溫度、鹽度、pH對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響

摘要：在靜水條件下，研究了溫度、鹽度、pH對(duì)青島菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）耗氧率的影響及其變化規(guī)律。結(jié)果表明：（1）在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的單位濕重耗氧率隨著溫度的升高而增大，高于19 ℃時(shí)其耗氧率急劇降低（P<0.01）；（2）鹽度與青島菊海鞘耗氧率的關(guān)系呈“倒鐘”型曲線，在不同溫度下鹽度在20‰～30‰之間，變化的趨勢(shì)基本相同，隨著鹽度的升高，青島菊海鞘的耗氧率明顯增大，在30‰時(shí)達(dá)到最大值；（3）在pH為8時(shí)，青島菊海鞘表現(xiàn)出較高的耗氧率，而pH低于6和高于8時(shí)則明顯下降（P<0.01）。

關(guān)鍵詞：青島菊海鞘；生態(tài)因子；耗氧率

中圖分類號(hào)：Q178.53文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

青島菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）為菊海鞘中的一種，現(xiàn)分布于渤海與黃海海岸，屬于溫水種，在一年中的溫暖季節(jié)6-11月均能迅速生長(zhǎng)繁殖。其分布極廣，數(shù)量極大，是我國(guó)黃渤海海域常見的污損生物種類。呼吸是青島菊海鞘新陳代謝的基本生理活動(dòng)，也是評(píng)價(jià)青島菊海鞘對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的重要內(nèi)容。國(guó)內(nèi)有關(guān)水生動(dòng)物耗氧率的研究多集中在有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的種類，對(duì)污損生物種類研究較少，少數(shù)學(xué)者如曹善茂等（2012）、張繼紅等（2000）、姜愛莉等（2011）[1-3]曾開展了對(duì)曼氏皮海鞘、柄海鞘、玻璃海鞘和中國(guó)瘤海鞘耗氧率的研究。對(duì)于青島菊海鞘這一常見海鞘類污損生物，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究還屬空白，就青島菊海鞘呼吸的生理研究也尚未見報(bào)道。因此，本研究選擇我國(guó)北方沿海常見的青島菊海鞘作為研究對(duì)象，研究了溫度、鹽度、pH對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響及其變化規(guī)律，從而了解青島菊海鞘的呼吸代謝活動(dòng)及其相關(guān)因子，為評(píng)價(jià)養(yǎng)殖生物所受影響及評(píng)估養(yǎng)殖容量提供參考。

1材料與方法

1.1材料

實(shí)驗(yàn)用的青島菊海鞘采自大連黑石礁海域的潮間帶，現(xiàn)場(chǎng)水溫約13 ℃，鹽度33‰左右，pH值在7.9～8.2范圍內(nèi)。將青島菊海鞘及其所附著的海帶一起帶回實(shí)驗(yàn)室，之后用解刨剪刀沿青島菊海鞘生長(zhǎng)的邊緣進(jìn)行修剪，盡量減少其所附帶的海帶量，完成之后放入與外界海水溫度相同的自動(dòng)流水控溫水槽（海水鹽度31‰～33‰）中進(jìn)行充氣暫養(yǎng)，每天早晚各換水一次，每日投喂餌料海洋活體酵母和新月菱形藻2次。暫養(yǎng)期為一周。實(shí)驗(yàn)前1 d，停止投餌，選擇健康活動(dòng)性好的個(gè)體。

因?yàn)榍鄭u菊海鞘無(wú)法在保證個(gè)體完整的情況下將其從海帶等附著物上剝離下來，所以在實(shí)驗(yàn)中使用帶有海帶附著物的為實(shí)驗(yàn)樣品，在選取樣品的時(shí)候盡量選取附著物薄、重量輕的為實(shí)驗(yàn)樣品。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了帶有附著物與純青島菊海鞘重量的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)樣品中選取隨機(jī)10 g帶有附著物的實(shí)驗(yàn)樣品20組，將青島菊海鞘剝離下來分別稱取其重量為5.2、7.1、4.8、5.4、6.0、6.6、6.3、5.4、5.7、6.8、6.3、5.6、5.4、5.8、62、5.9、4.3、6.7、5.5、6.2 g，通過計(jì)算求得平均在10 g混合樣品中有5.86 g青島菊海鞘純樣品。為此在以后的實(shí)驗(yàn)中以10 g混合樣品（純青島菊海鞘5.86 g）為單位濕重樣品。

1.2方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)方案青島菊海鞘暫養(yǎng)一周后選取健康活動(dòng)性好的個(gè)體。

溫度對(duì)耗氧率的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)溫度梯度，分別是13 ℃，16 ℃，19 ℃，22 ℃，25 ℃。每個(gè)溫度梯度組設(shè)置3 個(gè)平行和1 個(gè)空白對(duì)照。在實(shí)驗(yàn)青島菊海鞘放進(jìn)各預(yù)設(shè)溫度組后從常溫開始，通過每日升降0.5～1 ℃而達(dá)到實(shí)驗(yàn)溫度。

