董成浩，趙文，魏杰，董顯坤，左鎵琪

(大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院,遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023)

殼紋船卵溞ScapholeberiskingiSars是一種淡水枝角類，隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門Arthropoda甲殼動(dòng)物亞門Crustacea枝角類Cladocera異足目Anomopoda溞科Daphniidae船卵溞屬Scapholeberis，常棲息于水坑、池沼等小型水域及稻田中，因其嗜暖的特性也可生活在水溫高達(dá)35 ℃的溫泉中[1]。枝角類具有繁殖能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好等特點(diǎn)，對(duì)鹽度具有一定的適應(yīng)能力，有發(fā)展馴化成為海水養(yǎng)殖動(dòng)物活餌料的潛力。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)枝角類的馴化研究實(shí)例較多，主要包括直額裸腹溞Moinarectirostris[2]、蒙古裸腹溞M.mongolica[3-4]、多刺裸腹溞M.macrocopa[5]、近親裸腹溞M.affinis[6]、大型溞Daphniamagna[7]、蚤狀溞D.pulex、老年低額溞Simocephalusvetulus[8]、透明溞Daphniahyalina[9]和長(zhǎng)額象鼻溞Bosminalongirostris[10]等，而對(duì)殼紋船卵溞的研究較少，且主要對(duì)其形態(tài)、繁殖力、生命周期[11]、生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)[12]和棲息地[13-15]等有一些報(bào)道。為此，本研究中進(jìn)行了鹽度對(duì)殼紋船卵溞存活、生長(zhǎng)和繁殖的影響試驗(yàn)，旨在為深入研究淡水枝角類實(shí)驗(yàn)種群生態(tài)學(xué)，開發(fā)海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物活餌料，以及監(jiān)測(cè)水域富營(yíng)養(yǎng)化、海水侵蝕和鹽堿化等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

于2016—2019年在北京五大水系開展了殼紋船卵溞分布調(diào)查，采集該溞帶回遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分離后，在生物顯微鏡(麥克奧迪Motic-BA210)下觀察測(cè)定。在室溫條件下投喂斜生柵藻Scenedesmusobliquus進(jìn)行馴化培養(yǎng)，待殼紋船卵溞適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室條件以后，挑取同步幼溞或同生群進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)用海水取自遼寧省大連市黑石礁海域，經(jīng)過濾、煮沸待其冷卻至室溫后，利用鹽度計(jì)確定其鹽度，并根據(jù)試驗(yàn)設(shè)定的鹽度加入一定量經(jīng)煮沸的純水調(diào)至所需鹽度。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)生物培養(yǎng)條件 殼紋船卵溞在光照強(qiáng)度2 000～3 000 lx、光照周期12 D∶12 L、溫度(25±1)℃的光照培養(yǎng)箱(中器PGX-250B)內(nèi)投喂餌料斜生柵藻培養(yǎng)。

1.2.2 急性鹽度耐受性試驗(yàn) 挑選殼紋船卵溞的同步溞(溞齡<24 h，體長(zhǎng)為28.5 μm±1.5 μm)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，急性鹽度耐受性試驗(yàn)中設(shè)置0(對(duì)照組)、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0共7個(gè)鹽度組，每個(gè)組設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)中放10只同步溞。將殼紋船卵溞置于20 mL試管中，在連續(xù)培養(yǎng)24 h和48 h時(shí)觀察其存活情況，以殼紋船卵溞不再運(yùn)動(dòng)并沉入瓶底為死亡標(biāo)志，試驗(yàn)期間不投喂和不換水。24、48 h的LC50及其安全鹽度通過SPSS 23.0軟件用概率單位法求得。

1.2.3 慢性鹽度耐受性試驗(yàn) 試驗(yàn)在恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行。將選取出的同步溞(溞齡<24 h)置于20 mL玻璃試管中，每個(gè)管中放置1只幼溞，培養(yǎng)液每3 d更換一次。試驗(yàn)鹽度根據(jù)急性鹽度耐受性試驗(yàn)得出的安全鹽度即0.31進(jìn)行設(shè)定，分別為0(對(duì)照組)、0.5、1.0、1.5、2.0共5個(gè)鹽度組，每個(gè)鹽度組設(shè)置10個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)期間，觀察記錄溞每天的存活情況、初次產(chǎn)幼時(shí)間和每次產(chǎn)幼數(shù)，在第2、4、6、10、14天時(shí)各測(cè)量一次體長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)束的標(biāo)志為全部試驗(yàn)個(gè)體死亡。

