王新月,訾方澤,葛建民,陳生熬,2,姚 娜,肖 青,艾尼瓦爾·依布拉音

(1.塔里木大學生命科學與技術學院/塔里木珍稀魚類研究中心,新疆阿拉爾 843300;2.華中農業(yè)大學水產學院,武漢 430070;3.新疆阿克蘇地區(qū)農業(yè)農村局,新疆阿克蘇 843300)

0 引 言

【研究意義】扁吻魚Aspiorhynchuslaticeps(Day,1877),隸屬鯉形目Cyprinidformes、鯉科Cyprinidae、裂腹魚亞科Schizothoracinae、扁吻魚屬Aspiorhynchus,僅1屬1種,是我國塔里木河水系特有的兇猛肉食性魚類,也是體型最大的裂腹魚類,具有極高的經濟價值和學術價值[1]。曾廣泛分布于塔里木河水系、羅布泊和博斯騰湖等[2],扁吻魚現僅存于新疆拜城縣克孜爾水庫-扁吻魚自然保護區(qū),亟待進一步加強增殖和保護?！厩叭搜芯窟M展】關于水生生物的毒性研究較多,常采用經典的單因子靜態(tài)急性毒性實驗法,如K+對中國明對蝦幼蝦(Fenneropenaeuechinensis)生存及耗氧率、窒息點的影響;中國林蛙蝌蚪(Ranachensinensis)對碳酸鹽堿度的適應性等研究[3, 4]。在魚類耐受性研究中也較為廣泛,尤其近年來淡水缺乏,內陸水域鹽堿加劇,極大威脅特有魚類的生存,魏玉眾等[5]以伊犁河水系歐鲇幼魚(SilurusglarisLinnaeus)為研究對象,探明了其鹽堿耐受性及不同鹽堿濃度梯度下的毒性影響。為篩選適宜東北地區(qū)碳酸鹽型鹽堿水域養(yǎng)殖的魚類,武鵬飛等[6]對黑龍江泥鰍(MisgurnusmohoityDybowsky)、大鱗副泥鰍(ParamisgurnusdabryanusSauvage)、達里湖高原鰍(Triplophysadalaica)的鹽堿耐受能力進行比較研究,發(fā)現達里湖高原鰍鹽堿適應性較強。Michael等[7]、AgoesSoegianto[8]、Kim等[9]探究了毒性試驗下不同種幼魚生長、存活及血液學參數的變化,進一步證實了水環(huán)境指標對魚類生理指標的影響,強調開展魚類毒性研究的必要性。【本研究切入點】目前,關于扁吻魚的研究主要集中在生物學特征、人工繁殖、魚病防治等方面[10, 11],未見鹽堿脅迫下對扁吻魚耐受性的研究報道。水域環(huán)境是魚類賴以生存的基礎,鹽堿度作為非生物生態(tài)因子,直接影響塔里木河特有魚類繁衍生息,是致使魚類資源衰竭加劇的重要原因[12];扁吻魚作為塔里木河水系特有的珍稀物種,開展其鹽堿脅迫下的適應生物學研究,對探究塔里木河土著魚類瀕危機制極為關鍵?！緮M解決的關鍵問題】基于實驗室生態(tài)學方法,研究扁吻魚幼魚鹽堿耐受范圍,及鹽堿脅迫下的行為特征變化,分析鹽堿度對其生態(tài)位調整和棲息生境選擇的影響,為扁吻魚的苗種培育和增殖保護提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

實驗魚采自新疆阿克蘇地區(qū)扁吻魚原種基地,采集幼魚240尾[體長(39.97±7.43) mm、體重(1.01±0.52) g],氧氣袋活體運輸至實驗室流水槽養(yǎng)殖。

實驗水為曝氣48 h以上的自來水,水溫為(21±1)℃,pH值為(7.78±0.09),溶解氧為(10.00±1.07) g/L,鹽度(0.645±0.37)‰,堿度(0.035±0.05) mmol/L,符合《漁業(yè)水質標準》(GB11607-89);水族箱(60 cm×30 cm×45 cm)。

