温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响_韩京成

第56卷第1期 2010年2月武汉大学学报(理学版)J.WuhanUniv.(Nat.Sci.Ed.)Vol.56No.1 Feb.2010,081~086

文章编号:1671-8836(2010)01-0081-06

温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

韩京成1,曹婷婷1,刘国勇1,马直科2,黄应平1,刘德富1,陈求稳3

(1.三峡大学AlanG.MacDiarmid再生能源研究所,湖北宜昌443002;2.四川省德昌县环洁有限责任公司,

四川西昌615000;3.中国科学院生态环境研究中心,北京100085)

摘要:通过流水式呼吸仪研究了齐口裂腹鱼(Schizothoraxprenanti)幼鱼在不同水温(11,15,20,23e)和流速(0.00,0.10,0.30,0.50m/s)环境下的呼吸代谢.研究发现,齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率(MR)和单位体重呼吸代谢率(MRc)都随着温度的升高而增大.在11~23e之间,代谢率的变幅为0.85~7.21mg/h,单位体重代谢率的变幅为350.81~1858.16mg/(kg#h).回归方程MR=a#mb能够较好的描述4个温度水平的幼鱼代谢率与体重之间的关系(p

关键词:呼吸代谢;温度;流速;齐口裂腹鱼(Schizothoraxprenanti)中图分类号:S917 文献标识码:A

0 引言

呼吸代谢是鱼类能量收支的重要组成部分,是能量收支最敏感变量之一,几乎所有的环境变异都会在代谢水平上有所体现.因此研究代谢率有助于了解鱼类的生理状况及其对外界环境的适应能力.研究者已有报道各种生物和非生物因子对鱼类呼吸代谢的影响[2~10],探讨了外在因子像温度、盐度等,内在因子如体重、游速等的影响机制和生物学意义.其中,温度和体重是影响鱼类呼吸代谢最重要和直接的因素.但针对流速对鱼类呼吸代谢的影响研究相对缺乏[11~14].而对于温度和流速对齐口裂腹鱼(Schizo-thoraxprenanti)的能量代谢研究尚未见报道.齐口裂腹鱼是鲤形目(Cypriniformes)鲤科(Cyprinidae)裂腹鱼亚科(Schizothoracinae)鱼类,别名雅鱼、岷江鱼、齐口细鳞鱼、齐口细甲鱼等,自然分布于我国长江上游及大渡河、岷江等支流流

[1]

域

[15]

.因其肉味鲜美,是产区的名贵鱼类,也是我国

特有的重要/冷水性经济鱼类0,已经出现了齐口裂腹鱼的流水养殖.目前诸如水电开发等引起了河流生境变化,其中作为重要生境因子的温度、流速将发生显著地变化,而齐口裂腹鱼作为重要的经济鱼类在一定程度上受到了胁迫影响.因此,研究温度和流速对裂腹鱼鱼类呼吸代谢的影响有重要的意义.本文以雅砻江齐口裂腹鱼幼鱼为对象,通过流水式呼吸仪测定不同水温和不同流速环境下裂腹鱼幼鱼的呼吸代谢,并借助回归模型分析温度、流速和体重对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响.以期为齐口裂腹

鱼的物种保护和养殖提供理论依据和数据参考.

1 材料与方法

1.1 实验用鱼与暂养

实验材料均取自四川省德昌县环洁有限公司的

收稿日期:2009-05-08 通信联系人 E-mail:[email protected]

基金项目:国家自然科学基金(50639070-4)、湖北省青年杰出人才基金(2005ABB030)资助项目;湖北省优秀中青年团队研究项目

(T200703)

作者简介:,,,. E-chem_ctgu@126.

