溫度對兩種鯉耗氧率、排氨率及窒息點(diǎn)的影響

李 龑，姜曉娜，葛彥龍，任婉瑩，田景文，田立靜，李池陶，胡雪松，程 磊，石連玉，賈智英

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)生物技術(shù)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150070；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧大連 116023)

鯉(Cyprinuscarpio)是目前世界上養(yǎng)殖范圍最廣、歷史最悠久的淡水魚類，廣泛分布于歐亞大陸，在長期的養(yǎng)殖和馴化過程中，選育出了多個(gè)品種和品系[1]。松浦鯉(CyprinuscarpioSongpu)和松浦鏡鯉(CyprinuscarpioSongpu mirror)是我國兩種重要的鯉養(yǎng)殖選育品種。松浦鯉是在鯉種間雜交基礎(chǔ)上選育的一個(gè)品種，具有生長速度快、越冬成活率高等優(yōu)點(diǎn)，更適合在北方地區(qū)養(yǎng)殖。松浦鏡鯉是由德國鏡鯉(CyprinuscarpioGerman mirror)選育系培育而來，具有抗寒抗病、成活率高、生長快、產(chǎn)量高、肉質(zhì)鮮美等優(yōu)點(diǎn)，適合在全國養(yǎng)殖，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“十二五”主推的大宗淡水魚類新品種。

呼吸與排泄是魚類代謝活動(dòng)的重要特征，是抗逆性研究的重要指標(biāo)，它既能反映魚類的代謝規(guī)律，也能反映環(huán)境因子對魚類生理活動(dòng)的影響[2]。魚類耗氧率的測定，不僅在養(yǎng)殖中具有重要的指導(dǎo)意義，而且在抗逆性狀研究中也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。溫度是影響魚類耗氧率與排氨率的重要因子[3-5]。目前，國內(nèi)外關(guān)于鯉的研究主要集中在健康養(yǎng)殖[6-7]、基因調(diào)控[8]、營養(yǎng)飼料[9]、生長發(fā)育[10]和病害防治[11]等方面，有關(guān)鯉耗氧率、排氨率與窒息點(diǎn)等抗逆性狀的研究較少，且已有報(bào)道多數(shù)研究對象較單一，主要集中于魚苗、幼魚等魚類體質(zhì)量較小的時(shí)期[12-13]，關(guān)于體質(zhì)量較大的時(shí)期如2齡鯉的耗氧率、排氨率和窒息點(diǎn)的研究較少。本實(shí)驗(yàn)以我國兩個(gè)主要鯉養(yǎng)殖品種松浦鯉與松浦鏡鯉為研究對象，研究不同年齡個(gè)體在不同溫度下的耗氧率、排氨率以及窒息點(diǎn)，該研究既為兩種鯉的養(yǎng)殖生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，也為其種質(zhì)性能挖掘、保護(hù)等方面起到重要支撐作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所選用的鯉來自黑龍江水產(chǎn)研究所寬甸水產(chǎn)試驗(yàn)站，挑選體質(zhì)健壯，無傷病的個(gè)體，松浦鯉(SP)1齡36尾、2齡24尾，松浦鏡鯉(SPJ)1齡36尾、2齡24尾，共120尾。實(shí)驗(yàn)前在養(yǎng)殖箱暫養(yǎng)1周，不進(jìn)行投喂，不斷地注入少量新水。測定裝置為流水式密閉呼吸室，呼吸室為直徑30 cm、高100 cm的有機(jī)玻璃圓桶型容器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶解氧和氨氮含量的測定

