柴 雨,董 婧,段 妍,孫 明,王 彬,李玉龍,劉修澤,王愛(ài)勇,王小林,于旭光,郭 棟

遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院,遼寧省海洋生物資源與生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 大連 116023

沙蜇(Nemopilemanomurai)是世界上最大的水母之一,成體水母直徑可達(dá)2 m,體重可達(dá)200 kg。自20世紀(jì)90年代末起,頻繁暴發(fā)于我國(guó)的渤海、黃海、東海北部以及日本海和韓國(guó)海域[1- 7]。沙蜇暴發(fā)期間對(duì)中、大型浮游動(dòng)物的攝食壓力超過(guò)浮游動(dòng)物的生產(chǎn)力,這種捕食壓力間接導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)的數(shù)量減少,浮游植物增多引發(fā)赤潮[8- 11]。同時(shí),沙蜇作為我國(guó)食用水母之一,伴隨著海蜇自然資源的衰退,近年來(lái)沙蜇的捕撈量已經(jīng)遠(yuǎn)超海蜇,成為市場(chǎng)上海蜇類(lèi)產(chǎn)品的主要來(lái)源[12]?？傊?沙蜇作為東北亞海區(qū)大型水母暴發(fā)優(yōu)勢(shì)種之一,因其生物量大,影響范圍廣,自暴發(fā)起便引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

隨著學(xué)者們?cè)谏瞅厣钍穂3]、生物學(xué)特征[13-14]、形態(tài)學(xué)[15-16]、海區(qū)分布生態(tài)特性[17-20]等方面的研究開(kāi)展,人們認(rèn)識(shí)到沙蜇水母體來(lái)源于螅狀體的橫裂生殖,螅狀體的種群數(shù)量是水母體暴發(fā)的基礎(chǔ)。沙蜇螅狀體來(lái)源于水母體有性繁殖與螅狀體無(wú)性繁殖兩種途徑。沙蜇水母體巨大,成熟后個(gè)體懷卵量大,有性繁殖產(chǎn)生新生螅狀體的基數(shù)大,螅狀體無(wú)性繁殖生成新生螅狀體的方式單一,僅為足囊繁殖并需要適宜環(huán)境下萌發(fā)[3,14,21-23]。所以,了解沙蜇通過(guò)有性繁殖對(duì)螅狀體種群的補(bǔ)充機(jī)制十分重要。在沙蜇有性繁殖的過(guò)程中,早期發(fā)育階段包括受精卵發(fā)育為浮浪幼蟲(chóng)、浮浪幼蟲(chóng)經(jīng)短暫的浮游生活后附著變態(tài)發(fā)育為底棲的早期螅狀體,這一過(guò)程通常需要3—7日完成。由于早期發(fā)育過(guò)程復(fù)雜且發(fā)育時(shí)間短不易觀察,加之沙蜇成熟水母體體積巨大、培養(yǎng)困難、實(shí)驗(yàn)材料獲取困難。目前,針對(duì)沙蜇有性繁殖階段的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。鹽度作為海區(qū)重要的環(huán)境因子,有報(bào)道稱其對(duì)其他種類(lèi)大型水母有性繁殖階段浮浪幼蟲(chóng)附著的影響顯著[24-27]。沙蜇每年春季水母體幼體在海灣河口及淺灘被發(fā)現(xiàn),同年的秋季成熟水母體在沿岸聚集進(jìn)行有性繁殖。雖然到目前為止仍沒(méi)有找到野生的沙蜇螅狀體種群,但是通過(guò)沙蜇分布移動(dòng)調(diào)查表明,沙蜇的發(fā)源地為河口、淺灘海域[19-20,28]。沙蜇產(chǎn)卵的季節(jié)正是夏季季風(fēng)期,降雨和河流徑流增加都會(huì)使沙蜇有性繁殖期間處于鹽度多變的生態(tài)環(huán)境下。較低和多變的鹽度可能對(duì)沙蜇有性繁殖階段的早期發(fā)育產(chǎn)生重要作用,從而影響螅狀體種群數(shù)量的補(bǔ)充。本文在遼東灣海區(qū)沙蜇產(chǎn)卵季節(jié)捕獲到成熟親體,在室內(nèi)通過(guò)人工繁育獲得實(shí)驗(yàn)材料沙蜇受精卵,結(jié)合室內(nèi)模擬生態(tài)實(shí)驗(yàn),研究了鹽度對(duì)沙蜇有性繁殖階段早期發(fā)育的影響。探討了不同鹽度培養(yǎng)下沙蜇有性繁殖階段受精卵發(fā)育、浮浪幼蟲(chóng)的附著變態(tài)及早期螅狀體的存活與生長(zhǎng)的差異。研究結(jié)果可揭示鹽度對(duì)沙蜇生活史繁殖及種群補(bǔ)充的作用機(jī)制,為探索沙蜇暴發(fā)的生態(tài)環(huán)境條件、尋找沙蜇的種群發(fā)源地提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

