付志璐，王一兵

( 1.廣西民族大學(xué)，海洋生物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530008； 2.廣西高校微生物與植物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530008 )

海月水母(Aureliaaurita)是一種廣泛分布于世界海域的常見災(zāi)害水母，主要分布于N 40°～S 70°的沿岸水域[1-3]。近年來(lái)這種水母在東亞水域大規(guī)模暴發(fā)，對(duì)漁業(yè)和沿岸發(fā)電廠造成嚴(yán)重災(zāi)害[4-5]。海月水母主要以浮游動(dòng)物、魚卵和仔魚為食，是魚類的直接捕食者和食物競(jìng)爭(zhēng)者，其暴發(fā)對(duì)漁業(yè)資源可捕撈量形成威脅[6-7]。此外，海月水母的大量出現(xiàn)會(huì)對(duì)沿岸工業(yè)設(shè)施造成不良影響，因?yàn)楹Ｔ滤附?jīng)常堵塞核電站、火力發(fā)電廠等以海水作為冷卻水的冷卻水系統(tǒng)管道。因此，闡明海月水母暴發(fā)機(jī)制，探尋預(yù)防及緩解災(zāi)害的方法已迫在眉睫。

海月水母的生活史包括底棲無(wú)性繁殖的螅狀體和浮游有性繁殖的碟狀體兩個(gè)階段。海月水母浮游生活的第一個(gè)階段稱為“碟狀幼體”階段，碟狀幼體通過(guò)螅狀體“橫裂生殖”也就是變態(tài)發(fā)育而產(chǎn)生。在這個(gè)過(guò)程中，螅狀體莖部變長(zhǎng)，體表收縮出現(xiàn)裂節(jié)，隨后裂節(jié)逐漸加深，每一個(gè)裂節(jié)都變成一個(gè)帶有缺刻的小圓盤，最后每個(gè)小圓盤都發(fā)育成一個(gè)新的碟狀幼體。這個(gè)過(guò)程有助于成體水母種群的擴(kuò)增，因?yàn)橐恢缓Ｔ滤傅捏铙w釋放出的碟狀幼體可以多達(dá)20～30只[8]。有研究表明，海月水母螅狀體橫裂生殖的引發(fā)通常歸因于幾個(gè)環(huán)境因子的變化，這些環(huán)境因子包括溫度、光照、食物[9-20]以及水體的生物化學(xué)成分[21](特別是水體中含碘甲狀腺素的含量)。在這些因素中，溫度對(duì)海月水母橫裂生殖的發(fā)生有著決定性的影響，因?yàn)闄M裂生殖的主要季節(jié)與年度最低溫度時(shí)期相吻合[22-24]，但不同地區(qū)的海月水母螅狀體對(duì)溫度的響應(yīng)因地理位置的不同而有差異。如溫帶地區(qū)海月水母的橫裂生殖主要發(fā)生在季節(jié)性降溫之后[22-24]；然而在亞熱帶地區(qū)的臺(tái)灣，季節(jié)性溫暖水溫(19～32 ℃)反而會(huì)加速海月水母的橫裂生殖[16]。雖然國(guó)內(nèi)外已有諸多對(duì)海月水母橫裂生殖的研究，但目前對(duì)瀨戶內(nèi)海海月水母橫裂生殖的研究尚未見報(bào)道。筆者在前人研究基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)詳細(xì)觀察了來(lái)自日本瀨戶內(nèi)海海月水母橫裂生殖過(guò)程中的形態(tài)變化，橫裂生殖開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、裂節(jié)的數(shù)量以及每只螅狀體橫裂生殖所產(chǎn)生的碟狀體數(shù)量，以便檢驗(yàn)溫度對(duì)誘導(dǎo)瀨戶內(nèi)海海月水母橫裂生殖的作用，并對(duì)照已有研究結(jié)果進(jìn)行比較分析，另外檢驗(yàn)瀨戶內(nèi)海地區(qū)的海月水母對(duì)溫度的響應(yīng)是否會(huì)因?yàn)樯鷳B(tài)習(xí)性的差異而與其他地區(qū)有所不同，以期闡明海月水母暴發(fā)機(jī)制，探尋預(yù)防及緩解海月水母災(zāi)害的方法。

1 材料與方法

2010年夏季在瀨戶內(nèi)海捕捉成熟海月水母，從其口腕上收集浮浪幼蟲，將浮浪幼蟲放入直徑15 cm、深6.5 cm的透明塑料容器中，容器中裝有1 L鹽度為32的過(guò)濾海水(濾孔直徑0.2 μm)，容器放置在25 ℃黑暗條件下，以使浮浪幼蟲附著在容器的底面和側(cè)壁。當(dāng)浮浪幼蟲附著并變態(tài)發(fā)育成螅狀體后，每周投喂足量的鹵蟲(Artemia)無(wú)節(jié)幼體1～2次，投喂1 h后更換新鮮的過(guò)濾海水。

