā)揮關(guān)鍵性調(diào)控作用。但多因子相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),溫度與光強,以及同種貽貝個體的相互作用影響稚貝的群聚性,表明溫度可能是稚貝群聚性的輔助性因子。

通常情況下,貽貝等無脊椎動物通過群聚在一起抵抗水流動力及生物天敵的侵害[10]。當(dāng)貽貝的附著基質(zhì)或棲息地不足時,貽貝的同種群聚性使其成為彼此的附著基。在今后厚殼貽貝養(yǎng)殖過程中,應(yīng)在適宜的養(yǎng)殖密度下盡量接近最大養(yǎng)殖密度,盡量減少光照,如利用遮陽網(wǎng)減少光照強度,溫度應(yīng)接近其最適生長溫度,以促使其聚集,從而提高其經(jīng)濟價值。

綜上所述,本研究中首次發(fā)現(xiàn),光照強度和個體密度中任一單一因素均可顯著影響厚殼貽貝稚貝的群聚性。盡管溫度單一因子對厚殼貽貝稚貝的群聚性無顯著影響,但其與光照強度兩者間的交互作用卻顯著影響稚貝群聚性,同樣的結(jié)論也適用于溫度和個體密度的相互影響。此外,溫度、光照強度和個體密度三者的交互作用對稚貝群聚性產(chǎn)生了顯著影響。然而,去除本研究中的物理因素外,化學(xué)因子如何影響厚殼貽貝稚貝群聚性尚未可知。因此,今后研究中可利用物理和化學(xué)因子等不同層面間的耦合試驗,構(gòu)建厚殼貽貝附著的模型,更好地為實際水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的稚貝培育提供技術(shù)支撐。

[1]李太武.海洋生物學(xué)[M].北京:海洋出版社,2013.

[2]蘇秀榕,李太武,丁明進(jìn).紫貽貝和厚殼貽貝營養(yǎng)成分的研究[J].中國海洋藥物,1998(2):30-32.

[3]周軒,郭行磐,陳芋如,等.低濕度表面的海洋附著細(xì)菌對厚殼貽貝附著的影響[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報,2015,30(1):30-35.

[4]Wang C,Bao W Y,Gu Z Q,et al.Larval settlement and metamor-phosis of themussel Mytilus coruscus in response to natural biofilms [J].Biofouling,2012,28(3):249-256.

[5]Yang JL,Shen P J,Liang X,et al.Larval settlement and metamor-phosis of the mussel Mytilus coruscus in response to monospecific bacterial biofilms[J].Biofouling,2013,29(3):247-259.

[6]Yang JL,Li SH,Li Y F,etal.Effects of neuroactive compounds, ions and organic solvents on larval metamorphosis of the mussel Mytilus coruscus[J].Aquaculture,2013,396-399:106-112.

[7]Yang J L,Li W S,Liang X,et al.Effects of adrenoceptor com-pounds on larvalmetamorphosisof themussel Mytilus coruscus[J]. Aquaculture,2014,426-427:282-287.

[8]楊金龍,陳芋如,郭行磐,等.膽堿受體化合物對厚殼貽貝幼蟲變態(tài)的調(diào)控作用[J].水產(chǎn)學(xué)報,2014,38(12):2012-2017.

[9]黃英,柯才煥,馮丹青,等.冠瘤海鞘同種群聚的化學(xué)誘因初步研究[J].海洋學(xué)報,2005,27(3):104-109.

[10]Kobak J,Pozna俳ska M,Kakareko T.Effect of attachment status and aggregation on the behaviour of the zebra mussel Dreissena polymorpha[J].Journal of Molluscan Studies,2009,75(2): 119-126.

[11]Okamura B.Formation and disruption of aggregations of Mytilu s edulis in the fouling community of San Francisco Bay,California [J].Marine Ecology Progress Series,1986,30:275-282.

[12]Burke R D.Pheromones and the gregarious settlement ofmarine invertebrate larvae[J].Bulletin of Marine Science,1986,39 (2):323-331.

[13]繆志前,劉知歡,徐繼林,等.光照強度對縊蟶稚貝生長的影響[J].寧波大學(xué)學(xué)報:理工版,2016,29(2):1-5.

[14]張永勝,董雙林,王芳,等.光照對刺參幼體存活、生長、發(fā)育和附著變態(tài)的影響[J].海洋湖沼通報,2014(1):36-41.

[15]Carl C,Poole A J,Vucko M J,et al.Optimising settlement assays of pediveligers and plantigrades of Mytilus galloprovincialis[J]. Biofouling,2011,27(8):859-868.

[16]Manoj Nair R,Appukuttan K K.Effect of temperature on the de-velopment,growth,survival and settlement of green mussel Perna viridis(Linnaeus,1758)[J].Aquaculture Research,2003,34 (12):1037-1045.

Effects of light intensity,water tem perature and density on aggregation of juvenilemussel Mytilus coruscus

XU Jia-kang1,PENG Li-hua1,GAOWei1,SHEN He-ding1,LIANG Xiao1,2,YANG Jin-long1,2
(1.Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources,Ministry of Education,ShanghaiOcean University,Shanghai201306, China;2.National Marine Biosciences International Joint Research Center,Ministry of Science and Technology,ShanghaiOcean University,Shanghai 201306,China)

The aggregation of juvenilemussel Mytilus coruscus was investigated atwater temperature of 13,18 and 23益,light intensity of0,10,20,60,and 200滋mol/(m2·s),and density of(5,10,20,30 and 50 individu-als per petridish to evaluate the interaction effects of light intensity,water temperature and juvenile densities on the percentages of aggregation.The results showed that the percentage of aggregation was positively correlated with the juvenile density,with high correlation coefficient(0.736),that is,the aggregation rate being increased with the increasing juvenile density.The light intensitywas shown to be negatively correlated with the percentage of aggrega-tion(P<0.0001),with correlation coefficient of-0.675,that is,the aggregation ratio being decreased with in-creasing light intensity.However,no significant correlation was observed beween water temperature and the aggre-gation rate,indicating that the water temperature did not play a crucial role in the aggregation of themussel juven-iles,with interaction influence of light intensity,water temperature and density of juveniles on aggregation of the ju-veniles.The findingswill provide a reference for understanding of the settlementmechanism of themussel.

Mytilus coruscus;juvenile;settlement;aggregation

S968.3

A厚殼貽貝Mytilus coruscus隸屬于軟體動物門Mollusca、瓣鰓綱Lamellibranchia、貽貝目Mytioi-da、貽貝科Mytilidae,是中國沿海地區(qū)常見的經(jīng)濟食用型海洋貝類[1]。厚殼貽貝富含人體所必需的氨基酸及其他礦物質(zhì)和微量元素,極具營養(yǎng)價值和藥用價值[2]。

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.03.004

2095-1388(2017)03-0275-05

2016-12-22

國家自然科學(xué)基金資助項目(41476131);上海高校高原學(xué)科建設(shè)項目(海洋科學(xué))

徐嘉康(1996—),男,本科生。E-mail:1411314@st.shou.edu.cn

楊金龍(1980—),男,教授,博士生導(dǎo)師。E-mail:jlyang@shou.edu.cn