短期停食對三疣梭子蟹存活與變態(tài)的影響

短期停食對三疣梭子蟹存活與變態(tài)的影響

1般的研究內(nèi)容饑餓不僅是自然棲息地中水生生物數(shù)量密度變化的主要生態(tài)因素，也是水生生物群體在形態(tài)上的主要環(huán)境障礙因素。因此，短期停止食物對水生生物群落的生長、發(fā)育和生存的影響，以及相應(yīng)的生理生態(tài)反應(yīng)機制和對策，無疑對促進水生生物群落的科學(xué)生長具有一定的現(xiàn)實意義。近年來,國內(nèi)外學(xué)者就饑餓對甲殼動物生理生態(tài)的影響研究十分活躍,目前已報道的經(jīng)濟種類主要有中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)、鋸緣青蟹(Scyllaserrata)、白氏雪蟹(Chionoecetesbaird)、美洲黃道蟹(Cancermagister)、相手蟹(Sesarmacuracaoens)、中國龍蝦(Panulirusstimpsoni)和波紋龍蝦(Panulirushomarus)等,研究內(nèi)容主要涉及饑餓對其行為、存活、生長、發(fā)育、代謝和恢復(fù)生長的影響,但迄今尚無有關(guān)饑餓對三疣梭子蟹生理生態(tài)影響的研究報道.為探究三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)這一重要養(yǎng)殖對象人工育苗中短期停食對其幼體存活與變態(tài)影響的原因,找尋食物短缺條件下餌料的合理使用途徑與方法,筆者于2005年4月在浙江省華興海水種苗有限公司內(nèi)開展了短期停食對三疣梭子蟹幼體存活、變態(tài)的影響實驗,以期為三疣梭子蟹苗種的科學(xué)繁育提供參考依據(jù).2材料和方法2.1材料表面2.1.1帶著性發(fā)育的期間三疣梭子蟹各期幼體均取自浙江省華興海水種苗有限公司,本研究分別采用燈誘法和拖網(wǎng)法選取肢體健全、健康、活潑的同期溞狀幼體(按發(fā)育先后次序依次記為Z1,Z2,Z3和Z4)和大眼幼體(記為M)作為受試對象.2.1.2育苗海水水質(zhì)實驗用海水為經(jīng)48h暗沉淀處理,二級砂濾,水溫21～26℃,鹽度28,pH7.90～8.10的育苗海水,水質(zhì)符合我國漁業(yè)水質(zhì)標準.2.2實驗分組與投放各項實驗均以刻度為500mL的玻璃燒杯(實驗有效容積400mL)為實驗容器,以45cm×45cm×25cm泡沫箱為水浴容器(水位控制為10cm),用功率為300W的RS508-E潛水防爆型加熱棒控溫,在靜水條件下進行.各項實驗均以正常投喂組為對照,每期溞狀幼體各實驗梯度水平投放幼體數(shù)量均為每組10尾,設(shè)3個重復(fù);為減少殘殺機率,大眼幼體各實驗梯度水平數(shù)量均為每組5尾,設(shè)4個重復(fù).實驗中及時取出死亡個體,2h記錄1次死亡率,12h換水1次.實驗溫度同三疣梭子蟹各期幼體常規(guī)育苗水溫,即Z1至M各期幼體培育水溫依次為21～22℃,22～23℃,23～24℃,24～25℃和25～26℃.Z1至M各期幼體餌料及其正常投喂密度依次為小球藻2×105～5×105個/cm3、小球藻2×105～5×105個/cm3+褶皺臂尾輪蟲(經(jīng)小球藻強化)2～5個/cm3、褶皺臂尾輪蟲(經(jīng)小球藻強化)5～8個/cm3、鹵蟲無節(jié)幼體2～5個/cm3和鹵蟲成體2～4個/cm3,2h投喂1次.2.2.1觀察總致死時間和總致死時間經(jīng)預(yù)備實驗,確定三疣梭子蟹各期幼體完全停食條件下的平均全致死時間(記為T100),并以此作為實驗結(jié)束時刻,連續(xù)觀察完全停食條件下各期幼體活動與存活情況,記錄各期幼體平均半致死時間(記為T50).2.2.2觀察組合及給對象將三疣梭子蟹各期幼體完全停食條件下的平均全致死時間T100后延12～48h作為實驗總時間,以幼體停食半致死時間T50為停食設(shè)置極限,按等差時間間距法設(shè)置若干停食梯度組,連續(xù)觀察受試對象經(jīng)短期停食后恢復(fù)正常給餌的變態(tài)情況,并據(jù)此通過組間實時追加實驗梯度,記錄經(jīng)短