武汉大学学报(理学版)第56卷

养殖基地生长良好齐口裂腹鱼幼鱼,养殖年龄自孵化开始记录共约210d.幼鱼体重范围为1.28~9.87g(湿重),体长为3.02~9.20cm.鱼类分别暂养于80L的微环境模拟盆中(20条/盆),水源是经过二次沉淀后的清洁河流水.经过一周室内装置驯化时间,由300W水族控温棒按1e/d的升幅分别控制水温为11,15,20,23e,温度偏差为?0.1e;流速的控制是通过进水阀门调整,分别设置为0.00(微流水,Vector流速仪实测0.008m/s),0.10,0.30,0.50m/s,流速实验水温条件为(15?0.3)e.为消除模拟盆带来的影响,每个处理水平分别设有一组平行.实验测量开始前20天,每天按幼鱼体重的2%喂食配合饲料2次(9:00,15:00),每天下午虹吸除杂换水,除去排泄物和过剩的饲料残渣.光照采自自然光,光周期约为12LB12D.1.2 测量装置与方法

根据李治等提出的方法改装呼吸仪装置,呼吸室(0.25L)浸在可控温的水槽中,并连接到一个流水系统.为了掩蔽光照的影响,在呼吸仪外面贴有避光的铝箔.6个呼吸室同时连接到呼吸测量系统中,测量时每个呼吸仪逆水流放置1条鱼.进水是经过增氧并控温的天然河流水,通过调整进、出水高度控制流量.由于所受阻力不同,实测流量控制为40~60mL/min.

实验测定前将鱼饥饿48h,放入呼吸室,持续24h后,开始实验.实验前后用溶氧仪(美国,YSI52)测定出水口溶解氧,并测量空白出水口溶氧值.然后用电子称称量鱼体湿重(精确至0.1g).每

MR/mg#h-1变幅85~4.7010~6.2244~6.1916~7.21

[16]

个温度组取10条鱼进行测定,每个流速组设置6个重复.为了减少耗氧率日周期变化的影响,所有测量在每天的9:00~14:00内完成.1.3 数据处理

呼吸代谢率MR(MetabolicRate)(耗氧率)的计算方法:

MR=(C0-C1)#Q

perUnitWeight)的计算方法:

MRc=MR/m(2)

式中,MR为呼吸代谢率(mg/h);MRc为单位体重呼吸代谢率(mg/(kg#h));C0为流出空白呼吸室的溶氧量(mg/L);C1为流出呼吸室的溶氧量(mg/L);Q为流经呼吸室单位时间的流量(L/h);m为幼鱼体重(kg).

实验数据由SPSS15.0程序包进行生物学统计,用One-WayANOVA检验指标的显著性变化.p

(1)

单位体重呼吸代谢率MRc(MetabolicRate

2 结果

2.1 温度对齐口裂腹鱼呼吸代谢的影响

齐口裂腹鱼幼鱼的呼吸代谢率和单位体重呼吸代谢率都随着温度的升高而增大(表1).在11~23e之间,呼吸代谢率的变幅为0.85~7.21mg/h,平均值为3.58mg/h,单位体重呼吸代谢率的变幅从350.81mg/(kg#h)到1858.16mg/(kg#h),平均值为646.57mg/(kg#h).

MRc/mg(kg#h)-1变幅平均值

350.81~652.95493.026472.66~751.82604.144564.44~1126.20679.565602.58~1858.16809.546

表1 齐口裂腹鱼幼鱼在不同水温下的呼吸代谢率和单位体重代谢率

T/e11

152023

m/g1.31~2.18~1.28~1.31~

9.6013.169.3011.96

0.1.1.2.

平均值2.853.183.664.61

图1显示了齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率与体重和温度的关系.可以看出,呼吸代谢率随温度的升高和体重的增大逐渐增大.而且,多元回归分析表明温度和体重的增加对呼吸代谢率的变化都具有显著的影响(p

MR=0.525m

0.788

0.033

图1 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率(MR)

第1期韩京成等:温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

表2 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率预测模型

模型MR=a#mbMR=a#mbMR=a#mbMR=a#mbMR=a#mb#ec#T

T/e11152023all

a?SE0.285?0.610?0.765?1.871?0.525?

