投喂頻率對紅鰭東方鲀生長和行為的影響

張 佳 葛曉雨 陳松猛 張 旭,李海霞王 婕馬 真

(1.大連海洋大學海洋科技與環境學院,大連 116023;2.設施漁業教育部重點實驗室,大連 116023;3.大連海洋大學水產與生命學院,大連 116023)

紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes),俗稱河鲀,因其營養豐富、抗病能力強、生長速度快,是鲀形目中經濟價值最高的種類之一[1]。隨著國家政策的支持和消費市場的日益成熟,紅鰭東方鲀已經成為我國北方名貴的經濟魚種之一,據2022《中國漁業統計年鑒》統計,2021年河鲀的養殖總產量達15391噸[2]。紅鰭東方鲀生性兇猛,養殖過程中會出現明顯的殘食行為,可見大量缺鰭少尾個體,嚴重影響養殖效益和魚類福利水平[3]。

不恰當的投喂頻率是導致養殖條件下魚類攻擊的關鍵因子,也是影響魚類生長性能和福利水平的重要因素之一[4]。李琪等[5]研究投喂頻率對多紋錢蝶魚(Selenotoca multifasciata)幼魚生長的影響,結果發現當投喂頻率為2次/d時,幼魚的增重率和特定生長率顯著高于1次/d。基于此,生產中多采用過量投喂的方式來盡可能地降低和減少魚類的攻擊行為。但過量投喂會帶來飼料浪費,污染養殖水體水質和增大系統排污壓力等一系列問題[6—8]。姜建湖等[9]研究了不同投喂頻率對青魚(Mylopharyngodon piceus)幼魚生長的影響,結果發現當投喂頻率為3次/d時,青魚表現出最佳的生長性能,繼續提高投喂頻率并沒有提高幼魚的生長性能。除此之外,過量投喂還會導致魚體將未被及時消化吸收完全的物質排出體外,不僅造成飼料的浪費,增加養殖成本,還會增加水體的污染。除此之外,殘飼還會黏附在魚的鰓絲上,干擾并降低供氧量,增加了魚類缺氧的風險[10]。朱曉芳等[11]研究了投喂頻率對珍珠龍膽石斑魚(Epinephelusfuscoguttatus♀ ×Epinephelus lanceolatus♂)幼魚生長及系統水質指標的影響,結果表明水中氨氮隨著投喂頻率增加而升高,pH隨著投喂頻率增加而降低,當投喂頻率為2次/d時,幼魚的生長性能最佳。隨著魚類福利化養殖的發展,根據魚類自身攝食規律進行投喂,有助于增強魚類身體機能,提高魚類的生長性能并減輕環境壓力[12],相關結果已經在許氏平鲉(Sebastes schlegelii)[13]、大菱鲆(Scophthalmus maximus)[14]及大西洋鮭(Salmo salar)[15]等的研究中被證實。

行為是魚類對外在環境條件和內在生理狀況的綜合反映[16—18],是直觀判定魚類綜合狀況的指標之一[19]。根據行為表現對魚群狀態進行全面綜合分析的無損測定方法已成為評判養殖效果的有效手段[20—22]。傅梁著等[23]通過計算紅鰭東方鲀和竹莢魚(Trachurus japonicus)群體平均游動速度、加速度以及游動高度等行為參數,對魚類攝食活躍度進行了實時評估,確定了基于魚類攝食行為表現的投喂策略。王婕等[24]對許氏平鲉在集約化養殖條件下的最適水流速度進行了研究,結果表明當流速為1.5 BL/s時,許氏平鲉表現出最高的平均游速,并表現出最佳的生長性能。Salierno等[25]以底鳉(Fundulus heteroclitus)為模式生物開發并量化魚類集群行為的軟件程序,結果表明,在魚群的馴化過程中,移動距離和相鄰對象之間的夾角是底鳉集群行為的關鍵指標。目前通過魚類行為來指征優化生產過程中投喂頻率的研究有限,而關于紅鰭東方鲀的研究主要集中在生長性能、存活率及飼料利用等方面[26—28],將紅鰭東方鲀的生長與行為相結合來優化投喂頻率的研究較為缺乏。因此,本文研究了不同投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚生長和行為的影響,研究結果能夠為紅鰭東方鲀健康養殖及規模化生產提供科學指導和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗于2021年10月在設施漁業教育部重點實驗室進行,紅鰭東方鲀從大連天正實業有限公司購買。實驗用魚初始體長為(6.9±0.9) cm,初始體重為(11.56±1.5) g。實驗魚暫養7d以適應實驗環境。