2015年9月在遼東灣遼寧省葫蘆島興城市海岸采用海蜇網(wǎng)捕撈到成熟的沙蜇水母體作為親體。將雌雄親體在育苗室內(nèi)分開(kāi)暫養(yǎng),取樣生殖腺在顯微鏡下鑒定成熟度后,將性腺成熟的雌雄親體移入同一培養(yǎng)池中,6 h后,每0.5 h取樣觀察。受精卵直徑60—80 μm,鏡下可見(jiàn)極體。受精卵出現(xiàn)后用孔徑25 μm的篩絹進(jìn)行收集。親體培養(yǎng)用水均取自遼寧省葫蘆島興城市海岸,經(jīng)黑暗沉淀并沙濾后使用。試驗(yàn)期間親體培養(yǎng)用水鹽度30—32,水溫隨室溫波動(dòng),范圍在23—26 ℃之間。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)置

鹽度對(duì)受精卵階段發(fā)育的影響、對(duì)浮浪幼蟲(chóng)變態(tài)附著的影響及對(duì)初生螅狀體生長(zhǎng)存活的影響實(shí)驗(yàn)均設(shè)置4個(gè)鹽度梯度,即S15、S20、S25、S30,實(shí)驗(yàn)用水來(lái)源與培養(yǎng)用水相同,溫度實(shí)驗(yàn)前用孔徑0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾后與去離子水混合,配好鹽度的實(shí)驗(yàn)用水靜置1 d后使用,鹽度測(cè)量采用PAL-06。

1.2.2受精卵發(fā)育階段試驗(yàn)

在解剖鏡(Nikon SMZ745T)下使用毛細(xì)吸管選取受精卵(卵膜完整),放入直徑35 mm培養(yǎng)皿中觀察培養(yǎng),培養(yǎng)體積10 mL。每鹽度組選取的受精卵數(shù)量為10個(gè),每組設(shè)3個(gè)平行。余下的受精卵放入裝有培養(yǎng)用水的800 mL方形透明PVC盒中培養(yǎng)。試驗(yàn)期間培養(yǎng)皿加蓋避免培養(yǎng)期間水分蒸發(fā),用解剖鏡(Nikon SMZ745T)時(shí)時(shí)觀察,以個(gè)體通過(guò)纖毛開(kāi)始單向運(yùn)動(dòng)為浮浪幼蟲(chóng)形成標(biāo)志統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

1.2.3浮浪幼蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育附著階段試驗(yàn)

在解剖鏡(Nikon SMZ745T)下,使用吸管選取約50個(gè)囊胚期受精卵,放入直徑35 mm培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)體積10 mL。待浮浪幼蟲(chóng)出現(xiàn)后,將未發(fā)育成功受精卵的及多余浮浪幼蟲(chóng)吸出然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。每鹽度組余下的浮浪幼蟲(chóng)數(shù)量為30個(gè),每組設(shè)3個(gè)平行。試驗(yàn)期間培養(yǎng)皿加蓋避免培養(yǎng)期間水分蒸發(fā)。每日用解剖鏡(Nikon SMZ745T)觀察浮浪幼蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育行為,當(dāng)觀察到浮浪幼蟲(chóng)旋轉(zhuǎn)速度下降時(shí)在培養(yǎng)皿中加入剪裁后的波紋板作為附著基,以浮浪幼蟲(chóng)一段膨大生成早期螅狀體(4觸手螅狀體)為標(biāo)志統(tǒng)計(jì)數(shù)量,浮浪幼蟲(chóng)全部附著變態(tài)或解體時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。

1.2.4早期螅狀體發(fā)育階段試驗(yàn)

將附著有沙蜇4觸手螅狀體的波紋板剪裁成小片,置于尺寸為100 mm×80 mm×40 mm的方形帶蓋塑料盒中,加入100 mL培養(yǎng)用水,解剖鏡(Nikon SMZ745T)下每鹽度組選取30個(gè)螅狀體,多余螅狀體用解剖針從螅狀體底部剝離,每組設(shè)3個(gè)平行,每日投喂一次輪蟲(chóng)(Brachionusplicatilis),每日投餌前在解剖鏡(Nikon SMZ745T)下觀察螅狀體狀態(tài),并測(cè)量早期螅狀體口柄直徑,實(shí)驗(yàn)持續(xù)到連續(xù)三日螅狀體個(gè)數(shù)不變且個(gè)體狀態(tài)健康(食物消化后觸手舒展,捕捉食物時(shí)反應(yīng)敏捷)為止,統(tǒng)計(jì)存活螅狀體數(shù)量。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

