柏青青,李江濤,徐秀文,張宗航,李文濤,張秀梅,2,*

1 中國(guó)海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青島 266003 2 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過(guò)程功能實(shí)驗(yàn)室,青島 266072

由于環(huán)境資源的有限和空間的異質(zhì)性,動(dòng)物社群等級(jí)在自然界中廣泛存在[1]。在社群等級(jí)形成過(guò)程中,個(gè)體之間產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)交互作用,形成優(yōu)勢(shì)個(gè)體和劣勢(shì)個(gè)體[2]。優(yōu)勢(shì)個(gè)體在不同程度上控制食物源、占據(jù)中心領(lǐng)域位置、對(duì)處于劣勢(shì)地位的個(gè)體發(fā)起主動(dòng)攻擊行為、優(yōu)先進(jìn)行交配活動(dòng)等；而劣勢(shì)個(gè)體處于長(zhǎng)期壓力狀態(tài),會(huì)減少自身的活動(dòng)及對(duì)食物、領(lǐng)地、生殖等資源的競(jìng)爭(zhēng)[3-4]。社群等級(jí)的差異導(dǎo)致了個(gè)體間能量代謝、激素、基因水平的差異[5-7]。一般來(lái)說(shuō),優(yōu)勢(shì)個(gè)體爭(zhēng)斗能力較強(qiáng),在激烈爭(zhēng)斗階段的能量主要由無(wú)氧呼吸提供[8-9],而當(dāng)個(gè)體處于慢速游泳狀態(tài)或者懸浮狀態(tài)時(shí),主要通過(guò)有氧呼吸提供能量[10-11]。社群等級(jí)形成過(guò)程中不同個(gè)體之間的競(jìng)爭(zhēng)交互作用對(duì)于親體繁育及子代的生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著影響[12]。有研究表明在繁殖過(guò)程中,雄性個(gè)體之間常通過(guò)打斗來(lái)獲得交配權(quán),但頻繁的爭(zhēng)斗行為也導(dǎo)致了交配成功率的下降,從而影響繁殖效率[13]。因而研究社群等級(jí)脅迫條件下,繁殖親體的行為表型及其能量代謝機(jī)制對(duì)于動(dòng)物繁殖行為的人工調(diào)控及子代健康苗種培育具有重要意義。關(guān)于繁殖期間個(gè)體優(yōu)勢(shì)等級(jí)的研究較少,僅見(jiàn)Jeffrey和Gilmour[12]等報(bào)道,處于劣勢(shì)地位的雌性斑馬魚(yú)壓力激素水平高,受下丘腦—腦垂體—腎間組織(Hypothalamic-pituitary-interrenal)軸基因調(diào)控且能夠遺傳到子代,從而影響子代的生長(zhǎng)發(fā)育。金烏賊(Sepiaesculenta)也具有較強(qiáng)的領(lǐng)域行為[14],無(wú)論是與雌性交配還是護(hù)衛(wèi)伴游,一旦有非護(hù)衛(wèi)雄性闖入,護(hù)衛(wèi)雄性立即做出反應(yīng),對(duì)非護(hù)衛(wèi)雄性進(jìn)行驅(qū)趕。處于優(yōu)勢(shì)地位的大規(guī)格雄性常常主動(dòng)攻擊小規(guī)格雄性[14]。然而關(guān)于社群等級(jí)對(duì)于金烏賊繁殖期行為表型以及能量代謝影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

