图1 温度对香螺幼螺单位体质量耗氧率和排氨率的影响
Fig.1 The impact of temperature on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of juvenile whelk Neptunea cumingii
摘要：采用实验生态学方法，研究了不同温度和盐度对壳长为(3.41±0.25)cm的香螺Neptuneacumingii幼螺呼吸和排泄的影响。结果表明：温度和盐度对香螺幼螺耗氧率、排氨率、氧氮比(O∶N)均有极显著影响(P<0.01)；在一定盐度范围内，试验组香螺幼螺的耗氧率和排氨率均随盐度的升高呈现出先增加后降低的趋势，当盐度为19～34时，耗氧率随盐度的升高而增加，超过34时，随盐度的升高而不断降低；当盐度为19～29时，排氨率随盐度的升高而增加，超过29时，随盐度的升高而不断降低；耗氧率(RO)和排氨率(RN)与盐度(S)的相关方程分别为RO= -0.0006S2+0.0382S-0.4622(R2=0.9115)和RN= -0.0001S2+ 0.0049S-0.0451(R2=0.5529)；在温度试验中，试验组香螺幼螺耗氧率和排氨率随温度(T)的升高也呈现出先增加后降低的趋势，耗氧率与排氨率最高时对应的温度分别为20、25 ℃,相关方程分别为RO= -0.0014T2+0.0514T-0.2074(R2=0.8017)和RN=-0.0013T2+0.0078T+0.0109(R2=0.8260)。研究表明，香螺幼螺生存的最适宜温度为20 ℃，适宜盐度范围为29～34。
关键词：香螺；盐度；温度；耗氧率；排氨率
香螺Naptuneacumingii隶属于腹足纲、前鳃亚纲、狭舌目、蛾螺科，为温水型大型种类，是中国北方沿海重要的海产经济贝类，也是中国特有的螺类，主要分布于中国黄渤海。香螺为肉食性螺类，其繁殖量大，体大肉肥，肉质细腻鲜美，蛋白质含量高，富含多种的氨基酸及糖原、酶原等，易于消化吸收，具有较高的经济价值和营养价值。目前，关于盐度和温度对双壳贝类呼吸和排泄的影响已积累了较多资料[1-3]，郝亚威等[1]研究表明，盐度对双壳贝类的耗氧率和排氨率有显著影响。但关于腹足类耗氧率和排氨率的相关报道较少，仅见对方斑东风螺等[4-5]的少数相关研究。有关盐度和温度对香螺呼吸和排泄的研究国内外鲜见报道。本研究中，研究了温度和盐度对香螺幼螺呼吸和排泄的影响，旨在揭示香螺幼螺生长过程中的最适温度和盐度范围，为其人工繁育和健康养殖提供参考依据。
1.1材料
试验用海水取自大连市黑石礁海域。试验用香螺幼螺采自大连市黑石礁海域，幼螺壳高、壳宽和软体部干质量(n=180)分别为(3.41±0.25)cm、(1.95±0.16)cm和(0.94±0.16)g。
1.2方法
1.2.1 香螺幼螺的暂养 取规格相近的香螺幼螺分3组暂养在实验室带有隔板的品字缸培养槽(50 cm×40 cm×40 cm)中。暂养期间，盐度为34.0±0.5，温度为(15.0±0.2)℃，不间断充气，每日换水2次，按体质量的10%投喂鲜活的菲律宾蛤仔Ruditapesphilippinarum。
1.2.2 试验设计
(1)盐度驯化。试验设置5个盐度条件(19、24、29、34、39)，每一盐度条件下选用规格相近的香螺幼螺分成3组，每组放3个个体。各组幼螺初始盐度均为34.0±0.5，盐度驯化每天升降1，盐度使用自然海水、海水晶和自来水(经24 h充分曝气)调节，用手持折光式盐度计(WYY-Ⅱ)测定盐度，盐度变幅为±0.5，温度控制在(15.0±0.2)℃，pH为8.1±0.2，不间断充气，每日换水2次，投喂过量的鲜活菲律宾蛤仔。达到试验盐度后使幼螺适应3 d，再进行各项试验。
(2)温度驯化。试验设置4个温度条件(15、20、25、30 ℃)，每一温度条件下选用规格相近的幼螺分成3组，每组放3个个体。各组幼螺初始温度均为(15.0±0.2)℃，温度驯化每天升降1 ℃，使用HXSWT-100型控温仪调节温度，不间断充气，盐度稳定在34.0±0.2，pH为8.1±0.2，每日换水2次，投喂过量的鲜活菲律宾蛤仔。达到设计温度后使幼螺适应3 d，再进行各项试验。
1.2.3 代谢的测定 取饥饿1 d的幼螺放入500 mL锥形瓶中测定耗氧率及排氨率，设置同规格的3个重复组和1个空白对照组。试验采用文献[6]中的方法，具体操作为：采用静水式呼吸室，水浴加热，水温变幅控制在±0.2 ℃。用塑料薄膜密封锥形瓶，每次试验时间持续1.5～2.0 h，试验结束后迅速用虹吸法抽取水样进行各项指标的测定。
(1)耗氧率。采用Winkler碘量法测定水样中的溶氧，根据下式计算耗氧率[7]：
RO=V·(O0-Ot)/(t·W)。
(1)
其中：RO为单位体质量耗氧率[mg/(g·h)]；O0、Ot分别为试验结束时对照组和试验组水体中溶解氧的浓度(mg/L)；t为试验时间(h)；V为试验水体积(L)；W为试验螺软体部干质量(g)。
(2)排氨率。采用次溴酸钠氧化法测定水中的氨氮浓度(用721型可见分光光度计测定吸光值)[5]，根据下式计算排氨率：
RN=V·(N0-Nt)/(t·W)。
(2)