1.2.4 指標(biāo)的計(jì)算 安全鹽度和體長(zhǎng)增長(zhǎng)率計(jì)算公式為

Sc=(48 h LC50×0.3)/(24 h LC50/48 h LC50)2，
RL=(Lt-L0)/L0×100%。

其中：Sc為安全鹽度；LC50為半致死鹽度；RL為體長(zhǎng)增長(zhǎng)率(%)；L0、Lt分別為試驗(yàn)開始(即第0天)和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)殼紋船卵溞的體長(zhǎng)(μm)。

采用Lotka提出經(jīng)Birch和林昌善簡(jiǎn)化的公式計(jì)算種群增長(zhǎng)參數(shù)：

T=(∑xmxlx)/R0,λ=erm。

其中：rm為內(nèi)稟增長(zhǎng)率(d-1)；R0為凈增殖量(個(gè))；T為世代周期(d)；λ為周限增長(zhǎng)率(d-1)；x為日齡(d)；lx為x齡時(shí)的存活率(%)；mx為x齡時(shí)的出生率(%)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±S.D.)表示。試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan法進(jìn)行組間多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼紋船卵溞的形態(tài)再描述和分布

殼紋船卵溞雌體長(zhǎng)為0.60～1.20 mm，體短近長(zhǎng)方形，暗灰或暗褐色；吻短而鈍，吻部的末端和殼瓣的前緣顏色更深；殼瓣腹緣平直，其前端有一棱角突起顯著，沿緣列生細(xì)而密的剛毛；后腹角延伸出一根短而粗的殼刺；頭短，約占體長(zhǎng)的1/4；復(fù)眼很大位于頭頂，單眼小呈圓點(diǎn)狀，靠近吻的末端；第一觸角非常短小，稍微突出于吻部的下方，第二觸角剛毛式為0-0-1-3/1-1-3；腸管前部具一對(duì)盲囊；后腹部短而寬，有肛刺5～6個(gè)；靠近殼瓣后緣有數(shù)條與后緣平行的殼紋(圖1)。殼紋船卵溞雄性體長(zhǎng)為0.80 mm，殼瓣后腹角的殼刺較長(zhǎng)，吻不發(fā)達(dá)，第一觸角略大于雌體；第一胸肢具鉤及鞭毛，后腹部背緣的中部顯著凹陷。該溞廣泛存在于中國(guó)各地，如北京的媯水河、溫榆河、官廳水庫、天開水庫、玉淵潭、柳蔭公園青年湖和漢石橋濕地，以及山東大汶河等水域。

圖1 殼紋船卵溞(雌體)Fig.1 Water fleas Scapholeberis kingi Sars(1903)(female)

2.2 鹽度對(duì)殼紋船卵溞的急性毒性

從表1可見：由鹽度對(duì)數(shù)(x)和死亡概率單位(y)建立線性回歸方程，結(jié)果表明，殼紋船卵溞的24 h LC50=3.35，48 h LC50=2.27，安全鹽度為0.31。

表1 不同時(shí)間下殼紋船卵溞鹽度效應(yīng)曲線方程和半致死鹽度

2.3 鹽度對(duì)殼紋船卵溞的慢性毒性

2.3.1 鹽度對(duì)殼紋船卵溞存活率和存活時(shí)間的影響 鹽度對(duì)殼紋船卵溞的存活率和存活時(shí)間的影響見圖2、表2。殼紋船卵溞的存活率隨著鹽度的升高而顯著降低，其中，第19天時(shí)，0.5鹽度組的存活率超過對(duì)照組，總體來看，存活率由大到小依次為0.5鹽度組、對(duì)照組、1.0、1.5、2.0鹽度組(圖2)；0.5鹽度組溞的壽命也最高，與對(duì)照組無顯著性差異(P>0.05)，但二者均顯著高于1.5和2.0鹽度組(P<0.05)(表2)。

