羅輝玉,祁劍飛,鄭樂(lè)云*,吳水清,林金波,陳欣欣,黃楓淇,王 慶,4
(1.福建省水產(chǎn)研究所,福建 廈門 361013;2.廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司,福建 廈門 361103;3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院,廣東 廣州 510642;4.廣東省嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510642)
海馬是中國(guó)水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)中重要的高價(jià)值海水魚類,在中藥、海洋水族以及紀(jì)念品市場(chǎng)有很大的貿(mào)易成交量[1-2]。膨腹海馬(Hippocampusabdominalis),又稱大腹海馬,是所有已知海馬中個(gè)體最大的種類,主要分布于南太平洋區(qū)的澳洲及新西蘭海域,棲息在礁石區(qū)、海草床或海藻床區(qū)域,屬肉食性,以小型甲殼類為食,卵胎生,被列入世界瀕危物種名錄[3]。我國(guó)海馬種類較多,但現(xiàn)只有三斑海馬(H.trimaculatus)、大海馬(H.kelloggi)、刺海馬(H.histrix)和日本海馬(H.mohnikei)人工繁育成功,大規(guī)模人工育苗及養(yǎng)殖仍存在技術(shù)難點(diǎn),2016年福建省水產(chǎn)研究所海馬科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先嘗試了膨腹海馬規(guī)?;斯し庇夹g(shù)研究并獲得成功。目前,國(guó)內(nèi)有較多關(guān)于海馬養(yǎng)殖適宜環(huán)境及病害的研究,如溶解氧對(duì)線紋海馬(H.erectus)幼魚氨氮耐受性的影響[4]、溫度與大海馬攝食行為及生長(zhǎng)速率的關(guān)系[5]、鹽度對(duì)灰海馬的生長(zhǎng)和存活的影響[6]、線紋海馬的爛尾病病原的分離等[7],但有關(guān)膨腹海馬的人工養(yǎng)殖條件未見(jiàn)報(bào)道,需進(jìn)一步探究。
水溫是影響魚類生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因素之一,水溫驟變會(huì)影響魚類的攝食、代謝、生長(zhǎng),還可能造成其分解代謝加強(qiáng)、合成代謝減弱[8]。研究表明水溫與海馬的攝食、生長(zhǎng)存活、繁殖、性腺發(fā)育等息息相關(guān)。大海馬在28℃時(shí)反應(yīng)最迅速,攝食量最大,活動(dòng)頻繁,泳速快,而在18℃和自然變溫條件下,其對(duì)食物的反應(yīng)不敏感[5]。在適宜的養(yǎng)殖溫度條件下,海馬交配成功率和幼體成活率更高[9-10],生長(zhǎng)速率更快[11]。Lin Q等[12]研究發(fā)現(xiàn)大海馬在不同水溫條件下性腺發(fā)育程度各不相同,其性腺發(fā)育最適溫度為26℃~28℃。因此,探究海馬對(duì)不同溫度脅迫的應(yīng)答反應(yīng),不僅具有重要的理論意義,同時(shí)也具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。本研究探究了膨腹海馬的耐受溫度及不同溫度對(duì)其存活率和生長(zhǎng)速率的影響,同時(shí)探究膨腹海馬最佳養(yǎng)殖溫度區(qū)間,為膨腹海馬的人工養(yǎng)殖技術(shù)發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。
本實(shí)驗(yàn)于2019年3—6月在福建省水產(chǎn)研究所遺傳育種研究中心生態(tài)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,從廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司挑選健康活潑的膨腹海馬用于實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)海馬分為小、中、大3種規(guī)格,其生物學(xué)數(shù)據(jù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)在循環(huán)水系統(tǒng)中進(jìn)行,海水鹽度為(31.0±0.1),pH為(8.1±0.2)。
表1 實(shí)驗(yàn)膨腹海馬生物學(xué)數(shù)據(jù)