其中：RN为单位体质量排氨率[mg/(g·h)]；N0、Nt分别为试验结束时对照组和试验组水体中氨氮的浓度(mg/L)；t为试验时间(h)；V为试验水体积(L)；W为试验螺软体部干质量(g)。
1.3数据处理
试验数据采用SPSS 13.0软件进行方差分析，显著性水平设为0.05。采用一元二次方程分析盐度和温度对香螺幼螺耗氧率、排氨率的影响关系。
2.1温度对香螺幼螺呼吸代谢的影响
从图1可见，温度为15～30 ℃时，香螺幼螺单位体质量的耗氧率(RO)随温度(T)的升高呈现出先增加后降低的变化趋势，二者的关系可用函数RO=-0.0014T2+0.0514T-0.2074(R2=0.8017)表示。从总的趋势看:在温度为15～20 ℃时，香螺幼螺单位体质量耗氧率随温度的升高而增加，在温度为20 ℃时最高；超过20 ℃时，耗氧率随温度的升高而降低，且下降速度在20～25 ℃时最快。以温度为分组变量，耗氧率为观测数据变量，经单因素方差分析表明，温度对耗氧率的影响极显著(P<0.01)。
由图1还可以看出：在温度为15～25 ℃时，香螺幼螺的排氨率随温度的升高而增加，在温度为25 ℃时最高；当温度为30 ℃时，排氨率明显降低。单位体质量排氨率(RN)与温度的关系可用函数RN= -0.0013T2+0.0078T+0.0109(R2=0.8260)表示。经单因素方差分析表明，温度对排氨率的影响极显著(P<0.01)。
图1 温度对香螺幼螺单位体质量耗氧率和排氨率的影响
Fig.1 The impact of temperature on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of juvenile whelk Neptunea cumingii
2.2盐度对香螺幼螺呼吸代谢的影响
从图2可见：盐度为19～29时，香螺幼螺单位体质量耗氧率(RO)随盐度(S)的升高呈先增加后降低的变化趋势，二者的关系可用函数RO=-0.0006S2+0.0382S-0.4622(R2=0.9115)表示。从总的趋势看：在盐度为19～34时，幼螺的耗氧率随盐度的升高而增加，在盐度为34时最高;在盐度为39时，耗氧率明显下降。以盐度为分组变量，耗氧率为观测数据变量，经单因素方差分析表明，盐度对耗氧率的影响极显著(P<0.01)。
由图2还可以看出：盐度为19～29时，香螺幼螺的排氨率随盐度的升高而增加，在盐度为29时最高；盐度超过29时，随盐度的升高排氨率明显降低。单位体质量排氨率(RN)与盐度的关系可用函数RN=-0.0001S2+0.0049S-0.0451(R2=0.5529)表示。经单因素方差分析表明，盐度对排氨率的影响极显著(P<0.01)。
图2 盐度对香螺幼螺单位体质量耗氧率和排氨率的影响
Fig.2 The impact of salinity on oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of juvenile whelk Neptunea cumingii
2.3不同温度下幼螺的氧氮比(O∶N)和Q10值
从表1可见：在温度为15～20 ℃时，香螺幼螺的O∶N值随温度的升高而增大，平均值为13.796 6，20 ℃时达到最大值(15.027 3)；而当温度为20～30 ℃时，O∶N值明显下降，平均值为7.844 1，30 ℃时达到最小值(3.103 9)。方差分析表明，温度对O∶N有极显著影响 (P<0.01)。
表1香螺幼螺在不同温度下的O∶N值
Tab.1TheO∶NratioofjuvenilewhelkNeptuneacumingiiatdifferenttemperature
温度temperature/℃O∶N平均值average样本数n1512 5658±0 757192015 0273±1．75869255 4011±0．68309303 1039±0．84203
经计算，15～20、20～25、25～30 ℃时，幼螺的温度系数Q10分别为1.822、0.188、0.260。可以看出，温度为15～20 ℃时，香螺幼螺对温度的变化较为敏感，温度的上升对其呼吸速率的影响较大，表现为随温度的上升呼吸速率不断增大；温度为20～25 ℃时，香螺幼螺对温度的变化同样也较为敏感，表现为随温度的上升呼吸速率不断降低；温度为25～30 ℃时，香螺幼螺对温度的变化相对来说并不太敏感，原因是当温度上升到一定值时，幼螺的呼吸速率已非常低，不会对温度的变化作出较大的反应。这也证实了香螺幼螺呼吸速率最大时的温度在20 ℃左右。
2.4不同盐度下幼螺的氧氮比(O∶N)
从表2可见：在盐度为19～34时，香螺幼螺的O∶N值随盐度的升高而增大，平均值为7.104 3，盐度为34时达到最大值(12.565 8)；而当盐度升高到39时，O∶N值呈下降趋势。方差分析表明，盐度对O∶N有极显著影响 (P<0.01)。
表2香螺幼螺在不同盐度下的O∶N值
Tab.2TheO∶NratioofjuvenilewhelkNeptuneacumingiiatdifferentsalinities
