温度、盐度、pH对青岛菊海鞘耗氧率的影响

    

    

    

    摘要：在静水条件下，研究了温度、盐度、pH对青岛菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）耗氧率的影响及其变化规律。结果表明：（1）在13～19 ℃之间，青岛菊海鞘的单位湿重耗氧率随着温度的升高而增大，高于19 ℃时其耗氧率急剧降低（P<0.01）；（2）盐度与青岛菊海鞘耗氧率的关系呈“倒钟”型曲线，在不同温度下盐度在20‰～30‰之间，变化的趋势基本相同，随着盐度的升高，青岛菊海鞘的耗氧率明显增大，在30‰时达到最大值；（3）在pH为8时，青岛菊海鞘表现出较高的耗氧率，而pH低于6和高于8时则明显下降（P<0.01）。

    关键词：青岛菊海鞘；生态因子；耗氧率

    中图分类号：Q178.53文献标志码A

    青岛菊海鞘（Botryllus tsingtaoensis）为菊海鞘中的一种，现分布于渤海与黄海海岸，属于温水种，在一年中的温暖季节6-11月均能迅速生长繁殖。其分布极广，数量极大，是我国黄渤海海域常见的污损生物种类。呼吸是青岛菊海鞘新陈代谢的基本生理活动，也是评价青岛菊海鞘对海洋生态系统影响的重要内容。国内有关水生动物耗氧率的研究多集中在有经济价值的种类，对污损生物种类研究较少，少数学者如曹善茂等（2012）、张继红等（2000）、姜爱莉等（2011）[1-3]曾开展了对曼氏皮海鞘、柄海鞘、玻璃海鞘和中国瘤海鞘耗氧率的研究。对于青岛菊海鞘这一常见海鞘类污损生物，国内外对其研究还属空白，就青岛菊海鞘呼吸的生理研究也尚未见报道。因此，本研究选择我国北方沿海常见的青岛菊海鞘作为研究对象，研究了温度、盐度、pH对青岛菊海鞘耗氧率的影响及其变化规律，从而了解青岛菊海鞘的呼吸代谢活动及其相关因子，为评价养殖生物所受影响及评估养殖容量提供参考。

    1材料与方法

    1.1材料

    实验用的青岛菊海鞘采自大连黑石礁海域的潮间带，现场水温约13 ℃，盐度33‰左右，pH值在7.9～8.2范围内。将青岛菊海鞘及其所附着的海带一起带回实验室，之后用解刨剪刀沿青岛菊海鞘生长的边缘进行修剪，尽量减少其所附带的海带量，完成之后放入与外界海水温度相同的自动流水控温水槽（海水盐度31‰～33‰）中进行充气暂养，每天早晚各换水一次，每日投喂饵料海洋活体酵母和新月菱形藻2次。暂养期为一周。实验前1 d，停止投饵，选择健康活动性好的个体。

    因为青岛菊海鞘无法在保证个体完整的情况下将其从海带等附着物上剥离下来，所以在实验中使用带有海带附着物的为实验样品，在选取样品的时候尽量选取附着物薄、重量轻的为实验样品。在进行实验前进行了带有附着物与纯青岛菊海鞘重量的转换实验。在实验样品中选取随机10 g带有附着物的实验样品20组，将青岛菊海鞘剥离下来分别称取其重量为5.2、7.1、4.8、5.4、6.0、6.6、6.3、5.4、5.7、6.8、6.3、5.6、5.4、5.8、62、5.9、4.3、6.7、5.5、6.2 g，通过计算求得平均在10 g混合样品中有5.86 g青岛菊海鞘纯样品。为此在以后的实验中以10 g混合样品（纯青岛菊海鞘5.86 g）为单位湿重样品。

    1.2方法

    1.2.1实验方案青岛菊海鞘暂养一周后选取健康活动性好的个体。

    温度对耗氧率的影响实验设置5 个温度梯度，分别是13 ℃，16 ℃，19 ℃，22 ℃，25 ℃。每个温度梯度组设置3 个平行和1 个空白对照。在实验青岛菊海鞘放进各预设温度组后从常温开始，通过每日升降0.5～1 ℃而达到实验温度。

