潘兆基,蔡曉輝,彭銀輝,鐘聲平,黃亮華,黃國(guó)強(qiáng)**

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)海洋藥物研究院,廣西海洋藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西南寧 530200;2.北部灣大學(xué)海洋學(xué)院,廣西海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西欽州 535011)

廣西海水貝類(lèi)資源豐富,是重要的增養(yǎng)殖和捕撈對(duì)象。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,2021年廣西海水貝類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)量為1 137 273 t,其中牡蠣、蛤類(lèi)(埋棲雙殼貝類(lèi))、螺類(lèi)(腹足類(lèi))的總產(chǎn)量排前3位,合計(jì)占海水貝類(lèi)總產(chǎn)量的97.04%[1]。2021年廣西海水貝類(lèi)捕撈產(chǎn)量為479 415 t,占全國(guó)海洋捕撈產(chǎn)量的9.41%,高于全國(guó)海洋捕撈產(chǎn)量的平均水平(3.78%)[1]。由此可見(jiàn),海水貝類(lèi)在廣西海洋漁業(yè)中占有重要地位。

海水貝類(lèi)營(yíng)養(yǎng)豐富,富含蛋白質(zhì)和脂類(lèi),同時(shí)還含有豐富的氨基酸、脂肪酸、常量元素和微量元素[2-6],味道鮮美,具有很高的食用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。另外,貝類(lèi)通過(guò)濾食水體中的微藻和有機(jī)碎屑來(lái)獲取軟體部生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng),并產(chǎn)生生物沉積和可溶性排泄物,對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的生源要素循環(huán)和能量流動(dòng)產(chǎn)生重要影響[7-11]。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳匯和“藍(lán)碳”研究日益成為海洋環(huán)境研究的熱點(diǎn),因此經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的生態(tài)作用和增養(yǎng)殖容量研究受到廣泛的重視,發(fā)展碳匯漁業(yè)也就成為海洋漁業(yè)生產(chǎn)助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的主要技術(shù)措施。在這一背景下,雙殼貝類(lèi)的有機(jī)碳和氮等生源要素的含量數(shù)據(jù)可為開(kāi)展海洋生態(tài)系統(tǒng)和海洋漁業(yè)的藍(lán)碳估算提供支持。估算漁業(yè)碳匯和藍(lán)碳所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括各類(lèi)生物的碳含量[12-21],而穩(wěn)定性同位素技術(shù)是在海洋生態(tài)學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的碳含量檢測(cè)手段,可用于評(píng)估海洋生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)、食物組成及營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[22-30],以及水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源[31,32]。由于不同海區(qū)餌料中δ13C 和δ15N 的差異,加上生物的富集效應(yīng)不一致,導(dǎo)致海水貝類(lèi)δ13C 和δ15N 存在種間和地域差異,不同海區(qū)的同種生物在數(shù)值上有一定差異[29,33-37]。因此,本研究對(duì)北海市14種經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的有機(jī)碳、氮、能量、穩(wěn)定性同位素豐度等進(jìn)行測(cè)定和分析,擬為開(kāi)展廣西沿海貝類(lèi)的生態(tài)作用研究提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和預(yù)處理

于2019年4-9月主要在北海市外沙碼頭和僑港碼頭購(gòu)買(mǎi)采集樣品,每個(gè)種類(lèi)盡量按不同大小每次收集30個(gè)以上。共采集樣品40批次,其中雙殼貝類(lèi)38批,腹足類(lèi)2批。

樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后,首先用沙濾后的海水充氣養(yǎng)殖24 h,讓貝類(lèi)充分排空消化道內(nèi)容物;然后用淡水沖洗1遍,用蒸餾水沖洗2遍;最后放在塑料籃內(nèi)瀝水至不再有水滴下,開(kāi)始相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 形態(tài)與質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定

1.2.1 雙殼貝類(lèi)