盐度salinityO∶N平均值average样本数n194 1934±0 89046245 9809±0 79989295 6769±0 326863412 5658±0 757063910 2278±0 40333
呼吸和排泄是一切生命体最重要的新陈代谢过程，是衡量生物是否健康生长的重要理化指标，也是生物学研究的主要内容之一。温度和盐度是影响海洋生物生命活动的主要环境因子，表现在各个方面，如存活繁殖[8]、摄食生长[9]、耗氧率和排氨率[10-11]等。本研究中试验对象为香螺幼螺，幼螺的新陈代谢主要为其生长发育提供能量，其个体大小、性别、生理状况、繁殖情况等影响机体新陈代谢的因素，对耗氧率和排氨率产生的影响均较小。
3.1温度对香螺幼螺耗氧率和排氨率的影响
温度对动物的生长、发育和代谢强度有很大的影响。本试验结果表明，温度对香螺幼螺耗氧率和排氨率影响显著。罗杰等[12]研究表明，当温度处于某一适宜的范围内时，贝类耗氧率会随温度的上升不断增加，但如果高于某一温度范围时其耗氧率就会出现异常。原因是随着温度的升高，动物体内酶的活性逐渐增强，体内物质的生化反应速率得到加强，导致需氧量增加，从而使生物的呼吸速率加快；而一旦超过某一特定的温度，酶的活性将会受到抑制，导致生物体内的生理功能发生紊乱，耗氧率就会急速下降[13-17]。香螺主要分布于中国北部沿海，属于低温种贝类，特定的生长环境决定了其适宜的生长温度偏低，根据本研究结果，香螺耗氧率即代谢强度最高时对应的温度值为20 ℃，表明其最适生长温度为20 ℃左右，合理控温有利于香螺的人工繁育和养殖。
贝类排泄的产物主要有氨、尿素、氨基酸等，同时还有少量黏液。绝大多数双壳类、腹足类的主要排泄产物为氨，占总排泄量的70%或更多，其余部分因种类不同所占比例不等。本试验结果表明，香螺幼螺单位体质量排氨率随温度的变化呈先增加后降低的趋势，这与常亚青等[18]、姜祖辉等[19]、王俊等[20]的研究结果相一致。出现这样的结果，可能是温度对代谢所需酶的活性产生的影响所致。金春华[21]、栗志民等[22]的研究表明，在试验设定的温度范围内，贝类的排氨率随温度的上升不断增加，这与本研究中显示出现拐点的结果不同，可能是不同海域的贝类对于温度的适应范围不同所致，也有可能是不同物种对温度的适应范围不同所致。
3.2盐度对香螺幼螺耗氧率和排氨率的影响
盐度是海水养殖中重要的环境因子，其变化对水生生物的生理代谢具有明显的影响。Navarro[23]研究发现，当盐度为18～30时，绍罗贻贝Choromytiluschorus的耗氧率随盐度的降低而降低；当外界盐度达到20.1时，大西洋有肋贻贝Modiolusdemissus出现壳关闭现象[24]；Djangmah等[25]研究发现，外界盐度降低到5.4时，老蚶Andarasenilis出现死亡。本试验结果表明，盐度对香螺幼螺呼吸和排泄的影响极显著(P<0.01)，当试验盐度为19～29时，香螺幼螺的耗氧率和排氨率随盐度的升高而逐渐增大，排氨率的峰值出现在盐度为29时，超过这一值时，排氨率逐渐下降；而耗氧率峰值出现在盐度为34时，超过这一值，耗氧率也逐渐下降。因此，盐度为29～34是香螺幼螺生长的最佳盐度范围。这一试验结果与对方斑东风螺Babyloniaareolata[5]、角蝾螺Turbocornutus[26]的研究结果相似。而张媛等[27]对橄榄蚶Estellarcaolivacea的研究结果显示，盐度对其影响显著(P<0.05)，这可能与物质亲缘关系的远近对盐度适应范围不同有关。外界盐度对于贝类生物体内环境渗透势的影响很大，当盐度过低或过高时，贝类通过将贝壳关闭来避免高渗或低渗的影响，这是贝类长期进化过程中形成的生理保护反应。最适盐度的不同往往与贝类所生活的环境有关，香螺分布在黄渤海海域，这一带海域盐度相对于其他海域如南海和东海及河口地区要高，使得本试验中得到的香螺最适盐度偏高于其他海域贝类[21-22]的适宜盐度，属于正常现象。本研究结果可为香螺人工养殖过程中盐度的合理控制提供参考依据。
3.3香螺幼螺的O∶N值分析
氧氮比(O∶N)是表示动物呼吸底物的重要参数，是指生物体内蛋白质与脂肪和碳水化合物分解代谢的比率。O∶N值大表示动物代谢所消耗的能量较少的部分由蛋白质所提供，多数均由脂肪和糖类所提供。生物体在正常的生长期间，蛋白质会不断积累，此时生物体内蛋白质的代谢会相对较少。因此，通过O∶N值能够估计出动物在代谢中所消耗的能源物质的化学本质。研究表明，O∶N值的变化与有机体面临的环境压力有关[19]，所以其可以指示有机体对环境压力的适应程度[5]。本研究中得出，在温度为15～20 ℃时，香螺幼螺的O∶N值随温度的升高而增大，而当温度超过20 ℃时，O∶N值随温度的升高而明显下降，这说明香螺幼螺体内脂肪和碳水化合物的分解代谢水平在温度为20 ℃时最高，而蛋白质的代谢水平则在该温度时最低，当处于较低和较高的温度条件时，香螺幼螺氨基酸代谢活跃，氨氮参与了渗透压调节。当盐度为19～34时，香螺幼螺的O∶N值随盐度的升高而逐步增大，当盐度超过34时，O∶N值则随盐度的升高而逐步降低，这说明在本试验盐度范围内，香螺幼螺的O∶N值在盐度为34时最高，蛋白质的代谢水平在该盐度时最低。这一结果与Navarro等[23]的研究结果相似。蛋白质的代谢水平过高，会使生物体内的蛋白质消耗过量，难以积累，从而影响生长，最终会导致生物个体的消瘦与死亡。O∶N值从侧面佐证了香螺幼螺的最适温度20 ℃，最适盐度为29～34。