金烏賊是我國(guó)近海經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的頭足類之一,也是目前山東省重要的增殖放流物種。其世代周期短、產(chǎn)卵數(shù)量少的特性,使得金烏賊繁殖生物學(xué)的研究成為重點(diǎn)。目前已經(jīng)開(kāi)展了親體培育與人工養(yǎng)殖模式[15-16]、繁殖行為和繁殖模式[17]等的研究,但繁育技術(shù)仍不成熟。在金烏賊人工繁育過(guò)程中,如親體密度過(guò)高,個(gè)體間易產(chǎn)生激烈的競(jìng)爭(zhēng)作用,形成社群等級(jí)。本文通過(guò)觀察繁殖期金烏賊雌雄個(gè)體社群等級(jí)的形成過(guò)程,分析不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)雌雄個(gè)體的行為表型以及能量代謝差異,探究行為表型與能量代謝的相關(guān)性,以期為金烏賊健康苗種培育以及規(guī)?；敝臣夹g(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2018年7月于青島金沙灘金烏賊養(yǎng)殖基地開(kāi)展實(shí)驗(yàn),所用金烏賊親體均采集于青島薛家島周邊海域(35°59′N,120°19′E)。將采集的雌雄親體分開(kāi)暫養(yǎng)4 d,從中選取活力強(qiáng)、胴背部無(wú)損傷、色澤鮮明的雌雄親本共48只(24♀24♂)備用,測(cè)量并記錄實(shí)驗(yàn)親本的胴背長(zhǎng)和體重等形態(tài)學(xué)指標(biāo)。親體暫養(yǎng)采用砂濾流水方式,持續(xù)充氧,池內(nèi)鹽度30—32,溫度20—21.5℃,pH值7.7—7.8,水深控制在80 cm。每天定時(shí)投喂鮮活的凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)。由于雄性個(gè)體間的爭(zhēng)斗噴墨,會(huì)導(dǎo)致水體能見(jiàn)度降低,每天9：00定時(shí)按50%比例換水1次。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組,分別為兩雄一雌組(2♂1♀)和兩雌一雄(2♀1♂)組,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置8個(gè)平行。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,在實(shí)驗(yàn)水槽中(0.9 m×0.9 m×0.9 m)按比例放入雌雄個(gè)體,為避免規(guī)格差異對(duì)優(yōu)勢(shì)等級(jí)形成的影響,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組配對(duì)時(shí)選擇體長(zhǎng)和體重差異小于5%雄性個(gè)體和雌性個(gè)體進(jìn)行分組。(2♂1♀)組用于觀察雄性之間的競(jìng)爭(zhēng)；(2♀1♂)組用于觀察雌性之間是否存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。表1為實(shí)驗(yàn)組中實(shí)驗(yàn)個(gè)體的體重、胴長(zhǎng)、性腺重、肝臟重等基本生物學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前將實(shí)驗(yàn)對(duì)象放置在水槽中適應(yīng)12 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)錄像連續(xù)觀察行為變化。

表1 實(shí)驗(yàn)組中金烏賊形態(tài)參數(shù)

1.3 行為分析方法

實(shí)驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行4 d,選擇每天9：00—11：00以及13：00—15：00兩個(gè)時(shí)間段錄像進(jìn)行行為觀察。錄像分析結(jié)果可將金烏賊的行為反應(yīng)定義為兩大類7種不同行為,包括主動(dòng)攻擊行為(攻擊、追逐、取代、威脅),防御行為(噴墨、后退、逃逸)。參照J(rèn)ohnsson和Bj?rnsson[18]、Filby等[19]的方法通過(guò)行為觀測(cè),計(jì)算平均每小時(shí)主動(dòng)攻擊和防御行為發(fā)生次數(shù)。主動(dòng)攻擊行為記1分,防御行為記-1分。根據(jù)個(gè)體得分狀況判別雌雄個(gè)體的社群等級(jí)。

觀察發(fā)現(xiàn),雄性個(gè)體嘗試交配數(shù)次后得以成功交配,通過(guò)觀察嘗試交配次數(shù)以及成功交配次數(shù),可得出雄性金烏賊成功交配率。其中,雄性個(gè)體成功交配率=成功交配次數(shù)/嘗試交配次數(shù)。而雌性個(gè)體在繁殖過(guò)程中,間歇性靠近產(chǎn)卵基放卵,統(tǒng)計(jì)不同等級(jí)雌性個(gè)體平均每小時(shí)放卵次數(shù)。

