幾種環(huán)境因子對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食生態(tài)的影響

黃鶴忠，顧若波，王小林，許 臣，陸建明，聶志娟，徐鋼春

(1.蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院，蘇州大學(xué)水產(chǎn)研究所，江蘇蘇州215123;2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫21408;3.江蘇省太湖漁業(yè)管理委員會(huì)，江蘇蘇州215004)

萼花臂尾輪蟲(chóng)(Brachionus calyciflorus)隸屬輪蟲(chóng)門(mén)(Rotatoria)、單巣綱(Monogononta)、游泳目(Ploima)、臂尾輪蟲(chóng)科(Brachionidae)、臂尾輪蟲(chóng)屬(Brachionus)，廣泛分布于各類淡水水體中，是最常見(jiàn)的一種淡水輪蟲(chóng)之一。它與海水中常見(jiàn)的褶皺臂尾輪蟲(chóng)(Brachionus plictilis)一樣是一類重要的濾食性浮游動(dòng)物，不僅是生態(tài)、環(huán)境的重要指示生物［1－2］，而且因其具有適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、適應(yīng)性強(qiáng)、種群增長(zhǎng)迅速、易于高密度培養(yǎng)、環(huán)境友好等特點(diǎn)被廣泛用于魚(yú)蝦等水產(chǎn)動(dòng)物的開(kāi)口餌料［3］。因此，萼花臂尾輪蟲(chóng)具有重要的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。但是，有關(guān)萼花臂尾輪蟲(chóng)的研究報(bào)道主要集中在培養(yǎng)技術(shù)［4］、種群變化［5］、毒性試驗(yàn)［6］等方面，而攝食生態(tài)方面的研究相對(duì)較少。由于攝食強(qiáng)度對(duì)輪蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)有重要的作用，為此，筆者研究了pH、溫度、光照、餌料密度4種環(huán)境因子對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食率和濾水率的影響，以期為輪蟲(chóng)的規(guī)?；囵B(yǎng)時(shí)環(huán)境條件的調(diào)控提供必要的技術(shù)參數(shù)，也為浮游動(dòng)物攝食生態(tài)學(xué)理論提供一定的基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源及培養(yǎng) 萼花臂尾輪蟲(chóng)所用的餌料藻為橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea)，由中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院黃海水產(chǎn)研究所提供，設(shè)置光照強(qiáng)度 90 μmol/(m2·s)、溫度(25±1)℃、光暗時(shí)間比為12 h∶12 h(L∶D)、pH 為7.0 ～8.0，用 BG-11配方培養(yǎng)液在光照培養(yǎng)箱中逐級(jí)培養(yǎng)至對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期待用。試驗(yàn)用萼花臂尾輪蟲(chóng)為太湖采集至實(shí)驗(yàn)室分離純化后采用“單克隆”方法培養(yǎng)后得到。將輪蟲(chóng)置于多個(gè)500 ml三角瓶中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，投喂橢圓小球藻密度為2×106cell/ml，培養(yǎng)的光照和溫度條件與小球藻培養(yǎng)條件相同，培養(yǎng)用水為曝氣的自來(lái)水。

1.2 方法

1.2.1 環(huán)境因子及其梯度的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)置的環(huán)境因子包括:①pH 因子。設(shè)5個(gè)梯度:5.0、6.0、7.0、8.0 和9.0，各梯度均為溫度25℃、光照強(qiáng)度90 μmol/(m2·s)，小球藻的初始密度為3.0 ×106ind/ml;②溫度因子。設(shè)4個(gè)梯度:20、25、30、35 ℃，各梯度均為 pH(7.5 ±0.45)、光照強(qiáng)度90 μmol/(m2·s)，小球藻的初始密度為3.0×106ind/ml;③光照強(qiáng)度因子。設(shè)4個(gè)梯度:黑暗，50、90、130 μmol/(m2·s)，各梯度均為溫度25 ℃、pH(7.5 ±0.45)，小球藻的初始密度為3.0 ×106ind/ml;④餌料密度因子。設(shè)4個(gè)梯度:1.0 ×106ind/ml、5.0 ×106ind/ml、9.0 ×106ind/ml、13.0 × 106ind/ml，各梯度均為溫度 25 ℃、pH 為(7.5 ±0.45)、光照強(qiáng)度為90 μmol/(m2·s)。