耐溫性實(shí)驗(yàn):耐高溫、耐低溫實(shí)驗(yàn)小、中、大三種規(guī)格各設(shè)3個(gè)平行,另設(shè)空白對(duì)照組。每個(gè)平行實(shí)驗(yàn)水槽容積為300 L,各放30尾海馬。高溫、低溫組及對(duì)照組實(shí)驗(yàn)分別在循環(huán)水系統(tǒng)中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)自然水溫為16℃,以1℃/d的速度升溫或降溫處理。每天記錄各平行實(shí)驗(yàn)海馬的存活狀況,統(tǒng)計(jì)死亡數(shù),計(jì)算死亡率,實(shí)驗(yàn)期間不投喂。
生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn):設(shè)10℃、13℃、16℃、19℃、22℃共5個(gè)溫度實(shí)驗(yàn)組和非控溫空白對(duì)照組,每組設(shè)3個(gè)平行,每個(gè)平行實(shí)驗(yàn)水槽容積為300 L,隨機(jī)放100尾膨腹海馬,實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)海馬體質(zhì)量為(0.38±0.86)g、體長(zhǎng)為(6.26±0.44)cm。實(shí)驗(yàn)海馬放入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中后,按(1~2)℃/d速率升溫或降溫至實(shí)驗(yàn)溫度,待海馬適應(yīng)該溫度7 d后開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)期間每天09:00和15:00投喂冰凍糠蝦和橈足類。實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行12周(84 d),期間各組溫度波動(dòng)為±0.5℃,溶解氧大于5 mg/L,循環(huán)水系統(tǒng)日換水量為10%~15%,光照周期為12L∶12D。
生物學(xué)測(cè)量時(shí),用棉布或干毛巾快速拭去實(shí)驗(yàn)海馬體表的水分,分別用天平、刻度尺測(cè)量海馬的體質(zhì)量、體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)等指標(biāo),采用以下公式計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)。
存活率(%) = 100×Nh /Nz
體質(zhì)量增長(zhǎng)率(%) = 100×(W2- W1)/W1
體長(zhǎng)增長(zhǎng)率(%) = 100×(L2- L1)/L1
特定生長(zhǎng)率(%/d)= 100×(lnW2-lnW1)/t2-t1
式中,Nh代表實(shí)驗(yàn)魚每組存活尾數(shù)(尾)、Nz代表每組初始樣本尾數(shù)(尾);L1、L2分別為初始體長(zhǎng)(cm)和終末體長(zhǎng)(cm);t為實(shí)驗(yàn)天數(shù)(d),W1為t1對(duì)應(yīng)的平均體質(zhì)量(g)(初始)、W2為t2對(duì)應(yīng)的平均體質(zhì)量(g)(終末)。
采用SPSS 25.0中ANOVA檢驗(yàn)法,對(duì)膨腹海馬體質(zhì)量、體長(zhǎng)和頭長(zhǎng)生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行分析,數(shù)據(jù)差異性用Duncan檢驗(yàn)。結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(Mean±SD)表示,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。
膨腹海馬的耐溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:小、中、大三種規(guī)格的膨腹海馬對(duì)高溫和低溫的耐受性存在差異(表2、表3)。死亡率變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1、圖2。低溫脅迫下,小規(guī)格海馬開(kāi)始死亡溫度為6.6℃,全部死亡溫度為3.2℃,半致死低溫為4.9℃;中規(guī)格開(kāi)始死亡溫度5.4℃,全部死亡溫度為2.8℃,半致死低溫為3.9℃;大規(guī)格開(kāi)始死亡溫度4.4℃,全部死亡溫度為2.0℃,半致死低溫為3.1℃。高溫脅迫下,小規(guī)格海馬開(kāi)始死亡溫度為21.8℃,全部死亡溫度為26.9℃,半致死高溫為26.2℃;中規(guī)格開(kāi)始死亡溫度為24.2℃,全部死亡溫度為27.2℃,半致死高溫為26.7℃;大規(guī)格開(kāi)始死亡溫度25.3℃,最終死亡溫度為28.7℃,半致死高溫為28.2℃。大規(guī)格海馬比小規(guī)格海馬、中規(guī)格海馬更耐低溫和高溫,同一溫度下,其死亡率更低。小規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為26.9℃和3.2℃,耐溫幅度為23.7℃。中規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為27.2℃和2.8℃,耐溫幅度為24.4℃。大規(guī)格膨腹海馬極限高溫和極限低溫分別為28.7℃和2.0℃,耐溫幅度為26.7℃。可見(jiàn)膨腹海馬的規(guī)格越大,溫度耐受幅度越大。