試驗(yàn)開始前，將100～200個(gè)體型規(guī)格相似(柄徑長(zhǎng)約 1 mm)、發(fā)育完全的16觸手螅狀體用解剖針輕輕從培養(yǎng)容器的底面和側(cè)壁移除，然后將每個(gè)螅狀體單獨(dú)放置在1個(gè)一次性滅菌培養(yǎng)皿中(直徑3.5 cm、深1 cm)。將放有螅狀體的小培養(yǎng)皿放入大的透明培養(yǎng)容器中(直徑15 cm、深6.5 cm)，容器中裝有1 L鹽度為32的過(guò)濾海水。一周后，大部分螅狀體均附著在一次性滅菌培養(yǎng)皿的底面。將100只成功附著的螅狀體自25 ℃直接轉(zhuǎn)移至9、12、14、16、18 ℃溫度下，每個(gè)溫度下20只螅狀體。將各溫度下的20只螅狀體進(jìn)行編號(hào)(將編號(hào)寫在每個(gè)螅狀體所附著的培養(yǎng)皿底面)。每個(gè)溫度設(shè)3個(gè)平行，每個(gè)平行6～7只螅狀體。螅狀體培養(yǎng)在0.5 L透明容器中，容器內(nèi)裝有0.5 L過(guò)濾海水。試驗(yàn)進(jìn)行90 d，試驗(yàn)期間螅狀體保持饑餓狀態(tài)，以消除食物的影響，同時(shí)每20 d更換1次過(guò)濾海水。所有螅狀體每日在解剖鏡下觀察1次，并詳細(xì)記錄各溫度下1～20號(hào)螅狀體形態(tài)變化、第1個(gè)裂節(jié)出現(xiàn)的時(shí)間、出現(xiàn)的裂節(jié)數(shù)量、第1只碟狀幼體的釋放時(shí)間、釋放的碟狀幼體數(shù)量以及最后1只碟狀幼體的釋放時(shí)間。

采用SPSS 13.0軟件對(duì)各處理組的均值進(jìn)行單因素方差分析，以P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。當(dāng)方差分析的結(jié)果為差異顯著時(shí)，采用Tukey′s檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較，以確定各處理之間的差異。

2 結(jié) 果

2.1 橫裂生殖期間的形態(tài)變化

橫裂生殖期間螅狀體形態(tài)變化的一般特征如下：螅狀體的莖上首先出現(xiàn)1個(gè)裂節(jié)，在隨后的幾日內(nèi)，裂節(jié)的數(shù)量逐漸增多。隨后螅狀體的觸手開始收縮，同時(shí)身體漸漸變成紅色。當(dāng)觸手完全收縮后，緣瓣上的肌肉開始形成。螅狀體莖部的裂節(jié)加深，形成多層小圓盤，小圓盤的邊緣逐漸形成8個(gè)緣葉。當(dāng)每個(gè)小圓盤發(fā)育成接近碟狀幼體的形態(tài)后，就開始搏動(dòng)。然后發(fā)育好的碟狀幼體從橫裂體的后端一個(gè)接一個(gè)分離出來(lái)。橫裂體的基部會(huì)再次形成1個(gè)小而發(fā)育完全的螅狀體。

2.2 橫裂生殖開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間以及橫裂率

試驗(yàn)期間內(nèi)無(wú)任何螅狀體死亡。橫裂生殖開始時(shí)間(或稱為預(yù)橫裂時(shí)間)定義為自螅狀體轉(zhuǎn)移到試驗(yàn)溫度下至其莖部出現(xiàn)第1個(gè)裂節(jié)的時(shí)間。由圖1可知，第1只螅狀體出現(xiàn)橫裂的時(shí)間為轉(zhuǎn)移到14 ℃下的第17 d。到第40 d，發(fā)生橫裂的螅狀體增加到8只。直至試驗(yàn)結(jié)束，沒(méi)有螅狀體再出現(xiàn)橫裂現(xiàn)象。12 ℃下，第1只螅狀體發(fā)生橫裂現(xiàn)象出現(xiàn)在第31 d，隨后發(fā)生橫裂的螅狀體數(shù)量快速并顯著增加。到第42 d為止，共有13只螅狀體發(fā)生橫裂。在9 ℃下，第1只螅狀體出現(xiàn)橫裂的時(shí)間為第41 d，到第70 d，發(fā)生橫裂的螅狀體數(shù)量增至13只。在16 ℃下，第1只螅狀體發(fā)生橫裂的時(shí)間為第39 d，共有5只螅狀體出現(xiàn)橫裂現(xiàn)象。在18 ℃下，僅有1只螅狀體在第83 d發(fā)生了橫裂。在90 d的試驗(yàn)期間內(nèi)，所有的螅狀體僅發(fā)生過(guò)1次橫裂生殖，無(wú)螅狀體出現(xiàn)2次橫裂生殖現(xiàn)象。