受精卵發(fā)育到各階段的發(fā)育率Development rate of egg(DRE,%)=Ft/Fo× 100

浮浪幼蟲(chóng)變態(tài)附著率 Settlement rate of planula(SRP,%)=Pt/Po× 100

存活率Survival rate (SR,%) =Nt/No× 100

相對(duì)增長(zhǎng)率Relative growth rate(RGR,%) =(Dt-Do)Do× 100

特定生長(zhǎng)率 Specific growth rate(SGR,%/d)=(lnDt- lnDo)t× 100

式中,Fo為試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)受精卵細(xì)胞個(gè)數(shù),Ft代表各發(fā)育階段的受精卵細(xì)胞個(gè)數(shù),Po為試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)浮浪幼蟲(chóng)的數(shù)量,Pt為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)為早期螅狀體的數(shù)量,No為試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)早期螅狀體的個(gè)數(shù),Nt為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)早期螅狀體的數(shù)量。Dt、Do分別為試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)早期螅狀體的口柄直徑(mm)。螅狀體口柄直徑(mm)：口面觀圓周最大水平面的直徑,當(dāng)口面觀不為圓形時(shí),取幾何圖形最大直徑與最小直徑的平均值。

運(yùn)用單因素方差分析(One—way ANOVA)檢驗(yàn)不同鹽度對(duì)沙蜇受精卵發(fā)育率、浮浪幼蟲(chóng)的變態(tài)附著率及初生螅狀體的存活率的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ± SD)表示,用Excel 2016及SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用Duncan′s多重比較檢驗(yàn)組間差異,以P< 0.05作為顯著性水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽度對(duì)沙蜇受精卵發(fā)育的影響

由表1可見(jiàn),沙蜇受精卵細(xì)胞發(fā)育時(shí)間短暫,試驗(yàn)8小時(shí)后各鹽度組受精卵均發(fā)育為浮浪幼蟲(chóng)。其中,鹽度20、25、30組受精卵的細(xì)胞發(fā)育速度基本一致,三組從受精卵出現(xiàn)到發(fā)育至囊胚期的細(xì)胞發(fā)育率均為100%,發(fā)育到原腸胚期時(shí)鹽度30試驗(yàn)組發(fā)育率仍為100%,鹽度25及鹽度20試驗(yàn)組的細(xì)胞發(fā)育率為96.67%但三組間差異不顯著(P> 0.05),在原腸胚發(fā)育到浮浪幼蟲(chóng)階段受精卵發(fā)育率開(kāi)始下降,發(fā)育至浮浪幼蟲(chóng)后鹽度20組細(xì)胞發(fā)育率最高,為56.67%,顯著高于其他組。鹽度30、25試驗(yàn)組比例為50.00%和43.33%,兩組間差異不顯著(P> 0.05)。

表1 不同鹽度對(duì)沙蜇受精卵發(fā)育速度及發(fā)育率的影響

鹽度15的試驗(yàn)組沙蜇受精卵發(fā)育慢于其他鹽度組,發(fā)育到囊胚期的時(shí)間晚于其他鹽度組,與其他鹽度組不同,從受精卵至囊胚期期間試驗(yàn)組內(nèi)的受精卵已出現(xiàn)細(xì)胞發(fā)育停止的現(xiàn)象,發(fā)育至囊胚期的發(fā)育率也顯著低于其他鹽度組,發(fā)育率為56.67%。試驗(yàn)至8 h后其他鹽度組受精卵發(fā)育至浮浪幼蟲(chóng),本組細(xì)胞體表出現(xiàn)纖毛尚未開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),處于原腸胚后期時(shí),發(fā)育晚于其他鹽度組,且發(fā)育率顯著低于其他鹽度組(P< 0.05)。

綜上,沙蜇早期發(fā)育最適鹽度在20左右,低鹽度對(duì)受精卵發(fā)育影響大于高鹽度。低鹽度導(dǎo)致受精卵細(xì)胞發(fā)育延遲且發(fā)育率明顯降低。高鹽度不影響受精卵發(fā)育速度,但對(duì)發(fā)育率影響顯著。

