氨氮對(duì)文蛤存活及能量收支的影響

陳金鳳, 黃鶴忠, 徐汗富, 何華敏, 范皖蘇, 丁飛飛

(蘇州大學(xué) 生命科學(xué)院, 蘇州大學(xué) 水產(chǎn)研究所, 江蘇 蘇州 215123)

氨氮對(duì)文蛤存活及能量收支的影響

陳金鳳, 黃鶴忠, 徐汗富, 何華敏, 范皖蘇, 丁飛飛

(蘇州大學(xué) 生命科學(xué)院, 蘇州大學(xué) 水產(chǎn)研究所, 江蘇 蘇州 215123)

在實(shí)驗(yàn)室條件下, 研究了氨氮(NH3-N)對(duì)文蛤(Meretrix meretrix)的急性毒性作用以及對(duì)其能量收支的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 在水溫(24.5±0.5)℃, 鹽度21.5, pH8.00的條件下, 文蛤(殼長(zhǎng)3.85～4.35cm)死亡率隨著氨氮質(zhì)量濃度、脅迫時(shí)間的增加而增加(P＜0.05)。96 h文蛤死亡率與添加氨氮(NH3-Nt) 質(zhì)量濃度對(duì)數(shù)的回歸方程為Y=2.3787x+0.3246 (R2=0.978 9), 文蛤?qū)偘钡?NH3-Nt)或分子氨(NH3-Nm)的安全濃度(SC96h)為9.237 mg/L或0.418 mg/L; 隨著環(huán)境中添加氨氮(NH3-Nt)質(zhì)量濃度的不斷上升(0, 0.5,1, 2, 4, 9, 18, 36 mg/L), 文蛤攝食能不斷下降, 呼吸能和排泄能則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì); 當(dāng)總氨氮(NH3-Nt)在0～2 mg/L (或NH3-Nm≤0.090 mg/L)時(shí), 文蛤的生長(zhǎng)余力沒(méi)有顯著變化(P﹥0.05); 當(dāng)總氨氮(NH3-Nt)≥4 mg/L(或NH3-Nm≥0.181mg/L)時(shí), 文蛤的生長(zhǎng)余力顯著降低(P＜0.05)。因此, 文蛤養(yǎng)殖環(huán)境中的NH3-Nt或NH3-Nm應(yīng)控制在2mg/L 或0.090 mg/L以下水平。

文蛤(Meretrix meretrix); 氨氮脅迫; 安全質(zhì)量濃度; 能量收支; 生長(zhǎng)余力

給文蛤增養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)損失, 甚至威脅到該產(chǎn)業(yè)的生存。研究表明, 環(huán)境污染是引起文蛤大量死亡的重要原因之一, 其中, 氨氮脅迫可能是其重要誘因[1,2]。氨氮是水產(chǎn)養(yǎng)殖中重要的水體環(huán)境指標(biāo), 是影響水生生物生存的重要環(huán)境因子。養(yǎng)殖水體中殘餌、排泄物等有機(jī)物經(jīng)微生物分解后均可產(chǎn)生大量的氨氮、硫化氫以及亞硝酸氮等有毒物質(zhì), 其中,

氨氮量增加尤為顯著, 已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的常見(jiàn)脅迫因子[3]。它可能通過(guò)影響文蛤的攝食、呼吸、排泄等基本生理活動(dòng), 影響其能量代謝效率, 甚至導(dǎo)致其死亡。然而, 有關(guān)氨氮脅迫對(duì)文蛤的毒性及其能量收支影響的研究國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道。作者在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了氨氮對(duì)文蛤的急性毒性作用, 以及文蛤在不同氨氮質(zhì)量濃度脅迫下的能量代謝和生長(zhǎng)余力, 以期查明文蛤的安全氨氮質(zhì)量濃度, 以及環(huán)境氨氮質(zhì)量濃度對(duì)文蛤能量收支的影響, 從而為文蛤增養(yǎng)殖生產(chǎn)的密度控制、水質(zhì)管理以及活體運(yùn)輸?shù)忍峁┯幸娴膸椭?/p>