雙殼貝類(lèi)有文蛤(Meretrixmeretrix)、菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、波紋巴非蛤(Paphiaundulata)、四角蛤蜊(Mactraveneriformis)、尖紫蛤(Soletellinaacuta)、大獺蛤(Lutraria maxima)、縊蟶(Sinonovaculaconstricta)、琴文蛤(Meretrixlyrata)、團(tuán)聚牡蠣(Caccostreaglomerata)、等邊淺蛤(Macridiscusaequilatera)、華貴櫛孔扇貝(Chalamysnobilys)、毛蚶(Scapharcasubcrenata)共12個(gè)種類(lèi)。每個(gè)種類(lèi)每個(gè)批次稱(chēng)量30個(gè)。雙殼貝類(lèi)形態(tài)測(cè)量參照菲律賓簾蛤(Tapesphilippinarum)[38]的測(cè)量方法,用游標(biāo)卡尺測(cè)定每個(gè)個(gè)體的殼長(zhǎng)(SL,cm)和殼寬(SW,cm),再用精確度0.01 g的天平稱(chēng)量每個(gè)個(gè)體的體質(zhì)量(BM,g)。完成上述操作后,首先用牡蠣開(kāi)殼刀撬開(kāi)貝殼,然后從貝殼上分離軟體部并收集,最后將貝殼沖洗干凈,瀝干水分后稱(chēng)殼質(zhì)量(SM,g)。軟體部質(zhì)量(MSP)由體質(zhì)量(BM)減去殼質(zhì)量(SM)得到。

1.2.2 腹足類(lèi)

腹足類(lèi)有疣荔枝螺(Reishiaclavigera)和筍錐螺(Turritellaterebra)共2 個(gè)種類(lèi)。每個(gè)種類(lèi)每個(gè)批次稱(chēng)量30個(gè)。用游標(biāo)卡尺對(duì)殼高(SH,cm)和螺口直徑(即殼寬SW,cm)進(jìn)行測(cè)量,再用精確度0.01 g的天平稱(chēng)量每個(gè)個(gè)體的體質(zhì)量(BM,g)。完成上述操作后,首先用橡皮錘敲裂貝殼,然后撬開(kāi),將軟體部從貝殼上分離收集,最后將貝殼沖洗干凈,瀝干水分后稱(chēng)殼質(zhì)量(SM,g)。軟體部質(zhì)量(MSP)由體質(zhì)量(BM)減去殼質(zhì)量(SM)得到。

1.3 軟體部樣品的處理與保存

根據(jù)樣品個(gè)體的大小,單個(gè)樣品軟體部質(zhì)量超過(guò)10 g的個(gè)體單獨(dú)作為一個(gè)樣品;個(gè)體較小的種類(lèi)則合并5個(gè)以上的個(gè)體,保證每個(gè)樣品質(zhì)量大于10 g,每個(gè)規(guī)格的合并樣品采集6個(gè)。軟體部用蒸餾水沖洗后瀝干水分,將用于碳穩(wěn)定同位素測(cè)定的樣品酸化處理后(用于氮穩(wěn)定同位素測(cè)定的樣品無(wú)需酸化),在60℃烘箱中烘干,然后稱(chēng)量其干質(zhì)量(DM,g)。干樣品用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)80目篩,放入鋁蓋玻璃樣品瓶,再置于干燥器中保存待測(cè)。

1.4 樣品的成分測(cè)定

樣品的有機(jī)碳(TOC,%)、氮含量(N,%)、穩(wěn)定碳同位素豐度(δ13C,‰)、穩(wěn)定氮同位素豐度(δ15N,‰)用穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(Isoprime-100,德國(guó)元素Elementar公司)測(cè)定。樣品的能量含量(GE,kJ/g)使用氧彈儀(PARR6400,美國(guó)PARR 儀器公司)測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

貝類(lèi)的出肉率(軟體部占比,%)、軟體部含水率(%)、粗蛋白含量(%)、軟體部的能量含量(E,kJ)計(jì)算方法分別如下:

樣品各指標(biāo)的平均值(ME)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)用Excel軟件(Microsoft 365)計(jì)算。

在完成相應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算后,使用Excel軟件對(duì)每個(gè)種類(lèi)的軟體部能量含量(E)與殼長(zhǎng)(SL)的關(guān)系、軟體部能量含量(E)與體質(zhì)量(BM)的關(guān)系進(jìn)行回歸分析。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)同種貝類(lèi)不同規(guī)格的指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析,采用Duncan's方法比較不同規(guī)格間的差異,以P＜0.05作為差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的出肉率與軟體部含水率