表2 鹽度對(duì)殼紋船卵溞生長(zhǎng)及生殖參數(shù)的影響Tab.2 Effects of salinity on growth and reproductive parameters in water fleas Scapholeberis kingi

圖2 鹽度對(duì)殼紋船卵溞存活率的影響Fig.2 Effects of salinity on the survival rate in water fleas Scapholeberis kingi

2.3.2 鹽度對(duì)殼紋船卵溞生長(zhǎng)和繁殖的影響 從表2可見：殼紋船卵溞體長(zhǎng)增長(zhǎng)率隨著鹽度的升高呈現(xiàn)出先降低后升高再降低的變化趨勢(shì)，1.5鹽度組體長(zhǎng)增長(zhǎng)率最大，僅1.0、1.5鹽度組顯著高于對(duì)照組和0.5鹽度組(P<0.05)；殼紋船卵溞產(chǎn)前發(fā)育期在鹽度為0.5時(shí)最長(zhǎng)，鹽度1.5時(shí)最短，但各鹽度組均無顯著性差異(P>0.05)；殼紋船卵溞初次產(chǎn)幼數(shù)隨鹽度升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中1.0鹽度組初次產(chǎn)幼數(shù)最多，顯著高于2.0鹽度組(P<0.05)；殼紋船卵溞總生殖量隨鹽度升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中1.0鹽度組溞總生殖量最多，對(duì)照組、0.5、1.0鹽度組總生殖量顯著高于1.5、2.0鹽度組(P<0.05)。

2.3.3 鹽度對(duì)殼紋船卵溞種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響 從表3可見：殼紋船卵溞凈增殖量和世代周期隨鹽度升高均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)，內(nèi)稟增長(zhǎng)率、周限增長(zhǎng)率隨鹽度升高呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)；1.0鹽度組凈增殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率和周限增長(zhǎng)率最大，0.5鹽度組世代周期最大，且均與對(duì)照組無顯著性差異(P>0.05)，而1.5、2.0鹽度組各項(xiàng)種群增長(zhǎng)參數(shù)均較低。

表3 鹽度對(duì)殼紋船卵溞種群增長(zhǎng)參數(shù)的影響Tab.3 Effects of salinity on population growth parameters in water fleas Scapholeberis kingi

3 討論

3.1 殼紋船卵溞對(duì)鹽度的耐受性

水生生物的水鹽代謝方式?jīng)Q定其與外界水環(huán)境存在滲透關(guān)系。在天然淡水水域中存在的枝角類是高滲調(diào)節(jié)，即外界水環(huán)境鹽度低于其體內(nèi)滲透壓，所以水分會(huì)不斷地稀釋體內(nèi)液，但是在長(zhǎng)期的進(jìn)化中，淡水枝角類已經(jīng)產(chǎn)生了各種排水保鹽的系統(tǒng)來維持體液的動(dòng)態(tài)平衡[16]。然而，生物對(duì)于滲透壓的調(diào)節(jié)有一定限度，生物體面對(duì)超過自身調(diào)節(jié)限度的外界滲透壓即鹽度時(shí)，就會(huì)逐漸失水死亡。淡水枝角類體液滲透壓約相當(dāng)于鹽度6～8，即滲透壓(-Δ℃)值多在-0.35～-0.45，也就是說，對(duì)于大多數(shù)淡水枝角類，鹽度為6～8時(shí)可以正常生存[10]，如對(duì)直額裸腹溞[2]和大型溞[17]的研究不僅證明了該理論，同時(shí)也證明了枝角類在經(jīng)過短時(shí)間鹽度馴化后，其鹽限可以達(dá)到6～8甚至更高。另有學(xué)者對(duì)一些枝角類的研究表明，有些溞的24 h LC50和48 h LC50低于該理論值，達(dá)不到該理論生存鹽限。如近親裸腹溞生存的鹽度上限為3.72～5.82[6]，長(zhǎng)額象鼻溞在25 ℃下的24 h LC50為4.62[10]。而本試驗(yàn)中殼紋船卵溞的鹽度上限為2.27～3.35，安全鹽度為0.31，也低于理論值。這可能是由于殼紋船卵溞多生棲于水環(huán)境鹽度變化小的水坑、池沼等小型水域及稻田中[1]，從而對(duì)鹽度的變化較敏感，適應(yīng)性較差。