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)于2009年4月至2009年7月在室內(nèi)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)所用文蛤(Meretrix meretrix)均采自江蘇省南通市通州沿海灘涂養(yǎng)殖區(qū), 取回實(shí)驗(yàn)室后, 清潔殼表污物和附著生物, 于實(shí)驗(yàn)室暫養(yǎng)2周以上, 選擇健康無(wú)病、活力強(qiáng)、規(guī)格基本一致的個(gè)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。暫養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)所用海水為按照海洋調(diào)查規(guī)范中的配方配制的人工海水, 鹽度 21.5, pH控制為 8.00±0.05, 水溫控制在(24.5±0.5)℃。暫養(yǎng)期間充氣, 每天全換水2次(9： 00, 21： 00); 以純種小球藻作為餌料, 密度保持在4×105個(gè)/mL左右。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 急性毒性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)在水體為15 L的玻璃水槽中進(jìn)行。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果, 正式實(shí)驗(yàn)的氨氮質(zhì)量濃度梯度按等對(duì)數(shù)間距設(shè)置分組, 依次為： 0, 63, 112, 200, 355, 631mg/L, 用 NH4Cl(分析純)配制, 每組投放文蛤 20只,并設(shè)3個(gè)重復(fù)。

表1 一個(gè)換水周期(12 h)內(nèi)各組實(shí)驗(yàn)水體的水質(zhì)情況Tab. 1 The water quality of the different concentration group in 12 h

實(shí)驗(yàn)期間每隔 4 h用化學(xué)分析法測(cè)定一次各組水體實(shí)際的氨氮質(zhì)量濃度、溶氧量、pH值和水溫, 并調(diào)節(jié)pH值在7.95～8.05之間(表1)。每12 h全換水一次, 實(shí)驗(yàn)歷時(shí)96 h。每隔4 h觀察記錄1次死亡個(gè)數(shù)并及時(shí)挑出死亡個(gè)體, 以貝殼張開(kāi), 碰觸無(wú)閉殼反應(yīng)為死亡標(biāo)準(zhǔn)。參照《水生生物監(jiān)測(cè)手冊(cè)》[4], 采用概率單位法求出半致死濃度(LC50)和安全濃度(SC=0.1×96 h LC50)。

1.2.2 攝食率和同化效率的測(cè)定

根據(jù)急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(96h LC50為92.37 mg/L;SC為9.237 mg/L), 設(shè)置以下各氨氮質(zhì)量濃度組： 0,0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 9.0, 18.0, 36.0 mg/L。文蛤于實(shí)驗(yàn)室暫養(yǎng) 1周后先進(jìn)行氨氮脅迫馴化, 每天逐漸提高氨氮質(zhì)量濃度, 5天內(nèi)提高至各組實(shí)驗(yàn)所需質(zhì)量濃度。在各實(shí)驗(yàn)質(zhì)量濃度下繼續(xù)馴化5 d后開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)。

采用靜水系統(tǒng)法[6]測(cè)定攝食率。25 L的玻璃實(shí)驗(yàn)水槽, 每個(gè)加入20 L預(yù)先配好的一定餌料密度的海水, 小球藻密度約為4×105個(gè)/mL, 然后添加氨氮至各實(shí)驗(yàn)組所需質(zhì)量濃度, 調(diào)節(jié)pH 為7.95～8.05。每個(gè)質(zhì)量濃度設(shè)置3個(gè)重復(fù), 一個(gè)對(duì)照。實(shí)驗(yàn)組每個(gè)水槽放置8只文蛤, 對(duì)照組不放文蛤,n=24。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行6 h, 分別于實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)取500 mL水樣, 測(cè)定玻璃水槽中餌料密度, 以顆粒有機(jī)物(POM)表示。

攝食率(RI)根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后水體中餌料密度的變化來(lái)計(jì)算, 計(jì)算公式如下：

式中,V為實(shí)驗(yàn)水體體積(L);W為實(shí)驗(yàn)文蛤的軟體干質(zhì)量(g);t為實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間(h);C0和Ct分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)實(shí)驗(yàn)水槽內(nèi)的餌料密度(以POM表示,mg/L);C1和C2分別為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)對(duì)照水槽內(nèi)的餌料密度(以POM表示, mg/L)。