1.2 實驗設計

實驗在總投喂量相同的基礎上,共設置3個處理組,分別為3次/d(F3)組、4次/d(F4)組和5次/d(F5)組,其中F3的投喂時間為每天8: 00、14: 00和20: 00;F4為每天8: 00、12: 00、16: 00和20: 00;F5為每天8: 00、11: 00、14: 00、17: 00和 20: 00,選取商業浮性顆粒飼料(浙江粵海飼料有限公司,粗蛋白質≥44%,粗脂肪≥5%)進行投喂。每個處理設置3個重復,共使用9個白色聚乙烯水桶(H×D=78×80 cm),實驗共進行28d。

選取紅鰭東方鲀幼魚324尾,隨機平均放置在9個實驗桶中,每桶36尾。實驗期間保持水溫為(20±1)℃,維持溶解氧含量＞6 mg/L,pH 7.8—8.0,每日換水量為50%。整個實驗期間按幼魚體重的5%計算總投喂量,每次生長采樣后,根據幼魚體重調整投喂量。各實驗桶上方距離水面90 cm處均裝有海康威視攝像機(DS-2CD3346WD-1),用于觀察和記錄紅鰭東方鲀的行為。

1.3 生長數據采集

在實驗開始的0、7d、14d、21d和28d,每桶分別隨機撈取3尾魚,在濃度為60 mg/L的丁香酚溶液中麻醉后,稱量每尾魚的體長和體重。體長日增長量(Length gain,LG,cm/d)、體重日增長量(Weight gain,WG,g/d)、特定生長率(Specific growth rate,SGR,%/d)、增重率(Weight gain rate,WGR,%)、肥滿度(Condition factor,CF,g/cm3)和存活率(Survival rate,SR,%)和飼料利用效率(Feed conversion efficiency,FCE,%)的計算公式如下:

式中,ΔL為兩次采樣之間紅鰭東方鲀的體長差(cm),Δt為兩次采樣之間的天數(d),ΔW為兩次采樣之間紅鰭東方鲀的體重差(g),Wf為紅鰭東方鲀的終體重(Final weight,Wf,g),Wi為紅鰭東方鲀的初始體重(Initial weight,Wi,g),t為養殖天數(d),Lf為紅鰭東方鲀的終體長(Final length,Lf,cm),N為實驗結束時紅鰭東方鲀的數量(尾),N0為實驗開始時紅鰭東方鲀的數量(尾),FC為飼料消耗量(Feed consumption,FC,g)。

1.4 行為分析

在生長采樣之前的0、7d、14d、21d和28d的8:00,選取每桶視頻亮度較高,游動狀態較為清晰的6尾幼魚作為觀測對象(每個處理組共18尾),分別采集攝食前10min的視頻。使用行為學分析軟件(Noldue Ethovision XT 12.0)進行分析,采用動態剪影法進行目標識別,采集頻率為12.5幀/s,測定幼魚的平均游泳速度(Average velocity,V,cm/s)、最大加速度(The maximum acceleration,A,cm/s2)、角速度(Angular velocity,AV,°/s)、活躍度(Activity,%)和對象間距離(Distance between fish,DF,cm),計算公式如下:

式中,S為移動距離(cm),t為觀測時間(s),Vn為n時刻幼魚的游泳速度,Vn-1為n-1時刻幼魚的游泳速度,Δt為兩次采樣的時間差(s),RTAn為幼魚每秒方向角度變化(°/s),CPn為當前視頻圖像像素數,Pn為區域內視頻圖像總像素數,Xn和Yn為目標幼魚n時刻坐標(cm),Xr,n和Yr,n為相鄰幼魚n時刻的坐標(cm)。

