袁 泉,呂巍巍,周文宗

(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境保護研究所,上海 201106)

黃鱔(Monotonousalbus)俗稱長魚、血魚、羅魚、田鰻等,屬合鰓科黃鱔屬,產(chǎn)于東南亞地區(qū)。除青藏高原和遼河以北外,黃鱔在我國其它各地均有分布。近年來,我國以長江、黃河、淮河流域為主的黃鱔養(yǎng)殖業(yè)得到了快速發(fā)展。2016年,全國黃鱔養(yǎng)殖產(chǎn)量達38.61萬t,湖北以18.45萬t的產(chǎn)量位居首位[1]。黃鱔的營養(yǎng)價值和養(yǎng)殖效益均較高,是目前極具發(fā)展前景的淡水名優(yōu)經(jīng)濟魚類之一。黃鱔的營養(yǎng)價值、保健功能和藥用效果已被世界諸多國家認同:韓國有“冬吃一支參,夏食一條鱔”的說法；日本與我國都有“伏天黃鱔勝人參”的說法。美國、歐洲國家、韓國及日本都是進口黃鱔的大戶[2]。隨著國內(nèi)外市場對黃鱔需求量的上升,黃鱔野生資源急劇減少,為了滿足市場需求,有效地保護并利用自然資源,拓寬黃鱔的養(yǎng)殖空間,對黃鱔的基礎(chǔ)代謝生理生態(tài)學(xué)特性進行研究是非常有必要的。

魚類呼吸和排泄等基本新陳代謝活動是研究魚類生物能量學(xué)的主要內(nèi)容。魚類的耗氧率和排氨率能直接或間接地反映其代謝規(guī)律、生理、生存狀況,及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系;在養(yǎng)殖生產(chǎn)中可加強養(yǎng)殖水體質(zhì)量的調(diào)控,間接估算其養(yǎng)殖容量,如在貝類養(yǎng)殖和選育中就有大量此方面的研究[3～4]。目前,國內(nèi)外對黃鱔的研究主要集中在營養(yǎng)、遺傳和繁育等方面,關(guān)于黃鱔呼吸和能量代謝方面的研究較少。王楊科等曾采用單因素實驗設(shè)計方法分別討論了體質(zhì)量、溫度對黃鱔耗氧率的影響情況[5],并報道了鎘對黃鱔耗氧率的影響[6]。我們采用呼吸代謝研究方法中的靜水式法[7],進行析因?qū)嶒炘O(shè)計,在前人研究的基礎(chǔ)上進一步探討了溫度和體質(zhì)量對黃鱔耗氧率和排氨率的影響,旨在為黃鱔規(guī)?；B(yǎng)殖過程中水質(zhì)調(diào)控、長途運輸?shù)忍峁┘夹g(shù)支撐，并積累黃鱔養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)方面的理論資料,為黃鱔生理生態(tài)學(xué)的進一步研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗所用黃鱔來源于南京黃鱔養(yǎng)殖基地。將黃鱔取回后在室內(nèi)塑料箱中暫養(yǎng)7 d。在暫養(yǎng)期間，水體pH 7.12～8.36,水溫20.2～23.8 ℃,溶解氧>5 mg/L,每天下午定時投喂黃粉蟲。實驗前停食2 d。

1.2 實驗方法

選擇體表無傷、體質(zhì)健壯的黃鱔個體作為實驗對象,根據(jù)體質(zhì)量分成W1～W7七組進行實驗,前4組各設(shè)3個重復(fù),后3組各設(shè)2個重復(fù)(表1)。實驗設(shè)置15、20、25、30和35 ℃五個溫度,每個溫度下設(shè)置一個無魚空白對照。各溫度是在實驗黃鱔放進各預(yù)設(shè)溫度組后從常溫21 ℃開始,通過每日升降1～2 ℃而獲得。用室內(nèi)空調(diào)(15～20 ℃)與250 D光照培養(yǎng)箱控制所需溫度(25～35 ℃),實驗溫度誤差為±1.0 ℃。實驗在廣口瓶(2000 mL)中進行,每瓶放黃鱔1條,將移至空調(diào)屋或培養(yǎng)箱中完成溫度馴化的黃鱔禁食后放入相應(yīng)的廣口瓶中,待瓶中水溫穩(wěn)定后,立即測定初始溶氧和氨氮含量,同時用保鮮膜密封瓶口,并用橡皮筋固定。實驗持續(xù)2 h。

用Winkler碘量法測定水中溶氧含量；采用次溴酸鈉氧化法測定氨氮含量。

表1 實驗黃鱔的體質(zhì)量(平均值±標準差)

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實驗前后呼吸瓶內(nèi)水中的DO和NH4+-N含量,按下列公式計算黃鱔的耗氧率(OR)、排氨率(NR)和O/N值。