同化效率(Abs)依 Conover(1966)的灰分比例法進(jìn)行測(cè)定。

式中,F′代表攝入食物中有機(jī)物對(duì)干質(zhì)量的比率;E′代表排出的糞便中有機(jī)物對(duì)干質(zhì)量的比率。

1.2.3 耗氧率和排氨率的測(cè)定

耗氧率和排氨率的測(cè)定也采用靜水系統(tǒng)法[7]。實(shí)驗(yàn)在5.85～6.05 L的細(xì)口玻璃瓶中進(jìn)行, 瓶口用插有進(jìn)水管和出水管的橡皮塞密封。預(yù)先在玻璃缸中配制好各種質(zhì)量濃度的氨氮溶液各 50 L, pH調(diào)控為7.95～8.05。然后采用虹吸法將配置好的各種氨氮質(zhì)量濃度的實(shí)驗(yàn)海水從進(jìn)水管引入細(xì)口瓶中, 輕輕晃動(dòng)瓶子, 氣泡自出水管中流出, 流水約20 min, 待文蛤張口后, 依次關(guān)閉進(jìn)水管和出水管。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,使實(shí)驗(yàn)水體混勻, 打開(kāi)進(jìn)水管, 流水 300～400 mL后, 取兩份水樣, 測(cè)定水中溶氧和氨氮含量。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)組文蛤放置數(shù)量為6只、持續(xù)時(shí)間為5 h(實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)瓶?jī)?nèi)的溶氧量≥5.0 mg/L)。每個(gè)質(zhì)量濃度組均設(shè)置 3個(gè)重復(fù), 一個(gè)空白對(duì)照,n=18。

耗氧率(ROC)和排氨率(RN)根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后溶解氧和氨氮的質(zhì)量濃度變化來(lái)計(jì)算, 計(jì)算公式如下：

式中,O0和O1分別為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)空白和處理的溶解氧含量(mg/L);N0和N1分別為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)空白和處理的氨氮含量(mg/L);V為實(shí)驗(yàn)容器的容積(L);t為實(shí)驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間(h);W為實(shí)驗(yàn)文蛤的軟體干質(zhì)量(g)。

1.2.4 貝類(lèi)能量收支模型

能量收支分配模式一般采用Bayne和Carfoot[8,9]提出的能量基本模型：C=F+U+R+P;C-F=A×Abs

式中,C為貝類(lèi)攝取食物中的總能量;F為貝類(lèi)攝取的食物中沒(méi)有被利用而隨糞便排出的能量(即排糞能);U為排泄能;R為呼吸代謝消耗的能量;P為貝類(lèi)用于生長(zhǎng)消耗的能量, 也稱(chēng)為生長(zhǎng)余力(SFG);A為同化能;Abs為同化效率。

攝食能C根據(jù)攝食率及POM能量轉(zhuǎn)換公式求出,1mg POM=20.78 J[10]; 呼吸能R根據(jù)耗氧率及O2能量轉(zhuǎn)換公式求出, 1μmol O2=0.45 J[11]; 排泄能U根據(jù)排氨率及NH3-N能量轉(zhuǎn)換關(guān)系： 1μmol NH3-N=0.34 J[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析, 數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示, 用SPSS13.0軟件進(jìn)行單因素多重方差分析, 以P＜0.05表示差異顯著, 以P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表 2中可以看出, 文蛤死亡率隨著氨氮質(zhì)量濃度、脅迫時(shí)間的增加而增加。具體而言, 24 h、48 h、72 h和96 h時(shí)添加NH3-N質(zhì)量濃度(0, 63, 112,200, 355, 631 mg/L)與文蛤死亡率間的各相關(guān)系數(shù)分別為： 0.869、0.918、0.950、0.864; 在相同脅迫質(zhì)量濃度下, 文蛤的死亡率隨脅迫時(shí)間而提高, 質(zhì)量濃度越高其趨勢(shì)越明顯。另外, 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn), 最高質(zhì)量濃度組(631 mg/L)的文蛤出現(xiàn)雙殼夾斷斧足軟體組織的現(xiàn)象, 其他質(zhì)量濃度組呈現(xiàn)出伸出進(jìn)出水管的文蛤的個(gè)數(shù)隨質(zhì)量濃度遞增而遞減的趨勢(shì)。