實驗藥品均為分析純(AR級),鹽度采用氯化鈉(NaCl,南京化學試劑股份有限公司),堿度采用碳酸氫鈉(NaHCO3,南京化學試劑股份有限公司)。

1.2 方 法

采用急性毒性試驗法(GB/T27861-2011),基于新疆維吾爾自治區(qū)扁吻魚自然保護區(qū)水質理化指標和預實驗結果,獲得24 h全致死最低濃度和96 h全存活最高濃度,各設置5個實驗組及1個對照組,鹽度梯度為12.5、13、13.5、14和14.5 g/L;堿度梯度為26.19、32.14、38.10、44.05和50.00 mmol/L。

實驗所需溶液濃度提前配置,每組10 L,靜置穩(wěn)定24 h后,鹽度采用鹽度計(哈納931101,意大利)測定并校正,堿度采用酸度計(雷磁pH-3C,上海)測定并校正;每個鹽堿濃度梯度實驗組均設置3個平行。

選擇大小規(guī)格大致相同的個體,每組放置8尾魚,實驗前48 h停止喂食,實驗開始后,連續(xù)觀察12 h,記錄24、48、72和96 h的死亡尾數及進行常規(guī)生物學指標的測量。實驗期間不投餌,水溫保持在(21±1)℃,微充氣持續(xù)增氧(森森水泵0.75～1.1 kW),每天換水1次,換水量為水體總體積的1/3,保持水質澄清。及時撈出死亡個體,以沉入底部不能游動,鰓蓋停止煽動,用玻璃棒輕觸無反應作為死亡判定標準。圖1

圖1 扁吻魚幼魚

1.3 數據處理

統(tǒng)計24、48、72和96 h各濃度梯度的死亡率,依據概率單位法,得出死亡率與實驗濃度間的回歸方程,依據改良寇氏法[13]計算半致死濃度(LC50)及95%置信區(qū)間:

lgLC50=Xm-d(ΣPi-0.5);95%置信區(qū)間=lg-1(lgLC50±1.96SD);

式中,Xm為最高濃度對數,d為濃度對數差,Pi為死亡率,n為樣本量,SD為標準差。

依據魚類急性毒性試驗經驗公式估計安全濃度(Safe Concentration,SC):

SC=48 hLC50×0.3/(24 hLC50/48 hLC50)2.

運用SPSS 18.0軟件對結果進行統(tǒng)計分析。

2 結果和分析

2.1 鹽度脅迫下扁吻魚幼魚的耐受性

研究表明,扁吻魚幼魚放入既定鹽度濃度后,濃度較低的實驗組起初30 min內無明顯異常行為,隨脅迫時間延長,幼魚出現急促竄游、驚跳、貼壁上竄現象。鰓絲明顯充血,鰓蓋活動幅度加大,呼吸頻率約150次/min,為對照組幼魚正常呼吸頻率2倍多;12 h內實驗組幼魚表現出繞缸壁游動,鰓絲充血明顯,多浮至水面或增氧泵頭附近,時而上浮時而下沉,隨實驗濃度梯度增大,該現象越為明顯。鹽度13.5～14.5 g/L的濃度較高,實驗組24 h內有魚體游動時開始出現左右晃動,身體逐漸失去平衡。輕拍魚缸,高濃度鹽度梯度幼魚反應更為強烈,出現急游甚至翻滾、驚跳,躁動頻繁,而后出魚體側翻,游動時身體扭曲且失去平衡,多次短暫急游后,側身沉入缸底出現間斷抽搐,鰓部呼吸明顯,無法再恢復游動,直至靜止不動,鰓蓋未見煽動,玻璃棒輕觸,無生命現象,即為死亡,而后30 min鰓絲由鮮紅充血狀態(tài)轉為暗紅或紫褐色,繼而泛白。

