羅輝玉 吳水清 林金波 何麗斌 陳新明 牛文標(biāo) 王慶，4 鄭樂云

(1福建省水產(chǎn)研究所，廈門 361013； 2廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司，廈門 361103； 3華南 農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，廣州 510642； 4海洋生物資源保護(hù)與利用粵港聯(lián)合實驗室，廣州 510642)

灰海馬(Hippocampuserectus)原產(chǎn)于美洲地區(qū)，又名線紋海馬、直立海馬，隸屬于海龍科、海馬屬[1-3]。作為一種發(fā)展前景良好的海馬養(yǎng)殖種類，灰海馬不僅具有生長周期短、繁殖與抗病能力強(qiáng)等特點，并且具有較高的觀賞和藥用價值，在水族和中藥材市場占有重要地位，是理想的養(yǎng)殖品種[4]。

在生物的生長、發(fā)育和繁殖過程中，呼吸代謝反映了生物體的生理、營養(yǎng)狀況，代謝特征和適應(yīng)外界環(huán)境的能力，是能量代謝活動的重要組成部分。魚類的耗氧率和窒息點是魚類生態(tài)生理學(xué)研究的重要內(nèi)容，反映了魚體代謝活動的基本生理指標(biāo)、代謝特征和規(guī)律[5]，是魚類養(yǎng)殖和運(yùn)輸過程中的重要參數(shù)。此外，魚類的耗氧、排氨能力還與體質(zhì)量以及水溫、鹽度、pH等外部因素有關(guān)[6-8]。雖然灰海馬養(yǎng)殖技術(shù)日趨成熟，但是目前國內(nèi)外的研究主要集中在其營養(yǎng)價值、繁殖力和飼料等方面[9-12]，對養(yǎng)殖及運(yùn)輸過程中生態(tài)因子和生理學(xué)的研究相對較少，尤其缺少不同水溫、體質(zhì)量對其耗氧率、排氨率等影響的研究。本試驗通過探究溫度對不同體質(zhì)量灰海馬耗氧率、排氨率及窒息點的影響，了解灰海馬的生理活動情況、代謝規(guī)律和能量需求，初步確定日常養(yǎng)殖生產(chǎn)、水質(zhì)的管理方法和養(yǎng)殖密度等，以期為灰海馬的人工繁殖、苗種培育及運(yùn)輸提供基礎(chǔ)生物學(xué)資料。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗在福建省水產(chǎn)研究所遺傳育種研究中心生態(tài)實驗室進(jìn)行。灰海馬取自廈門小嶝水產(chǎn)科技有限公司海馬養(yǎng)殖基地。挑選健康無病且生命力較強(qiáng)的灰海馬，按體質(zhì)量分成大(L)、中(M)、小(S)3個試驗組(見表1)。

表1 試驗海馬的生物學(xué)數(shù)據(jù)

試驗灰海馬從養(yǎng)殖場運(yùn)回實驗室后，每天提高或者降低水溫2～3 ℃，達(dá)到試驗溫度后，恒溫暫養(yǎng)1周后開始試驗。暫養(yǎng)期間，每天投喂2次冰凍糠蝦。試驗開始前24 h停止投喂，試驗期間不投餌。試驗海水鹽度為31.0±0.1，pH為8.1±0.2。

1.2 試驗方法

1.2.1 耗氧率、排氨率和窒息點的測定

耗氧率、排氨率的測定。采用靜水生態(tài)試驗法，分別設(shè)5個溫度梯度(13、18、23、28、32 ℃)，用大(L)、中(M)、小(S)3個試驗組的灰海馬進(jìn)行代謝試驗。采用容積3.5 L的蝦苗袋作為代謝試驗袋，內(nèi)裝2.5 L海水。每個試驗組、每個溫度梯度設(shè)3個平行，每個平行試驗組放5尾海馬，另設(shè)1組只裝海水，不放海馬，作為空白對照組。