觀察發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)水槽中的金烏賊通常處于懸浮狀態(tài),可將其分為游動(dòng)懸浮、靜止懸浮、靜止伏底和爭(zhēng)斗狀態(tài)四種不同的狀態(tài),統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間。

1.4 樣品的采集與測(cè)定方法

連續(xù)4 d行為觀察結(jié)束后,每組隨機(jī)取出2個(gè)實(shí)驗(yàn)個(gè)體(共16♀16♂)用吸水紙吸取烏賊體表的水分,在解剖盤上進(jìn)行活體解剖,取腕部肌肉和性腺組織進(jìn)行超低溫保存。準(zhǔn)確稱量各組織重量,按重量(g)∶體積(mL)=1∶9的比例加入9倍體積的生理鹽水,冰水浴條件下機(jī)械勻漿,2500 r/min,離心10 min,制備成10%的勻漿上清液置于-20℃冰箱中保存待測(cè)。取得的上清液需進(jìn)行總蛋白測(cè)定,測(cè)定方法采用標(biāo)準(zhǔn)牛血清蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線的考馬斯亮藍(lán)染色法。己糖激酶(Hexokinase, HK)、丙酮酸激酶(Pyruvate kinase, PK)、乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase, LDH)、檸檬酸合酶(Citrate synthase, CS)、蘋果酸脫氫酶(Malate dehydrogenase, MDH)的活性和總蛋白、乳酸(Lactic acid, LD)濃度均采用南京建成生物研究所提供的試劑盒測(cè)定(A077-1、A076-1、A020-2、A108、A021-2、A019-2和A045-2),具體方法參照說(shuō)明書。

計(jì)算每個(gè)實(shí)驗(yàn)個(gè)體有氧代謝酶(CS、MDH)和無(wú)氧代謝酶(HK、PK、LDH)含量以及無(wú)氧代謝產(chǎn)物乳酸(LD)含量。通過(guò)錄像資料,對(duì)應(yīng)行為分析結(jié)果,比較不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)個(gè)體間有氧和無(wú)氧代謝的差異,進(jìn)一步分析每個(gè)實(shí)驗(yàn)個(gè)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與有氧和無(wú)氧代謝酶的相關(guān)性。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)個(gè)體之間對(duì)比采用T-檢驗(yàn)；不同實(shí)驗(yàn)組合之間對(duì)比采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan兩兩比對(duì)。游動(dòng)懸浮時(shí)間與有氧代謝酶含量以及爭(zhēng)斗時(shí)間與無(wú)氧代謝酶活性之間的關(guān)系采用曲線估計(jì)進(jìn)行分析,并用 ANOVA方差分析對(duì)回歸的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)。所有統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS 19.0。

2 結(jié)果

2.1 社群等級(jí)的形成

根據(jù)觀察,放入同一實(shí)驗(yàn)水槽不同組合的金烏賊,其社群等級(jí)一般在2 d之后形成。如圖1所示,社群等級(jí)形成初期個(gè)體間交互行為發(fā)生次數(shù)多,隨著時(shí)間推移個(gè)體間交互行為次數(shù)逐漸降低,并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。雌性個(gè)體的防御行為次數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05),無(wú)論是主動(dòng)攻擊還是防御行為的發(fā)生概率均低于雄性個(gè)體。

圖1 金烏賊個(gè)體間交互行為及社群等級(jí)的形成過(guò)程

金烏賊具有明顯的主動(dòng)攻擊行為和防御行為。經(jīng)計(jì)算得到優(yōu)勢(shì)雄性和劣勢(shì)雄性個(gè)體的攻擊和防御行為得分分別為(11.8±1.98)、(-5.95±2.69)(P<0.05),優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體和劣勢(shì)雌性個(gè)體分別為(1.48±1.22)、(-4.96±1.02)(P<0.05)(圖2)。觀察并記錄雄性個(gè)體嘗試交配次數(shù)與成功交配次數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)雄性和劣勢(shì)雄性個(gè)體的成功交配率分別為(28.27%±4.66%)、(11.94%±2.81%)(P<0.05)。優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體和劣勢(shì)雌性個(gè)體放卵次數(shù)分別為(10.72±1.65)次/h、(1.85±0.68)次/h(P<0.05)。