列出鹽度脅迫下的累積死亡率,死亡率與鹽度濃度及暴露時間呈正比,一定濃度梯度下48、72和96 h時的相關性較24 h強,半致死濃度隨時間增加而降低。24、48、72和96 hLC50分別為14.302 1、13.721 4、13.614 4、13.533 2 g/L,SC為3.789 1 g/L。在鹽度13.5 g/L條件下,96 h死亡率接近50%,與96 hLC50的值13.533 2 g/L接近,將13.5 g/L認定為扁吻魚幼魚鹽度耐受上限。表1,表2

表1 不同鹽度條件下扁吻魚幼魚的死亡率

表2 鹽度脅迫下扁吻魚幼魚耐受性相關性

2.2 堿度脅迫下扁吻魚幼魚的耐受性

研究表明,扁吻魚幼魚對堿度水體環(huán)境極為敏感,耐受性較差。在堿度脅迫下,實驗組幼魚反應強烈,前30 min其鰓蓋活動明顯加快,出現急游和少數上竄現象。隨暴露時間的延長,實驗組幼魚反應逐漸遲緩,對外界刺激無明顯反應。24 h扁吻魚幼魚在堿度50.00 mmol/L時開始出現死亡,48 h時即幼魚出現不平衡扭動繼而側翻,偶有上竄現象,繼而沉入水體底部,游動無法恢復,靜止不動,僅見鰓蓋微弱呼吸直至死亡,輕觸鰓蓋和機體,無生命跡象為準,全部死亡。

死亡率與堿度濃度及暴露時間呈正比,據此進行相關性分析,半致死濃度隨時間增加而降低。24、48、72和96 hLC50分別為51.856 1、39.502 5、32.951 5和31.777 9 mmol/L,SC為11.850 8 mmol/L。在堿度32.14 mmol/L條件下,96 h死亡率接近50%,與96 hLC50的值31.777 9 g/L接近,故將32.14 mmol/L認定為扁吻魚幼魚堿度耐受上限。表3,表4,表5

表3 不同堿度條件下扁吻魚幼魚的死亡率

表4 堿度脅迫下扁吻魚幼魚耐受性相關性

表5 常見幼魚的鹽堿半致死濃度和安全濃度

3 討 論

3.1 鹽度脅迫對扁吻魚幼魚的耐受性影響

鹽度是魚類養(yǎng)殖水化環(huán)境中的一個重要理化因子,主要影響機體滲透和代謝,海洋和淡水魚類都有一定程度的響應[8]。Chen等[14]、He等[15]對軍曹魚幼魚(Rachycentroncanadum)和灰鱘幼魚(AcipensersinensisGray)在鹽度環(huán)境中的滲透調節(jié)進行研究發(fā)現,適宜鹽度水體環(huán)境可維持魚體正常生長性能,鹽度脅迫下其機體的腸道、腎臟和鰓等共同作用硬骨魚滲透調節(jié)[16]。而隨鹽度上升,不僅基因表達水平受到影響,高鹽水體中魚體的滲透也會出現障礙、損傷和惡化,導致內滲透紊亂和血液濃度升高甚至死亡[17, 18]。研究中扁吻魚幼魚隨鹽度升高死亡率增大,鹽度耐受性(24 hLC5014.302 1 g/L,96 hLC5013.533 2 g/L,SC 3.789 1 g/L)高于大部分現有研究中幼魚仔魚的鹽度耐受性。同為塔里木河土著魚類,鹽度耐受性顯著高于同一棲息環(huán)境中的葉爾羌高原鰍仔魚,也顯著高于同為裂腹魚亞科的光唇裂腹魚幼魚、昆明裂腹魚幼魚、塔里木裂腹魚幼魚。扁吻魚幼魚對鹽度水體環(huán)境耐受性較其它幼魚較好,可在一定的鹽度水體中生活棲息,是新疆特有魚類中值得開發(fā)的鹽度耐受魚類。