1.5 統計分析

所有數據均使用SPSS 25.0進行統計分析。生長和行為數據在進行正態分布檢驗和方差齊性檢驗后,采用單因素方差分析(One-way ANOVA)進行檢驗,通過LSD檢驗(Least significant difference,LSD)進行多重對比。不滿足方差齊性的數據采用非參數檢驗(Nonparametric test)進行分析對比。行為數據通過廣義線性混合模型(Generalized linear mixed models,GLMMs)的擬合,驗證投喂頻率、實驗時間及投喂頻率和實驗時間的交互效應對幼魚行為的影響。統計數據均用平均值±標準誤(mean±SE)表示,顯著性水平為P＜0.05。

2 結果

2.1 投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚生長的影響

由表1可知,F4組紅鰭東方鲀的最終體長、最終體重,特定生長率和飼料利用效率顯著高于其他處理組(P＜0.05),F4組紅鰭東方鲀的增重率顯著高于F3組(P＜0.05),但F5組紅鰭東方鲀的增重率與其他處理組之間沒有顯著差異(P＞0.05)。整個實驗期間,各組紅鰭東方鲀的肥滿度沒有顯著差異(P＞0.05),F3組紅鰭東方鲀的存活率顯著低于F4和F5組(P＜0.05),F4組和F5組的存活率沒有顯著差異(P＞0.05)。圖1給出了各組紅鰭東方鲀體長日增長量和體重日增長量,結果顯示F4組紅鰭東方鲀的體長日增長量顯著高于F3和F5組(P＜0.05),F5組紅鰭東方鲀的體長日增長量也顯著高于F3組,F4和F5組紅鰭東方鲀的體重日增長量顯著高于F3組(P＜0.05),但F4和F5組之間沒有顯著差異(P＞0.05)。

圖1 不同投喂頻率對紅鰭東方鲀體長和體重的影響Fig.1 Effects of different feeding frequencies on the length and weight ofTakifugu rubripes

表1 不同投喂頻率對紅鰭東方鲀生長的影響Tab.1 Effects of different feeding frequencies on the growth ofTakifugu rubripes

2.2 投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚行為的影響

投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚運動參數的影響如圖2所示，隨著實驗時間增加,實驗7d后,F4組紅鰭東方鲀的速度顯著高于F3組(P＜0.05),顯著低于F5組(P＜0.05),實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀的速度顯著高于其他處理組(P＜0.05),F3組紅鰭東方鲀的速度顯著高于F5組(P＜0.05;圖2a)。在實驗7d后,各組紅鰭東方鲀的加速度開始出現差異,其中F4組紅鰭東方鲀加速度顯著低于其他處理組(P＜0.05),F5組紅鰭東方鲀加速度顯著高于其他處理組(P＜0.05)。在實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀加速度顯著低于F5組(P＜0.05),F3組紅鰭東方鲀的加速度與其他處理組之間沒有顯著差異(P＞0.05;圖2b)。

圖2 不同投喂頻率對紅鰭東方鲀運動參數的影響Fig.2 Effects of different feeding frequencies on the motion parameters ofTakifugu rubripes

GLMMs分析結果表明,F4組紅鰭東方鲀的游泳速度受到實驗時間和投喂頻率交互效應的顯著影響(P＜0.05),F5組紅鰭東方鲀的速度受實驗時間和投喂頻率的交互效應不顯著(P＞0.05)。兩兩對比的結果顯示,實驗時間和投喂頻率交互效應顯著提高F4組紅鰭東方鲀的速度(P＜0.05;表2)和F5組紅鰭東方鲀的加速度(P＜0.05;表3)。

表2 紅鰭東方鲀速度影響因素GLMMs結果Tab.2 Effects of feeding frequencies on the velocity ofTakifugu rubripes

表3 紅鰭東方鲀加速度影響因素GLMMs結果Tab.3 Effects of feeding frequencies on the acceleration ofTakifugu rubripes

