條紋鋸對高溫脅迫及脅迫后恢復方式適應的初步研究

劉 超, 曹金鳳, 馬 甡, 王成剛, 王志軍

(1. 中國海洋大學 教育部海水養殖重點實驗室, 山東 青島 266003; 2. 山東科合海洋高技術有限公司, 山東乳山 264513)

劉 超1, 曹金鳳1, 馬 甡1, 王成剛2, 王志軍2

(1. 中國海洋大學 教育部海水養殖重點實驗室, 山東 青島 266003; 2. 山東科合海洋高技術有限公司, 山東乳山 264513)

研究了質量為148.88 g±17.29 g和16.32 g±2.23g兩種規格的條紋鋸(Centropristis striata)魚種對高溫的耐受性及高溫脅迫后恢復方式的適應。結果表明: 大規格魚種的高溫半致死溫度為 26.80℃,最適溫度上限為20.38℃。小規格魚種的高溫半致死溫度為29.26℃, 最適溫度上限為25.11℃。依據實驗魚種耗氧率的恢復情況可以斷定: 在暴露于高溫半致死溫度48 h或72 h條件下, 直接恢復方式略優于梯度恢復方式; 而暴露24 h條件下, 兩種恢復方式的作用無明顯差異。高溫半致死溫度暴露下, 要避免條紋鋸達到半數死亡則積溫不能超過(1 064.67±72.01)℃·h。

條紋鋸(Centropristis striata); 高溫半致死溫度; 最適溫度;恢復方式; 半致死積溫

積溫指某一時段內逐日平均溫度累加之和。關于積溫的研究已經有很多報道[10-12], 但鮮見關于魚種積溫與存活關系的報道。根據前期預備實驗的觀察, 實驗中所用條紋鋸在其高溫半致死溫度或更高溫度下存活時間僅有數小時甚至數分鐘, 為研究方便本實驗使用“℃·h”作為積溫單位來研究小規格魚種在半致死溫度暴露下以及降溫過程中的半致死積溫以及最佳存活積溫(受試魚種死亡 10%的積溫)。測定條紋鋸在高溫半致死溫度暴露下的半致死積溫以及最佳存活積溫, 為條紋鋸經高溫半致死溫度脅迫后能否恢復到正常代謝水平提供一種判斷方法。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.2 實驗方法

1.2.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

大規格魚種實驗溫度設置為 18、22、26、30、34 ℃。每個溫度處理設置3個平行。同時在室溫條件下(16 ℃)設置一個對照, 同樣設置 3個平行。實驗在 20 L的方形玻璃槽中進行, 持續曝氣, 待實驗用海水達到相應溫度并穩定12 h后, 每個平行放養4尾大規格魚種, 持續曝氣, 投餌時間、投餌量以及換水量、換水頻率均與暫養時相同, 每隔1 h觀察一次,連續觀察 96 h, 記錄各溫度處理中魚種的死亡數量及時間。做出溫度-存活率曲線, 用內插法計算出其高溫半致死溫度和最適溫度上限。

小規格魚種的實驗溫度設置為22、24、26、28、30 ℃, 以室溫(16 ℃)作為對照, 各處理亦設置 3個平行, 每個平行組放養5尾魚種。實驗過程以及實驗結果的處理同于大規格魚種。

1.2.2 小規格魚種高溫暴露后恢復方式的比較及半致死積溫

在容積為 40 L的大桶內, 將海水溫度調節到1.2.1計算得到的小規格魚種的高溫半致死溫度, 連續曝氣, 穩定12 h后, 放養115尾小規格魚種, 剔除在2 h內死亡的個體。分別在暴露24、48、72 h時, 各隨機取出30尾(其中存活個體總數大于24尾)。其中15尾直接放入18 ℃的海水中, 72 h后隨機取3尾非死亡個體應用間接碘量法測定其絕對耗氧率; 另外15尾放入 26 ℃海水中, 暴露 24 h后, 再將其轉入22 ℃海水中暴露24 h, 最終轉入18 ℃海水中, 24 h后從中任意取 3尾非死亡個體測定其絕對耗氧率。依據其絕對耗氧率與對照組絕對耗氧率的差別來判定恢復方式對實驗魚種高溫脅迫后恢復的影響。計數小規格魚種在恢復過程中的死亡數量及時間。由實驗所得數據做出存活時間—溫度曲線, 計算出恢復過程中條紋鋸鮨的半致死積溫。