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下各期幼體剛好無法變態(tài)的平均停食時間,即停食處理后的變態(tài)臨界點(記為Pm).2.2.3不同限食狀態(tài)對三瞳梭子蟹幼蝦的最經(jīng)濟的影響將三疣梭子蟹各期幼體完全停食條件下的平均全致死時間T100后延12～48h作為實驗總時間,以經(jīng)短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下Pm為停食設(shè)置極限,按等比法設(shè)置若干停食時間梯度組,采取不同停食時間處理后恢復(fù)正常給餌(總停食時間nh實驗組別記為Sn)、“給餌+停食”循環(huán)(給餌時間=停食時間,每次循環(huán)停食時間nh實驗組別記為An)兩種模式,開展不同限食狀態(tài)對三疣梭子蟹各期幼體存活、變態(tài)的影響實驗,連續(xù)觀察受試對象的存活、變態(tài)情況,求出各期幼體最經(jīng)濟的限食處理途徑.2.3短期停食后停食時間與幼蝦存活率、兩物系數(shù)的回歸分析用F-測驗對不同限食處理模式下各實驗組別中的觀測指標值與對照組中的相應(yīng)值作顯著性差異分析(P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著);分別建立短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下停食時間與幼體存活率、變態(tài)率及幼體變態(tài)所需時間的回歸方程;以上數(shù)據(jù)均采用SPSS10.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析.3結(jié)果3.1完全停食對紅酵母苗種行為的影響實驗初期各期溞狀幼體均表現(xiàn)出體透明、趨光性較強、覓食欲望較強等特點,活動狀況與正常投喂組無差異,呈現(xiàn)出絕大多數(shù)個體在水面附近游動,并偶有翻轉(zhuǎn)、上竄行為等表象,游動速度呈現(xiàn)為Z1<Z2<Z3<Z4,其中Z4運動能力明顯強于前3期溞狀幼體.經(jīng)停食處理一段時間(36h≥Z1≥21h,60h≥Z2≥42h,78h≥Z3≥54h,51h≥Z4≥40h)后,與正常投喂組相比較,仍有多數(shù)個體在水面附近游動,個體也較為勻稱,并均表現(xiàn)為體色由淡黃轉(zhuǎn)白,趨光性與覓食欲望增強,游動速度加快等現(xiàn)象.隨著停食處理時間(Z1≥36h,Z2≥60h,Z3≥78h,Z4≥51h)的延長,各期溞狀幼體與正常投喂組相比,游動能力、覓食能力和趨光性逐漸喪失,均呈現(xiàn)出體色更顯蒼白,體型明顯變小,實驗個體勻稱度明顯降低等表象,此時已無水面附近游動實驗幼體,絕大多數(shù)個體躺于容器底部不動.實驗初期大眼幼體表現(xiàn)為體呈褐色,迅速游動于水體中、下層近壁處,覓食欲望強烈,具很強的趨光性,活動狀況與正常投喂組無差異,呈現(xiàn)出擺尾頻率快、幅度大,個體之間互相追逐,并常伴有較強的翻轉(zhuǎn)、上竄行為等表象.經(jīng)停食處理一段時間(150h≥M≥87h)后,與正常投喂組相比較,擺尾頻率與身體上竄下沉和翻轉(zhuǎn)頻率加快,擺尾幅度加大,運動更顯激烈,趨光性與覓食欲望也進一步增強,體色漸由褐轉(zhuǎn)為灰白,此時個體仍較為勻稱,隨著停食處理時間(M≥150h)的延長,與正常投喂組相比,表現(xiàn)出實驗幼體游動速度、趨光性與覓食欲望明顯降低、擺尾頻率明顯減慢、擺尾幅度明顯減小,體型變小、體色變得更白等現(xiàn)象,此時實驗幼體已無力運動和攝食,均側(cè)臥于容器底部.另觀察發(fā)現(xiàn),隨著完全停食處理實驗時間的延長,各期幼體的存活率均明顯降低.