2.2 鹽度對(duì)浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)的影響

試驗(yàn)過(guò)程中觀察到沙蜇浮浪幼蟲(chóng)在不同鹽度培養(yǎng)下附著變態(tài)發(fā)育的速度不盡相同,狀態(tài)也有差異。

培養(yǎng)后的第1天,鹽度15組中浮浪幼蟲(chóng)一部分沉在培養(yǎng)皿底不動(dòng),另一部分緩慢自轉(zhuǎn)且游動(dòng),狀態(tài)不活潑；其他鹽度組中,浮浪幼蟲(chóng)體型拉長(zhǎng),自轉(zhuǎn)的同時(shí)在培養(yǎng)皿中游動(dòng),狀態(tài)活潑。

培養(yǎng)后的第2天,鹽度15組中浮浪幼蟲(chóng)均未進(jìn)一步發(fā)育且前一天沉底的浮浪幼蟲(chóng)中一部分出現(xiàn)邊緣溶解解體現(xiàn)象；鹽度20、25組中觀察到部分浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)為早期螅狀體,余下的浮浪幼蟲(chóng)自轉(zhuǎn)及游動(dòng)速度降低,此時(shí)在培養(yǎng)皿中浮浪幼蟲(chóng)和早期螅狀體同時(shí)存在,鏡下觀察到附著的早期螅狀體觸手舒展、有刺細(xì)胞分布,胃囊內(nèi)可見(jiàn)浮浪幼蟲(chóng)；鹽度30組中少數(shù)浮浪幼蟲(chóng)附著形成錐形體,即蟲(chóng)體停止游動(dòng),在水中成垂直形態(tài),一端附著,另一端膨大但尚未發(fā)育成觸手。

培養(yǎng)后的第3天,鹽度15組浮浪幼蟲(chóng)附著形成錐形體和早期螅狀體；鹽度20組附著的早期螅狀體觸手舒展,胃囊內(nèi)可見(jiàn)浮浪幼蟲(chóng),培養(yǎng)皿中已無(wú)浮浪幼蟲(chóng)；鹽度25組附著的早期螅狀體觸手舒展,胃囊內(nèi)可見(jiàn)浮浪幼蟲(chóng),培養(yǎng)皿可見(jiàn)少量浮浪幼蟲(chóng)緩慢自轉(zhuǎn)及游動(dòng)；鹽度30組附著的錐形體均已發(fā)育成早期螅狀體,觸手舒展、有刺細(xì)胞分布,胃囊內(nèi)未見(jiàn)浮浪幼蟲(chóng),同時(shí)可見(jiàn)培養(yǎng)皿中浮浪幼蟲(chóng)自轉(zhuǎn)及游動(dòng)速度下降。

培養(yǎng)后的第4天,鹽度15組早期螅狀體數(shù)量增多,同時(shí)可見(jiàn)培養(yǎng)皿中浮浪幼蟲(chóng)自轉(zhuǎn)及游動(dòng),速度沒(méi)有明顯變化；鹽度20組早期螅狀體數(shù)量不變,觸手舒展；鹽度25組早期螅狀體數(shù)量增多,觸手舒展,培養(yǎng)皿中已無(wú)浮浪幼蟲(chóng)；鹽度30組早期螅狀體數(shù)量不變,觸手舒展,培養(yǎng)皿中已無(wú)浮浪幼蟲(chóng)。

培養(yǎng)后的第5—7天,鹽度15組早期螅狀體數(shù)量不變,培養(yǎng)皿中可見(jiàn)浮浪幼蟲(chóng)緩慢自轉(zhuǎn)及游動(dòng)。其他鹽度組早期螅狀體數(shù)量不變,觸手舒展,培養(yǎng)皿中無(wú)浮浪幼蟲(chóng)。

至培養(yǎng)后的第8天,鹽度15組中早期螅狀體數(shù)量相同,培養(yǎng)皿中浮浪幼蟲(chóng)全部分解消亡。

鏡下觀察可知,不同鹽度下沙蜇浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)發(fā)育成早期螅狀體的時(shí)間為2—5 d,培養(yǎng)5 d后僅鹽度15組有存活的浮浪幼蟲(chóng)但也沒(méi)有再附著發(fā)育；鹽度20、25組最早出現(xiàn)早期螅狀體,觸手舒展具備捕食能力；鹽度15組浮浪幼蟲(chóng)自轉(zhuǎn)及游動(dòng)速度低,發(fā)育遲緩、早期螅狀體出現(xiàn)時(shí)間最晚。

