孫 明,段 妍,王雅琪,陳福迪,孫建明

( 1.中國科學(xué)院海洋研究所,實驗海洋生物學(xué)重點實驗室,山東 青島 266071; 2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049; 3.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院,遼寧省海洋生物資源與生態(tài)學(xué)重點實驗室,大連市漁業(yè)資源養(yǎng)護重點實驗室,遼寧 大連 116023; 4.中國海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院,山東 青島 266003 )

海蜇(Rhopilemaesculentum)屬刺胞動物門缽水母綱根口水母目根口水母科海蜇屬[1],主要分布在我國沿海、日本西部海域、朝鮮半島南部和俄羅斯遠東海域[2],因營養(yǎng)豐富而具有較高的經(jīng)濟價值[3-6]。20世紀80年代之前,我國海蜇野生資源豐富,是重要的海洋捕撈對象之一,但由于長期過度捕撈,海蜇自然資源量銳減。盡管20世紀80年代至今,遼寧、山東等省持續(xù)開展的海蜇增殖放流活動提高了海蜇產(chǎn)量,但海蜇自然資源量一直難以得到有效恢復(fù)。

我國是最早開發(fā)利用海蜇的國家,在海蜇產(chǎn)業(yè)相關(guān)的捕撈、增養(yǎng)殖、加工、貿(mào)易,以及科研開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測、金融扶持等領(lǐng)域的作用具有重要的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。目前,我國科技工作者廣泛研究了海蜇的生活史[7]、形態(tài)結(jié)構(gòu)[8-9]、實驗生態(tài)學(xué)[10-15]、群體遺傳學(xué)[16-18]、增殖放流[19-21]、養(yǎng)殖技術(shù)[22-23]、人工育苗[24-25]、池塘混養(yǎng)[26-27]等的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用生物學(xué),使海蜇成為我國研究最為系統(tǒng)的大型經(jīng)濟水母種類。

海蜇生活史由有性繁殖的浮游水母體世代和無性繁殖的底棲螅狀體世代交替組成[7]。人類捕撈加工利用的是成熟的水母體階段,這些水母體是由底棲螅狀體通過橫裂生殖釋放而來的。螅狀體長期棲息于海底,可通過足囊繁殖補充種群數(shù)量,因此海蜇螅狀體的存活和足囊繁殖與水母體數(shù)量密切相關(guān)。已有研究表明,水溫和餌料豐度是影響大型水母螅狀體種群數(shù)量的關(guān)鍵生態(tài)因子[8-10]。海蜇螅狀體可存活的溫度范圍較廣,未經(jīng)冬季低溫生活的海蜇螅狀體高溫致死溫度為28 ℃[11]。在自然海區(qū)和苗室生產(chǎn)過程中,水溫有季節(jié)變化和晝夜溫差小幅變化的特征,游奎等[28-29]研究了短期低溫和長期低溫條件對海蜇橫裂生殖的影響,未見有高溫變化條件下餌料投喂頻率對海蜇螅狀體存活、個體生長及足囊繁殖的影響研究。盡管游奎等[30]研究發(fā)現(xiàn),投餌對海蜇足囊萌發(fā)有顯著影響,但其未詳細研究螅狀幼體個體大小及生成足囊的情況。

伴隨著全球氣候變化,海洋水溫不斷升高,近年來,夏季高溫期愈發(fā)頻繁出現(xiàn)的水溫升高及持續(xù)時間延長給許多海洋生物的生存和繁殖帶來了前所未有的挑戰(zhàn),海水升溫及高溫持續(xù)時間增加使近岸養(yǎng)殖業(yè)屢受損失[31-33]。報道顯示,大連地區(qū)2018年持續(xù)高溫導(dǎo)致海參養(yǎng)殖戶損失超過60億元[34],高溫對旅順口區(qū)漁業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響,養(yǎng)殖業(yè)和捕撈業(yè)都出現(xiàn)了大幅度的減產(chǎn)現(xiàn)象[35]。夏季高溫期也是海蜇成熟親體進行有性繁殖的季節(jié),大量的海蜇新生螅狀幼體附著在海底,其存活和繁殖狀態(tài)對于海蜇翌年的產(chǎn)量有重要影響。筆者以海蜇新生螅狀幼體為研究對象,采用實驗生態(tài)學(xué)方法分別模擬3種高溫條件與3種餌料投喂頻率,對試驗條件下海蜇螅狀幼體的死亡率、個體生長和足囊繁殖進行觀察研究,摸索夏季高溫期海蜇螅狀幼體的存活和繁殖狀況,為提高海蜇育苗技術(shù)和準確預(yù)報苗種產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以當(dāng)年人工有性繁育獲得的海蜇初生螅狀幼體為試驗材料,螅狀幼體附著在30 cm×40 cm的聚乙烯波紋板上,試驗前暫養(yǎng)于1.8 m×1.2 m×0.8 m水槽中,培養(yǎng)期間用水取自遼寧省大連市黑石礁近岸,經(jīng)黑暗沉淀并砂濾后使用,水溫為(21±1) ℃,鹽度29～33,pH 8.0～8.3,溶解氧質(zhì)量濃度>5 mg/L。