圖2 金烏賊雌雄不同社群等級(jí)行為得分

2.2 不同等級(jí)金烏賊行為表型的差異

如圖3所示,優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體游動(dòng)懸浮時(shí)間和爭(zhēng)斗時(shí)間顯著高于劣勢(shì)個(gè)體(P<0.05)；與之相反,優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體靜止懸浮時(shí)間和靜止伏底時(shí)間顯著小于劣勢(shì)個(gè)體(P<0.05)。優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體游動(dòng)懸浮時(shí)間顯著小于劣勢(shì)個(gè)體(P<0.05),靜止伏底時(shí)間顯著高于劣勢(shì)個(gè)體(P<0.05)。雌性個(gè)體在繁殖期爭(zhēng)斗行為極少發(fā)生,爭(zhēng)斗時(shí)間和靜止懸浮時(shí)間顯示為優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)個(gè)體二者之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)(圖3)。

圖3 不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)個(gè)體四種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間分配

2.3 社群等級(jí)對(duì)金烏賊代謝酶活力的影響

通過(guò)比較分析肌肉組織和性腺組織有氧代謝通路中的蘋果酸脫氫酶(MDH)、檸檬酸合酶(CS)活性發(fā)現(xiàn),(2♀1♂)實(shí)驗(yàn)組優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體肌肉中的MDH、CS活性分別為(170.982±11.157)U/gprot、(19.747±1.562)U/gprot,顯著低于劣勢(shì)個(gè)體MDH、CS活性(281.402±10.977)U/gprot、(24.125±1.164)U/gprot(P<0.05)。而性腺中MDH、CS活性顯著高于劣勢(shì)個(gè)體(P<0.05)。在(2♂1♀)實(shí)驗(yàn)組中,優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體肌肉的MDH、CS活性分別為(309.69±16.147)U/gprot、(34.927±1.479)U/gprot,顯著高于劣勢(shì)個(gè)體(212.131±6.936)U/gprot、(26.696±1.21)U/gprot(P<0.05),而在性腺中優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)個(gè)體MDH活性無(wú)顯著差異(P>0.05)(圖4)。

圖4 不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)雌雄個(gè)體肌肉和性腺組織中有氧呼吸代謝酶活性(n=8)

如表2所示,優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體肌肉中己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、乳酸脫氫酶(LDH)3種無(wú)氧代謝酶活性分別為(12.453±0.858)U/gprot、(18.269±0.583)U/gprot、(63.220±2.509)U/gprot,顯著高于劣勢(shì)雄性個(gè)體(P<0.05)。優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體性腺中的無(wú)氧呼吸代謝酶活性與劣勢(shì)雄性個(gè)體之間差異不顯著(P>0.05)。優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體和劣勢(shì)雌性個(gè)體肌肉和性腺之間無(wú)氧代謝酶活性差異均不顯著(P>0.05)。

表2 不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)雌雄個(gè)體肌肉和性腺組織中無(wú)氧代謝酶活性及乳酸含量

2.4 繁殖期金烏賊行為表型與代謝酶活力的相關(guān)性

比較分析發(fā)現(xiàn)社群等級(jí)對(duì)于金烏賊行為表型和能量代謝具有顯著影響,不同優(yōu)勢(shì)等級(jí)雌雄親體的游動(dòng)懸浮時(shí)間分別與蘋果酸脫氫酶(MDH)、檸檬酸合酶(CS)兩種有氧代謝酶活性之間呈線性相關(guān)：y=5.093x+99.519(R2=0.367,F=17.419,P<0.001)、y=0.510x+11.940(R2=0.706,F=2.165,P<0.001)(圖5)。