OR=[(DO0-DOt)V]/(wt)；

NR=[(Nt-N0)V]/(wt)；

O/N=1000OR/NR

上式中：OR為單位體質(zhì)量耗氧率[mg/(g·h) ]；NR為單位體質(zhì)量排氨率[mg/(kg·h) ];DO0和DOt分別為實驗開始和結(jié)束時水中溶解氧含量(mg/L);N0和Nt分別為實驗開始和結(jié)束時水中氨氮含量(mg/L);V為呼吸瓶中水的體積(L);w為實驗黃鱔的體質(zhì)量(g);t為實驗時間(h)。

用Excel 13.0和SPSS 22.0對所得實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,實驗數(shù)據(jù)為2～3個平行重復(fù)的平均值,以平均值±標準差的形式表示。黃鱔體質(zhì)量與代謝率之間的回歸關(guān)系使用相應(yīng)的模型進行曲線評估。采用雙因素方差分析評估體質(zhì)量和溫度對黃鱔代謝率的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 耗氧率

溫度與體質(zhì)量對黃鱔耗氧率(OR)影響的實驗結(jié)果如圖1和圖2所示;用冪函數(shù)OR=aWb對黃鱔體質(zhì)量W與耗氧率OR間的關(guān)系進行回歸擬合,方差分析結(jié)果見表2。由圖1可見,黃鱔體質(zhì)量與耗氧率的關(guān)系在各個溫度處理條件下均呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律,黃鱔的耗氧率與體質(zhì)量呈反比關(guān)系,即黃鱔耗氧率隨著體質(zhì)量的增加而下降,且不同體質(zhì)量處理組間差異顯著(P<0.05,表4)。在各個溫度處理條件下,黃鱔白天的耗氧率均高于夜晚的(圖1)。通過二次方程模擬結(jié)果可知,黃鱔的耗氧率與體質(zhì)量具有顯著的回歸關(guān)系(P<0.05,表2)。

不同溫度對黃鱔的耗氧率亦具有顯著影響(P<0.05,表4)。黃鱔耗氧率隨著溫度的升高而升高(圖2),雖然在25 ℃時耗氧率有小幅下降,但與20 ℃下的耗氧率無顯著性差異(P>0.05)。

2.2 排氨率

溫度與體質(zhì)量對黃鱔排氨率(NR)影響的實驗結(jié)果如圖3和圖4所示;使用冪函數(shù)NR=cWd對黃鱔體質(zhì)量W與排氨率NR之間的關(guān)系進行回歸擬合,方差分析結(jié)果見表3。由圖3可見：黃鱔體質(zhì)量與排氨率的關(guān)系在15、20和25 ℃條件下呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律,即黃鱔排氨率隨著體質(zhì)量的增加而下降,與耗氧率的變化規(guī)律一致;在30和35 ℃條件下,黃鱔排氨率隨著體質(zhì)量的增加而無明顯變化,曲線較平坦。黃鱔的排氨率在不同體質(zhì)量處理組間差異顯著(P<0.05,表4)。通過二次方程模擬結(jié)果可知,黃鱔的排氨率與體質(zhì)量的回歸關(guān)系除在15 ℃條件下以外均不顯著(P>0.05,表3)。

不同溫度對黃鱔的排氨率亦具有顯著影響(P<0.05,表4)。黃鱔的排氨率隨著溫度的升高而呈現(xiàn)波浪形變化規(guī)律,分別在25 ℃和35 ℃時達到峰值(圖3),與溫度對黃鱔耗氧率的影響規(guī)律相反。

溫度/℃白天耗氧率ORabR2nP夜晚耗氧率ORabR2nP150.134-0.5040.75180.000.043-0.3100.40180.007200.120-0.4370.68180.000.175-0.5340.87180.000250.127-0.4800.80180.000.120-0.5050.69180.000300.174-0.4810.79180.000.063-0.2880.32180.017350.207-0.5220.80180.000.127-0.4150.72180.000

圖2 黃鱔耗氧率與溫度的關(guān)系

2.3 體質(zhì)量與溫度對黃鱔耗氧率和排氨率的綜合影響

雙因素方差分析結(jié)果(表4)表明：溫度與體質(zhì)量對黃鱔的耗氧率和排氨率均無顯著的交互作用(P>0.05),但體質(zhì)量和溫度雙因子對黃鱔的耗氧率和排氨率均有顯著性影響(P<0.05)。通過多重檢驗進一步分析表明: W1、W2、W3組的黃鱔耗氧率分別與其他處理組間差異顯著,而在W5和W6組間耗氧率差異不顯著;在15、20、25 ℃條件下黃鱔的耗氧率顯著低于在30和35 ℃條件下的。排氨率僅在W4與W1和W5組間差異顯著,在其他體質(zhì)量組間均無顯著性差異;在15 ℃條件下的排氨率要顯著低于在其他溫度條件下的；在25和35 ℃條件下的黃鱔排氨率顯著高于在20和30 ℃條件下的。