1.2 試驗方法

將上述波紋板附著有海蜇螅狀幼體的區(qū)域剪切成約3 cm×5 cm的小片,每個小片中央留1個螅狀幼體,剔除多余的螅狀幼體和個別先成熟的螅狀體及其已生成的足囊。選取20個小片為1個試驗組,置于35 cm×25 cm×3 cm密封隔離盒中。

試驗設(shè)3個高溫組,分別為室內(nèi)恒溫對照組、夏季常溫組和夏季高溫組。室內(nèi)恒溫對照組的水溫為20 ℃,夏季常溫組水溫變化過程中的最高溫度為24 ℃,夏季高溫組水溫變化過程中的最高溫度為28 ℃(圖1)。每種高溫條件下設(shè)置3種餌料投喂條件,分別為無餌料投喂組、每7 d投喂1次組和每2 d投喂1次組?？紤]兩因素間交互作用的方差分析,每個試驗條件下設(shè)置3個平行。試驗期間海水鹽度為28,用自然海水和經(jīng)24 h曝氣后的自來水配制而成,用PAL-06S型鹽度計標(biāo)定海水鹽度(范圍0～100,精度0.1%),并經(jīng)24 h充氧,穩(wěn)定48 h后使用。溫度組用智能光照培養(yǎng)箱(GXZ-280B;GXZ-280C)控制試驗水溫。試驗期間投喂人工孵化的鹵蟲 (Artemiasalina)無節(jié)幼體,體長約300 μm。投喂時用吸有鹵蟲的吸管對準喂食,保證每個螅狀幼體攝食都達到飽食狀態(tài),投喂2～4 h后換水。每日用解剖鏡(Olympus SZX9)觀察螅狀幼體的存活狀態(tài)和無性繁殖行為,每7 d測量1次螅狀幼體的柄徑值,用畫圖兼拍照的方法將每盒中的螅狀幼體按所處波紋板的位置進行編號,觀察記錄螅狀幼體生成足囊及足囊萌發(fā)量。至試驗結(jié)束,連續(xù)觀察45 d。試驗開始前測量各組螅狀幼體的柄徑,范圍為126～478 μm,平均266.6 μm。

圖1 水溫曲線Fig.1 Water temperature curve

1.3 指標(biāo)測定與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

RM=nt/n0×100%

式中,RM為試驗結(jié)束時初始螅狀幼體的死亡率(%),n0為試驗開始時的螅狀幼體數(shù)量(個),nt為初始螅狀幼體試驗過程中的死亡數(shù)(個)。

RRG=(Lt-L0)/L0×100%

式中,RRG為試驗結(jié)束時存活的初始螅狀幼體的相對生長率(%),L0、Lt分別為試驗開始和結(jié)束時初始螅狀幼體的柄徑長(mm)(口面觀圓周最大水平面的直徑大小,當(dāng)口面觀非圓形時,取幾何圖形最大徑與最小徑的平均值)。試驗過程中死亡的螅狀幼體的個體生長未計入相對生長率的計算中。

na=np/nx

式中,na為試驗結(jié)束時平均每個存活的初始螅狀幼體在試驗期間累計生成的足囊數(shù),即單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)(個),np為試驗結(jié)束時存活的初始螅狀幼體在試驗期間累計生成的足囊數(shù)量(個),nx為試驗結(jié)束時存活的初始螅狀幼體數(shù)量(個)。