對照新疆拜城縣克孜爾水庫扁吻魚自然保護區(qū)鹽度含量(2.621±6.948) g/L[19]及鹽度脅迫下扁吻魚幼魚安全濃度(SC 3.789 1 g/L),塔里木河水系干流阿拉爾(3.78±0.37)‰、英巴扎(1.91±0.57)‰、臺特馬湖(3.59±0.27)‰、阿克蘇河(0.43±0.31)‰、和田河(8.86±2.91)‰、車爾臣河(1.42±0.19)‰、尼雅河(1.40±0.82)‰、蓋孜河(3.94±0.45)‰[20],除和田河外的其他曾主要棲集水體鹽度均低于扁吻魚幼魚安全濃度,故鹽度不是造成其瀕危的主要原因。

3.2 堿度脅迫對扁吻魚幼魚的耐受性影響

3.3 鹽堿脅迫對扁吻魚行為學的影響

扁吻魚,屬于典型的亞冷水性溪流性魚類,通常喜貼底游動,常棲息在水溫較高的靜水或回灣緩流水體,對外界脅迫應激較強,易受驚嚇,對聲音敏感性強于光照,存在戲水習性,掠食性較強,成熟時間長,繁殖力較低。夏季溫度高,四處游散,較為活潑;冬季溫度低,匯群現象明顯,少動,攝食顯著減少[21]。

在實驗進行中,空白對照組扁吻魚幼魚無明顯應激反應,活動平緩,常伏于水底,成魚對外界刺激(光、聲音等)較敏感。與扁吻魚成體游動行為相似,但外界刺激較成魚更為敏感,在流水槽養(yǎng)殖條件下,扁吻魚常聚集于流水口,有逆游行為,與葉爾羌高原鰍等一般溪流性魚類較為相似[2]。

高濃度狀態(tài)下,鹽堿實驗組幼魚行為特征也較為類似,當進入高鹽堿實驗環(huán)境后,與正常水域環(huán)境中游動行為差異較大,出現竄游加急、驚跳、貼壁上竄現象,與大部分魚類高鹽堿脅迫下的應激反應相似[5, 26-28]。

低濃度狀態(tài)下,鹽堿實驗組幼魚行為特征較為類似,剛進入既定濃度水體中,基本無明顯異常行為,隨脅迫時間延長,幼魚出現鰓蓋活動幅度加大、鰓絲出現充血跡象,與皮膚刺激引起表皮細胞血管損傷出血有關;輕拍魚缸或進行亮光照射,反應逐漸遲緩,這些現象與諸多魚類行為特征相似[5, 6, 29-33]。

鹽堿實驗組幼魚行為屬于頓促性游動,此時表現出急躁行為,游動頻繁,急游甚至翻滾、驚跳;鰓蓋活動幅度加大,鰓絲出現充血;隨脅迫時間延長,30 min后出現繞缸壁緩游,偶爾出現停滯狀態(tài),鰓絲充血明顯,多浮至水面或增氧泵頭附近,身體逐漸失去平衡,而后對外界刺激敏感性降低,開始出現左右晃動,與大鱗鲃、松浦鏡鯉(Songpu mirrror carp)、鰱魚(Hypophthalmichthysmolitrix)等常規(guī)魚類的行為反應基本一致[34];體色逐漸變淺,與達里湖高原鰍相同[6],體色的變化直接受環(huán)境理化因子變化的影響。扁吻魚幼魚在鹽度水體環(huán)境中耐受性更高,對堿度變化更為敏感,體現出更顯著的應激反應,而銀鯽幼魚、澎澤鯽幼魚等表現出對堿度更高的耐受性[25, 30],主要與魚類種類和其適應的水體環(huán)境有關。死亡前魚體出現猛烈扭動繼而側翻,沉入底部后游動無法恢復,僅見鰓蓋微弱呼吸直至死亡。

鹽堿水域是內陸水域的一種特殊類型,具有高鹽、高堿、高pH、高離子系數等特點[35],主要通過影響魚類生理代謝、滲透壓調節(jié)等途徑實現對魚體生長的抑制作用[20]。

4 結 論

在pH值(7.78±0.09)、溫度(21±1)℃條件下,確定扁吻魚幼魚[體長(39.97±7.43) mm、體重(1.01±0.52) g]鹽堿環(huán)境下的SC為3.789 1 g/L、11.850 8 mmol/L,得到適宜鹽堿度養(yǎng)殖范圍。