由圖1可見,在完全停食處理下Z1至M的T100出現(xiàn)時間依次為81,120,141,162和200h(M>Z4>Z3>Z2>Z1),T50出現(xiàn)時間為39,66,90,64和174h(M>Z3>Z2>Z4>Z1),表明各期幼體間不僅在全致死與半致死出現(xiàn)時間上,而且在全致死時間與半致死時間間的比值上均存在較大差別,也就是說各期幼體間在耐受停食脅迫的能力上具有較大的差異.3.2蚤梭子蟹停食前后pm的出現(xiàn)時間由圖1可見,在短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下,三疣梭子蟹各期幼體停食處理后Z1至M的Pm與T50較接近,依次為停食處理后的33,57,69,54和150h(M>Z4>Z3>Z2>Z1),均表露在T50之前,且與各期幼體間T50間的出現(xiàn)次序相一致,表明三疣梭子蟹各期幼體停食處理后Pm的出現(xiàn)時間與T50有一定關(guān)系.3.3兩組停食12h后臨床指標比較由表1可見,隨著停食時間的延長,各期幼體的存活率和變態(tài)率均呈下降趨勢,同時幼體變態(tài)所需時間隨之延長,變態(tài)后個體死亡率也隨之增加.Z1停食3h組與對照組無差異,停食6h組除存活率和變態(tài)后個體死亡率與對照組無差異外,變態(tài)率、變態(tài)所需時間均與對照組有較為顯著的差異;經(jīng)停食12h后,各項觀察指標均與對照組有顯著差異;Z2停食4h組對照組無差異,停食8h組和停食16h組除變態(tài)后個體死亡率與對照組無差異外,存活率、變態(tài)率與對照組均差異顯著,而停食32h組各項觀察指標值與對照組均有極顯著差異;Z3停食4.5h組與對照組無顯著差異,停食9h組僅變態(tài)所需時間與對照組有極顯著差異,經(jīng)停食18h后除變態(tài)后個體死亡率與對照組差異無顯著外,其余各項觀察指標值與對照組均具極顯著差異;Z4停食6h組與對照組無差異,經(jīng)停食12h后各指標值與對照組均具顯著差異;M停食7.5h組和停食15h組與對照組無差異,停食30h組僅變態(tài)率和變態(tài)所需時間與對照組有差異,停食60h后各項觀察指標均與對照組有差異.3.4不同給藥后兩組的觀察指標值比較由表2可見,隨著循環(huán)周期的延長,各期幼體的存活率和變態(tài)率均呈下降趨勢,同時幼體變態(tài)所需時間隨之延長,變態(tài)后個體死亡率也隨之增加.Z1“給餌3h+停食3h”循環(huán)組與對照組無差異,“給餌6h+停食6h”循環(huán)組除變態(tài)后個體死亡率與對照組無差異外,存活率、變態(tài)率、變態(tài)所需時間與對照組均有明顯差異,其以后各組的各項觀察指標值與對照組均有極顯著差異;Z2“給餌4h+停食4h”循環(huán)組與對照組無差異,“給餌8h+停食8h”循環(huán)組僅變態(tài)后個體死亡率與對照組無差異,“給餌16h+停食16h”循環(huán)組以后各項觀察指標值均與對照組有顯著差異;Z3“給餌4.5h+停食4.5h”循環(huán)組與對照組無差異,“給餌9h+停食9h”循環(huán)僅變態(tài)所需時間與對照組有差異,“給餌18h+停食18h”循環(huán)組以后各項觀察指標值均與對照組有顯著差異;Z4“給餌6h+停食6h”循環(huán)組與對照組無差異,“給餌12h+停食12h”循環(huán)組僅存活率與對照組無差異,“給餌24h+停食24h”循環(huán)組以后各項觀察指標值均與對照組有顯著差異;M“給餌7.5h+停食7.5h”循環(huán)組與對照組無顯著差異,“給餌15h+停食15h”循環(huán)組僅變態(tài)率、變態(tài)個體死亡率與對照組無差異,“給餌30h+停食30h”組以后各項觀察指標值均與對照組有極顯著差異.4討論4.1不同不同停食時間對幼蟹期過緩的影響不同物種對饑餓的耐受能力是有差別的,同種生物不同發(fā)育階段對饑餓的耐受能力也不盡一致.因此,合理確定停食處理極限值和限食處理總實驗時間,是研究限食處理下三疣梭子蟹各期幼體存活與變態(tài)的基礎(chǔ).T100值是幼體耐受停食處理的極限值,T50值是幼體死亡高峰來臨的臨界值,而Pm值則是幼體變態(tài)發(fā)生的極限值.對于變態(tài)發(fā)生的三疣梭子蟹而言,幼體能否順利變態(tài)是其生命得以存續(xù)的基本前提,故本研究以T100值和T50值為基礎(chǔ)將經(jīng)短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下獲取的Pm值作為限食處理時停食時間的極限值.