不同生态因子对日本矶海绵耗氧率的影响

    曹善茂++孙凯++王利明

    

    

    摘要：静水条件下，研究了温度、盐度和pH值对日本矶海绵耗氧率的影响。试验结果表明：温度在13～22 ℃范围内，日本矶海绵的耗氧率随着温度的增大而增大，温度高于22 ℃，耗氧率则开始减小（P<0.05）；盐度在20‰～35‰范围内，日本矶海绵的耗氧率随着盐度的增大而增大，盐度高于35‰，耗氧率则开始减小（P<0.05）；pH在5～8范围内，日本矶海绵的耗氧率随着pH的增大而增大，pH高于8，耗氧率开始减小（P<005）。

    关键词：日本矶海绵；生态因子；耗氧率

    日本矶海绵（Reniera japonica）隶属于多孔动物门（Porifera）、寻常海绵纲（Demospongiae）、简骨海绵目（Haplosclerida）、矶海绵科（Renieridae）、矶海绵属（Reniera），是一种营固着生活的滤食性生物。海绵动物种类繁多，其骨针具有某些结构特性，如光学特性[1]，海绵动物体内有大量的共生微生物存在[2]，还可以从海绵动物体内提取到多种活性物质[3-5]；有些海绵也是一种污损生物，它会覆盖在牡蛎壳上，令牡蛎窒息死亡；海绵动物还可以当做细胞和发育生物学的研究材料，其中海绵活性物质的提取更是国内外研究的热点，但是关于海绵的基础研究相对较少。本文以大连周边海域常见的日本矶海绵为研究对象，对其在不同温度、盐度和pH值条件下的耗氧率进行了测定分析，以期补充海绵动物基础研究的相关数据。

    1材料与方法

    1.1试验材料

    日本矶海绵采自大连黑石礁的潮间带，共采得鲜重约2 kg的日本矶海绵，尽量去除日本矶海绵体表的杂物，尤其是一些海草和海藻，保持海绵出水孔的完整性然后将其暂养在实验室的自动控温循环水族箱内，连续充气，盐度31.5%，pH 82，水温19 ℃，早中晚各投喂海参复合饵料及螺旋藻粉一次，每两天全量换水一次，暂养一周，进行试验的前一天停止喂食。

    1.2方法

    正式试验前两天将暂养的环境因子逐步调至试验条件，采用静水法，设置5个温度梯度13 ℃、16 ℃、19 ℃、22 ℃、25 ℃；5个盐度梯度20‰、25‰、30‰、35‰、40‰；6个pH梯度5、6、7、8、9、10，每个梯度均设3个平行和1个空白，分别从低温、低盐度和低pH值做起。取5 g湿重海绵，放入装有海水（0.45 μm滤膜过滤）的500 mL锥形瓶中，封口，12 h的呼吸时间，耗氧率测定方法参照《GB 17378.4-1998海洋监测规范 第4部分 海水分析》，碘量法。

    1.3试验数据的处理

    选用SPSS19.0软件，对温度、盐度和pH条件下的试验数据进行单因素方差分析，并用Duncan法进行多重比较。

    2试验结果

    2.1温度对日本矶海绵耗氧率的影响

    日本矶海绵的耗氧率在不同温度下的影响见图1，分析表明：温度对日本矶海绵耗氧率的影响明显，在温度13～22 ℃范围内，日本矶海绵的耗氧率随着温度的增大而增大，在22 ℃时达到最大值0.028 mg/（g·h），高于22 ℃时，耗氧率则开始减小（P<0.05），在13 ℃时，日本矶海绵的耗氧率最低，其值为0.013 mg/（g·h）。

    图1日本矶海绵耗氧率与温度的关系

    2.2不同温度下盐度对日本矶海绵耗氧率的影响

    日本矶海绵的耗氧率在不同温度下受盐度的影响见图2。分析表明：盐度从20‰到35‰，日本矶海绵的耗氧率随着盐度的增大而增大，高于35‰时，耗氧率则开始减小（P<0.05）。盐度为35‰时，耗氧率达到最大，为0.026 4 mg/（g·h），盐度为20‰时，耗氧率的值最小，为0.008 6 mg/（g·h）。盐度对日本矶海绵的耗氧率影响显著（P<0.05），盐度和温度的交互作用对日本矶海绵的耗氧率影响显著（P<0.05）。

    图2不同温度下日本矶海绵耗氧率与盐度的关系

    2.3不同温度下pH值对日本矶海绵耗氧率的影响

    图3不同温度下日本矶海绵耗氧率与pH的关系

    日本矶海绵的耗氧率在不同温度下受pH的影响见图3：pH值在5～8范围内，日本矶海绵的耗氧率随着pH的增大而增大，大于8时，耗氧率开始减小（P<0.05）。pH为8时耗氧率最大，为0.031 3 mg/（g·h），pH为5时耗氧率最低，为0.005 3 mg/（g·h）。对试验数据进行方差分析表明，pH值对日本矶海绵的耗氧率影响存在差异显著性（P<0.05），分析pH值与温度的交互作用对日本矶海绵耗氧率的影响，同样存在差异显著性（P<0.05）。