1.2.2 試驗(yàn)方法。試驗(yàn)前先將部分預(yù)培養(yǎng)的輪蟲(chóng)分別馴化至以上設(shè)置的各環(huán)境因子梯度條件下穩(wěn)定培養(yǎng)3 d，并饑餓24 h后正式開(kāi)始試驗(yàn)。每個(gè)環(huán)境因子的各梯度均設(shè)置3個(gè)平行組。各平行組的每個(gè)輪蟲(chóng)培養(yǎng)液的體積為50 ml，輪蟲(chóng)的初始密度為20 ind/ml，試驗(yàn)過(guò)程中每隔30 min調(diào)節(jié)1次pH，每隔3 h取樣在顯微鏡下用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，觀察輪蟲(chóng)密度和小球藻密度的變化情況，計(jì)算攝食率和濾水率，試驗(yàn)持續(xù)12 h。

1.2.3 指標(biāo)的計(jì)算。采用 Schluter等［7］所使用餌料濃度差減法來(lái)計(jì)算輪蟲(chóng)攝食率(G)和濾水率(F):

式中，D0為試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)輪蟲(chóng)培養(yǎng)液中的藻密度(cell/ml)，Dt為試驗(yàn)開(kāi)始后t時(shí)刻輪蟲(chóng)培養(yǎng)液中的藻密度(cell/ml)，Rt為t時(shí)刻輪蟲(chóng)培養(yǎng)液中的輪蟲(chóng)密度(ind/ml)，t為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間(h)。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行組間單因子多重方差分析，P＜0.05表示組間差異顯著，P＜0.01表示組間差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食的影響 從圖1～2可以看出，水體環(huán)境的pH對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率都有影響，且其影響趨勢(shì)是一致的，均隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低;在各時(shí)間段，隨著pH從5.0逐漸升高至8.0，萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率也逐漸增加至最高值(P＜0.05)，而pH達(dá)到9.0時(shí)則有所下降，這在最初3～6 h內(nèi)尤為明顯。試驗(yàn)開(kāi)始后6 h 內(nèi)，當(dāng) pH 為 7.0、8.0 和 9.0 時(shí)與 pH 為 5.0、6.0時(shí)差異顯著(P＜0.05)，與pH為8.0時(shí)差異極顯著(P＜0.01)。這說(shuō)明pH 7.0 ～9.0 尤其pH 8.0 的中性略偏堿性環(huán)境比較適合萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食。

2.2 溫度對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食的影響 由圖3～4可知，溫度對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率均有顯著影響，盡管均隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而有逐漸下降的趨勢(shì)，但隨溫度的變化規(guī)律在各時(shí)間段均是一致的，在試驗(yàn)的12 h內(nèi)各時(shí)間段的攝食率和濾水率大小次序均為:25℃ ＞30℃ ＞20℃ ＞35℃。當(dāng)溫度為35℃時(shí)萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率均顯著低于其他溫度組(P＜0.05);當(dāng)溫度為25℃和30℃時(shí)的濾水率均顯著高于溫度為20℃和35℃時(shí)(P＜0.05);6 h內(nèi)的攝食率以溫度為25℃和30℃時(shí)為最高(P＜0.05)。

2.3 光照強(qiáng)度對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食的影響 從圖5～6可以看出，一方面萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，另一方面各時(shí)間段的濾水率和攝食率均隨著光照強(qiáng)度(在試驗(yàn)的光強(qiáng)范圍內(nèi))的增加而增大，且90和130 μmol/(m2·s)的光照強(qiáng)度組均顯著高于黑暗組(P＜0.05)。