將各鹽度組的浮浪幼蟲(chóng)附著率分析可知(圖1),在培養(yǎng)后的第3d各鹽度組的浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)率開(kāi)始出現(xiàn)差異,至第8天試驗(yàn)結(jié)束,鹽度25組附著變態(tài)率最高與鹽度20組差異不顯著(P> 0.05),鹽度15組附著變態(tài)率最低與鹽度30組差異不顯著(P> 0.05),鹽度20、25組的浮浪幼蟲(chóng)的附著變態(tài)率顯著高于鹽度15、30組(P< 0.05)。

圖1 不同鹽度培養(yǎng)下的沙蜇浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)率 Fig.1 Settlement rates of N. nomurai planula at different salinities

由圖1可見(jiàn),鹽度20、30組在培養(yǎng)后的第3天浮浪幼蟲(chóng)的附著變態(tài)率開(kāi)始穩(wěn)定,鹽度15、25組在培養(yǎng)后的第4天附著變態(tài)率開(kāi)始穩(wěn)定。但結(jié)合鏡下觀察可知,各鹽度組附著變態(tài)率穩(wěn)定的原因應(yīng)該不盡相同。鹽度20、25組培養(yǎng)后第2天在附著的早期螅狀體的胃囊內(nèi)發(fā)現(xiàn)浮浪幼蟲(chóng),分別在第3天、4天培養(yǎng)皿中已無(wú)浮浪幼蟲(chóng),分析兩組附著變態(tài)率穩(wěn)定的原因應(yīng)該為浮浪幼蟲(chóng)被水體中的早期螅狀體捕食。而鹽度15組在培養(yǎng)后第2天起觀察到浮浪幼蟲(chóng)的溶解解體、附著的早期螅狀體胃囊內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)過(guò)浮浪幼蟲(chóng),其附著變態(tài)率穩(wěn)定的原因應(yīng)該為低鹽度導(dǎo)致的浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育遲緩及停滯。

綜上,本試驗(yàn)結(jié)果表明,適宜的鹽度對(duì)沙蜇浮浪幼蟲(chóng)的附著變態(tài)發(fā)育及附著變態(tài)發(fā)育率十分重要。鹽度20、25是沙蜇浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育的適宜鹽度,適宜鹽度下先附著發(fā)育形成的早期螅狀體已經(jīng)具備捕食能力,且能捕食到水中游動(dòng)的浮浪幼蟲(chóng)。低鹽度導(dǎo)致浮浪幼蟲(chóng)活力降低、發(fā)育遲緩、溶解解體,雖然延長(zhǎng)了浮浪幼蟲(chóng)的存活時(shí)間但后期存活的浮浪幼蟲(chóng)沒(méi)有再發(fā)育附著。

2.3 鹽度對(duì)早期螅狀體存活及生長(zhǎng)的影響

2.3.1鹽度對(duì)早期螅狀體存活的影響

試驗(yàn)期間,觀察到健康的早期螅狀體攝食前觸手舒展,捕食時(shí)觸手反應(yīng)靈敏,攝食后觸手收縮胃囊膨大,食物消化后觸手恢復(fù)舒展；不健康的早期螅狀體狀態(tài)則相反,導(dǎo)致無(wú)法攝食,出現(xiàn)觸手萎縮,口柄直徑慢慢萎縮解體。試驗(yàn)中以早期螅狀體解體為死亡標(biāo)志。由圖2可見(jiàn),在各鹽度組中沙蜇早期螅狀體的存活率隨著培養(yǎng)時(shí)間下降,其中鹽度20、25、30組存活率分別為95.77%、87.97%和87.97%,三組間存活率差異不顯著(P> 0.05)。鹽度15組在培養(yǎng)后的第6天開(kāi)始早期螅狀體的存活率下降明顯,試驗(yàn)結(jié)束時(shí),存活率為14.35%,顯著低于其他鹽度組(P< 0.05)。

圖2 不同鹽度培養(yǎng)下的沙蜇早期螅狀體存活率 Fig.2 Survival rates of N. nomurai 4 tentacles polyp at different salinities