本實(shí)驗(yàn)設(shè)置15、20、25、30 ℃共4個(gè)溫度組，每組呼吸室放1齡鯉6尾，每尾平均體質(zhì)量為(191.08±7.45)g。用自動(dòng)控溫加熱棒逐步升高溫度，達(dá)到預(yù)定的實(shí)驗(yàn)溫度后穩(wěn)定6 h開始測定溶解氧和氨氮含量。測定溶解氧的時(shí)間點(diǎn)為6時(shí)、11時(shí)、17時(shí)、23時(shí)，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)連續(xù)測定3次，每次分別采集進(jìn)水口與出水口的水樣。溶解氧的含量通過數(shù)字溶氧儀測定，氨氮的測定方法采用納氏試劑比色法。2齡鯉每組呼吸室放3尾，每尾平均體質(zhì)量為(1 120.67±55.78)g，溶解氧和氨氮含量的測定與1齡實(shí)驗(yàn)組一樣。4個(gè)時(shí)間點(diǎn)測定數(shù)據(jù)的平均值即可代表鯉在該溫度下一天的溶解氧與氨氮含量。

1.2.2 窒息點(diǎn)的測定

設(shè)置15、25 ℃兩個(gè)溫度組，1齡鯉每組放6尾，溫度穩(wěn)定6 h開始實(shí)驗(yàn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)第一尾魚開始死亡、半數(shù)死亡時(shí)，立刻采集水樣并測定水體溶解氧濃度，以半數(shù)死亡時(shí)的溶解氧濃度為1齡鯉的窒息點(diǎn)。2齡鯉每組放4尾，窒息點(diǎn)的測定與1齡實(shí)驗(yàn)組一樣。

1.3 耗氧率與排氨率的計(jì)算

耗氧率(DO)與排氨率(N)的計(jì)算公式如下：

DO=(DO0-DO1)×V/W

N=(N1-N0)×V/W

其中DO值為兩種鯉的耗氧率[mg/(g·h)]，DO0和DO1為進(jìn)水口和出水口水體溶解氧的濃度(mg/L)；N為兩種鯉的排氨率[μg/(g·h)]，N0和N1為進(jìn)水口和出水口水體氨氮濃度(μg/L)，V為出水口的流速(L/h)，W為兩種鯉的體重(g)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，所有數(shù)據(jù)用SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合多重比較法，顯著水平為P<0.05。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同溫度下兩種鯉耗氧率和排氨率的變化

如圖1、2所示，在水溫15、20、25、30 ℃下，1齡和2齡松浦鯉與松浦鏡鯉耗氧率與排氨率隨水溫的升高而增加，且各組間差異顯著，當(dāng)水溫為30 ℃時(shí)其耗氧率與排氨率均達(dá)到最大值。1齡鯉耗氧率與排氨率在20～25 ℃時(shí)增加的速率最快(圖1)，2齡鯉的耗氧率隨著水溫的上升增加速率不斷增大(圖2)。

圖1 不同溫度下1齡鯉的耗氧率(左)和排氨率(右)

圖2 不同溫度下2齡鯉的耗氧率(左)和排氨率(右)

2.2 兩種鯉耗氧率與排氨率的晝夜變化

如圖3-10所示，在15、20、25、30 ℃水溫條件下，1齡鯉的耗氧率和排氨率在11時(shí)出現(xiàn)一個(gè)峰值，說明1齡鯉在11時(shí)左右的時(shí)間段里需氧量較大，在20 ℃和30 ℃水溫條件下，1齡松浦鏡鯉耗氧率與排氨率顯著高于1齡松浦鯉耗氧率與排氨率。而2齡鯉晝夜耗氧率差異不顯著，但排氨率在11時(shí)具有峰值，尤其是在水溫25 ℃下的松浦鯉(圖9)更為明顯，11時(shí)的排氨率到達(dá)最高點(diǎn)，且差異顯著。

圖3 15 ℃時(shí)1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖4 20 ℃時(shí)1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖5 25 ℃時(shí)1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖6 30 ℃時(shí)1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖7 15 ℃時(shí)2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖8 20 ℃時(shí)2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖9 25 ℃時(shí)2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

2.3 窒息點(diǎn)

在15、25 ℃的水溫下，2齡松浦鏡鯉的窒息點(diǎn)最低，分別為(0.11±0.01)mg/L和(0.19±0.01)mg/L；1齡松浦鯉的窒息點(diǎn)最高，分別為(0.56±0.02)mg/L和(0.6±0.02)mg/L，且各組間差異顯著(圖11)。

圖10 30 ℃時(shí)2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖11 松浦鯉與松浦鏡鯉窒息點(diǎn)與溫度的關(guān)系

