温度和饵料对双刺纺锤水蚤产卵率孵化率的影响

第４９集刊海洋科学集刊No.492008年8月STUDIAMARINASINICAAug,2008*国家自然科学基金重点项目“黄东海浮游动物优势种种群动态变化机制”，40631008号；国家重点基础研究发展计划973项目，2006CB400606号；中国科学院知识创新工程KZCX2-YW-213–3号通讯作者孙松：研究员，现从事主要从事我国南极考察、南极生态系统和我国近海生态系统研究。[e-mail]孙晓红，女，出生于1979年10月，博士研究生，E-mail:[e-mail]收稿日期：2007年10月20日温度和饵料对双刺纺锤水蚤产卵率孵化率的影响*孙晓红12孙松1李超伦1王世伟12（1中国科学院海洋研究所，青岛266071）（2中国科学院研究生院，北京100039）桡足类在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着关键的作用，其种群的变动影响着初级生产及以浮游生物为食的鱼类的变动。同时，由于部分桡足类的卵及无节幼体是多种经济鱼类仔稚鱼的开口饵料，因此其作为养殖饵料的开发在国内外也引起了关注。纺锤水蚤（Acartiasp.）分布于世界各地的近岸海域，适应力强，很多种都有根据环境条件的改变而产休眠卵的机制。纺锤水蚤作为仔鱼饵料已经得到了广泛关注并在澳大利亚、日本等地区进行了应用性研究(Ikeda,1973;Schippetal,1999;McKinnonetal,2003)。双刺纺锤水蚤（Acartiabifilosa）是暖温带近海种，分布广泛，从波罗的海、英吉利海峡、地中海，到亚洲的kyeoggi湾、渤海、黄海等的近岸海域及河口区等都有发现(Viitasalo,1992;Yoonetal,1998;Castro-Longoriaetal,1999;王荣等,2002;Chinneryetal,2003)。在胶州湾，双刺纺锤水蚤全年出现，并在春季达到数量高峰（孙松等，2008）。已有的研究表明，双刺纺锤水蚤是青鱼（herring）和糠虾（Mysids）的主要摄食对象(Viitasalo,1992;Uriarteetal,1998)。由于双刺纺锤水蚤分布广泛，其在不同地区也表现出了不同的适应机制。双刺纺锤水蚤的专项研究起步较晚，从上世纪90年代陆续开展了一系列研究，主要集中在现场产卵量、种群的年际变化等野外种群动力学调查方面(Marcus,1996;Uriarteetal,1998;Castro-Longoriaetal,1999;Chinneryetal,2003),关于该种作为养殖饵料方面的研究还未见报道。在国内，关于双刺纺锤水蚤的研究也主要集中在种群的时空分布上。作者从生态学和养殖学角度着手，研究了温度对双刺纺锤水蚤产卵率的变动及两种海区常见饵料藻对其产卵率的影响，以期为解释该种自然种群的季节变动影响因素提供理论依据，同时也为研究双刺纺锤水蚤作为养殖鱼类仔稚鱼开口饵料提供基础数据。一、材料与方法1.微藻饵料的培养本实验所用的饵料是海水养殖常用微藻：中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)和角毛（chaetocerossp.），藻种取自中国科学院海洋研究所海洋生物种质库。在温度15±1℃，光暗比12h:12h条件下用f/2培养液培养至对数期备用。2.双刺纺锤水蚤成熟雌体的获取双刺纺锤水蚤于2006年3月~6月各月中旬用中型浮游动物网采集于胶州湾，取样后，将底管内的浮游动物样品置于盛有30L过滤海水的保温水箱内，并在1h内迅速转移至实验室内。抵达后立即在解剖镜下挑选健康、成熟的雌体（具有完整的附肢，无可见损伤，游动活泼）。为消除野外环境的影响，对采集的双刺纺锤水蚤进行温度适应及预饥饿处理。将野外采集的雌体挑出后放入盛有800mL过滤海水（37µm筛绢过滤）的大烧杯中，放入相应的恒温光照培养箱中，驯化3~4d后转入正式实验。