魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度及其影響因素

1、魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度及其影響因素體重不同的金魚(yú)呼吸耗氧量之間的差異（The intensityof energy metabolism in fish and its influencing factors -Differences between the respiratory oxygen consumptionof goldfish with different body weight）摘要生物體呼吸消耗的氧氣量和生物體消耗的能量密切相關(guān)，本研究通過(guò)測(cè)定生物呼吸耗氧量的多少來(lái)間接的評(píng)價(jià)生物能量代謝的強(qiáng)度。在不同的身體體重下，生物的能量代謝強(qiáng)度（用耗氧量表示）有所不同。一般情況下，生物 的體重

2、越大，生物體的能量代謝強(qiáng)度就越高，相應(yīng)的，單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量也會(huì) 增加。研究生物的能量代謝強(qiáng)度對(duì)研究生物的適應(yīng)性，瀕危野生動(dòng)物保護(hù)，水產(chǎn)、牲畜及禽類養(yǎng)殖等都非常重要。在本研究中，我們利用了碘量法（winker滴定法） 測(cè)定不同溫度下呼吸瓶和對(duì)照瓶中的氧含量，得出一段時(shí)間內(nèi)呼吸瓶中動(dòng)物的耗氧量，進(jìn)而間接描述不同體長(zhǎng)體重的動(dòng)物能量代謝的強(qiáng)度之間的差異。本研究解釋了體重小的個(gè)體單位體重耗氧量相較之更大的現(xiàn)象，對(duì)于魚(yú)類養(yǎng)殖業(yè)有重大的 意義。關(guān)鍵字 魚(yú)類金魚(yú)能量代謝強(qiáng)度耗氧量1研究背景、設(shè)想魚(yú)類不僅是最為優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源，而且是我國(guó)人民最喜愛(ài)的食品。我國(guó)政府為滿足廣大人民的需求，長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)心、重視并積極發(fā)

3、展魚(yú)類的養(yǎng)殖。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的水產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加，2007年人均水產(chǎn)品占有量已經(jīng)上升到 36. 4 kg,是世界平均水平的兩倍， 極大提高了我國(guó)人民蛋白質(zhì)的消費(fèi)水平和生活質(zhì)量，為保障國(guó)家糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)（施兆鴻等，2010）。在這一過(guò)程中，水產(chǎn)養(yǎng)殖 業(yè)起到了至關(guān)重要的作用，我國(guó)漁業(yè)的生產(chǎn)模式已經(jīng)由以前的以捕撈 為主快速轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛞匀斯ゐB(yǎng)殖為主。 這也顯示證明了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)蘊(yùn)含 的巨大經(jīng)濟(jì)潛力和重要性。魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度研究的重要性能量代謝的研究（能量學(xué)）的中心任務(wù)是闡明動(dòng)物能量收支之間 的定量關(guān)系，研究各種生態(tài)因子和不同的生長(zhǎng)時(shí)期、不同的生理狀態(tài) 對(duì)這些關(guān)系的影響，探討動(dòng)物調(diào)節(jié)其能量分配的

4、生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，并從資源利用對(duì)策的角度闡明物種在進(jìn)化中的適應(yīng)性問(wèn)題，為人工增殖養(yǎng)殖及其管理提供理論依據(jù)和技術(shù)措施；同時(shí)能量代謝的研究有助于 了解動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求，能量在生存、生長(zhǎng)、生殖及代謝之間的分配，因此能量代謝的研究又是研制和評(píng)價(jià)人工配合飼料的有效途徑（朱小明等，2001）。魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度的研究有助于設(shè)計(jì)魚(yú)類養(yǎng)殖營(yíng)養(yǎng)問(wèn) 題解決方案，合理的配置營(yíng)養(yǎng)攝入，并調(diào)節(jié)其他養(yǎng)殖因素。研究魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度的常用方法由于能量代謝較難以直接測(cè)定，因此多使用轉(zhuǎn)化的方法，將能量 代謝轉(zhuǎn)化為其他指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。目前主要使用魚(yú)類在一段時(shí)間內(nèi)的耗 氧量來(lái)評(píng)定魚(yú)類在一段時(shí)間內(nèi)的能量代謝強(qiáng)度， 耗氧量的測(cè)定大多使用wink