圖5 金烏賊游動(dòng)懸浮時(shí)間與肌肉中有氧代謝酶活性的關(guān)系

同理分析可得,個(gè)體的爭(zhēng)斗時(shí)間與己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、乳酸脫氫酶(LDH)活性之間的關(guān)系呈顯著正相關(guān),擬合的曲線方程分別為y=1.072x+1.559(R2=0.578,F=41.141,P<0.001)、y=0.770x+1.946(R2=0.137,F=4.762,P<0.05)、y=4.671x+63.902(R2=0.541,F=37.737,P<0.05)(圖6)。進(jìn)一步分析爭(zhēng)斗時(shí)間與乳酸(LD)含量之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),隨爭(zhēng)斗時(shí)間的增加,金烏賊腕部肌肉乳酸含量顯著增加(P<0.001)(圖6)。這表明金烏賊在發(fā)生劇烈爭(zhēng)斗行為時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間短,主要通過(guò)無(wú)氧代謝供應(yīng)能量。

圖6 金烏賊爭(zhēng)斗時(shí)間與肌肉中無(wú)氧代謝酶活性和乳酸含量的關(guān)系

3 結(jié)論和討論

3.1 行為交互作用與社群等級(jí)之間的關(guān)系

社群等級(jí)的形成對(duì)個(gè)體行為產(chǎn)生很大影響,社群等級(jí)高的個(gè)體具有較強(qiáng)的攻擊性,能夠占據(jù)主要食物源和領(lǐng)地[20]。在社群等級(jí)脅迫下,劣勢(shì)個(gè)體處于長(zhǎng)期壓力狀態(tài),表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)能力下降,并且影響其生長(zhǎng)、代謝、免疫等功能[21]。有研究表明,劣勢(shì)魚(yú)在遭到優(yōu)勢(shì)魚(yú)的“視力”威脅后,會(huì)出現(xiàn)躲避、減小運(yùn)動(dòng)范圍等行為[22]。本研究中,雄性個(gè)體之間具有較明顯的爭(zhēng)斗行為,社群等級(jí)現(xiàn)象顯著。優(yōu)勢(shì)個(gè)體主動(dòng)用腕迅速靠近劣勢(shì)個(gè)體并擊打劣勢(shì)個(gè)體的胴部,同時(shí)伴隨劣勢(shì)個(gè)體的躲避、噴水、噴墨等防御行為。優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體長(zhǎng)時(shí)間懸浮伴游在雌性個(gè)體周邊,劣勢(shì)雄性嘗試靠近后被優(yōu)勢(shì)個(gè)體阻攔,靜止懸浮在水體中或者底部。而雌性個(gè)體之間未發(fā)現(xiàn)明顯的爭(zhēng)斗行為,但優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體與雄性個(gè)體交配次數(shù)多、放卵次數(shù)多,多次放卵后會(huì)停留在水層底部,呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)。

3.2 社群等級(jí)與能量代謝之間的關(guān)系

Li等[23]研究發(fā)現(xiàn),水生動(dòng)物低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)主要通過(guò)有氧代謝獲取能量,隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加,能量代謝方式由有氧代謝轉(zhuǎn)為厭氧糖酵解,原因主要是與氧氣供應(yīng)有關(guān)[10]。已有研究發(fā)現(xiàn)己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、乳酸脫氫酶(LDH)對(duì)糖酵解速率控制發(fā)揮關(guān)鍵作用,產(chǎn)生乳酸(LD)等代謝產(chǎn)物[24-26]。MDH能催化蘋果酸與草酰乙酸之間的可逆轉(zhuǎn)換,CS在三羧酸循環(huán)中可催化草酰乙酸和乙酰輔酶A之間的縮合反應(yīng),二者都是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶[27-28]。低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)氧氣供應(yīng)充足,因此動(dòng)物通過(guò)有氧代謝獲取能量[11]。本研究中,由于優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體長(zhǎng)時(shí)間處于游動(dòng)懸浮狀態(tài),主要依靠腕部肌肉和腹部肌肉輕微收縮運(yùn)動(dòng),其肌肉有氧代謝酶(MDH、CS)活性顯著高于劣勢(shì)個(gè)體,進(jìn)一步證實(shí)了金烏賊在游動(dòng)懸浮時(shí)主要進(jìn)行有氧代謝活動(dòng)。