2.4 餌料密度對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食的影響 從圖7～8可以看出，試驗(yàn)開(kāi)始后的12 h內(nèi)，盡管各試驗(yàn)組的攝食率和濾水率均隨攝食時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，但同一時(shí)間段的攝食率均隨餌料密度的增高而顯著增加(P＜0.05)，橢圓小球藻密度為1.0×106ind/ml時(shí)的攝食率最低(P＜0.05)，而藻密度為13.0 ×106ind/ml時(shí)的攝食率最高(P ＜0.05);同一時(shí)間段的濾水率除了開(kāi)始的3 h隨著餌料密度上升而增加以外，6～12 h的濾水率均隨著餌料密度的上升而逐漸減少。

3 討論

生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果。萼花臂尾輪蟲(chóng)是最常見(jiàn)的小型淡水浮游動(dòng)物，研究其攝食率和濾水率與環(huán)境因子間的相互關(guān)系，不但對(duì)了解水域生態(tài)中生物群落的消漲機(jī)理具有重要意義，而且對(duì)水產(chǎn)魚(yú)類等苗種培育過(guò)程中開(kāi)口餌料的規(guī)?；囵B(yǎng)具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。該試驗(yàn)結(jié)果表明，主要環(huán)境因子均對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食生態(tài)產(chǎn)生影響。其中，水溫為25℃和30℃時(shí)為萼花臂尾輪蟲(chóng)最適攝食溫度，這與其種群增長(zhǎng)的適宜溫度相一致［8］;pH8.0和pH7.0～9.0分別是萼花臂尾輪蟲(chóng)的最適和適宜攝食pH，這與王金秋等［9］pH對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)種群增長(zhǎng)及繁殖的影響以及王曉清等［10］環(huán)境因子對(duì)壺狀臂尾輪蟲(chóng)休眠卵促產(chǎn)和孵化的影響的試驗(yàn)結(jié)果相符，而與褶皺臂尾輪蟲(chóng)的最適pH9.0和適宜 pH8.0～9.0的攝食環(huán)境有所不同［11］，這可能是由于淡水輪蟲(chóng)與海水輪蟲(chóng)在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中的一種適應(yīng)性表現(xiàn)所致。該試驗(yàn)結(jié)果表明，12 h內(nèi)的同一時(shí)間段的萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食率均隨餌料密度的增高而顯著增加(P＜0.05)，其對(duì)橢圓小球藻密度13.0×106個(gè)/ml的攝食率達(dá)到最高(P＜0.05)，濾水率除了開(kāi)始的3 h隨著餌料密度上升而增加以外，6～12 h的濾水率均隨著餌料密度的上升而逐漸減少。這一結(jié)果與不同起始微藻密度對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)幼蟲(chóng)濾水率影響的試驗(yàn)結(jié)果相似，但比褶皺臂尾輪蟲(chóng)幼蟲(chóng)最高攝食率的小球藻密度為1.0×104ind/ml的試驗(yàn)結(jié)果［12］高10倍左右，這除了由于其他環(huán)境條件、輪蟲(chóng)發(fā)育時(shí)期等的不同而產(chǎn)生影響以外，萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食強(qiáng)度是否大于褶皺臂尾輪蟲(chóng)還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。該試驗(yàn)結(jié)果還表明，提高光照強(qiáng)度(最高光強(qiáng)130 μmol/(m2·s))有利于促進(jìn)萼花臂尾輪蟲(chóng)的濾水率和攝食率，這與光照對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)濾水率和攝食率［11］的研究結(jié)果相似，表明作為趨光性浮游動(dòng)物的輪蟲(chóng)，光照充足的水體表層區(qū)域是其適宜的攝食環(huán)境，但是否光強(qiáng)愈高愈有助于其攝食還需進(jìn)一步研究。