RPG=ne/np×100%

式中,RPG為試驗結(jié)束時存活的初始螅狀幼體在試驗期間累計生成的足囊中萌發(fā)的足囊比例,即足囊萌發(fā)率(%),ne為試驗結(jié)束時存活的初始螅狀幼體在試驗期間累計生成的足囊中萌發(fā)的足囊數(shù)量(個)。試驗結(jié)束時(多數(shù)為試驗后期)死亡的初始螅狀幼體在試驗期間生成的足囊數(shù)和足囊萌發(fā)數(shù)未計入單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)和足囊萌發(fā)率。

試驗數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準差表示,用Excel 2016和SPSS 25.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,采用鄧肯多重比較檢驗組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫和餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體死亡率的影響

2.1.1 高溫對海蜇螅狀幼體死亡率的影響

試驗期間對各試驗組中初始螅狀幼體的死亡和生長情況進行連續(xù)觀察,不同溫度條件下,各組初始螅狀幼體的死亡率呈現(xiàn)室內(nèi)恒溫組<夏季常溫組<夏季高溫組,但方差分析結(jié)果顯示,各處理組之間差異不顯著(P>0.05)(表1)。

表1 不同高溫對海蜇螅狀幼體死亡率的影響 %

2.1.2 餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體死亡率的影響

餌料投喂頻率對螅狀幼體的死亡率影響顯著,每7 d投喂1次組死亡率顯著低于其他處理組(P<0.05),而無投喂組死亡率較高,但與每2 d投喂1次組之間差異不顯著(P>0.05)(表2)。

表2 不同餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體死亡率的影響 %

2.1.3 高溫和餌料投喂頻率交互作用對海蜇螅狀幼體死亡率的影響

第45天試驗結(jié)束時,死亡率最低組為恒溫對照-每7 d投喂1次組,平均死亡率為3.33%,最高組為夏季高溫-無投喂組,平均死亡率為40%(表3)。方差分析結(jié)果顯示,高溫和餌料投喂頻率的交互作用對海蜇螅狀幼體死亡率的影響不顯著(P>0.05)(表4)。

表3 高溫與餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體死亡率的影響 %

表4 海蜇螅狀幼體死亡率的方差分析結(jié)果

2.2 高溫和餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體個體生長的影響

2.2.1 高溫對海蜇螅狀幼體個體生長的影響

溫度顯著影響海蜇螅狀幼體個體生長,相對生長率在各溫度組之間呈現(xiàn)室內(nèi)恒溫組>夏季常溫組>夏季高溫組,且各處理組之間差異顯著(P<0.05)(表5)。

表5 不同高溫對海蜇螅狀幼體相對生長率的影響 %

2.2.2 餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體個體生長的影響

餌料投喂頻率顯著影響海蜇螅狀幼體個體生長,相對生長率在各溫度組之間呈現(xiàn)無投喂組<每7 d投喂1次組<每2 d投喂1次組,且各處理組之間差異顯著(P<0.05)(表6)。

表6 不同餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體相對生長率的影響 %

2.2.3 高溫和餌料投喂頻率交互作用對海蜇螅狀幼體個體生長的影響

第45天試驗結(jié)束時,海蜇螅狀幼體的相對生長率最低組為夏季常溫-無投喂組,平均相對生長率為-0.40%,最高組為室內(nèi)恒溫-每2 d投喂1次組,平均相對生長率為4.37%(表7)。方差分析結(jié)果顯示,高溫、餌料投喂頻率及兩者交互作用均顯著影響海蜇螅狀幼體的相對生長率(P<0.05)(表8)。

表7 高溫與餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體相對生長率的影響 %

表8 海蜇螅狀幼體相對生長率的方差分析結(jié)果

2.3 高溫和餌料投喂頻率對海蜇足囊繁殖的影響

2.3.1 高溫對海蜇足囊繁殖的影響

不同高溫處理組中單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)和足囊萌發(fā)率均呈現(xiàn)室內(nèi)恒溫組<夏季高溫組<夏季常溫組,但各高溫組間差異均不顯著(P>0.05)(表9)。

表9 不同高溫對海蜇足囊繁殖的影響

2.3.2 餌料投喂頻率對海蜇足囊繁殖的影響

餌料投喂頻率對單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)和足囊萌發(fā)率均呈顯著影響(P<0.05)(表10)。無投喂組單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)最低,且無足囊萌發(fā)現(xiàn)象;每2 d投喂組單個螅狀幼體生成最多,并顯著高于其他2種餌料處理組(P<0.05);每7 d投喂1次組的足囊萌發(fā)率最高,并顯著高于其他2種餌料處理組(P<0.05)。