試驗(yàn)結(jié)果表明,鹽度在20—30間適宜沙蜇早期螅狀體存活,低鹽度可導(dǎo)致沙蜇早期螅狀體萎縮解體存活顯著降低。

2.3.2鹽度對(duì)早期螅狀體生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),不健康的早期螅狀體在觸手收縮后捕食能力喪失,隨后會(huì)出現(xiàn)口柄萎縮,解體現(xiàn)象,且無(wú)恢復(fù)情況,所以在試驗(yàn)期間出現(xiàn)觸手收縮口柄萎縮則不再測(cè)量其生長(zhǎng)。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)早期螅狀體口柄直徑平均為0.1 mm,試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的螅狀體口柄直徑可達(dá)0.5 mm。各試驗(yàn)組早期螅狀體的相對(duì)增長(zhǎng)率和特定增長(zhǎng)率可直觀反映早期螅狀體的生長(zhǎng)情況。如圖3可見(jiàn),各鹽度組早期螅狀體的相對(duì)增長(zhǎng)率隨著培養(yǎng)時(shí)間增長(zhǎng)而升高,在培養(yǎng)第9d后相對(duì)增長(zhǎng)率出現(xiàn)差異,到試驗(yàn)結(jié)束時(shí),鹽度25、30、20組的相對(duì)增長(zhǎng)率顯著高于鹽度15組(P< 0.05),但三組間差異不顯著(P> 0.05)。各鹽度組早期螅狀體的特定增長(zhǎng)率趨勢(shì)并不相同,其中鹽度15、20組的特定增長(zhǎng)率在培養(yǎng)期間持續(xù)升高,鹽度25、30組在培養(yǎng)12 d后特定增長(zhǎng)率出現(xiàn)下降(圖4),在試驗(yàn)結(jié)束時(shí),鹽度25、30、20組的相對(duì)增長(zhǎng)率顯著高于鹽度15組(P< 0.05),但三組間差異不顯著(P> 0.05)。

圖3 不同鹽度培養(yǎng)下的沙蜇早期螅狀體相對(duì)增長(zhǎng)率 Fig.3 Relative growth rate of N. nomurai 4 tentacles polyp at different salinities

圖4 不同鹽度培養(yǎng)下的沙蜇早期螅狀體特定增長(zhǎng)率 Fig.4 Specific growth rate of N. nomurai 4 tentacles polyp at different salinities

試驗(yàn)結(jié)果表明,鹽度在20—30間適宜沙蜇早期螅狀體的生長(zhǎng),低鹽度可導(dǎo)致沙蜇早期螅狀體觸手萎縮影響捕食,從而對(duì)螅狀體生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

3 討論

水母暴發(fā)給海洋生態(tài)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),同時(shí)水母暴發(fā)是全球變化下海洋生態(tài)系統(tǒng)演變的一種綜合體現(xiàn),與環(huán)境變化息息相關(guān)[29-38]。其中,鹽度被認(rèn)為是水母暴發(fā)的重要環(huán)境影響因子之一,對(duì)水母生活史的各發(fā)育階段產(chǎn)生影響[39-46]。Dong 等[20]通過(guò)對(duì)遼東灣沙蜇連續(xù)10年的海區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)鹽度對(duì)沙蜇生物量影響顯著,在鹽度較低(6—7月平均鹽度25—26)的年份,沙蜇生物量遠(yuǎn)低于其他年份。同時(shí),有研究報(bào)道沙蜇螅狀體適宜的生存鹽度范圍較廣為15—37.5[39]。那么鹽度對(duì)沙蜇的影響可能發(fā)生在早期發(fā)育階段。本文研究對(duì)象沙蜇捕獲于遼東灣北部河口區(qū),是沙蜇發(fā)源地之一[19-20],在沙蜇產(chǎn)卵的8—9月份,海區(qū)鹽度受河流徑流影響,每年的8月為主汛期,9月河口低鹽區(qū)(鹽度< 30)面積最大[47]。本研究結(jié)果表明。在鹽度15—30范圍鹽度對(duì)沙蜇有性繁殖的早期階段影響顯著。