0.0.0.0.0.[**************]

1.0.0.0.0.

b?SE238?991?900?539?788?

0.2120.0680.1030.0700.068

c?SE

R20.0.0.0.0.[**************]

0.033?0.005

(R2=0.907,p

2.2 流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

(3)流速的增大而增大(数据由平均值?标准差表示).并且在0.50m/s时,齐口裂腹鱼幼鱼的单位体重呼吸代谢率显著高于其他流速组(p

方差分析表明,流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢影响十分显著(p=0.001).体重范围为1.16~2.33g,平均体重为1.78g的齐口裂腹鱼,在0,0.1,0.3,0.5m/s4个流速下呼吸代谢率的波动范围0.59~2.35mg/h,单位体重呼吸代谢率波动范围为469.93~1281.56mg/(kg#h).各流速平均呼吸代谢率的大小顺序为0.937(0.10m/s)

单位体重代谢率的变化随

3 讨论

代谢率的测定通常是通过测定呼吸仪的氧耗量来实现的.根据饥饿时间和控制方法的不同,代谢率的测定可分为标准代谢率、静止代谢率、日常代谢率和饥饿代谢率

[18,19]

等.其中,标准代谢率是维持生

[5]

命最低的能量要求,有学者把静止代谢率和禁食

一定时间的饥饿代谢率作为近似的标准代谢率[20~23].而日常代谢率被定义为静止、禁食而无饥饿胁迫的代谢率,所以本实验结果应为日常代谢率.

流水式呼吸仪测定代谢率,比较密封式和间歇式呼吸仪,可能会导致过高估计.Bushnell把它归因于由胁迫和在流水式呼吸仪中无法控制的自发活动引起的.Enders等[10]利用耗氧量与流速关系公式[25]推求标准代谢率作为讨论的基础.本文采用流水式呼吸仪测得耗氧率作为其代谢率.

温度是河流生态系统重要的生态因子,是影响鱼类能量收支的主要因素.鱼类是变温动物,在适宜的温度范围内,鱼类的代谢率会随温度的升高而逐渐升高

[26]

[24]

,并且一定温度下的代谢率随体重增加而

图2 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率(MR)

在不同流速下与体重之间的关系

增加,模型MR=a#m能够很好的说明齐口裂腹鱼幼鱼代谢率与体重的关系.体重指数b可反映不同温度条件下代谢率对体重变化的敏感程度.体重指数b随温度升高呈下降趋势,说明由于温度升高导致体重对代谢率的影响减弱,齐口裂腹鱼幼鱼b值在23e时的显著降低表明温度已经剧烈影响到幼鱼的呼吸代谢,说明23e及以上的水温是对其生存不利的,而20e左右的温度在对幼鱼不产生胁迫的作用下会促进其生长.这与其他研究的结果存在差别[10,23],分析原因可能是由于鱼类在长期进化适应过程中其对外部环境因子的敏感程度及自身适应性不同所致.温度与代谢率的关系可通过指数函数模拟,并且模型MR=a#m#e可较好地解释代谢b

c#T[27]

武汉大学学报(理学版)第56卷

caflavescens时得出体重对于呼吸代谢增长的贡献仅为0.9%,而温度对呼吸代谢率变化的贡献则为70.9%[10].对于不同温度的单位体重代谢率,齐口裂腹鱼幼鱼明显高于胭脂鱼(Myxocyprinusasiati-cus)(

[30]

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差

别不大.这说明,鱼类对温度的适应策略可能因鱼种的不同而不同,另一方面,研究对象体重的不同和实验设计方案选择的不同也可能带来了代谢率测量的差异.