    盐度对耗氧率的影响实验，温度设置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 个温度梯度，升温驯化结束后调节各温度水平下的盐度。每个温度水平下设置5个盐度梯度，分别是20‰，25‰，30‰，35‰，40‰。各盐度组设立3个重复组和一个空白对照组。

    pH对耗氧率的影响实验，温度设置13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃ 5 个温度梯度，升温驯化结束后调节各温度水平下的pH值。每个温度水平下设置5～10这6个pH水平，各pH组设立3个重复组和一个空白对照组。

    1.2.2数据采集方法实验采取静水封闭系统。实验用水为实验前一天用0.45 μm滤膜抽滤的海水。用500 mL的三角锥瓶装满海水充氧后，装入实验用海鞘10 g，其中含有青岛菊海鞘5.86 g。随后用塑膜皮筋封牢瓶口。

    1.2.3计算公式和数据处理方法

    耗氧率实验使用Winkler碘量法。单位湿重耗氧率R的计算公式为：

    R=V×（Dt-D0）T×W

    其中，Dt和D0分别表示实验结束时实验组水样和空白组水样的溶氧质量浓度（mg/L），V表示实验水体体积（L），T代表实验持续时间（h），W表示实验样品的重量（g）。

    利用Excel 和SPSS 18.0 软件对数据进行处理。

    2结果与分析

    2.1温度对青岛菊海鞘耗氧率的影响

    不同温度下青岛菊海鞘的耗氧率见图1。在温度13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃下单位湿重的耗氧率分别是：0.577 mg/g·h、0.749 mg/g·h、0.944 mg/g·h、0.539 mg/g·h、0.214mg/g·h。可以看出，温度对青岛菊海鞘耗氧率的影响作用明显。在13～19 ℃之间，青岛菊海鞘的耗氧率随着温度的升高而增加，在19 ℃达到最高值。当温度超过19 ℃时，耗氧率反而降低。在低温度时，青岛菊海鞘的耗氧率变化率较小，而在较高温度时变化率较大。

    图1青岛菊海鞘的耗氧率与温度的关系

    2.2不同温度下，盐度对青岛菊海鞘耗氧率的影响

    不同盐度下，青岛菊海鞘耗氧率的变化见图2；盐度20‰、25‰、30‰、35‰、40‰下的5个温度梯度的青岛菊海鞘的平均耗氧率如表1。不同温度下盐度对青岛菊海鞘的影响趋势大体一致，均呈现先升高再降低的趋势。方差分析结果表明，盐度，盐度与温度的交互作用对青岛菊海鞘耗氧率的影响均为显著（P<0.05）。从图2可以看出，盐度对青岛菊海鞘耗氧率的影响作用明显。在盐度不变的情况下，温度为19 ℃时，耗氧率最高。在保持温度一定的情况下，盐度为30‰时其耗氧率最高。在低盐条件下，青岛菊海鞘的耗氧率变化率不明显，而在较高盐度时，变化趋势较大。

    2.3不同温度下，pH对青岛菊海鞘耗氧率的影响

    不同pH下，青岛菊海鞘耗氧率的变化见图3；pH为5、6、7、8、9、10下的5个温度梯度的青岛菊海鞘的平均耗氧率如表2。从图3可以看出，pH值对青岛菊海鞘耗氧率的影响作用明显。不同温度下pH对青岛菊海鞘的影响趋势大体一致，均呈现先升高再降低的趋势。方差分析结果表明，pH值，pH值与温度的交互作用对青岛菊海鞘耗氧率的影响均为显著（P<0.05）。各温度间耗氧率的梯度明显在pH为8时都达到最大值，pH为5时达到最小值。

    3.1温度

    许多研究表明，在适温范围内，水产生物的耗氧率一般随温度的升高而增大，即水温高低与动物耗氧率大小成正比。这是生物体内酶作用的结果。曼氏皮海鞘在温度为12～20 ℃范围内，个体耗氧率随温度的升高而逐渐增大，高于20 ℃后则明显下降。本实验得出的青岛菊海鞘的耗氧率在13 ℃到19 ℃的范围内都是随温度升高而增大。因为温度升高，青岛菊海鞘的组织器官的活动性能提高，新陈代谢速度加快，进而导致耗氧率增高。本实验中，通过图1，能够清晰地看出在温度为19 ℃时，青岛菊海鞘的耗氧率达到最高值，在温度为13 ℃、25 ℃时，青岛菊海鞘的耗氧率都很低。同时也能发现温度在13～19 ℃变化中，耗氧率会随温度的升高而增加，在温度高出19 ℃后，耗氧率随温度的升高而迅速下降。这些也充分验证青岛菊海鞘在适宜的温度下最为活跃。因此，在高温季节比如夏季，由于青岛菊海鞘的耗氧率变高，容易使养殖区海水中的局部水体溶解氧不足，对养殖生物的呼吸活动造成威胁，要特别注意养殖生物的缺氧问题。