不同雙殼貝類(lèi)的出肉率數(shù)值差異較大(表1)。尖紫蛤、大獺蛤、縊蟶的出肉率在70%以上,團(tuán)聚牡蠣的出肉率可低至18.67%。疣荔枝螺和筍錐螺的出肉率分別為23.76%和20.10%。文蛤、菲律賓蛤仔、波紋巴非蛤、四角蛤蜊的出肉率大體上隨著貝類(lèi)規(guī)格的變大而下降,琴文蛤、團(tuán)聚牡蠣、縊蟶的出肉率整體上隨貝類(lèi)規(guī)格變大而升高,大獺蛤、等邊淺蛤、華貴櫛孔扇貝、毛蚶的出肉率未表現(xiàn)出隨貝類(lèi)規(guī)格變動(dòng)的明顯趨勢(shì)。

表1 經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的殼長(zhǎng)/殼高、出肉率、水分、粗蛋白和能量含量Table 1 Shell length or shell height,ratio of soft body,moisture,crud protein,and energy content of economic shellfish

雙殼貝類(lèi)的軟體部含水率較高,均超過(guò)85%(表1),兩種腹足類(lèi)的軟體部含水率則較低(疣荔枝螺80.04%,筍錐螺77.87%)。波紋巴非蛤、華貴櫛孔扇貝、尖紫蛤、團(tuán)聚牡蠣的軟體部含水率隨貝類(lèi)規(guī)格變大略有下降,其余雙殼貝類(lèi)軟體部含水率未表現(xiàn)出隨貝類(lèi)規(guī)格變動(dòng)的明顯趨勢(shì)。

2.2 經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的有機(jī)碳、氮、能量含量

大多數(shù)雙殼貝類(lèi)軟體部樣品TOC為41.85%-47.36%(表2),同一種貝類(lèi)的TOC未表現(xiàn)出與規(guī)格之間的明顯關(guān)系。筍錐螺軟體部的TOC 最低,為39.77%。貝類(lèi)軟體部的氮含量為8.25% -11.80%,不同種間數(shù)值有較大差異。波紋巴非蛤、琴文蛤、華貴櫛孔扇貝、尖紫蛤軟體部的氮含量隨規(guī)格增大有下降趨勢(shì),縊蟶軟體部的氮含量隨規(guī)格增大略有上升趨勢(shì)。

表2 經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)軟體部的有機(jī)碳、氮及13 C和15 N 豐度Table 2 Organic carbon,nitrogen,δ13 C,andδ15 N of economic shellfish

2.3 經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的δ13 C和δ15 N

雙殼貝類(lèi)的δ13C 為-20.77‰至-16.61‰(表2),不同種類(lèi)間數(shù)值變動(dòng)較大,但不同規(guī)格間沒(méi)有明顯差異。疣荔枝螺和筍錐螺的δ13C 分別為-15.69‰和-17.33‰。貝類(lèi)的最低δ15N 和最高δ15N 分別為7.44‰和12.70‰,種間數(shù)值變動(dòng)較大,但同種貝類(lèi)不同規(guī)格間未表現(xiàn)出明顯變動(dòng)趨勢(shì)。

2.4 軟體部能量含量與殼長(zhǎng)/殼高的關(guān)系

雙殼貝類(lèi)軟體部能量含量(E,kJ)與其殼長(zhǎng)(SL,cm)的關(guān)系可以用公式E=a×eb×SL來(lái)描述,腹足類(lèi)軟體部能量含量(E,kJ)與其殼高(SH,cm)的關(guān)系可以用公式E=a×eb×SH來(lái)描述,不同種類(lèi)的參數(shù)a、b和相關(guān)系數(shù)R2數(shù)值存在較大差異,反映出不同貝類(lèi)在形態(tài)特征、出肉率、軟體部含水率、能量含量等方面的綜合差異。兩種腹足類(lèi)在個(gè)體數(shù)量較少的情況下得到較低的相關(guān)系數(shù)(表3)。

表3 軟體部能量含量與殼長(zhǎng)/殼高的關(guān)系Table 3 Correlation between energy content of soft body and shell length or shell height

2.5 軟體部能量含量與體質(zhì)量的關(guān)系

經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)軟體部能量含量(E,kJ)與其體質(zhì)量(BM,g)的關(guān)系可用公式E=a×BM+b描述,表明貝類(lèi)軟體部能量含量與規(guī)格呈線性正相關(guān)。不同種類(lèi)的能量含量與體質(zhì)量關(guān)系公式中的參數(shù)a、b、相關(guān)系數(shù)R2之間存在較大差異。兩種腹足類(lèi)在個(gè)體數(shù)量較少的情況下得到較低的相關(guān)系數(shù)(表4)。