鹽度對(duì)耗氧率的影響實(shí)驗(yàn)，溫度設(shè)置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 個(gè)溫度梯度，升溫馴化結(jié)束后調(diào)節(jié)各溫度水平下的鹽度。每個(gè)溫度水平下設(shè)置5個(gè)鹽度梯度，分別是20‰，25‰，30‰，35‰，40‰。各鹽度組設(shè)立3個(gè)重復(fù)組和一個(gè)空白對(duì)照組。

pH對(duì)耗氧率的影響實(shí)驗(yàn)，溫度設(shè)置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 個(gè)溫度梯度，升溫馴化結(jié)束后調(diào)節(jié)各溫度水平下的pH值。每個(gè)溫度水平下設(shè)置5～10這6個(gè)pH水平，各pH組設(shè)立3個(gè)重復(fù)組和一個(gè)空白對(duì)照組。

1.2.2數(shù)據(jù)采集方法實(shí)驗(yàn)采取靜水封閉系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)前一天用0.45 μm濾膜抽濾的海水。用500 mL的三角錐瓶裝滿海水充氧后，裝入實(shí)驗(yàn)用海鞘10 g，其中含有青島菊海鞘5.86 g。隨后用塑膜皮筋封牢瓶口。

1.2.3計(jì)算公式和數(shù)據(jù)處理方法

耗氧率實(shí)驗(yàn)使用Winkler碘量法。單位濕重耗氧率R的計(jì)算公式為：

R=V×（Dt-D0）T×W

其中，Dt和D0分別表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)實(shí)驗(yàn)組水樣和空白組水樣的溶氧質(zhì)量濃度（mg/L），V表示實(shí)驗(yàn)水體體積（L），T代表實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間（h），W表示實(shí)驗(yàn)樣品的重量（g）。

利用Excel 和SPSS 18.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2結(jié)果與分析

2.1溫度對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響

不同溫度下青島菊海鞘的耗氧率見圖1。在溫度13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃下單位濕重的耗氧率分別是：0.577 mg/g·h、0.749 mg/g·h、0.944 mg/g·h、0.539 mg/g·h、0.214mg/g·h。可以看出，溫度對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的耗氧率隨著溫度的升高而增加，在19 ℃達(dá)到最高值。當(dāng)溫度超過19 ℃時(shí)，耗氧率反而降低。在低溫度時(shí)，青島菊海鞘的耗氧率變化率較小，而在較高溫度時(shí)變化率較大。

圖1青島菊海鞘的耗氧率與溫度的關(guān)系

2.2不同溫度下，鹽度對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響

不同鹽度下，青島菊海鞘耗氧率的變化見圖2；鹽度20‰、25‰、30‰、35‰、40‰下的5個(gè)溫度梯度的青島菊海鞘的平均耗氧率如表1。不同溫度下鹽度對(duì)青島菊海鞘的影響趨勢(shì)大體一致，均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)。方差分析結(jié)果表明，鹽度，鹽度與溫度的交互作用對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響均為顯著（P<0.05）。從圖2可以看出，鹽度對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。在鹽度不變的情況下，溫度為19 ℃時(shí)，耗氧率最高。在保持溫度一定的情況下，鹽度為30‰時(shí)其耗氧率最高。在低鹽條件下，青島菊海鞘的耗氧率變化率不明顯，而在較高鹽度時(shí)，變化趨勢(shì)較大。

2.3不同溫度下，pH對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響

不同pH下，青島菊海鞘耗氧率的變化見圖3；pH為5、6、7、8、9、10下的5個(gè)溫度梯度的青島菊海鞘的平均耗氧率如表2。從圖3可以看出，pH值對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響作用明顯。不同溫度下pH對(duì)青島菊海鞘的影響趨勢(shì)大體一致，均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)。方差分析結(jié)果表明，pH值，pH值與溫度的交互作用對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響均為顯著（P<0.05）。各溫度間耗氧率的梯度明顯在pH為8時(shí)都達(dá)到最大值，pH為5時(shí)達(dá)到最小值。