對(duì)表 2的數(shù)據(jù)作直線(xiàn)回歸處理, 以添加氨氮(NH3-N)質(zhì)量濃度對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo), 死亡概率單位為縱坐標(biāo), 作出質(zhì)量濃度對(duì)數(shù)與96 h死亡率變化趨勢(shì)圖,得出回歸方程Y=2.378 7x+0.324 6(R2=0.978 9), 從而計(jì)算出總氨氮(NH3-Nt)對(duì)文蛤 96 h的半致死濃度(LC50)和安全濃度(SC)分別為 92.37(其中 NH3-Nm4.18 mg/L)和 9.237 mg/L(其中 NH3-Nm0.418 mg/L)。

2.2 氨氮脅迫對(duì)文蛤攝食率、同化效率、耗氧率和排氨率的影響

由表 3可以看出, 氨氮(NH3-N)脅迫對(duì)文蛤(3.85～4.35cm)單位體質(zhì)量攝食率、同化效率、耗氧率和排氨率有顯著影響。氨氮從4.0 mg/L上升至最大值 36.0 mg/L過(guò)程中, 隨著質(zhì)量濃度的逐漸增加,攝食率呈顯著降低趨勢(shì)(P＜0.05); 氨氮從 9.0 mg/L上升至36.0 mg/L過(guò)程中, 隨著質(zhì)量濃度的逐漸增加,同化效率呈顯著降低趨勢(shì)(P＜0.05)。表明文蛤在高質(zhì)量濃度氨氮脅迫下, 攝食減少, 同化能力降低; 氨氮從0上升至9.0 mg/L過(guò)程中, 隨著質(zhì)量濃度的逐漸增加, 耗氧率呈顯著增加趨勢(shì)(P＜0.05), 繼續(xù)增加氨氮質(zhì)量濃度時(shí), 耗氧率則逐漸顯著下降(P＜0.05); 排氨率則是隨氨氮質(zhì)量濃度從0上升至4.5 mg/L, 呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)(P＜0.05), 但繼續(xù)增加氨氮質(zhì)量濃度時(shí),排氨率出現(xiàn)顯著下降(P＜0.05), 甚至出現(xiàn)了負(fù)排氨現(xiàn)象。表明文蛤在高質(zhì)量濃度氨氮脅迫下, 其生理狀態(tài)出現(xiàn)了異常。

消耗的O原子與排出的N原子之間的比值(O/N),在一定程度上反映了海水無(wú)脊椎動(dòng)物能量代謝中蛋白質(zhì)的利用情況, O/N比值大小來(lái)推測(cè)貝類(lèi)在一定的環(huán)境條件下是以哪種代謝方式為主。如果機(jī)體主要由脂肪或碳水化合物供能, 則其 O/N值較大甚至無(wú)窮大; 若由蛋白質(zhì)和脂肪共同氧化供能, 則 O/N值約為 24; 如果完全由蛋白質(zhì)氧化供能, O/N約為7[13]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表3顯示, 低氨氮質(zhì)量濃度(NH3-Nt≤4.50 mg/L)條件下文蛤的 O/N值與對(duì)照組無(wú)顯著性差異(P＞0.05), 此時(shí)文蛤消耗的能量較多來(lái)源于蛋白質(zhì); 較高氨氮質(zhì)量濃度(NH3-Nt18 mg/L)脅迫下O/N的比值卻顯著高于對(duì)照組(P＜0.05), 此時(shí)文蛤消耗的能量則可能較多來(lái)源于脂肪和糖類(lèi); 而高質(zhì)量濃度的氨氮 NH3-Nt≥36.00 mg/L)脅迫下, 會(huì)引起文蛤代謝混亂。

表2 氨氮(NH3-N)對(duì)文蛤死亡率的影響Tab. 2 Effect of NH3-N on the mortality rate of M. meretrix

表3 氨氮脅迫對(duì)文蛤攝食率、同化效率、耗氧率和排氨率的影響Tab. 3 Effects of NH3-N on ingestion rate, assimilation rate , oxygen consumption rate and ammonia excretion rate ofM. meretrix

2.3 氨氮脅迫對(duì)文蛤能量收支的影響

單因素方差分析表明, 水體添加氨氮顯著影響文蛤攝食能、同化能、呼吸能和排泄能(表4)。氨氮從0上升至4.0 mg/L過(guò)程中, 隨著質(zhì)量濃度的逐漸增加, 呼吸能和排泄能都呈逐漸升高的趨勢(shì), 而攝食能和同化能呈遞減趨勢(shì), 這說(shuō)明在氨氮脅迫下文蛤攝入的能量減少, 而用于呼吸和排泄等基本新陳代謝的能量增加, 導(dǎo)致用于生長(zhǎng)的能量相對(duì)減少了;當(dāng)氨氮上升至 18 mg/L時(shí), 呼吸能和排泄能雖較對(duì)照組降低, 但由于攝食能的大量降低, 貝類(lèi)用于生長(zhǎng)的能力仍顯著低于對(duì)照組。