表2 低溫脅迫下膨腹海馬的半致死溫度
表3 高溫脅迫下膨腹海馬的半致死溫度
2.2.1 不同溫度下海馬的活動(dòng)狀態(tài)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)存在差異,對(duì)照組和16℃組膨腹海馬活動(dòng)正常,獨(dú)立附著,對(duì)食物反應(yīng)迅速,投餌后互相搶食。10℃組互相纏繞,沉入池底,活動(dòng)緩慢,不主動(dòng)攝食。13℃組膨腹海馬互相纏繞,沉入池底或附著于附著物,身體擺動(dòng),活動(dòng)緩慢,投餌后不搶食,小部分會(huì)主動(dòng)攝食。19℃組海馬獨(dú)立附著在附著物,部分游動(dòng)頻繁,攝食迅速;部分附著不游動(dòng),不攝食。22℃組,實(shí)驗(yàn)早期部分膨腹海馬頻繁游動(dòng)、呼吸加快、不攝食,另一部分游動(dòng)頻繁、攝食正常、集聚在氧氣管附近;后期瘦弱的海馬纏繞在附著物上、呼吸加快、不攝食、直至死亡,強(qiáng)壯的海馬活動(dòng)頻繁、游動(dòng)正常、攝食迅速(表4)。
表4 膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)狀態(tài)
2.2.2 不同溫度對(duì)膨腹海馬存活率和生長(zhǎng)的影響
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,22℃組存活率最低,為34.44%,特定生長(zhǎng)率為1.51%;19℃組特定生長(zhǎng)率最高,為1.85%,但存活率僅為63.33%;16℃組存活率為72.22%,特定生長(zhǎng)率為1.84%;13℃組和10℃組存活率分別為88.89%和74.44%,特定生長(zhǎng)率分別為1.31%和1.11%。10℃組、13℃組、22℃組的特定生長(zhǎng)率均不存在顯著差異,16℃組和19℃組特定生長(zhǎng)率無(wú)顯著差異,但均顯著高于其他三組(P<0.05)(表5)。不同溫度下的膨腹海馬的體長(zhǎng)和體質(zhì)量變化趨勢(shì)一致,其中10℃組、13℃組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05),16℃組和19℃組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05),而16℃組和19℃組的體質(zhì)量、體長(zhǎng)均顯著高于10℃組、13℃組、22℃組(P<0.05)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,膨腹海馬在不同溫度梯度下的養(yǎng)殖存活率和生長(zhǎng)各不相同,10℃組和13℃組存活率高,但特定生長(zhǎng)率低;22℃組和19℃組特定生長(zhǎng)率較高,而存活率低,表明膨腹海馬的最適養(yǎng)殖溫度為16℃。
表5 膨腹海馬在不同溫度下的生長(zhǎng)和存活的變化
謝爾福德耐受性定律(Shelford’s law of tolerance)是指生物對(duì)其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個(gè)生態(tài)學(xué)最小量和最大量的界限,生物只有處于這兩個(gè)限度范圍之間才能生存,這個(gè)最小到最大的限度稱為生物的耐受性范圍[13-14]。任何一種環(huán)境因子對(duì)每一種生物都有最大限度和最小限度的范圍,一種生物的機(jī)能在最適點(diǎn)或接近最適點(diǎn)時(shí)發(fā)生作用,趨向這兩端時(shí)就減弱,然后被抑制。魚類是終生生活在水中的變溫生物,溫度會(huì)影響魚類所有的生命活動(dòng)[15]。魚類的溫度耐受性有上限和下限,兩者之間的范圍為溫度耐受幅度[16],是評(píng)估魚類溫度耐受性的最重要指標(biāo)。研究表明:珍珠龍膽石斑魚(Epinephelusfuscoguttatus♀×E.lancedatus♂)耐受水溫極限低溫和高溫分別為10.0℃和39.0℃,溫度耐受幅度為29℃[17]。南方鲇(SilurusmeridionalisChen)極限最高溫為38.2℃,極限最低溫為5.9℃,溫度耐受幅度為32.3℃[18]。虹鱒(Oncorhynchusmykiss)的極限最高溫為25.5℃,極限最低溫為1.1℃,溫度耐受幅度為24.4℃[19]。魚類的溫度耐受幅度也受規(guī)格大小的影響[20]。