3.1 鹽度對(duì)沙蜇受精卵及浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育的影響

受精卵是沙蜇有性繁殖階段早期發(fā)育的開(kāi)始,受精卵發(fā)育至浮浪幼蟲(chóng)分為卵裂、胚層發(fā)育和器官發(fā)生3個(gè)階段,發(fā)育時(shí)間非常短暫,本試驗(yàn)觀察8h后鹽度20、25、30組受精卵發(fā)育為浮浪幼蟲(chóng),表現(xiàn)為體表布滿纖毛在水體里游動(dòng),鹽度15受精卵發(fā)育至原腸胚后期細(xì)胞體表已經(jīng)出現(xiàn)纖毛但是尚未開(kāi)始自轉(zhuǎn), Yuan[48]和陳昭廷等[49]對(duì)海月水母胚胎發(fā)育研究發(fā)現(xiàn)其受精卵從原腸胚期發(fā)育到浮浪幼蟲(chóng)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,纖毛開(kāi)始于原腸胚期,浮浪幼蟲(chóng)出現(xiàn)開(kāi)始于細(xì)胞單向轉(zhuǎn)動(dòng),這于本試驗(yàn)觀察相同。目前環(huán)境因子對(duì)受精卵發(fā)育影響尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道,本文研究發(fā)現(xiàn)早在受精卵發(fā)育時(shí)期鹽度已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)生影響,表現(xiàn)為低鹽度(15)對(duì)發(fā)育的影響大于高鹽度(30)。高鹽度不影響受精卵發(fā)育,但對(duì)發(fā)育率產(chǎn)生不利影響。低鹽度受精卵細(xì)胞發(fā)育延遲而且發(fā)育率明顯降低,受精卵發(fā)育最適鹽度為20。受精卵發(fā)育時(shí)期是形態(tài)變化和結(jié)構(gòu)形成的最強(qiáng)烈時(shí)期,其發(fā)育率的下降受到鹽度影響的同事也與自身發(fā)育有關(guān)。試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)受精卵發(fā)育速度快,為了試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間一致且便于觀察,各試驗(yàn)組選取受精卵數(shù)量為10,試驗(yàn)在解剖鏡下補(bǔ)充光源條件下觀察及采集圖片,樣本數(shù)量及光照可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

沙蜇浮浪幼蟲(chóng)體型從圓形逐漸變?yōu)闄E圓,在水中以纖毛活潑的游動(dòng)。鹽度對(duì)浮浪幼蟲(chóng)影響表現(xiàn)在活力、發(fā)育、個(gè)體消亡及存活幾個(gè)方面。本文研究結(jié)果表明,鹽度對(duì)沙蜇浮浪幼蟲(chóng)的附著變態(tài)發(fā)育影響顯著。低鹽度(15)導(dǎo)致浮浪幼蟲(chóng)活力降低、發(fā)育遲緩、附著發(fā)育率顯著降低。這與其他種類(lèi)水母的研究結(jié)果相同,Holst等[25]對(duì)德國(guó)北部海域的兩種霞水母Cyaneacapillata和C.lamarckii進(jìn)行了研究可見(jiàn)鹽度對(duì)有性繁殖階段的影響報(bào)道,指出在鹽度低于20時(shí)浮浪幼蟲(chóng)無(wú)法附著變態(tài)。Conley等[26]研究結(jié)果表明,低鹽對(duì)日本海域的海月水母(Aureliaaurita) 的浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)產(chǎn)生顯著影響低鹽度20、15浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育遲緩。孫婷婷等[24]研究發(fā)現(xiàn)黃渤海沿岸海月水母浮浪幼蟲(chóng)在低鹽度環(huán)境下(18、22、26) 運(yùn)動(dòng)速度顯著降低。本文觀察發(fā)現(xiàn)鹽度15時(shí)浮浪幼蟲(chóng)存活時(shí)間較長(zhǎng),但是附著時(shí)間集中在培養(yǎng)后的第3—4天,之后的浮浪幼蟲(chóng)雖存活多天但沒(méi)有繼續(xù)附著變態(tài)發(fā)育。Conley等[27]對(duì)海月水母研究中發(fā)現(xiàn),鹽度15時(shí)海月水母浮浪幼蟲(chóng)的存活時(shí)間顯著增加,但附著變態(tài)后的螅狀體發(fā)生了畸形,與本文觀察到的結(jié)果相似。所以,本文認(rèn)為低鹽(15)時(shí)浮浪幼蟲(chóng)的存活時(shí)間增長(zhǎng)對(duì)其附著發(fā)育沒(méi)有幫助,是發(fā)育延遲的表現(xiàn)。本文還發(fā)現(xiàn)相比于受精卵發(fā)育,沙蜇的浮浪幼蟲(chóng)對(duì)高鹽度的適宜能力有所增加,鹽度20、25浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育附著發(fā)育率差異不顯著,適宜鹽度下先附著的浮浪幼蟲(chóng)發(fā)育形成的早期螅狀體已經(jīng)具備捕食能力,且能捕食到水中游動(dòng)的浮浪幼蟲(chóng),從而獲取到營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行下一步的生長(zhǎng)發(fā)育。試驗(yàn)期間鹽度20、25組的浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)成的早期幼體對(duì)試驗(yàn)組的浮浪幼蟲(chóng)進(jìn)行了捕食,可能對(duì)兩組的浮浪幼蟲(chóng)附著變態(tài)率產(chǎn)生影響,但不影響結(jié)果趨勢(shì)。