3.1溫度

許多研究表明，在適溫范圍內(nèi)，水產(chǎn)生物的耗氧率一般隨溫度的升高而增大，即水溫高低與動(dòng)物耗氧率大小成正比。這是生物體內(nèi)酶作用的結(jié)果。曼氏皮海鞘在溫度為12～20 ℃范圍內(nèi)，個(gè)體耗氧率隨溫度的升高而逐漸增大，高于20 ℃后則明顯下降。本實(shí)驗(yàn)得出的青島菊海鞘的耗氧率在13 ℃到19 ℃的范圍內(nèi)都是隨溫度升高而增大。因?yàn)闇囟壬?，青島菊海鞘的組織器官的活動(dòng)性能提高，新陳代謝速度加快，進(jìn)而導(dǎo)致耗氧率增高。本實(shí)驗(yàn)中，通過圖1，能夠清晰地看出在溫度為19 ℃時(shí)，青島菊海鞘的耗氧率達(dá)到最高值，在溫度為13 ℃、25 ℃時(shí)，青島菊海鞘的耗氧率都很低。同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)溫度在13～19 ℃變化中，耗氧率會(huì)隨溫度的升高而增加，在溫度高出19 ℃后，耗氧率隨溫度的升高而迅速下降。這些也充分驗(yàn)證青島菊海鞘在適宜的溫度下最為活躍。因此，在高溫季節(jié)比如夏季，由于青島菊海鞘的耗氧率變高，容易使養(yǎng)殖區(qū)海水中的局部水體溶解氧不足，對(duì)養(yǎng)殖生物的呼吸活動(dòng)造成威脅，要特別注意養(yǎng)殖生物的缺氧問題。

當(dāng)溫度超過某一溫度后，可能是由于外界溫度已超過了該種類的適溫上限，體內(nèi)酶的活力降低，從而導(dǎo)致耗氧率的降低。

3.2鹽度

鹽度是重要的環(huán)境因子。鹽度對(duì)于生物體耗氧率的影響原因在于鹽度對(duì)于生物體內(nèi)滲透壓的改變。在本實(shí)驗(yàn)中，鹽度對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。在低鹽度（20‰）和高鹽度（40‰）的環(huán)境中，青島菊海鞘的耗氧率較低。張曉凌在研究柄海鞘耗氧率與鹽度的關(guān)系時(shí)，同樣在低鹽度（16‰）和高鹽度（36‰）的情況下耗氧率最低。另外，水體中鹽度的升高會(huì)伴隨著水體溶解氧飽和度的降低也是不可忽視的原因。海鞘是一種廣鹽性的海洋生物，對(duì)鹽度的適應(yīng)性較好，所以在本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的5個(gè)鹽度梯度下，青島菊海鞘都有一定的呼吸運(yùn)動(dòng)。因此，在養(yǎng)殖時(shí)，要盡量選擇青島菊海鞘耗氧率低且不影響?zhàn)B殖生物呼吸代謝的鹽度。

3.3pH

水生生物對(duì)水環(huán)境的pH值均有一定的適應(yīng)范圍。Harris等（1999）研究表明，當(dāng)pH為6.08～6.72時(shí)，鮑魚（Haliotis rubra）的耗氧率明顯低于pH為8.45時(shí)的耗氧率[8] ；吳常文[9]（2005）、張曉凌（2005）的研究也都證實(shí)了這一點(diǎn)。當(dāng)pH值處在合適的水平時(shí)，青島菊海鞘耗氧率較低。當(dāng)pH值處在不適合的水平時(shí)，青島菊海鞘就會(huì)表現(xiàn)出不適應(yīng)，就會(huì)通過改變代謝狀況，消耗較多的能量以適應(yīng)外界環(huán)境。

在本實(shí)驗(yàn)中，青島菊海鞘對(duì)水環(huán)境的最適pH值為8。海鞘雖然是廣鹽性的海洋生物，但是在pH值的適應(yīng)性上遠(yuǎn)不如對(duì)鹽度的適應(yīng)能力。在本實(shí)驗(yàn)中，作者發(fā)現(xiàn)在pH值為5和pH值為10的環(huán)境中，出現(xiàn)海鞘的死亡現(xiàn)象。

4結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究了溫度、鹽度、pH對(duì)青島菊海鞘耗氧率的影響及其變化規(guī)律。結(jié)果表明：（1）在13～19 ℃之間，青島菊海鞘的單位濕重耗氧率隨著溫度的升高而增大，高于19 ℃時(shí)其耗氧率急劇降低（P<0.01）；（2）鹽度與青島菊海鞘耗氧率的關(guān)系呈“倒鐘”型曲線，在不同溫度下鹽度在20‰～30‰之間，變化的趨勢(shì)基本相同，隨著鹽度的升高，青島菊海鞘的耗氧率明顯增大，在30‰時(shí)達(dá)到最大值；（3）在pH為8時(shí)，青島菊海鞘表現(xiàn)出較高的耗氧率，而pH低于6和高于8時(shí)則明顯下降（P<0.01）。

本研究的不足之處在于是在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下測(cè)定的青島菊海鞘的耗氧率。生物體在靜水封閉系統(tǒng)下的呼吸與其在自然的海水中的呼吸活動(dòng)不盡相同。實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的結(jié)果可能比青島菊海鞘在自然狀態(tài)下的耗氧率低。因此，在進(jìn)行淺海養(yǎng)殖時(shí)，附著生物如青島菊海鞘的耗氧率是需要考慮的因素。

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