5、er滴定法來(lái)測(cè)定。下面我們也給出了其他評(píng)價(jià)生物能量代謝 強(qiáng)度的方法。(一)直接測(cè)熱法。把魚(yú)類置于不同形式的熱量計(jì)中，在安靜狀 態(tài)下，直接測(cè)定機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)所散發(fā)的熱量。此法原理簡(jiǎn)單，但 因測(cè)熱裝置的復(fù)雜而受到限制，現(xiàn)已被間接測(cè)熱法所替代。(二)間接測(cè)熱法。要了解間接測(cè)熱法的原理，首先要了解食物 的熱價(jià)、氧熱價(jià)和呼吸商等概念。.食物的熱價(jià)、氧熱價(jià)和呼吸商(1)食物的熱價(jià)。將1克食物完全氧化時(shí)所釋放的熱量稱為食 物的熱價(jià)(thermal equivalent )。食物的熱價(jià)分物理熱價(jià)和生物熱 價(jià)，前者指食物在體外燃燒時(shí)釋放的熱量(可用彈式熱量計(jì)測(cè)得) ； 后者指食物在體內(nèi)經(jīng)生物氧化所產(chǎn)生的熱量。

6、(2)食物的氧熱價(jià)。單憑食物的熱價(jià)，只能估計(jì)一天內(nèi)吃了多 少食物，產(chǎn)生多少熱量，至于實(shí)際利用了多少，還不清楚，因此又提 出了食物的氧熱價(jià)這一概念。某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化時(shí)，消耗1升氧所產(chǎn) 生的熱量就稱為該物質(zhì)的氧熱價(jià)(thermal equivalent of oxygen )。 有了氧熱價(jià)，就可以根據(jù)機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量推算出它的能量 代謝率。(3)呼吸商。機(jī)體依靠呼吸功能從外界攝取氧，以供各種營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)氧化分解的需要，同時(shí)也將代謝終產(chǎn)物CO2呼出體外。生理學(xué)上 TOC o 1-5 h z 將一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)生量與耗氧量的比值稱為呼吸商 （respiratory quotient,RQ

7、）。.間接測(cè)熱法的原理及測(cè)算步驟間接測(cè)熱法的原理是測(cè)定機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)生量，然后結(jié)合呼吸商和氧熱價(jià)，間接計(jì)算這一段時(shí)間內(nèi)機(jī)體的能量 代謝值。其具體的測(cè)算步驟是：測(cè)定機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量和 CO2產(chǎn)量；測(cè)定機(jī)體在同一時(shí)間內(nèi)的尿氮量（尿素中的含氮量），將尿氮量乘以6.25 （因蛋白質(zhì)中含氮量約為16%,即得此時(shí)期的蛋 白質(zhì)代謝量；以及氧化分解這么多的蛋白質(zhì)所需的氧量和CO2產(chǎn)生量。蛋白質(zhì)代謝量乘以蛋白質(zhì)的生物熱價(jià)可得出蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)生的熱 量；將中的總耗氧量和CO2r生量分解減去蛋白質(zhì)分解所需的耗 氧量和CO2產(chǎn)生量，得出糖和脂肪分解的耗氧量和 CO2r生量，并算 出呼吸商。這

8、樣所得的呼吸商為非蛋白呼吸商（見(jiàn)表）；根據(jù)非蛋白 呼吸商表可查出該條件下糖和脂肪氧化的百分比，與此相對(duì)應(yīng)的氧熱價(jià)即表示1升氧按這樣比例氧化糖和脂肪時(shí)釋放出的熱量；總耗氧量減去蛋白質(zhì)氧化所需的氧量，乘以表中求出的氧熱價(jià)，就可求出該 條件下糖與脂肪氧化所產(chǎn)生的熱量，再加上中已算出的蛋白質(zhì)氧化 產(chǎn)生的熱量，就是機(jī)體總產(chǎn)熱量。（三）能量代謝的簡(jiǎn)易測(cè)算。間接測(cè)熱法理論上的測(cè)算繁瑣，應(yīng) 用不便，因此在實(shí)踐中，通常采用簡(jiǎn)便的測(cè)算方法。實(shí)踐證明，簡(jiǎn)便 方法所測(cè)數(shù)值與間接測(cè)熱法的理論測(cè)算值近似，已在工作實(shí)際中廣泛采用：首先測(cè)定被試者在單位時(shí)間內(nèi)的 O2耗量和CO2產(chǎn)生量，計(jì)算 出呼吸商（混合呼吸商）。如果不考慮