表4 軟體部能量含量與體質(zhì)量的關(guān)系Table 4 Correlation between energy content of soft body and body mass

3 討論

3.1 貝類(lèi)的基本營(yíng)養(yǎng)成分

不同貝類(lèi)的出肉率差異很大,兩種腹足類(lèi)和團(tuán)聚牡蠣的出肉率較低,而大獺蛤和縊蟶等貝殼較薄的貝類(lèi)出肉率在70% 以上。方斑東風(fēng)螺(Babylonia aerolata)、近江牡蠣(Crassostreaariakensis)、波紋巴非蛤、九孔鮑(Haliotisdiversicolor)等華南沿海貝類(lèi)中,近江牡蠣的軟體部占總體質(zhì)量的比重不到10%,九孔鮑的軟體部占比在70%以上(根據(jù)軟體部質(zhì)量和體質(zhì)量計(jì)算)[3]。不同貝類(lèi)由于形態(tài)、貝殼厚度等特征不同,出肉率會(huì)有較大的差異,但目前這方面的數(shù)據(jù)較少,需要進(jìn)一步調(diào)查補(bǔ)充。

貝類(lèi)軟體部含水率較高。本次調(diào)查的貝類(lèi)軟體部含水率大部分為80%-90%,與已有的文獻(xiàn)[2-6]報(bào)道數(shù)據(jù)一致。由于本次調(diào)查的雙殼貝類(lèi)軟體部水分含量較高,以軟體部鮮重為基準(zhǔn)計(jì)算的粗蛋白含量較低,均在10%以下,略低于以往的調(diào)查數(shù)據(jù)[2-6]。本研究發(fā)現(xiàn)雙殼貝類(lèi)的軟體部能量含量與殼長(zhǎng)、體質(zhì)量都有較好的相關(guān)性,可以通過(guò)測(cè)量殼長(zhǎng)和稱(chēng)量體質(zhì)量,然后使用回歸公式來(lái)計(jì)算貝類(lèi)的個(gè)體能量含量,簡(jiǎn)化獲取相關(guān)貝類(lèi)的個(gè)體能量含量的方法。

3.2 有機(jī)碳和氮含量

北部灣海域紅樹(shù)林、海草床、海藻床、珊瑚礁等生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型多樣,貝類(lèi)資源豐富,開(kāi)展藍(lán)碳增匯相關(guān)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)意義重大。廣西沿海養(yǎng)殖和天然海水貝類(lèi)產(chǎn)量很大,因此通過(guò)貝類(lèi)養(yǎng)殖來(lái)增加漁業(yè)碳匯具有極大的潛力。本研究表明,北海市的貝類(lèi)軟體部有機(jī)碳含量基本在40%以上,有些種類(lèi)可超過(guò)47%。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年廣西養(yǎng)殖海水貝類(lèi)產(chǎn)量1 191 150 t,捕撈海水貝類(lèi)43 879 t[39],參考本次調(diào)查獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)可知,養(yǎng)殖海水貝類(lèi)收獲移除有機(jī)碳20 037.32 t,捕撈海水貝類(lèi)移除有機(jī)碳1 102.81 t,二者合計(jì)21 140.13 t。因此,通過(guò)收獲養(yǎng)殖和天然的海水貝類(lèi),每年可從海洋中移除大量的碳。

氮不僅是生物體中蛋白質(zhì)的主要元素之一,也是海洋生態(tài)系統(tǒng)較重要的生源要素之一。在海水貝類(lèi)體內(nèi),氮的主要存在形式是蛋白質(zhì),因此可以根據(jù)營(yíng)養(yǎng)成分中粗蛋白的含量將其換算為氮含量。本研究結(jié)果表明,貝類(lèi)軟體部烘干樣品的氮含量為8.25%-11.80%。由于北部灣沿海貝類(lèi)資源豐富,海水貝類(lèi)對(duì)這一海域的氮循環(huán)影響巨大,收獲大量的海水貝類(lèi)可以從水體中移除大量的氮。以廣西2022年養(yǎng)殖、捕撈海水貝類(lèi)產(chǎn)量[39]和本研究統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)計(jì)算,養(yǎng)殖海水貝類(lèi)收獲移除氮4 352.00 t,捕撈海水貝類(lèi)移除氮258.48 t, 二者合計(jì)4 610.48 t。