同時在容積為10 L的水桶中, 裝入2/3體積的海水, 溫度調節至1.2.1計算得到的高溫半致死溫度,持續曝氣, 溫度穩定12 h后, 放入30尾小規格魚種,剔除在2 h內死亡的個體和部分成活個體, 水桶中最后僅保留15尾成活個體。每隔1 h觀察一次, 計數魚種的死亡數量及時間。由實驗所得數據做出存活時間—溫度曲線, 計算出持續暴露在半致死溫度下條紋鋸的半致死積溫。

1.3 數據處理

進行積溫計算時采用如下公式:K=N×(T-C)

其中:K為積溫值, 單位為℃·h;N為暴露時間,單位為小時(h);T為暴露溫度, 單位℃;C為馴養溫度, 單位為℃。

2 實驗結果

2.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

兩種規格魚種的半致死時間以及存活率見表1、表2。

表1 大規格魚種的半致死時間以及96 h存活率Tab. 1 The semi-lethal time and 96-h survival rate of larger-sized fingerling

利用表1和表2的數據應用內插法計算得到如下實驗結果(表3)。

2.2 小規格魚種高溫暴露后恢復方式的比較

表2 小規格魚種的半致死時間以及96 h存活率Tab. 2 The semi-lethal time and 96-h survival rate of smaller-sized fingerling

表3 大規格魚種和小規格魚種最適溫度上限和高溫半致死溫度Tab. 3 Semi-lethal temperature and upper limit of optimum temperature of two kinds of fingerlings

表4 不同暴露時間下恢復至18 ℃時魚種的耗氧率Tab. 4 The oxygen consumption rate at 18 ℃ after recovery

從耗氧率的處理結果可以看出對于在高溫半致死溫度下暴露24 h的魚種, 兩種恢復方式均能使其恢復到正常的耗氧范圍。而對于在高溫半致死溫度下暴露48 h和72 h的魚種, 雖然經兩種方式恢復至18 ℃24 h后均未恢復到正常的耗氧范圍, 但是從差異的顯著程度可以判斷: 直接恢復方式要略優于梯度恢復方式。

2.3 條紋鋸的半致死積溫

圖1 小規格魚種的積溫示意圖Fig. 1 Accumulated temperature of smaller-sized fingerling

持續暴露于高溫半致死溫度下的魚種, 由實驗觀察得到最佳存活時間時間(10%死亡)為54 h(M點,死亡2尾), 半致死時間為82 h(C點, 死亡8尾), 積溫設為K1; 直接恢復方式的條紋鋸, 半致死時間為100 h, 其中29℃下暴露了72 h(B點, 死亡5尾),18℃暴露了28 h(F-H,死亡3尾, 共計死亡8尾), 積溫設為K2; 梯度恢復方式時, 半致死時間為92 h, 其中29℃暴露72 h(死亡7尾), 26℃暴露20 h(D-E,死亡1尾, 共計死亡8尾), 積溫設為K3。

計算積溫時, 取C=16 ℃應用積溫公式數據處理如表5所示。

由此, 可以初步斷定在半致死溫度下至少暴露72 h的條紋鋸, 達到半數死亡所經暴露積溫為:(1064.67±72.01)℃·h。

從圖1可以看出其最佳存活時間為54 h, 其在高溫半致死溫度暴露下的最佳存活積溫的數值同四邊形AMNO面積的數值相同, 故其高溫半致死溫度暴露下的最佳存活積溫為702 ℃·h。

表5 小規格魚種的半致死積溫Tab. 5 Semi-lethal accumulated temperature of smallersized fingerling