9、蛋白質(zhì)代謝部分，就可根據(jù)非 蛋白呼吸商查出其氧熱價(jià)。然后將氧熱價(jià)乘以總耗氧量，便得出該時(shí) 間內(nèi)的產(chǎn)熱量。用耗氧量反映魚(yú)類能量代謝強(qiáng)度的原理在科學(xué)研究中常常使用耗氧量的多少來(lái)評(píng)定生物的能量代謝強(qiáng) 度。魚(yú)類耗氧量越多，能量代謝強(qiáng)度越高，亦而反之。耗氧量我們使 用了 winker滴定法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一一金魚(yú)金魚(yú)起源于中國(guó)，12世紀(jì)已開(kāi)始金魚(yú)家化的遺傳研究，經(jīng)過(guò)長(zhǎng) 時(shí)間培育，品種不斷優(yōu)化，現(xiàn)在世界各國(guó)的金魚(yú)都是直接或間接由中 國(guó)引種的。 在人類文明史上，中國(guó)金魚(yú)已陪伴著人類生活了十幾個(gè) 世紀(jì)，是世界觀賞魚(yú)史上最早的品種。本實(shí)驗(yàn)選取金魚(yú)作為試驗(yàn)魚(yú)類， 主要是為了試驗(yàn)方便。2研究設(shè)計(jì)、過(guò)程研究材料本

10、實(shí)驗(yàn)使用的金魚(yú)共計(jì)30尾。其中有效數(shù)據(jù)有12組。研究方法將實(shí)驗(yàn)魚(yú)（經(jīng)過(guò)適應(yīng)）放置于灌滿水的呼吸瓶中，30min后，取出呼吸瓶中的水樣，并用 winker滴定法進(jìn)行固定和滴定。用 spssv16.0和excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。3研究結(jié)果以下是我們研究的12組原始數(shù)據(jù)。其中體重單位為千克，r為 金魚(yú)的單位體重呼吸耗氧量T P體重（千克）R（毫升/千克）10.00214846.676488920.001821271.63323830.00171542.61015940.001481791.07218750.00171031.00611860.00141439.61670.001361338.84639

11、480.00137801.731215190.00125907.9762422100.00134960.3794112110.00148921.8136725120.001451076.764118圖一:魚(yú)類單位體重呼吸耗氧量與體重的關(guān)系V = 7 UE 物+3口83 , 9VE = 0.60642000000系列1T胡生初0.00120.00 IB0.00250000.0022由表一和圖一可見(jiàn)，體重對(duì)金魚(yú)的單位時(shí)間單位體重耗氧量影響極顯著(P0.01),且相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.6,說(shuō)明有一定的相關(guān)性。體重為 1.37-2.14g 時(shí)，耗氧率與體重基本呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)關(guān)系， 且與體重直線相關(guān)。耗氧率的最高

12、值為 1.79mgO2*g-1*h-1 ,最低值為 0.84mgO2*g-1*h-1。分析與討論標(biāo)準(zhǔn)代謝是魚(yú)類在禁食、安靜狀態(tài)下保持的最低代謝水平，本實(shí)驗(yàn)為饑餓 2d實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為確切起見(jiàn)，本文均用饑餓代謝表示。體重對(duì)魚(yú)類能量代謝的影 響一直為研究者所關(guān)注。Winberg2提出了魚(yú)類代謝率(M)與體重(M)的相關(guān) 關(guān)系為M=aW,式中的b為體重指數(shù)，它的大小及變化規(guī)律反映了體重對(duì)代謝影 響的程度和方式，因此此公式背后來(lái)的研究者廣泛引用。 但由于大多數(shù)數(shù)據(jù)沒(méi)有 采集體長(zhǎng)，因此我們并沒(méi)有計(jì)算確切的體重指數(shù)。但呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的關(guān)系是在多篇 文獻(xiàn)中提到的。Winberg在總結(jié)以往文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)代謝的b值應(yīng)為0.80 左右；Kaush整理了 25種魚(yú)的資料，得出b的平均值為0.86 0.04. Jobling 認(rèn)為，b值在0.65-0.90之間。在我們可以得到的數(shù)據(jù)中，平均肥滿度在0.70左右。可以看到體重對(duì)于能量代謝有一定的影響。3致謝感謝人大附中李鋰?yán)蠋煘槲覀兲峁?shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)支持即和所做出的無(wú)私 奉獻(xiàn)！感謝各位同學(xué)所提供的數(shù)據(jù)，感謝家長(zhǎng)們對(duì)于本科研的大力