3.2 鹽度對(duì)沙蜇早期螅狀幼體存活及生長(zhǎng)的影響

沙蜇的早期螅狀體指浮浪幼蟲(chóng)附著后發(fā)育成的4觸手螅狀體,口柄直徑平均為100 μm。成熟螅狀體具有16觸手,口柄直徑700—1300 μm。本文研究發(fā)現(xiàn),鹽度20、25、30是沙蜇的早期螅狀體生長(zhǎng)存活的適宜鹽度,三組鹽度存活率在87.79%—95.77%之間沒(méi)有顯著差異。鹽度15時(shí)早期螅狀幼體的存活顯著降低,個(gè)體生長(zhǎng)較慢。Dong 等[39]研究發(fā)現(xiàn)沙蜇的成熟螅狀體在鹽度10—30的環(huán)境下可存活且較好的成長(zhǎng)。與成熟螅狀體相比,早期螅狀體對(duì)鹽度的適應(yīng)范圍要窄一些,分析原因可能為觸手少口柄直徑小,捕食能力弱,體內(nèi)增值細(xì)胞更處于分化中,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差,隨著生長(zhǎng)發(fā)育其觸手增多、體積增大,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也增強(qiáng)。研究結(jié)果表明,相對(duì)于受精卵和浮浪幼蟲(chóng)的發(fā)育早期螅狀體對(duì)高鹽度的適應(yīng)能力進(jìn)一步的增加,但鹽度對(duì)早期螅狀體的生長(zhǎng)存活有顯著影響。其中,低鹽(15)導(dǎo)致沙蜇早期螅狀幼體生長(zhǎng)緩慢且存活率顯著下降。在鹽度對(duì)海月水母螅狀體生長(zhǎng)存活的研究中也發(fā)現(xiàn)低鹽的不適應(yīng)性,其中Sokolowski等[27]指出波羅的海的海月水母在鹽度12以下不能正常生活。孫明等[45]發(fā)現(xiàn)鹽度低于15后黃渤海海域海月水母螅狀體無(wú)法存活。

綜合試驗(yàn)結(jié)果,本文認(rèn)為鹽度對(duì)沙蜇有性繁殖階段早期發(fā)育影響顯著。隨著沙蜇受精卵、浮浪幼蟲(chóng)、早期螅狀的生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)鹽度的適應(yīng)能力逐步增加。這種趨勢(shì)與沙蜇的生存環(huán)境相同。沙蜇的有性繁殖發(fā)生在8—9月,降雨期使河流的徑流量增大河口沿岸的低鹽(30)范圍擴(kuò)大,給河口近海的低鹽環(huán)境給沙蜇的有性繁殖提供了適宜的鹽度,有性繁殖結(jié)束新的底棲螅狀體生成,河流開(kāi)始進(jìn)入枯水期,海區(qū)鹽度逐步升高,螅狀體在海區(qū)越冬至第二年春季橫裂或繼續(xù)以螅狀體形態(tài)多年存活。但是,夏季季風(fēng)季節(jié)的極端降雨事件導(dǎo)致徑流量激增,使河口近海鹽度短期內(nèi)顯著降低,本文研究發(fā)現(xiàn)沙蜇受精卵發(fā)育僅需8 h,浮浪幼蟲(chóng)附著集中在3—4 d,那么海區(qū)短期的鹽度降低可能成為沙蜇有性繁殖的不利因素。Dong等[20]通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)鹽度對(duì)沙蜇生物量影響顯著,在6、7月平均鹽度25—26年份,沙蜇生物量遠(yuǎn)低于鹽度30—32年份。在沙蜇生活的海域6、7月進(jìn)入雨季,8月為主汛期,9月海區(qū)鹽度達(dá)到最低值。這可能是海區(qū)沙蜇減產(chǎn)的原因。在更早的魯男等[50]關(guān)于遼東灣海蜇資源量銳減的原因的研究中,也指出80到90年代遼東灣海蜇的三次資源量銳減(低于上一年95%以上)與前一年雙臺(tái)子河和大遼河的8月平均淡水注入量過(guò)多(超100 m3/s)吻合。沙蜇分布海區(qū)生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多變,影響其暴發(fā)的原因也是多方面的,鹽度作為重要環(huán)境之一,通過(guò)對(duì)沙蜇有性繁殖階段早期發(fā)育的影響進(jìn)而影響了沙蜇對(duì)其螅狀體種群的數(shù)量的補(bǔ)充,從而影響其水母體的資源量及暴發(fā)是值得探討的。