3.3 貝類(lèi)的δ13 C和δ15 N

由于穩(wěn)定同位素豐度存在明顯的海區(qū)差異和種間差異[29,33-37],獲取海區(qū)的穩(wěn)定同位素豐度數(shù)據(jù)是應(yīng)用穩(wěn)定同位素技術(shù)開(kāi)展生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ)。北海的文蛤δ13C (-17.49‰至-17.66‰)顯著高于溫州養(yǎng)殖的文蛤δ13C (-23.2‰)[29]。廣西沿海的貝類(lèi)穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)較少,分布于廉州灣紅樹(shù)林區(qū)域的軟體動(dòng)物石磺(Peroniaverruculata)、紅樹(shù)蜆(Geloina erosa)、黑口濱螺(Littorinamelanostoma)和粗糙濱螺(Littorinascabra)的δ13C 和δ15N 分別為-19.27‰ 和 9.67‰、- 20.84‰ 和 13.65‰、-18.19‰和9.86‰、-18.79‰和8.26‰[28]。本研究的雙殼貝類(lèi)除尖紫蛤的δ13C 與紅樹(shù)蜆接近外,其余種類(lèi)均比紅樹(shù)蜆高,可能原因是紅樹(shù)蜆?lè)植紖^(qū)的主要餌料有機(jī)顆粒和溶解有機(jī)物來(lái)源與開(kāi)闊海區(qū)差異較大。腹足類(lèi)疣荔枝螺和筍錐螺的δ13C 和δ15N 均明顯比黑口濱螺和粗糙濱螺高,也表明其食物來(lái)源有較大差異。

采用穩(wěn)定同位素進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位判定時(shí)采用的基線生物種類(lèi)對(duì)營(yíng)養(yǎng)級(jí)計(jì)算結(jié)果影響較大。本研究結(jié)果和文獻(xiàn)結(jié)果表明,以浮游植物和有機(jī)碎屑為食的雙殼貝類(lèi)碳和氮穩(wěn)定性同位素含量也有很大差異,因此選擇基線生物時(shí)要更為慎重。在食物來(lái)源分析時(shí),由于餌料種類(lèi)眾多,因此會(huì)對(duì)餌料種類(lèi)進(jìn)行合并,但這種合并往往會(huì)導(dǎo)致不同餌料種類(lèi)的穩(wěn)定同位素之間的差異信息缺失,可能會(huì)導(dǎo)致估算結(jié)果的偏差較大。

4 結(jié)論

本研究測(cè)量所得的經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)的基本營(yíng)養(yǎng)成分與華南沿海的同類(lèi)經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)接近。不同種類(lèi)的貝類(lèi)出肉率變動(dòng)范圍很大,為18.67%-79.88%,雙殼貝類(lèi)軟體部含水率為85.24%-92.89%,與以往的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[2-6]相比,本研究的貝類(lèi)軟體部含水率略高,粗蛋白含量略低。不同貝類(lèi)的δ13C 和δ15N 有較大差異。本研究發(fā)現(xiàn)雙殼貝類(lèi)軟體部能量含量(E,kJ)與其殼長(zhǎng)(SL,cm)的關(guān)系符合指數(shù)模型E=a×eb×SL,腹足類(lèi)軟體部能量含量(E,kJ)與其殼高(SH,cm)的關(guān)系符合指數(shù)模型E=a×eb×SH,軟體部能量含量(E,kJ)與體質(zhì)量(BM,g)的關(guān)系可用公式E=a×BM+b描述。研究所得的能量、有機(jī)碳、氮含量以及δ13C、δ15N 數(shù)據(jù)對(duì)開(kāi)展相關(guān)生態(tài)學(xué)研究有參考作用。不同種類(lèi)的貝類(lèi)的基本成分和生源要素的特征存在差異,與已有文獻(xiàn)報(bào)道不同海區(qū)的同種貝類(lèi)相關(guān)數(shù)據(jù)也存在較大差異。因此,在進(jìn)行生態(tài)學(xué)相關(guān)研究時(shí),數(shù)據(jù)的收集非常重要,借鑒相關(guān)物種的數(shù)據(jù)要非常謹(jǐn)慎。