流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响是通过影响鱼类游泳活动而间接影响呼吸代谢率的.单位体重代谢率随流速的增加而不断提高,主要是因为鱼类生存的流水环境迫使鱼类选择合适的生存策略,调整合理的能量分配方式.Herskin等对舌齿鲈(Dicentrar-chuslabrax),Lee等[32]对银鲑(On-corhynchuskisutch)的研究结果均表明鱼类在静水条件下的耗氧率明显低于流水条件的,且随着流速的提高,游泳速度加快,其耗氧率也相应增加.红鳍银鲫在不同流速下的耗氧率表明水流造成的鱼类趋流游泳运动显著地增加了机体的能耗水平,提高了耗氧率,但如果流速超出鱼类的耐游能力,耗氧率就会下降.相对于他们所研究的鱼类游泳行为基础上的耗氧率观测,本文的研究发现,经不同流速适应后的齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢会因水流速度的增加而增大.但是高流速(\0.50m/s)的水流环境可能会因为齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率显著提高而对幼鱼的生存、生长产生了胁迫.而0.3m/s及以下的缓流水环境通过适当地提高幼鱼的代谢水平而促进其生长、发育.

[13]

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EffectsofTemperatureandFlowVelocityontheRespiratory

MetabolismofSchizothoraxprenantiJuveniles

HANJingcheng,CAOTingting,LIUGuoyong,MAZhike,

HUANGYingping1,LIUDefu1,CHENQiuwen3

(1.AlanG.MacDiarmidInstituteforRenewableEnergy,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,Hubei,China;

2.SichuanDechangHuanjieCo.,Ltd,Xichang615000,Sichuan,China;

3.ReserchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China)

Abstract:Thisstudywasconductedtodeterminetheeffectsofwatertemperature(11,15,20,23e,respectively)andflowvelocity(0.00,0.10,0.30,0.50m/s,respectively)ontherespiratorymetabolismof

Sclizothoraxprenantijuvenilesandacontinuous-flowrespirometrysystemwasemployedinthisstudy.Theresultsshowedthatboththemetabolicrate(MR)andthemetabolicrateperunitweight(MRc)in-creasedwiththetemperatureduring11eto23e,withtheamplitudeintherangeof0.85~7.21mg/hforMRand350.81~1858.16mg/(kg#h)forMR..TheregressionfunctionMR=a#mwasfoundtobet-terunderstandtherelationshipbetweenthemetabolicrate(MR)andtheweightofSchizothoraxprenantijuvenileswithinthetemperaturesof11~23e.Andthebodyindexbwasfoundtodecreasewiththein-creaseoftemperature.Moreover,themodelMR=0.525m

0.788

0.033T

accordedwellwiththeobservations

whenexplainingtherelationshipsamongmetabolicrates(MR),bodyweightandtemperatureforSchizo-thoraxprenantijuveniles(R2=0.907,p

Keywords:metabolicrate;temperature;flowvelocity;Schizothoraxprenanti

第56卷第1期 2010年2月武汉大学学报(理学版)J.WuhanUniv.(Nat.Sci.Ed.)Vol.56No.1 Feb.2010,081~086

文章编号:1671-8836(2010)01-0081-06

温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

韩京成1,曹婷婷1,刘国勇1,马直科2,黄应平1,刘德富1,陈求稳3

(1.三峡大学AlanG.MacDiarmid再生能源研究所,湖北宜昌443002;2.四川省德昌县环洁有限责任公司,

四川西昌615000;3.中国科学院生态环境研究中心,北京100085)

关键词:呼吸代谢;温度;流速;齐口裂腹鱼(Schizothoraxprenanti)中图分类号:S917 文献标识码:A

0 引言

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域

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.因其肉味鲜美,是产区的名贵鱼类,也是我国

鱼的物种保护和养殖提供理论依据和数据参考.

1 材料与方法

1.1 实验用鱼与暂养

实验材料均取自四川省德昌县环洁有限公司的

收稿日期:2009-05-08 通信联系人 E-mail:[email protected]

基金项目:国家自然科学基金(50639070-4)、湖北省青年杰出人才基金(2005ABB030)资助项目;湖北省优秀中青年团队研究项目

(T200703)

作者简介:,,,. E-chem_ctgu@126.