3 討論

3.1 溫度對兩種鯉耗氧率和排氨率的影響

魚類耗氧率的變化受多種因素影響，溫度是影響魚類耗氧率的一個(gè)重要因子。魚類屬于變溫動(dòng)物，外界水溫的變化往往會(huì)引起魚類體溫的變化，新陳代謝的強(qiáng)度也隨之變化，而這些變化的程度是由耗氧率直接反映的。在一定溫度范圍內(nèi)，水溫越高，一般魚類的耗氧率越高。朱祥宇等[14]報(bào)道草魚的耗氧率隨溫度上升而顯著增加，朱永存等[15]也發(fā)現(xiàn)鱸鯉幼魚的耗氧率隨溫度的上升而顯著增加。但超過一定溫度后，過高的溫度會(huì)抑制魚類的生理代謝，酶的活性降低，魚的呼吸頻率降低，耗氧率和排氨率也下降。魚體直接維持生命的組織，如心、腦、肝臟、腎等新陳代謝高于骨骼、脂肪等非直接維持生命的組織，隨著水溫的升高，直接維持生命的組織活力增強(qiáng)，魚類的新陳代謝也會(huì)增強(qiáng)，耗氧率也隨之升高[16]。

本研究表明，松浦鯉與松浦鏡鯉的耗氧率與排氨率隨溫度的上升而增加，且各組間差異顯著。這變化規(guī)律符合大多數(shù)溫度對魚類耗氧率影響的報(bào)道[17-18]。尤其是當(dāng)溫度上升至20 ℃以后，1齡鯉的耗氧率上升趨勢加快，在25～30 ℃溫度區(qū)間內(nèi)1齡鯉耗氧率上升趨勢減緩，2齡鯉則隨著溫度的上升，耗氧率上升趨勢不斷增大。本研究測得1齡鯉在25～30 ℃的耗氧率是15～20 ℃耗氧率的兩倍左右，與楊志強(qiáng)等[19]對錦鯉(Cyprinuscarpio)耗氧率的測定結(jié)果一致。1齡松浦鏡鯉耗氧率顯著高于1齡松浦鯉，說明此階段1齡松浦鏡鯉代謝相比1齡松浦鯉旺盛，但目前并沒有關(guān)于松浦鏡鯉生長速度快于松浦鯉的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，需做進(jìn)一步研究。體重也是影響魚類耗氧率與排氨率的重要因素之一。本研究發(fā)現(xiàn)1齡鯉的耗氧率與排氨率顯著高于2齡鯉，與禾花鯉(Cyprinuscarpio)[20]、大鱗鲃(Luciobarbuscapito)[21]、卷口魚(Ptychidiojordani)[22]等體質(zhì)量與呼吸的關(guān)系研究結(jié)論一致，可能由于1齡鯉正處于快速生長期，代謝速度較快，耗氧率高；或者是直接維持魚類生命的器官在1齡鯉中所占比重較大，而2齡鯉中非直接維持生命的組織如脂肪所占比重大，所以出現(xiàn)1齡鯉耗氧率與排氨率高于2齡鯉的情況[2,23]。

3.2 兩種鯉耗氧率與排氨率的晝夜變化

魚類耗氧率與排氨率的晝夜變化規(guī)律反映了魚類活動(dòng)強(qiáng)度的變化。一般認(rèn)為魚類活動(dòng)的晝夜變化主要有3種類型：白天活動(dòng)性強(qiáng)的魚類，其白天的耗氧率與排氨率高于夜間[24]；夜晚活動(dòng)性強(qiáng)的魚類，其夜晚的耗氧率與排氨率高于白天[25]；晝夜活動(dòng)差異不明顯的魚類，其耗氧率與排氨率在一天中的變化相對平穩(wěn)[26]。本實(shí)驗(yàn)中，不同溫度下兩種鯉白天耗氧率與排氨率的均值與夜間耗氧率與排氨率均值差異不顯著，屬于晝夜活動(dòng)差別不明顯的魚類，與周天倪等[27]對鯉晝夜耗氧率測定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。1齡鯉的耗氧率與排氨率在11時(shí)有峰值，說明1齡鯉在此時(shí)對氧氣需求量大并且容易饑餓。因此，在人工養(yǎng)殖過程中，中午要勤開增氧機(jī)，保持水體溶氧充足，以滿足鯉攝食等其他生理活動(dòng)對氧的需求。而在魚類運(yùn)輸過程中，應(yīng)該避開這個(gè)時(shí)間段，選擇耗氧率低的時(shí)間段進(jìn)行運(yùn)輸，有利于對魚的保護(hù)，提高存活率。