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Abstract：The effects of temperature and salinity on respiration and excretion were studied in juvenile whelkNeptuneacumingiiwith shell length of 3.41 cm±0.25 cm by an experimental ecological method. The results showed that the salinity and the temperature led to significant influence on the oxygen consumption rate，ammonia excretion rate and O∶N in the juveniles(P<0.01). Within a given salinity, the oxygen consumption rate and ammonia excretion rate were found to be increased with elevated salinity first, and then decreased in the treatment groups. The oxygen consumption rate was increased with elevated salinity at a salinity range from 19 to 34, and decreased at a salinity of over 34. The ammonia excretion rate was increased with increase in salinity at a salinity range from 19 to 29, but decreased at a salinity of more than 29. The relationship between oxygen consumption rate (RO) and the salinity (S) was expressed asRO=-0.0006S2+0.0382S-0.4622(R2=0.9115); relationship between the ammonia excretion rate (RN) and the salinity (S) was described asRN=-0.0001S2+0.0049S-0.0451(R2= 0.5529). In the temperature experiment, both oxygen consumption rate and ammonia excretion rate in the juveniles in the treatment groups were found to be increased with rising temperature first, and then decreased, the maximal oxygen consumption rate at 20 ℃ and the maximal ammonia excretion rate at 25 ℃. The relationship between consumption rate (RO)and temperature (T) was expressed as the formula:RO=-0.0014T2+0.0514T-0.2074(R2=0.8017); and the relationship between ammonia excretion rate (RN) and temperature (T) was described as the formulaRN=-0.0013T2+0.0078T+0.0109(R2=0.8260), indicating that the optimum temperature for the survival of the juveniles is 20 ℃ and suitable salinity from 29 to 34.
Key words：Neptuneacumingii; salinity; temperature; oxygen consumption rate; ammonia consumption rate
DOI：10.3969/J.ISSN.2095-1388.2014.03.010
文章编号：2095-1388(2014)03-0251-05
收稿日期：2013-09-23
基金项目：国家自然科学基金资助项目(30901107)；国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201305002)
中图分类号：S968.3
文献标志码：：A