圖3 黃鱔排氨率與體質(zhì)量的關(guān)系

溫度/℃排氨率NRcdR2nP155.424-0.5470.560180.001203.310-0.2010.072180.297257.172-0.1790.134180.148301.8210.0540.019180.594354.491-0.0740.030180.508

圖4 黃鱔排氨率與溫度的關(guān)系

3 討論

魚體的標準代謝通常是指魚類在禁食、保持安靜狀態(tài)下的代謝情況,此時的耗氧只能維持魚類的生命,沒有儲藏與生長[8]。本文所測得的耗氧率與排氨率為黃鱔的標準代謝率。本實驗結(jié)果表明：溫度和體質(zhì)量對黃鱔的耗氧率和排氨率均無交互作用,在15～35 ℃范圍內(nèi),黃鱔的耗氧率隨溫度的升高而升高,隨體質(zhì)量的增加而降低;黃鱔的排氨率隨溫度的升高則呈先上升后降低再上升的變化趨勢,且隨體質(zhì)量的增加而降低。

耗氧率隨溫度的升高而升高,這一規(guī)律在許多魚類[9～11]、蝦類[12]、貝類[13,14]等水生動物的呼吸代謝研究中均有發(fā)現(xiàn)。一般性解釋認為:在適宜的溫度范圍內(nèi),溫度升高,動物體內(nèi)酶活性隨之增強,生理生化反應(yīng)加快,對氧的需求量增大,從而耗氧率增加。本研究結(jié)果表明,黃鱔在從15 ℃到35 ℃條件下,耗氧率呈顯著的增加趨勢,說明此溫度范圍仍適于其生長。但這一點與王楊科等[5]的研究結(jié)果不一致,王楊科等研究發(fā)現(xiàn)黃鱔的耗氧率在10～35 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高而先上升后下降,在25～27 ℃時的耗氧率較高,其認為25～30 ℃為黃鱔的適宜生長溫度。黃鱔是高溫耐受物種,羅鳴鐘等[15]在綜述中有過詳細闡述:綜述中的例證表明黃鱔體內(nèi)3種消化酶活性在20～40 ℃范圍內(nèi)隨著水溫的升高而增加[16];胚胎發(fā)育速度在22～31 ℃范圍內(nèi)隨著水溫的升高而加快[17];黃鱔的最佳食欲溫度是30.8 ℃[18],且在水溫39 ℃時仍正常攝食。綜上所述,黃鱔在10～35 ℃時耗氧率隨著溫度的增加而增加更接近其真實情況,但其最適宜生長溫度仍有待進一步研究。

表4 溫度和體質(zhì)量對黃鱔代謝率影響的雙因素方差分析結(jié)果

耗氧率隨體質(zhì)量的增加而降低,該結(jié)果與王楊科等[5]的研究結(jié)果一致,這一變化規(guī)律同樣與其他水生動物如河鱸[19]、貝類[13,14]、海鞘[20]等的呼吸代謝特征具有一致性。一般性解釋認為：該特征與水生動物在生長過程中的組織、臟器的比重有關(guān),直接維持生命的組織和臟器如腎臟、肝臟等的新陳代謝強度高于非直接維持生命的其它組織如肌肉、脂肪等的。在動物生長過程中,這兩種組織的比率隨之減少,即肌肉和脂肪等積累增多,從而引起單位重量的耗氧率隨個體增大而降低的現(xiàn)象[21]。王楊科等[5]認為黃鱔的耗氧率和體質(zhì)量之間具有顯著的線性回歸關(guān)系,這與本研究所得到的顯著冪函數(shù)回歸關(guān)系有出入。然而,許多研究者在探討魚體耗氧率與體質(zhì)量關(guān)系時發(fā)現(xiàn)其大多呈冪函數(shù)關(guān)系[7],而耗氧率經(jīng)過對數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換后常與體質(zhì)量呈線性回歸關(guān)系[15,22]。所以,我們認為黃鱔耗氧率與體質(zhì)量之間的冪函數(shù)關(guān)系更符合實際情況。

一般而言,排氨率與耗氧率具有一致的變化趨勢,這在前人的諸多研究結(jié)果中得以證實,并且兩者對許多影響因子的響應(yīng)均具有一致性,如溫度[23-24]、體質(zhì)量[19]、鹽度[25]、攝食[11]、溶氧水平[26]、麻醉劑[27]等。但是本實驗發(fā)現(xiàn)溫度對黃鱔耗氧率與排氨率的影響趨勢并不一致:黃鱔的耗氧率隨著溫度的增加而增加,排氨率則呈先上升后下降再上升的波動趨勢。溫度對魚類排氨率的影響一般有兩種:在一定溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高,排氨率先上升后下降或者排氨率隨著溫度的升高而升高,并且與耗氧率的變化趨勢一致,如草魚和鱖魚在19～29 ℃范圍內(nèi),其排氨率隨著溫度的升高而升高[24]。本實驗結(jié)果出現(xiàn)的這種“異?！爆F(xiàn)象仍有待進一步的生理實驗分析。