本研究表明,小規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為26.9℃和3.2℃,耐溫幅度為23.7℃;中規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為27.2℃和2.8℃,耐溫幅度為24.4℃;大規(guī)格膨腹海馬的極限高溫和極限低溫分別為28.7℃和2.0℃,耐溫幅度為26.7℃。規(guī)格越大,溫度耐受幅度越大。與其他魚類[21-22]相比,呈現(xiàn)出高溫耐受性低、低溫耐受性高、溫度耐受幅度小的特點(diǎn)。這可能是由于魚類的耐溫性與其所處棲息地的氣候相關(guān),生活在環(huán)境氣候變化穩(wěn)定的地區(qū)的魚類比生活在氣候變化幅度較大的魚類耐溫幅度更小[23]。膨腹海馬生活環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定,因此其耐溫幅度比其他廣溫性魚類小。研究表明,不同溫度下魚類的活動(dòng)狀態(tài)與魚體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(AchE)的變化有關(guān),它是一種分解酶,保證機(jī)體的神經(jīng)興奮與抑制協(xié)調(diào)相統(tǒng)一[24]。本研究發(fā)現(xiàn)海馬在不同溫度下呈現(xiàn)不同的活動(dòng)狀態(tài),但是膨腹海馬在不同溫度下的活動(dòng)狀態(tài)是否與這一酶相關(guān),有待進(jìn)一步研究。
溫度是影響魚類生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因子之一,對(duì)溫度的選擇行為是魚體在不同溫度下的體內(nèi)熱調(diào)控機(jī)制的外在體現(xiàn)[25]。Jobling M研究溫度與魚類生長(zhǎng)關(guān)系發(fā)現(xiàn):魚類在最適溫度時(shí)有最快的生長(zhǎng)速度,溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響其生長(zhǎng)速度[26]。研究表明:黑斑原魚兆(Glyptosternummaculatum)在12℃時(shí)生長(zhǎng)最快、死亡率最低,在18℃時(shí)死亡率最高[27]。孫彬等[28]等研究表明養(yǎng)殖溫度從23℃提高到28℃時(shí),大海馬幼體的體質(zhì)量和體長(zhǎng)呈顯著性增長(zhǎng),而當(dāng)溫度升到33℃時(shí)或降到15℃時(shí),大海馬個(gè)體的體長(zhǎng)和存活率與對(duì)照組(23℃)相比顯著降低。本研究與孫彬等[28]的結(jié)果相似,膨腹海馬在16℃和19℃溫度組的體長(zhǎng)、體質(zhì)量、特定生長(zhǎng)率均顯著高于10℃組、13℃組及22℃溫度組(P<0.05)。但16℃組與19℃組相比無(wú)顯著性差異,而19℃組的存活率只有63.3%,22℃組的存活率最低,為34.44%。究其原因,這可能是由于膨腹海馬在22℃和19℃養(yǎng)殖過(guò)程中,調(diào)控與自身不相適應(yīng)的溫度能耗過(guò)大,導(dǎo)致在高溫情況下,多數(shù)海馬攝食所帶來(lái)的能量無(wú)法積累,體質(zhì)變?nèi)酰瑹o(wú)法通過(guò)體內(nèi)熱調(diào)控適應(yīng)外界的溫度脅迫,行為紊亂,攝食降低,變得消瘦,直至死亡。在10℃組和13℃組中,膨腹海馬的存活率雖分別達(dá)74.44%和88.89%,但特定生長(zhǎng)率與16℃組存在顯著的差異,生長(zhǎng)緩慢,無(wú)法形成規(guī)模養(yǎng)殖效益,故膨腹海馬養(yǎng)殖溫度控制在16℃為宜。
小、中、大3種規(guī)格膨腹海馬的半致死高溫分別為26.2℃、26.7℃、28.2℃;半致死低溫分別為4.9℃、3.9℃、3.1℃,耐溫幅度分別為23.7℃、24.4℃、26.7℃??傮w來(lái)說(shuō),規(guī)格越大,對(duì)低溫或高溫的耐受性越強(qiáng)。測(cè)量不同溫度下膨腹海馬的體長(zhǎng)、體質(zhì)量增長(zhǎng)率發(fā)現(xiàn),高于16℃,其養(yǎng)殖存活率低;低于16℃,則生長(zhǎng)緩慢,綜合生長(zhǎng)和存活率指標(biāo),得出膨腹海馬的最適養(yǎng)殖溫度為16℃。在膨腹海馬養(yǎng)殖中,準(zhǔn)確地掌握其生長(zhǎng)的最適溫度,不但可以節(jié)省時(shí)間和成本,還能提高海馬的單位產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)膨腹海馬的生長(zhǎng)情況判斷其適宜的生長(zhǎng)條件,有利于提高膨腹海馬養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。