根據(jù)淡水生物對(duì)鹽度的適應(yīng)性，可將其分為3類：喜鹽種，生物生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)隨著鹽度的增加而較淡水中快；漠鹽種，鹽度的變化不會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生影響；嫌鹽種，對(duì)鹽度變化極為敏感[16]。按照這種分類方法，顯然殼紋船卵溞對(duì)鹽度的耐受性較低，應(yīng)屬于嫌鹽種。

3.2 鹽度對(duì)殼紋船卵溞個(gè)體生長(zhǎng)的影響

在淡水中生活的枝角類，當(dāng)外界滲透壓低于其體內(nèi)滲透壓時(shí)，水分會(huì)通過體表不斷稀釋體內(nèi)液體，所以生物需要排除過多水分并收集鹽分以維持體內(nèi)正常的滲透壓。被動(dòng)的調(diào)節(jié)滲透壓需要耗費(fèi)生物體的能量，且隨著動(dòng)物體內(nèi)外滲透壓差距的增大消耗增多，生物體用于生長(zhǎng)的能量就會(huì)相應(yīng)減少，因此，要減少生物內(nèi)外液環(huán)境間的滲透壓就需在生物體耐受范圍內(nèi)提高其生存環(huán)境的鹽度(一般在鹽度4以內(nèi))，以降低能量消耗，促使動(dòng)物體生長(zhǎng)加速。另一方面，在一定范圍內(nèi)增加淡水鹽度，還能夠促進(jìn)動(dòng)物的食欲和消化能力，從而提高能量的同化效率，增加能量供應(yīng)。如何志輝等[7]在研究大型溞時(shí)指出，一定的低鹽度對(duì)于淡水生物的生活有積極作用；趙文等[6]的研究證明，近親裸腹溞的壽命在鹽度為1時(shí)相對(duì)于淡水有所增加，體長(zhǎng)日增長(zhǎng)率也隨著鹽度的升高而升高。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，殼紋船卵溞在鹽度為1.0和1.5時(shí)體長(zhǎng)增長(zhǎng)率顯著高于對(duì)照組，其壽命隨鹽度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，且在鹽度為0.5時(shí)壽命最長(zhǎng)(表2)，這與上述理論相符合。幾種淡水枝角類的鹽度耐受性比較見表4，其中大型溞、直額裸腹溞、多刺裸腹溞等的耐鹽性較高，而殼紋船卵溞則最低。

表4 幾種淡水枝角類的鹽度耐受性比較

3.3 鹽度對(duì)殼紋船卵溞種群增長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)證明，鹽度在一定范圍內(nèi)增加時(shí)會(huì)促進(jìn)枝角類的繁殖力，但超過該范圍后則會(huì)對(duì)枝角類形成不利的影響。內(nèi)稟增長(zhǎng)率表示特定條件下種群的最高增殖速率, 是反映一個(gè)物種繁殖能力最重要的指標(biāo)之一[18]，可以全面而準(zhǔn)確地反映影響動(dòng)物種群的生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，即較高的內(nèi)稟增長(zhǎng)率值是環(huán)境良好的標(biāo)志[19]。當(dāng)外界環(huán)境中的鹽度較高，形成的滲透壓大于生物體內(nèi)滲透壓時(shí)，由于生物要不斷吸水排鹽以維持體內(nèi)滲透壓的動(dòng)態(tài)平衡，從而不斷消耗能量，導(dǎo)致生物的生存和發(fā)育受到影響，引起生物生殖量下降；但當(dāng)外界鹽度稍有升高，且不影響其生理平衡時(shí)，由于減少了內(nèi)外液的鹽度梯度，從而節(jié)約了用于滲透調(diào)節(jié)的能量，并使標(biāo)準(zhǔn)代謝降低[16]，節(jié)約的能量可以用來繁殖等。試驗(yàn)證明，在生存鹽度范圍內(nèi)，近親裸腹溞[6]隨著鹽度的逐漸上升，其內(nèi)稟增長(zhǎng)率、生殖量呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，圓形盤腸溞[20]在鹽度為0.5時(shí)內(nèi)稟增長(zhǎng)率和周限增長(zhǎng)率均高于對(duì)照組，王丹麗等[5]在研究多刺裸腹溞內(nèi)稟增長(zhǎng)率的試驗(yàn)時(shí)也證明了這一點(diǎn)。而本試驗(yàn)結(jié)果也證明，當(dāng)鹽度在0.5～1.0之間時(shí)對(duì)殼紋船卵溞的生殖有利，可促進(jìn)種群增長(zhǎng)，但當(dāng)鹽度超過1.5時(shí)，反而會(huì)抑制殼紋船卵溞的生長(zhǎng)與增殖，甚至引起溞死亡，這與上述研究結(jié)果一致。幾種枝角類的內(nèi)稟增長(zhǎng)率比較見表5，其中近親裸腹溞、直額裸腹溞、多刺裸腹溞內(nèi)稟增長(zhǎng)率較大，長(zhǎng)額象鼻溞內(nèi)稟增長(zhǎng)最小。