为了避免温度的大幅度变化对生物体产生影响从而影响实验结果，本次实验分了4个月采集样品，分别将采集的样品放到与当月海水温度最接近的设定温度中进行驯化。3～4d后转入正式实验。海洋科学集刊23.温度对产卵率的影响根据胶州湾海域3~6月水温的变化范围（5~22℃），实验设置了8±0.3℃、10±0.6℃、12.5±0.5℃、18±0.5℃、23±0.3℃五个温度水平。挑取驯化后的雌体放入10个直径为3cm的培养瓶内（内盛有40mL用37µm的筛绢过滤的海水），每瓶放2只雌体,瓶内加入饵料浓度约为2.0µgC/ml（～1.8×105cell/ml）的角毛藻。每24h将雌体挑入新的盛满饱和饵料的培养瓶中，并用福尔马林固定前一次的水体，在显微镜下计数水体中卵的个数。本实验持续至雌体活性明显降低或存活雌体少于10只为止。4.饵料对产卵率的影响中肋骨条藻是中国近岸海域常见的赤潮藻，常在春秋两季发生赤潮。作者选择了8℃和12.5℃两个温度，用中肋骨条藻和藻角毛藻进行对比，观察两种藻对双刺纺锤水蚤产卵的影响，实验持续至雌体产卵明显下降且活性明显降低为止。5.温度对孵化率的影响作者分别在8℃和12.5℃进行了孵化率的研究。挑取一定数量的雌体放入500mL的烧杯中进行产卵，12~24h后挑取卵转移到30ml的培养皿中，计数卵的数量后将培养皿放入到相应的温度下进行孵化。开始时每12h观察一次，之后每隔6h观察一次，当出现孵化的个体后，每隔1~2h观察一次，记录未孵化的卵的个数及幼体的个数。二、结果1.温度对产卵的影响双刺纺锤水蚤产卵培养实验在五个不同的温度水平下进行，培养时间为11~15d。为消除饥饿对产卵的影响，在计算平均产卵率时去掉了第一天的产卵率。喂养饱和浓度的角毛藻后，各温度下双刺纺锤水蚤雌体均从第一天开始产卵，持续产卵期内没有出现明显的间歇，也没有明显的规律性（图1）。随温度的升高，双刺纺锤水蚤的平均产卵率（只/雌体·天)有增大趋势（图2），23℃下产卵率最大，为7.3只/雌体·天，8℃下产卵率最小，为3.8只/雌体·天，相关性分析显示，平均产卵率与温度成显著正相关（P0.01,r=0.51）。2.饵料对产卵率的影响在8℃和12.5℃两个温度下，喂养角毛藻的雌体日平均产卵率总体趋势是随时间逐渐增大，喂养中肋骨条藻的雌体日平均产卵率随时间逐渐减少（图3）。方差分析结果表明，两个温度下两种饵料对产卵率的影响均是显著的（P0.01,P0.01）。8℃下，产卵率在第5d发生转变，前4d喂养图1不同温度下双刺纺锤水蚤的逐日产卵量孙晓红等：温度和饵料对双刺纺锤水蚤产卵率、孵化率的影响3图2温度对双刺纺锤水蚤平均产卵率的影响图38℃和12.5℃下喂养不同饵料的逐日产卵量变化中肋骨条藻的雌体平均产卵率为3.78只/雌体·天，而喂养角毛藻的平均产卵率为1.96只/雌体·天；剩余11d喂养中肋骨条藻的平均产卵率为1.70只/雌体·天，而喂养角毛藻的平均产卵率为4.24只/雌体·天。12.5℃下，产卵率在第3d发生转变，前2d喂养中肋骨条藻的雌体平均产卵率为4.17只/雌体·天，喂养角毛藻的平均产卵率为2.63只/雌体·天；其后12d喂养中肋骨条藻的平均产卵率为2.17只/雌体·天，而喂养角毛藻的平均产卵率为6.41只/雌体·天。1.温度对孵化速度和孵化率的影响由于温度较低，8℃和12.5℃下双刺纺锤水蚤产卵均较少，对所采集的40~60只卵进行了孵化。8℃下，48h内所有的卵都未孵化，48h后卵部分孵化。由于未孵化的卵经长时间放置后死亡分解,并未精确计算出孵化率。12.5℃的温度条件下，48h内大部分卵都孵化,孵化率为93.2%。两个温度下均未发现持续不孵化的卵。三、讨论1.温度对双刺纺锤水蚤产卵的影响通过实验结果发现在各温度下，逐日产卵率之间没有明显的规律性（图1）。这种产卵的不规律性与通常在哲水蚤属发现的规律有所不同。一般认为，哲水蚤属的产卵模式是间歇式的，如飞马哲水蚤、太平洋哲水蚤(Runge,1984;Hircheetal,1997)及中华哲水蚤(张芳等，2002)。