代謝袋用橡皮筋封口，試驗過程中全程水浴，保持各處理組溫度一致。試驗持續(xù)3 h，結(jié)束后，采用美國YSI professional series溶氧儀和美國HACE水質(zhì)測試儀分別測定每個代謝袋的溶解氧和氨氮質(zhì)量濃度。之后再根據(jù)試驗初始及結(jié)束時的溶解氧和氨氮質(zhì)量濃度計算耗氧率及排氨率。海馬體質(zhì)量用BSA224S型電子天平(精密度0.01 g)稱量，稱量前用定性濾紙吸干灰海馬體表的水分。

窒息點的測定采用靜水呼吸室法。呼吸室采用2.5 L的蝦苗袋，內(nèi)裝1 L的海水。隨機(jī)挑選10尾灰海馬放于蝦苗袋中，扎帶封口并將蝦苗袋置于恒溫水槽中，每組設(shè)3個平行。如觀察發(fā)現(xiàn)試驗海馬沉于水槽底部，尾部彎曲，針刺無反應(yīng)則判定為死亡。半數(shù)海馬死亡時測定袋內(nèi)的溶解氧，即為該溫度下海馬的窒息點。

1.2.2 計算方法

根據(jù)試驗開始和終末溶解氧和氨氮質(zhì)量濃度的數(shù)據(jù)，按以下公式計算耗氧率[RO，mg/(g·h)]和排氨率[RN，μg/(g·h)]。

RO=(CO0-COt)×v/(w×t)

(1)

式(1)中，CO0為空白組溶解氧(mg/L)，COt為試驗組溶解氧(mg/L)，v為代謝袋內(nèi)水的體積(L)，w為灰海馬體質(zhì)量(g)，t為代謝時長(h)。

RN=(CNt-CN0)×v/(w×t)

(2)

式(2)中，CN0為空白組氨氮質(zhì)量濃度(mg/L)，CNt為試驗組氨氮質(zhì)量濃度(mg/L)，v為代謝袋內(nèi)水的體積(L)，w為灰海馬體質(zhì)量(g)，t為代謝時長(h)。

按以下公式計算氧氮比(O/N)。

氧氮比(O/N)=(RO/16)/(RN/14)

(3)

式(3)中，RO為耗氧率，RN為排氨率。

1.3 統(tǒng)計分析

采用SPSS 20.0軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，組間進(jìn)行Duncan’s多重比較分析，設(shè)P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。試驗數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的方式表示。

2 結(jié)果和分析

2.1 耗氧率(RO)

不同水溫條件下不同體質(zhì)量灰海馬的耗氧率見表2。由試驗結(jié)果可見，溫度對灰海馬的耗氧率影響顯著。隨著溫度的升高，各試驗組灰海馬的耗氧率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在13～28 ℃范圍內(nèi)，隨著水溫的上升，海馬的耗氧率升高，并在水溫28 ℃時達(dá)到最大值，S、M、L 3種體質(zhì)量試驗組灰海馬的耗氧率分別為0.603、0.350、0.151 mg/(g·h)；當(dāng)水溫升高至32 ℃時，其耗氧率分別下降至0.556、0.336、0.139 mg/(g·h)，與28 ℃時相比稍有下降，但差異不顯著(P>0.05)。同一溫度條件下，隨著灰海馬體質(zhì)量的增加，其耗氧率逐漸降低，除了水溫13 ℃時S組與M組灰海馬的耗氧率差異不顯著外，在18～32 ℃溫度條件下，3種體質(zhì)量灰海馬的耗氧率均有顯著性差異(P<0.05)。

表2 不同溫度下不同體質(zhì)量灰海馬的耗氧率

2.2 排氨率(RN)

由表3可見，相同溫度條件下，隨著灰海馬個體的增大，其排氨率呈現(xiàn)下降的趨勢。在水溫13 ℃和18 ℃條件下，S組和M組灰海馬的排氨率沒有顯著性差異(P>0.05)，但這2組的排氨率顯著高于L組的(P<0.05)。在水溫23 ℃和28 ℃條件下，S、M、L 3組灰海馬的排氨率之間均有顯著性差異(P<0.05)。在水溫32 ℃下，S組灰海馬的排氨率顯著高于M組和L組(P<0.05)，M組和L組間無顯著差異(P>0.05)。