有研究報(bào)道，魚類的代謝強(qiáng)度與饑餓時(shí)間有著密切的聯(lián)系[28]，本實(shí)驗(yàn)松浦鯉與松浦鏡鯉保持了同樣的饑餓時(shí)間，但饑餓狀態(tài)對1齡鯉與2齡鯉耗氧率與排氨率的影響程度是否一致需要后續(xù)做進(jìn)一步研究。

3.3 溫度對兩種鯉窒息點(diǎn)的影響

魚類窒息點(diǎn)通常被認(rèn)為是魚類達(dá)到半致死數(shù)時(shí)水中溶解氧的濃度，該濃度能夠直接反映魚類在低氧水環(huán)境中的耐受力，主要與魚的種類、發(fā)育階段以及呼吸器官的發(fā)達(dá)程度有關(guān)[29-30]。在不同溫度的實(shí)驗(yàn)組中，隨著時(shí)間延長，呼吸室內(nèi)溶解氧逐漸降低，兩種鯉在呼吸室內(nèi)變得躁動(dòng)不安，頻繁游動(dòng)，呼吸頻率加快，大口吞咽，出現(xiàn)浮頭等現(xiàn)象。隨著溶解氧進(jìn)一步減少，魚往往會(huì)急速串游，而后慢慢失去平衡，時(shí)而停止運(yùn)動(dòng)，時(shí)而抽搐或側(cè)翻，最后沉入水底，呼吸和活動(dòng)均停止，窒息死亡。研究報(bào)道認(rèn)為魚類窒息點(diǎn)與體質(zhì)量的關(guān)系可以分為兩種：一種是窒息點(diǎn)隨著魚體質(zhì)量的增加而上升[31]；一種是窒息點(diǎn)隨著魚體質(zhì)量的增加而下降[32]。本研究中，松浦鏡鯉窒息點(diǎn)顯著低于松浦鯉，這可能與松浦鏡鯉品種本身抗逆性強(qiáng)的特性有關(guān)；兩種鯉在15 ℃時(shí)的窒息點(diǎn)顯著低于在25 ℃時(shí)的窒息點(diǎn)，2齡鯉窒息點(diǎn)顯著低于1齡鯉窒息點(diǎn)，與烏原鯉(Procyprismerus)[5]、異育銀鯽(Carassiusauratusgibelio)[33]等體質(zhì)量與窒息點(diǎn)的關(guān)系研究結(jié)論一致，符合第二種規(guī)律。分析原因可能是2齡鯉機(jī)體發(fā)育相對成熟，呼吸器官較發(fā)達(dá)，對低氧環(huán)境的耐受性更強(qiáng)，能夠更容易地適應(yīng)低溶氧的水環(huán)境。

4 結(jié)論

溫度對松浦鯉與松浦鏡鯉的耗氧率、排氨率與窒息點(diǎn)影響較大。松浦鯉與松浦鏡鯉屬于晝夜活動(dòng)差別不明顯的魚類，松浦鏡鯉窒息點(diǎn)低于松浦鯉窒息點(diǎn)，2齡鯉窒息點(diǎn)低于1齡鯉窒息點(diǎn)，符合窒息點(diǎn)隨魚體質(zhì)量的增加而下降的規(guī)律。在1齡時(shí)期，松浦鏡鯉比松浦鯉代謝旺盛，2齡時(shí)期兩種鯉之間代謝差異不顯著，說明兩種鯉在每個(gè)階段的代謝程度有所不同，每個(gè)階段不能相互代替。