此外，在該試驗(yàn)的4種環(huán)境條件下，萼花臂尾輪蟲(chóng)的攝食率和濾水率均會(huì)隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，這與葛雅麗等［13］研究不同藻類餌料密度對(duì)不同品系萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食強(qiáng)度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而下降的試驗(yàn)結(jié)果一致。Navarro［14］研究則表明褶皺臂尾輪蟲(chóng)在培養(yǎng)1 h后的濾水率和攝食率均顯著降低，但此后則都保持不變;而圓形臂尾輪蟲(chóng)的濾水率和攝食率不隨培養(yǎng)時(shí)間發(fā)生顯著變化。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是輪蟲(chóng)由試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的饑餓狀態(tài)逐漸變?yōu)轱柺碃顟B(tài)，攝食活動(dòng)也隨之減少所致。這說(shuō)明萼花臂尾輪蟲(chóng)存在攝食節(jié)律，在水體 pH 7.0 ～9.0、水溫25～30 ℃、光照強(qiáng)度高(光照強(qiáng)度130 μmol/m2·s)、餌料密度大(試驗(yàn)橢圓小球藻密度13.0×106ind/ml)且饑餓狀態(tài)時(shí)的攝食強(qiáng)度較大，攝食活動(dòng)較劇烈，否則其攝食行為變?nèi)酢Ｒ虼?，該研究可以有助于了解萼花臂尾輪蟲(chóng)在水體生態(tài)環(huán)境中存在的時(shí)空分布特性，同時(shí)也可為在萼花臂尾輪蟲(chóng)的規(guī)?；嘤a(chǎn)中采取定時(shí)、定點(diǎn)的投餌方式提供指導(dǎo)。

［1］VERMA V，RICO-MARTINEZ R，KOTRA N，et al.Estimating the toxicity of ambient fine aerosols using freshwater rotifer Brachionus calyciflorus(Rotifera:Monogononta)［J］.Environmental pollution，2013，182:379 －384.

［2］ALVARADO-FLORES J，RICO-MARTINEZ R，VENTURA-JUAREZ J，et al.Bioconcentration and localization of lead in the freshwater rotifer Brachionus calycifiorus Pallas 1677(Rotifera:Monogononta)［J］.Aquatic toxi-cology，2012，109:127-132.

［3］陳婕，張波.接種密度、食物量及溫度對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)(Brachionus calycifiorus)種群增長(zhǎng)的影響［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2009，28(2):100-102.

［4］董娟.萼花臂尾輪蟲(chóng)的培養(yǎng)技術(shù)［J］.水產(chǎn)科技情報(bào)，2002，29(3):121-125.

［5］ LüRLING M，BEEKMAN W.Influence of food-type on the population growth rate of the rotifer Brachionus calyciflorus in short-chronic assays［J］.Acta zoologica sinica，2006，52(1):70-78.

［6］虞蔚巖，蔡清霞，楊曉潔.幾種金屬離子對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)的急性毒性試驗(yàn)［J］.金陵科學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，20(1):48-50.

［7］SCHLUTER M，GROENEWEG J，SOEDER C J.Growth and food conversion of Brachionus rubens in continuous culture［M］.Oxford:IRL Press Limited，1987:761-783.

［8］席貽龍，黃祥飛，汪本勤，等.環(huán)境因子對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)的影響［J］.安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，23(4):335-338.

［9］王金秋，李德尚，羅一兵，等.pH對(duì)萼花臂尾輪蟲(chóng)種群增長(zhǎng)及繁殖的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1997，8(4):435-438.

［10］王曉清，綦志仁，戴振炎，等.環(huán)境因子對(duì)壺狀臂尾輪蟲(chóng)休眠卵促產(chǎn)和孵化的影響［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25(1):81-83.

［11］馮蕾.褶皺臂尾輪蟲(chóng)攝食生態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2010，29(1):23-26.

［12］房寬，唐學(xué)璽，張璟，等.餌料微藻的種類和密度差異對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)幼蟲(chóng)攝食和選食行為的影響［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2013，32(4):497-501.

［13］葛雅麗，席貽龍，陳芳.兩品系萼花臂尾輪蟲(chóng)攝食強(qiáng)度的比較研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16(10):1956-1961.

［14］NAVARRO N.Feeding behaviour of the rotifers Brachionus plicatilis with two types of food:Live and freeze-dried microalgae［J］.J Exp Mar Biol Ecol，1999，237:75-87.