投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚活動狀態的影響如圖3所示，隨著實驗時間的增加,在實驗7d后,各組紅鰭東方鲀的角速度出現差異,其中F4和F5組紅鰭東方鲀的角速度顯著低于F3組(P＜0.05),F4和F5組紅鰭東方鲀的角速度沒有顯著差異(P＞0.05),在實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀的角速度顯著高于F3和F5組(P＜0.05),F3和F5組紅鰭東方鲀的角速度沒有顯著差異(P＞0.05;圖3a);在實驗7d后,F4組紅鰭東方鲀的活躍度與其他處理組均沒有顯著差異(P＞0.05),F5組紅鰭東方鲀的活躍度顯著低于F3組(P＜0.05)。在實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀的活躍度要顯著低于F3和F5組(P＜0.05;圖3b),F3和F5組紅鰭東方鲀的活躍度沒有顯著差異(P＞0.05)。GLMMs分析結果顯示,實驗時間和投喂頻率交互效應對各組紅鰭東方鲀的角速度和活躍度的影響不顯著(P＞0.05;表4和表5)。

圖3 不同投喂頻率對紅鰭東方鲀活動狀態的影響Fig.3 Effects of different feeding frequencies on the active state ofTakifugu rubripes

表4 紅鰭東方鲀角速度影響因素GLMMs結果Tab.4 Effects of feeding frequencies on the angular velocity ofTakifugu rubripes

表5 紅鰭東方鲀活躍度影響因素GLMMs結果Tab.5 Effects of feeding frequencies on the activity ofTakifugu rubripes

投喂頻率對紅鰭東方鲀幼魚集群分布的影響如圖4所示，隨著實驗時間增加,紅鰭東方鲀對象間距離呈現先下降后上升的趨勢。在實驗開始時,各組紅鰭東方鲀的對象間距離沒有顯著差異(P＞0.05),在實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀的對象間距離顯著低于F3組(P＜0.05),F4組紅鰭東方鲀的對象間距離顯著高于F5組(P＜0.05)。根據GLMMs分析結果表明,在兩兩對比中實驗時間和投喂頻率交互效應顯著降低F5組紅鰭東方鲀的對象間距離(P＜0.05;表6)。

圖4 不同投喂頻率對紅鰭東方鲀集群分布的影響Fig.4 Effects of different feeding frequencies on the cluster distribution ofTakifugu rubripes

表6 紅鰭東方鲀對象間距離影響因素GLMMs結果Tab.6 Effects of feeding frequencies on the distance between fish ofTakifugu rubripes

3 討論

攝食是影響魚類生長的重要因素,投喂頻率是影響養殖環境下魚類攝食的重要因素之一[29]。本研究結果發現,在總投喂量一致的情況下,F3組紅鰭東方鲀的生長顯著低于F4組,原因可能是因為投喂頻率過低時,魚類進食間隔增長,容易使魚類處于饑餓狀態,進而影響魚類生長[30]。除此之外,較低的投喂頻率還會加劇魚類之間的競爭,導致魚類互相殘食,進而影響整體的養殖效益。Ishibashi等[31]研究結果表明,較低的投喂頻率會顯著提高太平洋藍鰭金槍魚(Thunnus orientalis)幼魚群體內部競爭的概率,使得幼魚互相殘食的頻率升高,導致幼魚大量死亡,最終影響養殖收益。劉偉[32]研究表明,適當增加投喂次數可以提高飼料的利用率,促進魚類的生長性能。但是投喂頻率過高會造成魚類攝食活動過于頻繁,導致魚類生長發育所需要的能量用來維持自身活動所消耗的能量,反而不利于魚類自身的生長發育,這可能是導致F4組紅鰭東方鲀的生長性能顯著高于F5組的原因之一[33]。類似結果在大口黑鱸(Micropterus salmoides)[34]和異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)[35]中被證實。但是衛育良等[36]對紅鰭東方鲀幼魚的研究結果表明,在達到紅鰭東方鲀表觀飽食水平的基礎上,規格為15 g的紅鰭東方鲀適宜的投喂頻率為2—3次/d,這與本研究的結果有所不同,出現差異的原因可能是由于魚類在不同生長發育階段所適宜的最佳投喂頻率有所不同,例如全長為3—5 cm的點帶石斑魚(Epinephelus malabaricus)最佳投喂頻率是3次/d,當其長到16—17 cm時,最佳投喂頻率則是1次/d[37]。此外,F4組紅鰭東方鲀的體長增長顯著快于F3和F5組,這進一步表明了4次/d的投喂頻率有利于幼魚的生長。