3 討論

3.1 條紋鋸高溫半致死溫度及最適溫度上限

在魚類生存的環境中, 溫度具有多方面的生態作用, 直接或間接影響魚類的攝食、生長和存活等方面。Buentello等[13]研究報道, 22.8 ℃條件下斑點叉尾(Ictalurus punctatus)的攝食量和飼料轉化效率均處于最高值。龍華[14]報道, 在一定范圍內, 較高溫度魚類生長快, 較低溫度魚類生長慢。超出一定范圍的高溫條件下, 由于生物活性物質失活, 導致魚類停止生長或死亡。

據雷霽霖等[15]報道, 條紋鋸適宜生存溫度為5～31℃, 最適水溫為17～25℃。本實驗結果與其差別較大, 其原因可能是本實驗用的魚種為剛剛經過越冬期的魚種, 對高溫的適應能力還未達到最大限度, 實驗所得結果較低。由實驗結果可以看出, 小規格魚種的最適溫度上限、高溫半致死溫度均高于大規格魚種。所以, 小規格魚種對高溫的耐受力要優于大規格魚種。

姜禮燔[16]認為魚類熱致死的機制主要有以下幾點: (1)神經系統的破壞; (2)酶系統和呼吸中心損害;(3)血液系統破壞; (4)組織結構的破壞。此外, 閆茂倉[17]、謝剛[18]分別研究了魚體質量對條石鯛(Oplegnathus fasciatus)幼魚、卷口魚(Ptychidio jordani)耗氧率的影響, 發現其耗氧率均隨魚體質量增加而降低。據黃玉瑤等[19]的研究可以推測小規格魚種對高溫的耐受力要優于大規格魚種原因為小規格魚種處于生長發育過程中, 代謝水平高, 可對高溫產生的諸如神經系統破壞等危害進行及時修復, 使其在高溫條件下能更長時間地存活。

3.2 條紋鋸對高溫的適應

3.3 條紋鋸的半致死積溫及最適積溫

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The adaptability of black sea bass (Centropristis striata) to semi-lethal temperature and recovery mode from exposure to semi-lethal temperature

LIU Chao1, CAO Jin-feng1, MA Shen1, WANG Cheng-gang2, Wang Zhi-jun2
(1．Key Laboratory of Mariculture, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao, 266003, China;2.Shandong Kehe Marine Hi-technology CO., Ltd, Rushan, 264513, China)

Feb.,28, 2011

Centropristis striata; semi-lethal temperature ; optimum temperature; recovery mode ; semi-lethal accumulated temperature

In this paper, two kinds ofCentropristis striata(148.88 g±17.29 g and 16.32 g±2.23 g) were used to investigate the adaptability of black sea bass to semi-lethal temperature and the recovery mode from exposure to semi-lethal temperature. By the interpolation method, we got that the larger-sized fingerling’s semi-lethal temperature and the upper limit of optimum temperature were 26.80 ℃ and 20.38 ℃, respectively. And the smaller-sized fingerling’s semi-lethal temperature and the upper limit of optimum temperature were 29.26 ℃ and 25.11 ℃, respectively. By measuring the oxygen consumption rate (OCR), we found the direct mode was more propitious for fingerling’s recovery than gradient mode after continuous exposure to semi-lethal temperature for 48 h or 72 h. But both of the modes could make them recover successfully after being exposed for 24 h. In addition, the semi-lethal accumulated temperature should be less than 1064.67 ℃·h±72.01 ℃·h at semi-lethal temperature in order to exempt semi-lethal rate.

Q142.9 文獻標識碼: A 文章編號: 1000-3096(2012)09-0054-05

2011-02-28;

2011-09-29

國家科技成果轉化資金項目(2007GB2C600501)

劉超(1984-), 男, 山東濰坊人, 碩士研究生, 主要從事養殖生態研究, 電話: 0532-82032195, E-mail: liuchaofighting@163.com.; 馬甡, 通信作者, 電話: 0532-82032041, E-mail: mashen@ouc.edu.cn

譚雪靜)