武汉大学学报(理学版)第56卷

MR/mg#h-1变幅85~4.7010~6.2244~6.1916~7.21

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个温度组取10条鱼进行测定,每个流速组设置6个重复.为了减少耗氧率日周期变化的影响,所有测量在每天的9:00~14:00内完成.1.3 数据处理

呼吸代谢率MR(MetabolicRate)(耗氧率)的计算方法:

MR=(C0-C1)#Q

perUnitWeight)的计算方法:

MRc=MR/m(2)

实验数据由SPSS15.0程序包进行生物学统计,用One-WayANOVA检验指标的显著性变化.p

(1)

单位体重呼吸代谢率MRc(MetabolicRate

2 结果

2.1 温度对齐口裂腹鱼呼吸代谢的影响

MRc/mg(kg#h)-1变幅平均值

350.81~652.95493.026472.66~751.82604.144564.44~1126.20679.565602.58~1858.16809.546

表1 齐口裂腹鱼幼鱼在不同水温下的呼吸代谢率和单位体重代谢率

T/e11

152023

m/g1.31~2.18~1.28~1.31~

9.6013.169.3011.96

0.1.1.2.

平均值2.853.183.664.61

MR=0.525m

0.788

0.033

图1 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率(MR)

第1期韩京成等:温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

表2 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率预测模型

模型MR=a#mbMR=a#mbMR=a#mbMR=a#mbMR=a#mb#ec#T

T/e11152023all

a?SE0.285?0.610?0.765?1.871?0.525?

0.0.0.0.0.[**************]

1.0.0.0.0.

b?SE238?991?900?539?788?

0.2120.0680.1030.0700.068

c?SE

R20.0.0.0.0.[**************]

0.033?0.005

(R2=0.907,p

2.2 流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

(3)流速的增大而增大(数据由平均值?标准差表示).并且在0.50m/s时,齐口裂腹鱼幼鱼的单位体重呼吸代谢率显著高于其他流速组(p

单位体重代谢率的变化随

3 讨论

[18,19]

等.其中,标准代谢率是维持生

[5]

命最低的能量要求,有学者把静止代谢率和禁食

一定时间的饥饿代谢率作为近似的标准代谢率[20~23].而日常代谢率被定义为静止、禁食而无饥饿胁迫的代谢率,所以本实验结果应为日常代谢率.

温度是河流生态系统重要的生态因子,是影响鱼类能量收支的主要因素.鱼类是变温动物,在适宜的温度范围内,鱼类的代谢率会随温度的升高而逐渐升高

[26]

[24]

,并且一定温度下的代谢率随体重增加而

图2 齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢率(MR)

在不同流速下与体重之间的关系

c#T[27]

武汉大学学报(理学版)第56卷

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EffectsofTemperatureandFlowVelocityontheRespiratory

MetabolismofSchizothoraxprenantiJuveniles

HANJingcheng,CAOTingting,LIUGuoyong,MAZhike,

HUANGYingping1,LIUDefu1,CHENQiuwen3

(1.AlanG.MacDiarmidInstituteforRenewableEnergy,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,Hubei,China;

2.SichuanDechangHuanjieCo.,Ltd,Xichang615000,Sichuan,China;

3.ReserchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China)

Abstract:Thisstudywasconductedtodeterminetheeffectsofwatertemperature(11,15,20,23e,respectively)andflowvelocity(0.00,0.10,0.30,0.50m/s,respectively)ontherespiratorymetabolismof

0.788

0.033T

accordedwellwiththeobservations

whenexplainingtherelationshipsamongmetabolicrates(MR),bodyweightandtemperatureforSchizo-thoraxprenantijuveniles(R2=0.907,p

Keywords:metabolicrate;temperature;flowvelocity;Schizothoraxprenanti

温度和流速对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响_韩京成

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