圖1 不同溫度下海月水母螅狀體橫裂生殖的累積數(shù)量

橫裂生殖開始所需要的平均時(shí)間在9、12、14、16、18 ℃下分別為(51.0±1.7)、(38.6±6.5)、(31.1±7.9)、(49.7±6.1)d和83 d(圖2)。由于16、18 ℃下的數(shù)據(jù)不足，只能對(duì)剩余溫度下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，不同溫度下海月水母螅狀體的橫裂生殖開始所需的平均時(shí)間差異顯著(單因素方差分析，P<0.05)，14 ℃下橫裂生殖開始所需要的時(shí)間要明顯短于9 ℃下的時(shí)間(Tukey′s多重比較，P<0.05)。

圖 2 不同溫度下海月水母的預(yù)橫裂時(shí)間和橫裂時(shí)間誤差線：標(biāo)準(zhǔn)差.圖中不同字母表示顯著差異(P<0.05).下同.

自螅狀體第1個(gè)裂節(jié)出現(xiàn)的時(shí)間到最后1個(gè)碟狀幼體釋放結(jié)束的時(shí)間被定義為橫裂生殖持續(xù)時(shí)間。平均橫裂持續(xù)時(shí)間在9、12、14、16、18 ℃下分別為(22.7±2.9)、(10.9±1.2)、(9.2±1.0)、(5.3±1.8)和5 d(圖2)，各溫度間橫裂持續(xù)時(shí)間差異極顯著(單因素方差分析，P<0.01)。橫裂持續(xù)時(shí)間在12、14 ℃下顯著低于9 ℃(Tukey′s多重比較，P<0.05)。在9、12、14、16、18 ℃下分別有13、13、8、5、1只螅狀體出現(xiàn)了橫裂生殖現(xiàn)象，相當(dāng)于各溫度下橫裂率分別為64.3%、65.1%、39.7%、26.2%和4.8%(圖3)。平均橫裂率在各溫度下差異顯著(P<0.05)。18 ℃下的橫裂率要顯著低于9 ℃和12 ℃(P<0.05)。

圖3 不同溫度下海月水母螅狀體的平均橫裂率

2.3 碟狀幼體的釋放

碟狀幼體釋放量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)(圖4)與橫裂生殖發(fā)生模式(圖1)類似。9 ℃下，橫裂體所釋放的碟狀幼體數(shù)量最多，為36個(gè)。14 ℃下，橫裂體所釋放的碟狀幼體的數(shù)量與9 ℃相近，為34個(gè)。其余溫度下碟狀幼體的釋放數(shù)量依次為12 ℃>16 ℃>18 ℃(圖4)。9、12、14、16、18 ℃下，每只橫裂體釋放的碟狀幼體平均數(shù)量分別為(2.8±0.4)、(2.3±0.3)、(4.1±0.1)、(2.1±0.6)個(gè)和4個(gè)(圖5)，水溫對(duì)釋放的碟狀幼體數(shù)量影響極顯著(P<0.01)。14 ℃下每只橫裂體所釋放的平均碟狀幼體數(shù)量極顯著高于其他溫度(P<0.01)。

圖4 不同溫度下每月水母螅狀釋放的碟狀幼體的累積數(shù)量

圖5 不同溫度下平均每只海月水母螅狀體所釋放的碟狀幼體數(shù)量柱內(nèi)數(shù)字為用于計(jì)算的螅狀體數(shù)量，菱形為所釋放的碟狀幼體的最大數(shù)量.