    当温度超过某一温度后，可能是由于外界温度已超过了该种类的适温上限，体内酶的活力降低，从而导致耗氧率的降低。

    3.2盐度

    盐度是重要的环境因子。盐度对于生物体耗氧率的影响原因在于盐度对于生物体内渗透压的改变。在本实验中，盐度对青岛菊海鞘耗氧率的影响验证了这一观点。在低盐度（20‰）和高盐度（40‰）的环境中，青岛菊海鞘的耗氧率较低。张晓凌在研究柄海鞘耗氧率与盐度的关系时，同样在低盐度（16‰）和高盐度（36‰）的情况下耗氧率最低。另外，水体中盐度的升高会伴随着水体溶解氧饱和度的降低也是不可忽视的原因。海鞘是一种广盐性的海洋生物，对盐度的适应性较好，所以在本实验中设置的5个盐度梯度下，青岛菊海鞘都有一定的呼吸运动。因此，在养殖时，要尽量选择青岛菊海鞘耗氧率低且不影响养殖生物呼吸代谢的盐度。

    3.3pH

    水生生物对水环境的pH值均有一定的适应范围。Harris等（1999）研究表明，当pH为6.08～6.72时，鲍鱼（Haliotis rubra）的耗氧率明显低于pH为8.45时的耗氧率[8] ；吴常文[9]（2005）、张晓凌（2005）的研究也都证实了这一点。当pH值处在合适的水平时，青岛菊海鞘耗氧率较低。当pH值处在不适合的水平时，青岛菊海鞘就会表现出不适应，就会通过改变代谢状况，消耗较多的能量以适应外界环境。

    在本实验中，青岛菊海鞘对水环境的最适pH值为8。海鞘虽然是广盐性的海洋生物，但是在pH值的适应性上远不如对盐度的适应能力。在本实验中，作者发现在pH值为5和pH值为10的环境中，出现海鞘的死亡现象。

    4结论

    通过实验研究了温度、盐度、pH对青岛菊海鞘耗氧率的影响及其变化规律。结果表明：（1）在13～19 ℃之间，青岛菊海鞘的单位湿重耗氧率随着温度的升高而增大，高于19 ℃时其耗氧率急剧降低（P<0.01）；（2）盐度与青岛菊海鞘耗氧率的关系呈“倒钟”型曲线，在不同温度下盐度在20‰～30‰之间，变化的趋势基本相同，随着盐度的升高，青岛菊海鞘的耗氧率明显增大，在30‰时达到最大值；（3）在pH为8时，青岛菊海鞘表现出较高的耗氧率，而pH低于6和高于8时则明显下降（P<0.01）。

    本研究的不足之处在于是在实验状态下测定的青岛菊海鞘的耗氧率。生物体在静水封闭系统下的呼吸与其在自然的海水中的呼吸活动不尽相同。实验所测定的结果可能比青岛菊海鞘在自然状态下的耗氧率低。因此，在进行浅海养殖时，附着生物如青岛菊海鞘的耗氧率是需要考虑的因素。

    参考文献：

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    曹善茂，张丛尧，左骁.不同生态因子对曼氏皮海鞘耗氧率的影响[J].大连海洋大学学报，2012（03）：210-214

    [2] 张继红，方建光.几种常见海鞘的呼吸代谢研究[J].中国水产科学，2000（01）：16-19

    [3] 姜爱莉，于贞，王长海.Pb-（2+）对柄海鞘代谢的影响[J].北京理工大学学报，2011（02）：220-224

    [4] 刘勇， 施坤涛， 张少华， 等.贝类呼吸代谢的研究进展[J].南方水产科学， 2007，3（4）： 65-69

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    [9]吴常文， 朱爱意， 赵向炯.海水养殖杂交鲟对环境变化耐受性的试验研究[J].水产科学， 2005， 24（9）：1-4