表10 不同餌料投喂頻率對海蜇螅狀體生存和足囊繁殖的影響

2.3.3 高溫和餌料投喂頻率交互作用對海蜇足囊繁殖的影響

試驗結(jié)束時夏季高溫-無投喂組中無足囊產(chǎn)生,夏季常溫-每2 d投喂1次組中單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)最多,平均值為3.69個(表11)。各相同高溫條件下螅狀體生成足囊數(shù)均隨餌料投喂頻率的增加而增多。最大值均出現(xiàn)在餌料投喂頻率最多組,且顯著高于其他2種餌料處理組(P<0.05)。方差分析結(jié)果顯示,餌料投喂頻率對單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)影響顯著(P<0.05),高溫及兩者交互作用對單個螅狀幼體生成的足囊數(shù)影響不顯著(P>0.05)(表12)。

表11 高溫與餌料投喂頻率對海蜇足囊繁殖的影響

表12 海蜇足囊繁殖的方差分析結(jié)果

夏季常溫-每7 d投喂1次組中的足囊萌發(fā)率最多,平均值為34.34%,其次為夏季高溫-每7 d投喂1次組,平均值為28.79%,各處理組中無餌料投喂組的足囊萌發(fā)率均為0(表11)。方差分析結(jié)果顯示,餌料投喂頻率對海蜇足囊萌發(fā)率的影響顯著(P<0.05),高溫及兩者交互作用對海蜇足囊萌發(fā)率的影響不顯著(P>0.05) (表12)。試驗結(jié)果顯示,各處理組中,夏季高溫-每2 d投喂1次組的單個螅狀體生成足囊數(shù)最大值最高,為6個(圖2)。

圖2 不同高溫和餌料投喂頻率下海蜇單個螅狀體形成足囊數(shù)最大值Fig.2 Max podocyst number of single polyp in different high temperature and feeding frequencies

3 討 論

近年來,伴隨著全球氣候變化,以山東、遼寧為代表的海蜇主產(chǎn)區(qū)頻繁遭遇夏季高溫的挑戰(zhàn),海蜇產(chǎn)業(yè)面臨著自然資源量持續(xù)走低、養(yǎng)殖種質(zhì)資源個體小型化、海蜇傳統(tǒng)生成方式有待升級等前所未有的挑戰(zhàn)。筆者試驗不同高溫變化條件下餌料投喂頻率對海蜇新生螅狀幼體死亡率、個體生長及足囊繁殖的影響,以期為水溫升高對海蜇自然種群及海蜇育苗生產(chǎn)帶來的潛在影響預(yù)測提供科學(xué)借鑒。

3.1 高溫和餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體死亡率的影響

陳介康等[11]于1983年報道,海蜇螅狀體在28 ℃和26 ℃條件下10 d大部分萎縮和死亡。而針對海月水母(Aureliacoerulea)的研究發(fā)現(xiàn),海月水母螅狀體可在0～25 ℃條件下存活[36],在2～24 ℃條件下,螅狀體呈現(xiàn)柄徑增長現(xiàn)象,但當(dāng)溫度超過27 ℃時,螅狀體死亡率增加[37]。本試驗結(jié)果顯示,盡管試驗范圍內(nèi)的高溫對海蜇螅狀幼體死亡率的影響不顯著,但最高死亡率出現(xiàn)在最高溫度且餌料投喂頻率最少組,這可能歸因于高溫加速了螅狀幼體的新陳代謝速率,進而加速了螅狀幼體對營養(yǎng)的需求。在無餌料投喂條件下,螅狀幼體也是呈現(xiàn)死亡率升高現(xiàn)象。此外,在試驗過程中發(fā)現(xiàn),多數(shù)海蜇螅狀幼體在無餌料投喂條件下仍能存活至試驗結(jié)束,說明海蜇螅狀幼體耐饑餓能力較強。