3 討 論

與以往在整個(gè)群體水平上進(jìn)行的大多數(shù)國(guó)內(nèi)研究不同，本試驗(yàn)對(duì)海月水母橫裂生殖的研究在個(gè)體水平上進(jìn)行。每個(gè)水溫下的20只螅狀體均單獨(dú)附著在各自的培養(yǎng)皿中，且每個(gè)培養(yǎng)皿均有編號(hào)。這種方法優(yōu)點(diǎn)是既可保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性，各螅狀體之間不會(huì)混淆，又可分清不同螅狀體所釋放的碟狀幼體。

3.1 水溫對(duì)海月水母橫裂生殖發(fā)育的影響

試驗(yàn)證實(shí)，降溫可以誘導(dǎo)海月水母螅狀體發(fā)生橫裂生殖現(xiàn)象，這一結(jié)果與已有的研究結(jié)果基本一致。諸多研究表明，降溫能夠誘導(dǎo)海月水母發(fā)生橫裂生殖，Kroiher等[25]報(bào)道，降溫會(huì)導(dǎo)致法國(guó)北海地區(qū)的海月水母螅狀體發(fā)生橫裂生殖。Holst[26]表明，德國(guó)黑爾戈蘭島地區(qū)的海月水母螅狀體在10 ℃下的橫裂率要高于15 ℃下的螅狀體。Wang等[17]報(bào)道，中國(guó)膠州灣地區(qū)的海月水母在水溫降至17 ℃以下時(shí)會(huì)發(fā)生橫裂生殖。與其他溫帶地區(qū)相似，日本地區(qū)的海月水母螅狀體橫裂生殖的主要時(shí)間同樣出現(xiàn)在季節(jié)性降溫之后[22-24]，但日本不同地區(qū)海月水母螅狀體發(fā)生橫裂生殖的水溫略有不同。據(jù)Kakinuma[27]報(bào)道，當(dāng)溫度降至18 ℃以下時(shí)，日本北部奧陸灣的海月水母螅狀體會(huì)發(fā)生橫裂生殖。Han等[28]報(bào)道，日本西南部本莊地區(qū)的海月水母螅狀體在轉(zhuǎn)移至低于14 ℃的溫度后，停止攝食，隨之出現(xiàn)了橫裂生殖現(xiàn)象，但在18 ℃下螅狀體并未出現(xiàn)橫裂生殖。本研究所用海月水母螅狀體(來(lái)自日本瀨戶內(nèi)海)在9 ℃和18 ℃之間出現(xiàn)了橫裂生殖現(xiàn)象。盡管與其他較低的溫度相比，18 ℃下發(fā)生橫裂生殖的速度相當(dāng)緩慢，但在此溫度下螅狀體仍然出現(xiàn)了橫裂生殖現(xiàn)象，據(jù)此推斷，18 ℃可能是誘導(dǎo)瀨戶內(nèi)海海月水母螅狀體發(fā)生橫裂生殖的溫度上限。

3.2 水溫對(duì)海月水母預(yù)橫裂時(shí)間的影響

研究證實(shí)，溫度會(huì)影響海月水母螅狀體橫裂生殖開始的時(shí)間。14 ℃下最先開始出現(xiàn)橫裂生殖現(xiàn)象，12 ℃或16 ℃下，橫裂生殖的開始時(shí)間延遲了1～3周。已有諸多研究報(bào)道過(guò)海月水母橫裂生殖在不同水溫下的開始時(shí)間，但不同螅狀體在相同或相似的水溫下橫裂生殖的反應(yīng)卻并不相同。在臺(tái)灣南部，在20～30 ℃內(nèi)，溫度越高海月水母螅狀體橫裂生殖現(xiàn)象出現(xiàn)越早[16]。中國(guó)膠州灣地區(qū)，在4～16 ℃內(nèi)，海月水母螅狀體也呈現(xiàn)溫度越高橫裂生殖現(xiàn)象開始越早的趨勢(shì)[17-18]。海月水母的同屬種A.labiata也與此相似。太平洋東北部華盛頓地區(qū)的A.labiata在7～20 ℃內(nèi)，同樣也是較高溫度時(shí)橫裂生殖現(xiàn)象出現(xiàn)更早[15]。與此相反，Kroiher等[23]報(bào)道，溫度降低幅度越大，橫裂生殖開始的時(shí)間越早。Han等[28]也報(bào)道，橫裂生殖在10 ℃下比14 ℃下出現(xiàn)的更早。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，中等寒冷的溫度下橫裂生殖開始得最早，這與一些研究所報(bào)道的在發(fā)生橫裂生殖的溫度范圍內(nèi)，溫度越高橫裂生殖開始得越早，或降溫幅度越大橫裂生殖開始得越早不一致。此外，本試驗(yàn)所使用的海月水母螅狀體與Han等[28]所用的螅狀體均來(lái)自日本，并且螅狀體來(lái)源地的地理距離并不遠(yuǎn)，然而螅狀體對(duì)降溫的反應(yīng)卻并不相同。本試驗(yàn)結(jié)果與其他研究結(jié)果的不同，是由于螅狀體對(duì)各自棲息地環(huán)境條件的適應(yīng)所造成的生理?xiàng)l件不同所致。