而本实验在五个温度下做的11~15d的连续观察均没有发现这种规律。在这一点上，也可以表明双刺纺锤水蚤在作为养殖饵料方面比哲水蚤具有一定的优势。Uye（1981）对大森纺锤水蚤(Acartiaomorii)的研究表明，虽然在较高的温度下，雌体的产卵率比较高，但产卵持续的时间缩短了，本研究在实验的11~15d内，没有发现明显的较高温度下的雌体比较低温度下的雌体产卵时间缩短的现象。在实验室内，海洋科学集刊4进行双刺纺锤水蚤的规模养殖时，温度也是一个很重要的影响因素，不同的温度对于其产卵有很显著的差别。探讨适合双刺纺锤水蚤产卵的最适温度是养殖技术中很重要的问题，该结论对于双刺纺锤水蚤的规模化养殖在温度控制方面提供了一定数据支持。在澳大利亚，Mckinnon等(2003)对纺锤水蚤Acartiasinjiensis进行养殖方面的生物学探讨，特别是在产卵率的研究中，曾使用过29°C的温度，在这样的高温下该种纺锤水蚤仍可以持续产卵。因此要研究实验室条件下高温对双刺纺锤水蚤的产卵率及产卵持续时间的影响，还需进一步的实验验证。关于双毛纺锤水蚤属各个种的产卵率与温度之间的非线性关系已得到不少的学者的认同，即双毛纺锤水蚤在最适温度范围内，产卵率随温度的升高而增大，超过这个温度范围，产卵率将随温度的升高而降低(Uye,1981;Whiteetal,1992;Holsteetal,2006)。Uriarte（1998）的野外实验结果表明，24℃双刺纺锤水蚤产卵率开始有下降趋势，Holste等(2006）对汤氏纺锤水蚤（Acartiatonsa）的室内实验也表明，24.7℃是该水蚤的最适产卵温度，之后随温度的升高产卵率降低。本实验中双刺纺锤水蚤在8~23℃产卵率随温度的升高而增大，这说明23℃并未超过双刺纺锤水蚤的最适温度范围，且平均产卵率与温度成显著的正相关。在胶州湾，双刺纺锤水蚤通常在4~6月爆发性增殖成为优势种（孙松等，2008），恰巧这几个月的温度变化范围在8~24℃之间。张武昌等（2002）对渤海春季的浮游动物调查也同样发现，双刺纺锤水蚤首先在4月份集中在温度稍高的莱州湾附近（9.0~10.0℃），后随温度升高，在5月份有扩散趋势。因此可以推测出温度是双刺纺锤水蚤季节变动的主要因素之一，且在野外产卵孵化的最适温度在8~24℃之间。2.温度对孵化的影响双刺纺锤水蚤在8℃和12.5℃两个温度下卵均能够孵化。在8℃温度下，96h孵化率很低，剩余的卵由于放置时间长而死亡分解。在12.5℃温度下，卵的孵化率达到93.2%。Holste（2006）发现在低于10℃驯化出来的双刺纺锤水蚤卵放到12℃时仍不能孵化，因此他认为10~13℃是该水蚤的极限温度，低于该温度，双刺纺锤水蚤只能产下休眠卵。Castro-Longoria等（1999）认为双刺纺锤水蚤在10℃~12℃产下的卵全部为休眠卵，但本实验在8℃和12.5℃两个温度下均未发现休眠卵。由于作者实验用的双刺纺锤水蚤是在3~4月份于胶州湾采集的，该季节正是双刺纺锤水蚤开始在该海域生长发育的季节，因此雌体产生休眠卵的可能性很小。另外，双刺纺锤水蚤产生休眠卵的影响因子比较多，在实验室条件下只通过改变温度来获取休眠卵的可能性也较小。Viitasalo等（1992）研究证明温度和黑暗都不是产生休眠的原因，而Katajisto等（2003，2004）认为低氧是产生休眠卵的原因。虽然为同一个种，但地域的差别也会导致该种产生休眠卵的机制发生变化。在胶州湾，双刺纺锤水蚤全年均会出现（孙松等，2008）；在波罗的海，双刺纺锤水蚤产生越冬机制（Viitasalo，1992），而Chinnery（2004）发现英国南安普顿海域双刺纺锤水蚤为度夏机制（7~10月）。为研究清楚胶州湾双刺纺锤水蚤是否存在休眠卵以及哪个季节产生休眠卵，还需要更进一步的综合调查研究。3.饵料对产卵率的影响从图3中可以看出：8℃和12.5℃两种温度下，在实验开始的前2~4d，喂养中肋骨条藻实验组的产卵率高于喂养角毛藻