表3 不同溫度下不同體質(zhì)量灰海馬的排氨率

在13～32 ℃水溫范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，灰海馬的排氨率先升高后降低，并在28 ℃時達(dá)到最大值，S、M、L 3種體質(zhì)量灰海馬的排氨率分別達(dá)到167.93、135.84、114.18 μg/(g·h)，當(dāng)溫度升高至32 ℃時，其排氨率分別下降為112.26、82.27、73.98 μg/(g·h)。每種體質(zhì)量的灰海馬，在5個溫度組中，28 ℃組的排氨率均顯著高于其他溫度組的排氨率(P<0.05)，而其他溫度組海馬的排氨率也存在不同程度的差異。

2.3 氧氮比(O/N)

氧氮比(O/N)是灰海馬呼吸的氧原子數(shù)與排出的氨態(tài)氮原子數(shù)之比。本試驗中，不同體質(zhì)量灰海馬在不同水溫下的氧氮比見表4。在13～32 ℃水溫范圍內(nèi)，S、M、L組灰海馬的O/N分別為2.62～4.46、2.41～3.78、1.23～2.21。同一水溫條件下，L、M、S各組間灰海馬的O/N均有顯著差異(P<0.05)，灰海馬體質(zhì)量越大，其O/N越低。在13～32 ℃水溫范圍內(nèi)，S、M、L 3種體質(zhì)量灰海馬的O/N變化一致，均隨著水溫的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且均在23 ℃時達(dá)到最大值。當(dāng)水溫在13 ℃時，S、M組的O/N均為最小值，L組的O/N則在水溫32 ℃時為最小值，水溫在18、23 ℃時3組的O/N無顯著性差異，水溫在28、32 ℃時3組的O/N也無顯著性差異(P>0.05)，但前二者與后二者之間存在顯著性差異(P<0.05)，水溫13 ℃組與其他溫度組均存在顯著性差異(P<0.05)。

表4 不同規(guī)格灰海馬在不同水溫下的氧氮比

2.4 窒息點

灰海馬在密閉的呼吸袋中進(jìn)行呼吸代謝活動，隨著試驗時間的延長，呼吸袋內(nèi)溶解氧逐漸降低，灰海馬的呼吸頻率加快，觀察可見其頻繁用吻部頂呼吸袋，且躁動不安，聚集纏繞。而后隨著溶解氧進(jìn)一步降低，灰海馬頭部向下沉在袋底，最終死亡。由表5可見，當(dāng)水溫在13～32 ℃時，S、M、L組灰海馬的窒息點分別為1.09～1.56、0.85～1.48、0.69～1.33 mg/L。窒息點隨著溫度的上升而升高，但在相同溫度條件下，灰海馬體質(zhì)量越大，其窒息點越低。

表5 不同溫度條件下不同規(guī)格灰海馬的窒息點

3 討論

3.1 溫度對灰海馬呼吸排泄的影響

溫度對魚類的代謝活動具有重要影響作用[13-15]。在一定范圍內(nèi)，魚類的生理代謝水平、耗氧率和排氨率隨著溫度的上升而提高[16]。研究表明，牙鲆(Paralichthysolivaceus)在12～27 ℃[17-18]、南美洲鰻鱺(Anguillarostrata)在15～30 ℃[19]的溫度范圍內(nèi)，其耗氧率和排氨率均隨著溫度的升高而逐漸上升。但魚的種類、體質(zhì)量大小及所處的生態(tài)環(huán)境均會對其耗氧率和排氨率產(chǎn)生不同的影響。仇登高等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在15.8～36.5 ℃時，珍珠龍膽石斑魚的耗氧率和排氨率隨水溫的升高而提高，并在26.6 ℃時達(dá)到最大值，隨后均下降，魚免魚[21]和條石鯛[22]耗氧率和排氨率的變化規(guī)律也類似。本試驗結(jié)果表明，在13～32 ℃范圍內(nèi)，灰海馬的耗氧率和排氨率先是隨著溫度的升高而上升，在28 ℃均達(dá)到最大值，而后試驗溫度繼續(xù)上升，灰海馬的耗氧率和排氨率均略有下降。分析其原因，可能是在適宜的水溫范圍內(nèi)，隨著溫度升高，魚類生理代謝水平會快速上升，因而其耗氧率逐漸提高；當(dāng)超過適宜的水溫范圍后，魚類的組織代謝水平會進(jìn)入紊亂狀態(tài)，其耗氧率和排氨率也就隨之下降[23-24]。