3.3 饑餓對(duì)海月水母釋放碟狀幼體數(shù)量的影響

為了消除食物引起的影響，螅狀體在轉(zhuǎn)移到試驗(yàn)溫度后保持饑餓狀態(tài)，所以在90 d的試驗(yàn)中，所有的螅狀體僅橫裂生殖1次，每只螅狀體所釋放的碟狀幼體的數(shù)量也較少，僅2～4個(gè)。有研究曾指出[17,29-30]，在適宜的餌料豐度范圍內(nèi)，餌料豐度越高，螅狀體所釋放的碟狀幼體數(shù)量就越多。此外，還有研究觀察到，海月水母螅狀體在攝食充分的食物后會(huì)發(fā)生多次橫裂生殖現(xiàn)象[12,31]。對(duì)A.labiata橫裂生殖的觀察也是同樣的發(fā)現(xiàn)[15]，在每周充分投喂2次鹵蟲的條件下，多數(shù)A.labiata螅狀體在120 d的試驗(yàn)中發(fā)生了2～3次橫裂生殖。因此本試驗(yàn)中，如果螅狀體在橫裂生殖過(guò)程中攝食了充足的食物，它們可能會(huì)發(fā)生多次橫裂生殖以及釋放出更多的碟狀幼體。

3.4 暖冬對(duì)海月水母暴發(fā)的影響

盡管本試驗(yàn)結(jié)果顯示9 ℃和12 ℃下海月水母的橫裂率幾乎相同，但是12 ℃下的橫裂時(shí)間僅為9 ℃的1/2。同時(shí)，12 ℃下橫裂生殖開始時(shí)間(預(yù)橫裂時(shí)間)比9 ℃下縮短了12.4 d。此外，已有的研究報(bào)道，海月水母螅狀體在較高的溫度下身體生長(zhǎng)的速度更快[17,28-30]。因此，若食物充足，海月水母螅狀體在較高的水溫下會(huì)比在低溫條件下發(fā)生更多次橫裂生殖，從而釋放出更多的碟狀幼體。海月水母碟狀幼體在瀨戶內(nèi)海的釋放時(shí)間通常為冬季及早春(水溫9～15 ℃)，而此時(shí)水溫每升高1 ℃，海月水母橫裂生殖開始時(shí)間就會(huì)縮短4.1 d，同時(shí)橫裂持續(xù)時(shí)間會(huì)縮短3.9 d。因此，根據(jù)研究可以推斷，如果瀨戶內(nèi)海冬季水溫偏高，則下一年度海月水母種群數(shù)量可能會(huì)大幅度增加。

對(duì)于海月水母螅狀體的所有試驗(yàn)結(jié)果表明，12～14 ℃是最適合海月水母橫裂生殖的溫度，因?yàn)樵诖藴囟确秶鷥?nèi)橫裂生殖開始的最快，并且發(fā)生橫裂生殖的螅狀體比例更大。對(duì)其他溫帶地區(qū)海月水母進(jìn)行的類似試驗(yàn)結(jié)果與日本瀨戶內(nèi)海海月水母有相同的趨勢(shì)：中等寒冷的溫度下有更高的橫裂率[25]。本研究的結(jié)果表明，暖冬可能會(huì)導(dǎo)致日本瀨戶內(nèi)海海月水母在下一年度暴發(fā)。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，溫度對(duì)誘導(dǎo)日本瀨戶內(nèi)海海月水母的橫裂生殖有顯著影響。18 ℃是誘導(dǎo)螅狀體發(fā)生橫裂生殖的溫度上限。橫裂開始時(shí)間受溫度影響顯著，14 ℃時(shí)平均預(yù)橫裂時(shí)間最短，±2 ℃橫裂生殖開始時(shí)間會(huì)延遲1～3周。橫裂率同樣受溫度的影響，在9 ℃和12 ℃下最高(約65%)。橫裂持續(xù)時(shí)間隨溫度升高而下降。每個(gè)螅狀體釋放的碟狀幼體平均數(shù)量在各溫度下差異顯著，14 ℃時(shí)最高。綜上所述，12～14 ℃內(nèi)橫裂生殖開始時(shí)間最短，橫裂生殖的螅狀體比例更大，是海月水母橫裂生殖的最佳溫度。由此可以推出，暖冬可能會(huì)導(dǎo)致日本瀨戶內(nèi)海海月水母在下一年度暴發(fā)。