付成等[38]研究鯉(Cyprinus carpio)幼魚時發現,處于饑餓狀態的幼魚為適應饑餓會降低游泳速度,以使有限的身體儲能維持更長的生存時間。本研究結果顯示,F3組紅鰭東方鲀的速度顯著低于F4組,導致F3組紅鰭東方鲀速度較低的原因可能是由于投喂頻率較低,使得魚類處于饑餓狀態的時間較長,需要通過降低自身游泳速度來達到減少能量消耗的目的,影響了魚類的攝食狀態[39]。與此同時,F5組紅鰭東方鲀的速度也顯著低于F4組,這可能是由于較高的投喂頻率使得幼魚攝食頻繁,擾亂了幼魚的消化代謝活動[34],進而對幼魚的攝食狀態造成影響,最終表現為幼魚游速的降低和生長的減慢[39]。此外,F5組紅鰭東方鲀的加速度顯著高于F3和F4組,但F3與F4組紅鰭東方鲀的加速度沒有顯著差異。其中,F5組紅鰭東方鲀的加速度較高的原因之一在于投喂頻率過高會使得魚類一直處于攝食狀態,導致魚類自發運動增多[40],而魚類較多的自發運動會消耗其用于生長的能量,最終影響魚類的生長和福利水平,類似研究在太平洋藍鰭金槍魚幼魚[31]中有所體現。此外,投喂頻率次數過高會使得魚類產生一定的壓力,如黃毅等[41]研究斑馬魚(Danio rerio)群體行為時發現,處于不良狀態下的斑馬魚會表現出快速不安的加速游動狀態。

有研究表明活動狀態與個體饑餓程度有關[42],本研究結果顯示,在實驗結束時,F3和F5組紅鰭東方鲀的活躍度要顯著高于F4組,而F3組與F5組紅鰭東方鲀的活躍度之間沒有顯著差異,其中F3組紅鰭東方鲀可能因投喂頻率較低使得進食間隔時間較長,魚類進食欲望較強烈,從而導致其活躍度有所升高。Ariyomo等[43]研究了投喂時間對斑馬魚行為的影響,結果表明,隨著投喂間隔的延長和魚類饑餓程度的增加,魚類的活躍度和攻擊性均顯著增加,最終導致魚類的生長性能下降。而較高的投喂頻率使魚類攝食的頻率較高[44],這可能是F5組紅鰭東方鲀的活躍度高于F4組的因素之一。綜上所述,本實驗推測4次/d的投喂頻率可能使得紅鰭東方鲀幼魚的能量分配發生轉變,更多的能量被用于生長和游泳而不是日常活動。

對象間距離是研究魚群的空間分布、結構、凝聚力及穩定性的重要指標[42,45]。魚類的集群行為有利于增加覓食成功率、改善游泳效益等,但同時也會加劇對食物、空間等資源競爭[46,47]。當對象間距離增大時,群體凝聚力和穩定性會降低,影響魚群應對壓力挑戰的能力[45],而對象間距離過小,會使得魚類的壓力有所增加,不利于魚類自身生長[19]。本實驗結果表明F4組紅鰭東方鲀群體的凝聚力和穩定性較好,能更好地適應養殖環境。F5組紅鰭東方鲀的對象間距離最小,這可能是因為投喂次數過于頻繁使得魚類一直處于游動狀態,自發性行為的增多,增加了魚類的壓力。這會使得魚類更容易出現互相碰撞[48],提高魚類相互攻擊的頻率,最終降低了魚類自身的福利水平。在實驗結束時,F3組紅鰭東方鲀的對象間距離顯著高于其他處理組,這可能是由于因投喂間隔延長使得魚類個體需要擴大搜索范圍來提高覓食效率,減少個體間的食物競爭,但從能量學角度來說,這會過量消耗個體能量[49]。角速度表征了魚類的游泳穩定性[50],在實驗結束時,F4組紅鰭東方鲀的角速度高于F3與F5組,這也進一步表明F4組紅鰭東方鲀幼魚群體具有較好的穩定性。

綜上所述,本研究結果表明,當紅鰭東方鲀幼魚體長為(6.9±0.9) cm,體重為(11.56±1.5) g時,其最適宜的投喂頻率為4次/d,并可以將速度和對象間距離作為監測指標來判斷魚類的攝食狀態,并根據相應指標適當調整投喂頻率來實現精細化智能化養殖。