3.2 高溫和餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體個體生長的影響

由于海蜇螅狀體個體非常小,長期以來一直沒有在自然水域中尋找到海蜇螅狀體,目前,國內(nèi)對海蜇?zé)o性繁殖的研究主要采用的是實驗生態(tài)學(xué)方法,未見針對高溫變化下餌料投喂頻率對海蜇螅狀幼體個體大小影響的相關(guān)研究。筆者曾研究了溫度、投餌頻次對白色霞水母(Cyaneanozakii)螅狀體存活和生長的影響,在7.5～25.0 ℃內(nèi),白色霞水母螅狀體無死亡發(fā)生,生長速度隨溫度和投餌頻次的增加而增加[38]。此外,對沙蜇(Nemopilemanomurai)螅狀體的研究結(jié)果也表明,在2.5～27.5 ℃內(nèi),螅狀體個體生長差異極顯著(P<0.001),在5.0～27.5 ℃內(nèi)個體生長隨溫度的升高而增加,相關(guān)系數(shù)達0.889[39]。本試驗結(jié)果表明:高溫、餌料投喂頻率及兩者交互作用均顯著影響海蜇螅狀幼體的相對生長率(P<0.05),生長速度有隨餌料投喂頻率的增加而增加的趨勢,與白色霞水母的研究結(jié)果一致。但試驗結(jié)果也顯示,高溫范圍內(nèi),生長速度有隨溫度的增加而降低的趨勢,可能與水溫升高加速了新陳代謝速率,餌料投喂頻率高的條件下殘餌及呼吸代謝對水質(zhì)的影響反作用于螅狀幼體進而影響其生長有關(guān)。

3.3 高溫和餌料投喂頻率對海蜇足囊繁殖的影響

蔣雙等[40]報道,10 ℃以下(包括10 ℃)海蜇足囊不萌發(fā);16～30 ℃內(nèi),足囊萌發(fā)率隨溫度升高而增加;25 ℃和30 ℃時足囊萌發(fā)率最大,為23.33%(試驗進行22 d)。魯男等[41]報道,15～30 ℃內(nèi),隨溫度升高,海蜇足囊繁殖能力增強。溫度(16、20、24 ℃)較低時,螅狀體個體形成的足囊數(shù)量較少,形成足囊的螅狀體比例較低;反之溫度較高時,螅狀體個體形成的足囊數(shù)量較多,形成足囊的螅狀體比例較高[42]。營養(yǎng)條件不僅對螅狀體形成足囊的數(shù)量有直接影響,而且對足囊萌發(fā)也有間接影響[14]。于守團等[43]報道,在23 ℃、無光照條件下每天投喂100～200個鹵蟲無節(jié)幼體各2次,連續(xù)培養(yǎng)30 d時海蜇螅狀體形成足囊數(shù)量普遍在8個以下,形成8～12個足囊的螅狀體數(shù)量僅占10%。此外,充氣增氧和投餌均可增加海蜇足囊的萌發(fā)率[30]。前期這些研究均表明,海蜇螅狀體在適宜的水溫范圍內(nèi),水溫升高、充足的營養(yǎng)條件有利于加速海蜇足囊繁殖。與海月水母存在多種無性繁殖方式不同,產(chǎn)生足囊是海蜇螅狀體唯一的無性繁殖方式,必須在適宜的環(huán)境,以足夠的營養(yǎng)為基礎(chǔ),避免不良環(huán)境條件誘導(dǎo)。本試驗中,各相同高溫條件下螅狀體生成足囊數(shù)均隨餌料投喂頻率的增加而增多,各單個螅狀體生成足囊數(shù)最大值(4～6個)也都出現(xiàn)在每2 d投喂1次組。本試驗結(jié)果表明,高溫條件下餌料投喂頻率對海蜇足囊繁殖的影響更顯著,無餌料投喂時海蜇螅狀幼體的死亡率隨溫度的升高而增加,結(jié)合已有研究可知,相比低溫條件,高溫條件下的餌料投喂頻率對螅狀幼體存活起著更重要的作用,這可能與水溫升高加速了螅狀幼體的新陳代謝速率有關(guān)。

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果表明,高溫、餌料投喂頻率及兩者交互作用均顯著影響海蜇螅狀幼體的相對生長率。夏季高溫峰值升高可增加海蜇螅狀幼體的死亡率,但存活的螅狀幼體有加速足囊繁殖的趨勢,說明足囊繁殖速度隨溫度的升高而加快可能是海蜇螅狀體應(yīng)對高溫死亡率增加的一種繁殖策略。試驗結(jié)果也進一步說明了海蜇足囊資源有深入開發(fā)的潛力,值得進一步開展相關(guān)研究工作。