另研究表明,經(jīng)饑餓處理的甲殼動物幼體均有延期變態(tài)的特征,故本研究將總實驗時間以T100值為基礎(chǔ)后延12～48h,以滿足限食處理個體延期變態(tài)的需要,保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性(表1,2).4.2瞳梭子蟹第1期在t00對短期停食后恢復(fù)正常給餌條件下三疣梭子蟹各期幼體的存活與變態(tài)實驗所得數(shù)據(jù)作統(tǒng)計學(xué)分析得表3.由表3可見,三疣梭子蟹各期幼體在一定處理時限(T100值和Pm值)內(nèi),停食時間與幼體的存活率、變態(tài)率和變態(tài)所需時間均呈現(xiàn)出較好的線性相關(guān)(r均大于0.965),說明三疣梭子蟹各期幼體在一定處理時限內(nèi)的體能消耗和外源能量的積累均呈線性漸進狀態(tài).造成不同期別幼體間在T100,T50和Pm值和三者之間比例關(guān)系的差異(見圖1),筆者以為這可能與幼體的發(fā)育水平和變態(tài)所需的體能積累有較為密切的關(guān)系.一般發(fā)育水平較高的期別其抵抗外界干擾脅迫的能力較發(fā)育水平低的期別來得強,恢復(fù)正常給餌后回復(fù)到原有正常生理代謝的速度也較快,故本研究中三疣梭子蟹各期幼體間的T100值、T50值和Pm值以及T50值與T100值間比值均呈現(xiàn)出M>Z3>Z2>Z1的現(xiàn)象(見圖1);Z4作為三疣梭子蟹發(fā)育的關(guān)鍵敏感階段,筆者以為導(dǎo)致其T50值和Pm值明顯較Z3偏低,且與Z2較為接近的現(xiàn)象(見圖1),可能是受停食脅迫和機體因啟動關(guān)鍵性變態(tài)導(dǎo)致體質(zhì)急劇下降兩因素的共同作用所致.綜合圖1和表3,筆者認為停食脅迫在一定的時限內(nèi)幼體可通過外源營養(yǎng)的及時供給,使體內(nèi)代謝恢復(fù)到原有的正常水平,并通過適當(dāng)延長體能積累時間,為變態(tài)創(chuàng)造條件;若超出該時限就必然導(dǎo)致幼體因體能過量透支而難以回復(fù)到原有的正常生理水平,致使存活率明顯下降,變態(tài)也就無法完成.4.3兩蟹的流變率--停食時間和pnr100“不可恢復(fù)點”(point-of-no-return,PNR100)即為幼體耐受饑餓的時間臨界點,當(dāng)超過該臨界點,即使給予充足的優(yōu)質(zhì)餌料,雖然幼體能攝食,但不能成功變態(tài),僅僅是延長存活時間而已.甲殼動物幼體的耐饑餓能力通常采用PNR100來衡量.由表3(變態(tài)率--停食時間回歸方程)和圖1可見,三疣梭子蟹Z1至M的PNR100計算值(依次為28.4,41.3,60.4,56.4和147.3h)和實測值的Pm值(依次為33,57,69,54和150h)相當(dāng),既表明Pm值就是PNR100的實際觀察值,也驗證了本研究的可靠性.由表4可見,在甲殼動物Z1的PNR100取值范圍內(nèi),幼體因饑餓導(dǎo)致變態(tài)后延所需的額外時間,隨著饑餓時間的延長以一個大于1的系數(shù)成倍增加,表明饑餓是抑制幼體變態(tài)的重要生態(tài)因子;而三疣梭子蟹Z1的PNR100明顯小于鋸緣青蟹、中華絨螯蟹、日本囊對蝦等其他甲殼動物同期幼體,表明饑餓是導(dǎo)致三疣梭子該期幼體夭折的主要敏感因子之一.4.4不同補償生長能力限食處理動物繼停食或營養(yǎng)不足一段時間后恢復(fù)喂食,在恢復(fù)生長階段中出現(xiàn)的高于正常生長速度的快速生長現(xiàn)象稱之為補償生長.該定義及由其引申的評價方法可通過觀察實驗動物恢復(fù)攝食后的體重和體長增長情況來判斷其補償生長類型,適用于完成變態(tài)期后的水生生物.就處于變態(tài)發(fā)育階段的三疣梭子蟹各期幼體而言,筆者以為應(yīng)以限食處理條件下各期幼體存活率、變態(tài)率、變態(tài)所需時間和變態(tài)后個體死亡率與對照組間的差異情形在進行統(tǒng)計學(xué)分析的基礎(chǔ)上來考量其補償生長能力.根據(jù)本研究所得結(jié)果,筆者建議將三疣梭子蟹各期幼體不同補償生長能力的限食處理設(shè)置歸為以下三