社群等級(jí)形成過(guò)程中,個(gè)體間通過(guò)爭(zhēng)奪配偶以及領(lǐng)域宣誓主權(quán),易產(chǎn)生劇烈爭(zhēng)斗行為[29]。而動(dòng)物在產(chǎn)生急速運(yùn)動(dòng)或劇烈爭(zhēng)斗時(shí),短時(shí)間內(nèi)需要提供大量能量,主要由無(wú)氧呼吸提供[30]。在凡納濱對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)、尼羅羅非魚(yú)(Oreochromisniloticus)中隨著游泳速度的增大,無(wú)氧呼吸酶活力顯著增加[9,26]。本研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體的無(wú)氧代謝酶活性(PK、HK、LDH)顯著高于劣勢(shì)雄性個(gè)體,分析認(rèn)為優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體主動(dòng)發(fā)起急速攻擊次數(shù)多,時(shí)間短,腕部以及胴部肌肉劇烈收縮和拉伸,無(wú)氧代謝活動(dòng)加劇。在岸蟹(Carcinusmaenas)、寄居蟹(Birguslatro)中發(fā)現(xiàn)由于爭(zhēng)斗導(dǎo)致體內(nèi)乳酸含量的增加[31-32],本研究中優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體肌肉中乳酸含量也顯著高于劣勢(shì)雄性個(gè)體。而雌性個(gè)體之間爭(zhēng)斗行為少,無(wú)激烈競(jìng)爭(zhēng)交互作用,無(wú)氧代謝酶活性差異不顯著。無(wú)氧代謝酶活性及乳酸含量與雄性爭(zhēng)斗時(shí)間呈顯著正相關(guān),也進(jìn)一步證實(shí)了金烏賊在爭(zhēng)斗過(guò)程中主要以無(wú)氧代謝供能。