表5 幾種淡水枝角類的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)Tab.5 Comparison of intrinsic rate of increase in some species of freshwater cladocerans

3.4 殼紋船卵溞作為餌料開發(fā)和水體鹽堿變化指示生物的可行性

枝角類相對(duì)于橈足類，具有繁殖快、游泳速度較慢、易捕食等特點(diǎn)，且對(duì)水質(zhì)影響較小，便于調(diào)控水質(zhì)，可提高水產(chǎn)動(dòng)物育苗存活率，降低成本；與輪蟲相比較，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性好的優(yōu)勢(shì)；與鹵蟲相比較，具有繁殖能力強(qiáng)、易得性高、適口性好和成本較低的優(yōu)勢(shì)[20]。當(dāng)水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物幼體生長(zhǎng)到一定程度以后，個(gè)體較小的輪蟲不再適宜作為餌料，而個(gè)體較大的枝角類較為適合。作為餌料開發(fā)的枝角類應(yīng)具備的基礎(chǔ)條件：一是環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；二是繁殖快、生產(chǎn)力高。殼紋船卵溞具備較高的繁殖力，但其對(duì)海水鹽度的適應(yīng)能力較差，不適宜作為海產(chǎn)動(dòng)物的開口餌料，但可作為淡水水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的開口餌料。殼紋船卵溞作為開口餌料應(yīng)具有的優(yōu)勢(shì)：一是個(gè)體較小，適口性良好；二是通常生活在水體表面，易得性高。

研究表明，中營(yíng)養(yǎng)和富營(yíng)養(yǎng)湖泊枝角類種類較貧營(yíng)養(yǎng)湖泊多，但是當(dāng)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇時(shí)，其種類數(shù)反而下降[21-22]，且淡水枝角類種類較多，不同水質(zhì)條件優(yōu)勢(shì)種不同，可以通過對(duì)各種不同特定條件下枝角類的篩選，選擇出對(duì)某種環(huán)境變化的指示生物。本試驗(yàn)中，殼紋船卵溞對(duì)鹽度具有較低的耐受性，即其對(duì)鹽度具有較高的敏感度，因此，可將其作為受試生物指示和檢測(cè)淡水水域污染和鹽堿化，這對(duì)環(huán)保、飲用水的生物監(jiān)測(cè)具有重要意義。

4 結(jié)論

1)殼紋船卵溞在河流、湖泊等大水體中均有分布。

2)鹽度對(duì)殼紋船卵溞的生存有顯著影響，其24 h和48 h的LC50分別為3.35和2.27，安全鹽度為0.31。

3)鹽度為0.5時(shí)殼紋船卵溞的存活率最高、壽命最長(zhǎng)，鹽度為1.0、1.5時(shí)體長(zhǎng)增長(zhǎng)率較高，鹽度為1.0時(shí)初次產(chǎn)幼數(shù)和總生殖量最大且其內(nèi)稟增長(zhǎng)率最高。

4)鹽度為0.5～1.0時(shí)，可促進(jìn)殼紋船卵溞種群增殖。

5)殼紋船卵溞對(duì)鹽度變化較敏感，可用作海水侵蝕、水污染和水域鹽堿化的受試生物。