3 討論

水體中氨氮以NH3和NH4+兩種形式存在, 其比率取決于水中的 pH 值、水溫、含鹽量等。生產(chǎn)上大多以直接測(cè)定的總氨質(zhì)量濃度(NH3-Nt)作為水質(zhì)指標(biāo), 而氨的毒性主要取決于 NH3(即 NH3-Nm)[14],因此, 目前偏向于以分子氨(NH3-Nm)來(lái)表示氨對(duì)水生生物的毒性[14,15]。分子氨不帶電荷, 具有較高脂溶性, 很容易透過(guò)細(xì)胞膜, 它能降低魚(yú)蝦貝類(lèi)的產(chǎn)卵能力,損害鰓組織以至引起死亡。國(guó)家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097 - 1997)規(guī)定海水中 NH3-Nm的質(zhì)量濃度應(yīng)小于 0.020 mg/L, 顯然這是對(duì)大多數(shù)海洋生物尤其是幼體的安全性而言。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 分子氨(NH3-Nm)對(duì)殼長(zhǎng)為3.85～4.35cm文蛤的96 hLC50為4.18 mg/L,SC為0.418 mg/L, 該值處于秦宗[16]報(bào)道的分子氨對(duì)貝類(lèi)的96 hLC50范圍3.3～6.0 mg/L內(nèi)。

表4 氨氮脅迫對(duì)文蛤能量收支的影響Tab. 4 The effects of NH3-N on energy budget of M. meretrix

養(yǎng)殖環(huán)境中氨積累對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的毒害效應(yīng)之一是促進(jìn)了動(dòng)物的耗氧率和抑制了動(dòng)物的排氨率。Needham[17]曾指出青圓蟹(Carcinus maenas)體內(nèi)氨的排放受到外部環(huán)境中氨質(zhì)量濃度的抑制。在本實(shí)驗(yàn)中, 當(dāng)氨氮在0～4 mg/L范圍內(nèi)增加時(shí), 文蛤的耗氧率和排氨率都呈現(xiàn)了逐漸上升的趨勢(shì), 這與 Chen等[18]研究報(bào)道的中國(guó)對(duì)蝦(Penaeus chinensis)暴露于0, 1.2, 2.1, 2.9, 4.3, 5.5 mg/L的氨氮環(huán)境中時(shí), 其耗氧率和排氨率均上升的研究結(jié)果一致。當(dāng)氨氮在9～36mg/L范圍內(nèi)增加時(shí), 文蛤的排氨率不斷下降,甚至在最高質(zhì)量濃度組(36 mg/L)出現(xiàn)了負(fù)排氨。當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度較高時(shí)排氨率降低, 這與 Wang等[19]報(bào)道的日本沼蝦暴露于0, 9.1, 18.3, 36.6 mg/L的氨氮環(huán)境中時(shí), 其排氨率均下降也吻合。一些研究[20]也曾指出, 當(dāng)環(huán)境中的氨氮質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí), 會(huì)出現(xiàn)排氨率為負(fù)值(即氨氮滲入體內(nèi))。