3.3 繁殖期雌雄個(gè)體的能量分配

研究表明,繁殖是一個(gè)高能量需求過(guò)程,性腺的生長(zhǎng)發(fā)育以及卵子的形成等都需要能量供應(yīng)[33-34]。由于動(dòng)物攝入的食物資源有限,即能量攝入有限,用于繁殖能量的增加必然會(huì)導(dǎo)致用于其他生命活動(dòng)的能量支出減少[33]。在“生物行為節(jié)能假說(shuō)”中也提到繁殖與運(yùn)動(dòng)行為間存在能量競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；動(dòng)物通過(guò)減少自身運(yùn)動(dòng)時(shí)間,將能量?jī)?yōu)先用于繁殖過(guò)程[35-36]。在自然條件下,為了保證個(gè)體適應(yīng)性,繁殖期的生物常通過(guò)降低生長(zhǎng)率、減少運(yùn)動(dòng)能量消耗等來(lái)保證生殖成功,這一過(guò)程也稱為“生殖代價(jià)”[33,37],合理的能量投資能夠使生殖價(jià)最大化。Ru等[38-39]研究發(fā)現(xiàn)仿刺參(Apostichopusjaponicus)在繁殖過(guò)程中通過(guò)減少運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)距離以及降低生長(zhǎng)率、攝食率從而減小能量分配以維持繁殖過(guò)程中的高能量需求。而在魚(yú)類中同樣有此現(xiàn)象發(fā)生,繁殖期的短腳床杜父魚(yú)(Myoxocephalusscorpius)和食蚊魚(yú)(Gambusiaaffinis)的最大游泳速度出現(xiàn)顯著下降[40-41]。研究表明,頭足類在繁殖期減少甚至停止攝食,Quetglas等研究發(fā)現(xiàn)尖盤愛(ài)爾斗蛸(Eledonecirrhosa)的性腺重量在非繁殖期占體重的1%,而在繁殖期達(dá)到了體重的20%—25%[42]。在減小或者停止外源性能量攝入的同時(shí),機(jī)體儲(chǔ)能減少,而性腺重量的增加,加大了機(jī)體的物理負(fù)擔(dān),導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降。本研究中優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體產(chǎn)卵后會(huì)長(zhǎng)時(shí)間靜止伏底或靜止懸浮于水體中,自發(fā)活動(dòng)明顯降低,用于運(yùn)動(dòng)的能量減少,肌肉的有氧代謝酶活性顯著低于劣勢(shì)個(gè)體,但性腺有氧代謝酶活性顯著高于劣勢(shì)個(gè)體,推測(cè)是優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體大部分能量用于卵子的生成和發(fā)育所致。綜上,行為的可塑性是繁殖期能量分配的一種有效策略,雌性金烏賊通過(guò)減少運(yùn)動(dòng)能耗來(lái)保障繁殖的高能量需求。

繁殖期雌雄個(gè)體具有不同的能量分配方式,尼羅羅非魚(yú)(Oreochromisniloticus)雄魚(yú)比雌魚(yú)生長(zhǎng)速度快,在繁殖期間雌雄生長(zhǎng)差異更加顯著[43],雌性個(gè)體將更多的能量分配到生殖上,用于生長(zhǎng)的能量減少。繁殖期中華絨螯蟹(EriocheirSinensis)雌蟹將44%能量分配至性腺和肝胰腺中,高于雄蟹的23%[44]。本研究中雄性肌肉中的MDH和CS兩種有氧代謝酶活分別是雌性個(gè)體的1.2倍和1.4倍,繁殖期雄性個(gè)體運(yùn)動(dòng)能耗高于雌性個(gè)體。而雌性個(gè)體性腺中的MDH和CS酶活分別是雄性個(gè)體的1.6倍和1.1倍,雌性個(gè)體將更多能量用于配子形成和性腺發(fā)育。而雄性個(gè)體間通過(guò)相互爭(zhēng)斗,獲取更多交配機(jī)會(huì),將精莢粘附在雌性個(gè)體口膜處,并伴游護(hù)衛(wèi)雌性個(gè)體,以保證自己的繁殖成功率,因而將更多能量用于爭(zhēng)斗和運(yùn)動(dòng)中。

4 總結(jié)

金烏賊人工繁育過(guò)程中,社群等級(jí)的形成使得不同等級(jí)雌雄個(gè)體間的行為產(chǎn)生差異,優(yōu)勢(shì)雄性個(gè)體以交配投資為主,因而具有更強(qiáng)的攻擊性、爭(zhēng)斗和運(yùn)動(dòng)能力。雌性個(gè)體以產(chǎn)出更多的卵子作為主要生殖投資,具有較強(qiáng)的領(lǐng)域性,優(yōu)勢(shì)雌性個(gè)體用于產(chǎn)卵繁殖的能量較多。行為活動(dòng)的差異也導(dǎo)致了繁殖親體有氧和無(wú)氧代謝酶活性的差異。有關(guān)金烏賊社群等級(jí)的差異是否會(huì)影響親體的繁殖效率以及子代的質(zhì)量等仍需要進(jìn)一步研究。金烏賊為一年生頭足類,繁殖期經(jīng)多次交配多次產(chǎn)卵,繁殖后快速死亡。在其短暫的生命周期中,生殖代價(jià)與衰老和死亡之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系仍有待考證。