3.2 體質(zhì)量對灰海馬呼吸排泄的影響

呼吸和排泄是反映魚類生理活動狀態(tài)的重要指標(biāo)，是魚類生物能量學(xué)、養(yǎng)殖容量的重要評價內(nèi)容。魚類的體質(zhì)量在發(fā)育過程中會有所變化，從而引起耗氧量和排氨量的波動，體質(zhì)量自然就成了魚類耗氧率和排氨率的重要影響因子之一[25-26]。本試驗結(jié)果表明，灰海馬的耗氧率和排氨率均隨著體質(zhì)量的增加而下降，這與星洲紅魚(red tilapia，27.50～201.87 g)[27]、淺色黃姑魚(Nibeacoibor，3.38～28.74 g)[28]和斑石鯛(Oplegnathuspunctatus，50.94～154.96 g)[29]的研究結(jié)果相同。在水生動物生長過程中，其體內(nèi)各組織器官會發(fā)生大量酶促反應(yīng)并消耗大量的能量來維持基本生命活動。隨著仔、稚、幼魚的生長，其肌肉、皮膚、骨骼等非維持基本生命活動的組織所占的質(zhì)量比逐漸增大，使得單位體質(zhì)量耗氧量相對減少，從而造成耗氧率、排氨率不斷下降，這可能是灰海馬的耗氧率、排氨率隨著體質(zhì)量的增加而出現(xiàn)下降的原因[30]。

3.3 能源物質(zhì)分析

氧氮比(O/N)是動物呼吸底物的重要參數(shù)之一，它反映了動物在特定狀態(tài)下脂質(zhì)、糖類、蛋白質(zhì)代謝之間的比例關(guān)系和生命體代謝底物的利用狀況。O/N大，表明動物消耗的能量大部分由脂肪、糖類提供，少部分由蛋白質(zhì)提供[31]。O/N值的變化對生物體的生長速率雖然沒有直接的顯著影響，但有研究表明，O/N在一定程度上反映了生物對環(huán)境壓力的適應(yīng)程度，可以作為生物體適應(yīng)環(huán)境壓力的一項指標(biāo)[32]。本研究中，在同一水溫條件下，灰海馬的O/N在L、M、S的各體質(zhì)量組間均有顯著差異(P<0.05)，體質(zhì)量越大，O/N越低。隨著溫度的升高，灰海馬的耗氧率先升高后降低，在13～32 ℃范圍內(nèi)，S、M、L 3種體質(zhì)量灰海馬的O/N變化一致，均隨著水溫的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這說明大規(guī)格灰海馬在高水溫條件下，其代謝能源的底物出現(xiàn)了變化，其呼吸消耗底物中脂肪和糖類的比例逐漸減小，但蛋白質(zhì)比例逐漸增大?？梢酝茰y，當(dāng)灰海馬受到生態(tài)脅迫時，有效積累蛋白質(zhì)的量會減少，從而會引起代謝紊亂，不利于其生長。

綜上所述，本文研究了在不同水溫條件下，不同體質(zhì)量灰海馬耗氧率、排氨率、窒息點的變化情況。結(jié)果表明，在13～32 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，灰海馬的耗氧率和排氨率先升高后降低，大、中、小3種體質(zhì)量的灰海馬在水溫28 ℃時，其耗氧率均達(dá)到最大值。同一溫度條件下，灰海馬的體質(zhì)量越大，其耗氧率和排氨率越低。窒息點隨著溫度的上升而升高，但在相同溫度條件下，灰海馬的體質(zhì)量越大，其窒息點越低。因此，灰海馬養(yǎng)殖的最適水溫在水溫28 ℃左右，養(yǎng)殖和運(yùn)輸過程中應(yīng)保證水體溶解氧在1.6 mg/L以上。