在低質(zhì)量濃度的氨氮條件下, 文蛤的耗氧率和排氨率均升高, 原因可能是低質(zhì)量濃度的氨氮對(duì)文蛤產(chǎn)生脅迫作用, 使其活動(dòng)能力增強(qiáng), 呼吸頻率加快, 代謝增強(qiáng)。當(dāng)質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí), 文蛤組織和血液里的氨越來(lái)越高, 不能及時(shí)排出體外, 血液和組織中氨的質(zhì)量濃度升高, 血液載氧能力降低, 導(dǎo)致組織缺氧, 呼吸量減少。氧氮比(O/N)是估計(jì)生物體代謝中能源物質(zhì)的化學(xué)本能, 盡管尚未證明 O/N值差異對(duì)有機(jī)體的生長(zhǎng)速率及生長(zhǎng)結(jié)束時(shí)所能達(dá)到的個(gè)體大小有直接的影響, 但已有諸多跡象表明 O/N值可代表有機(jī)體對(duì)環(huán)境壓力適應(yīng)程度的一項(xiàng)指標(biāo)[21]。一般認(rèn)為, 在適宜的條件下貝類(lèi)體內(nèi)的蛋白質(zhì)是不斷積累的, 對(duì)貝類(lèi)的供能, 以蛋白質(zhì)為主, 以脂肪和碳水化合物為次。本次實(shí)驗(yàn)中當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度在0～9.0 mg/L內(nèi)變化時(shí), O/N 值沒(méi)有顯著差異(P＞0.05),供能物質(zhì)主要以蛋白質(zhì)為主。當(dāng)氨氮增加到18 mg/L時(shí), O/N 有顯著增加(P＜0.05), 這表明此時(shí)文蛤體內(nèi)的供能物質(zhì)已發(fā)生了變化。當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度增加到36 mg/L時(shí), 文蛤甚至出現(xiàn)了負(fù)排氨, 這些都說(shuō)明在高質(zhì)量濃度氨氮環(huán)境下文蛤的能量代謝功能已經(jīng)出現(xiàn)了紊亂。

在水生動(dòng)物中, 排氨的可能機(jī)制是被動(dòng)的排出NH3和 NH4+, 以及 NH4+與 Na+的交換。有學(xué)者[22,23]已經(jīng)證實(shí)了美洲藍(lán)蟹(Callinectes sapidus)和一些海洋魚(yú)類(lèi)的 NH4+排出和 Na+泵入存在一個(gè)平衡。Armstrong等[24]報(bào)道了環(huán)境中 NH4+引起了羅氏沼蝦NH3排出的抑制和 NH4+攝入的增加。所以從某種程度上推斷, 環(huán)境氨氮對(duì)于動(dòng)物排氨率的抑制可能是因?yàn)槠茐牧诉@個(gè)離子泵的平衡。分子氨(NH3-Nm)可以通過(guò)水生動(dòng)物鰓上皮細(xì)胞以擴(kuò)散的方式從血液進(jìn)入到水中。Kinne[25]報(bào)道分子氨從血液向水中擴(kuò)散是魚(yú)類(lèi)氨代謝的一種主要途徑。但是如果環(huán)境中的氨質(zhì)量濃度增加, 氨分子則可以通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入魚(yú)體。氨分子在緊貼鰓上皮的酸性邊緣層中與 CO2水解所形成的 H+結(jié)合而成氨離子, 形成并維持離子氨從血液到鰓所需要的電壓梯度[26], 這也是一種將氨排出體外的方式。但是若環(huán)境中pH的增加使得鰓上皮邊緣層電壓梯度逆轉(zhuǎn), 氨排泄就被抑制[27]。同時(shí)外界分子氨的增加往往引起向體內(nèi)擴(kuò)散能力的增加, 體內(nèi)分子氨的增加導(dǎo)致體內(nèi)的NH3和NH4+將重建平衡, 分子氨(NH3-Nm)向離子氨(NH4-N+)轉(zhuǎn)化, 又促進(jìn)分子氨進(jìn)入體內(nèi)。這樣, 水生動(dòng)物不僅難以將含氮廢物以氨的形式排出, 反而會(huì)從水環(huán)境中吸入一部分氨,導(dǎo)致體內(nèi)積累大量的氨。

生長(zhǎng)余力代表的是動(dòng)物在維持?jǐn)z食、呼吸與排泄等基本生理需要后所能提供其生長(zhǎng)和繁殖的能量。Harris等[28]報(bào)道白鮑幼體在高含量的氨氮環(huán)境中, 其食物消耗減少, 能量支出增加, 耗氧率提高,因此生長(zhǎng)受到抑制。本實(shí)驗(yàn)中 NH3-Nt≤2 mg/L(或NH3-Nm≤0.090 mg/L)時(shí), 文蛤生長(zhǎng)余力沒(méi)有顯著差異(P 0.05), 當(dāng) NH3-Nt≥4mg/L 時(shí), 文蛤的生長(zhǎng)余力顯著下降, 說(shuō)明此質(zhì)量濃度已對(duì)文蛤的生長(zhǎng)已經(jīng)產(chǎn)生了抑制作用。

4 結(jié)論

研究表明, 氨氮對(duì)文蛤的生存和生長(zhǎng)都有顯著的影響。在水溫(24.5±0.5)℃, 鹽度21.5 , pH 8.0的條件下, 急性毒性實(shí)驗(yàn)顯示, 氨氮(NH3-N)對(duì)殼長(zhǎng)3.85～4.35cm 文蛤 96 h LC50為 92.37mg/L(NH3-Nm4.18 mg/L), SC 為 9.237 mg/L(NH3-Nm0.418 mg/L)。貝類(lèi)生理能量學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示, 當(dāng)氨氮(NH3-Nt)≤2 mg/L(NH3-Nm≤0.090 mg/L)時(shí), 對(duì)文蛤的生長(zhǎng)無(wú)顯著影響; 當(dāng)氨氮(NH3-Nt)≥4 mg/L(NH3-Nm≥0.181 mg/L)時(shí), 文蛤的生長(zhǎng)已經(jīng)受到抑制。故從能量學(xué)角度來(lái)看, 文蛤養(yǎng)殖水體應(yīng)控制氨氮(NH3-Nt或NH3-Nm)質(zhì)量濃度在2 mg/L或0.181 mg/L以下。

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Ammonia effects the survival and the energy budget of clam Meretrix meretrix

CHEN Jin-feng, HUANG He-zhong, XU Han-fu, HE Hua-min, FAN Wan-su,DING Fei-fei
(Institute of Life Science, Suzhou University, Fisheries Research Institute of Suzhou University, Suzhou 215123,China)

May., 24, 2008

Meretrix meretrix ; ammonia stress ; safe concentration(SC) ; energy budget; scope for growth(SFG)

How ammonia affects the survival and the energy budget of clam Meretrix meretrix was studied. Under the conditions of (24.5 ± 0.5 )℃, 21.5 ‰ and pH 8.00, the mortality of M. meretrix with the shell length of 3.85 ～4.35cm significantly increased with increasing ammonia concentrations and stress durations (P ＜0.05).The relationship between 96 h mortality of M. meretrix and the concentration logarithm of ammonia could be expressed by Y=2.378 7x+0.324 6 (R2=0.978 9), where x is the concentration logarithm of ammonia, Y is 96 h the mortality of M.meretrix.The safe concentration of ammonia at the 96 h treatment was 9.237 mg/L,NH3-Nt(0.418 mg/L,NH3-Nm).When M. meretrix was exposed to ammonia ranging from 0 to 36 mg/L, the ingested energy decreased; and the respiration energy reached peak value at 9 mg/L and began to decrease at 18 mg/L; and excretion energy reached a maximal value at 4 mg/L then began to decrease at 9 mg/L .There was no significant effect on the growth of M.Meretri in the presence of ammonia below 2 mg/L, NH3-Nt(0.090 mg/L, NH3-Nm); but significant effect was observed when M. meretrix was exposed to ammonia of 4 mg/L,NH3-Nt(0.181 mg/L,NH3-Nm)( P＜0.05). Therefore,the level of ammonia in the environment of the clam M. meretrix aquaculture should be controlled below 2 mg/L ,NH3-Ntor 0.090 mg/L, NH3-Nm.

Q493

A

1000-3096(2010)03-0040-07文蛤(Meretrix meretrix)俗稱(chēng)天下第一鮮, 不但肉味鮮美, 而且營(yíng)養(yǎng)豐富, 具有諸多保健功能, 深受?chē)?guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài), 是中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)貝類(lèi)和大宗鮮活出口水產(chǎn)品。近年來(lái), 隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)文蛤需求量的急劇上升, 中國(guó)各地的文蛤增養(yǎng)殖面積和養(yǎng)殖密度不斷擴(kuò)大, 但文蛤大量死亡的現(xiàn)象也頻繁發(fā)生,

2008-05-24;

2008-08-17

江蘇近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)項(xiàng)目(JS908)

陳金鳳(1984-), 女, 江蘇常州人, 碩士研究生, 主要從事水生生物生理生態(tài)學(xué)研究, E-mail： cjf-03-2@163.com; 黃鶴忠, 通信作者, 副教授, 碩士生導(dǎo)師, 電話(huà)： 0512-62276802. E-mail： suda-shui@163.com

(本文編輯： 梁德海)