    3讨论

    水生动物的呼吸状况一般通过其耗氧率的高低来表现，耗氧率是指单位时间（h）、单位体重（g或kg） 生物所消耗的氧量（ mg或 mL），水生动物的代谢水平以及变化规律都可以通过耗氧率数值的高低来判断，因此，知道了动物的耗氧率，就可以间接地了解动物所处环境对他们的影响以及自身的一些生理变化[6]。

    3.1温度

    国内外在研究温度影响耗氧率的过程中发现，温度的变化对水生动物的耗氧率均有不同程度的影响，而且这种影响在合适的温度范围内成正比[7]。分析原因可能为温度发生变化，水生动物的各个器官和组织也会跟着发生适应性的变化，从而使身体内的生理生化反应也随着发生改变，或加快呼吸，或减慢呼吸，耗氧率的数值则随着呼吸的加快或减慢也相应的增大或减小。当水温超过某水生动物的适温时，由于对水温的不适应性，耗氧率则会随着水温的增大而减小。本试验中，日本矶海绵的耗氧率随着温度的增大而增大，耗氧率的最大值出现在温度为22 ℃时，然后随着温度进一步增加，日本矶海绵的耗氧率反而开始减小，其变化规律与上述研究结果相似。

    3.2盐度

    盐度对耗氧率的影响常体现在海水养殖中，不同盐度对海洋生物耗氧率的影响一般比较明显，通过研究大量的海洋生物发现，其耗氧率会随着盐度的变化而变化，海洋生物主要通过体内渗透压的改变来适应海水盐度的变化，海水盐度的变化时刻影响着海洋生物的生理活动。在本试验中，当盐度与自然海水接近时，耗氧率最大，海水盐度与自然海水盐度一致时海洋生物的耗氧率最高这一结果在他人的研究中都曾出现[8-9]，盐度高于35‰和低于35‰，日本矶海绵体内的渗透压改变，耗氧率都未达到最大值。

    3.3pH值

    pH在一定程度上影响着生物的生长，水环境中pH的改变对水生生物都有一定的影响，他们对pH的适应范围一般不同[10-11]。本试验中，pH为8时，日本矶海绵的耗氧率最高，高于8和低于8，耗氧率均未达到最大值，表明日本矶海绵适应pH为8的水环境，此时的代谢较旺盛，而在pH为5和10时，由于日本矶海绵对水体pH改变的不适应性，耗氧率偏低。

    参考文献：

    [1] Sundar V C，Yablon A D，Grazul J L.Fibre-optical features of a glass sponge [J]. Nature，2003，424（6951）：899-900

    [2] Stierle AC，Cardellina JH，Singleton FL.A marine Micro-coccus produces metabolites ascribed to the sponge Tedania ignis.Experientia，1988，44（1） ：1021

    [3] Gauvin A，Aknin M，Smadja Jet al.Biologically active sesterterpenes from a marine sponge.Riv ItalEPPOS，1998，（Spec.Num.）：622-626

    [4] Aoki Shunji Yoshioka Yasuhiro，Miyamoto Yasuhisaet al.Agosterol A，a novel polyhydroxylated sterol acetate reversing multidrug resis-tance from a marine sponge of Spongiasp. TetrahedronLett， 1998，39（35）：6303-6306

    [5] Bokesch H R， Pannell L K， Mckee T C，et al. Coscinamides A， B and C，three new bis indole alkaloids from the marine sponge Coscinoderma sp.[J]. Tetrahedron Lett， 2000，41：6305-6308

    [6] LEE H，LEE BP，PHILLIP B，et al.A reversible wet/dry adhesive inspired bymussels and geckos[J].Nature，2007，448：338-342

    [7] 宋苏祥，刘洪柏，孙大江，等，史氏鲟稚鱼的耗氧率和窒息点[J].中国水产科学，1997，4（5）：100-103

    [8] Morgan J D and Iwama G K，Salinity effects on oxygen consumption，gill Na，K-AT pase and ion regulation in Juvenile coho salmon[J].Joural of Fish Biology.1998，53（5）：1110-1119

    [9] 王芳，王昭萍.董双林，等.盐度对二倍体和三倍体长牡蛎呼吸和排泄的影响[J].海洋科学，2003，27（6）：73-75

    [10] 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

    [11] 尾崎久雄.鱼类生理学讲座第2卷Ⅲ.呼吸の生理[M].东京，绿书房.1970：161-253

    Effect of different ecological factors on the oxygen

    consumption rate of Reniera japonica

    CAO Shanmao，SUN Kai，WANG Liming

    （Dalian Ocean University Key Laboratory of Liaoning Province，the recovery of

    biological resources and habitat restoration Dalian-Liaoning 116023）

    Abstract：Effects of temperature（13，16，19，22and25 ℃），salinity（20‰，25‰，30‰，35‰and40‰），pH values（5，6，7，8，9and10） on influent oxygen consumption rate of Reniera japonica.The results show that：the oxygen consumption rate of Reniera Japonica increases with the rise of temperature when the temperature is 13～22 ℃，when higher than 22 ℃，the decline appears apparently（P<0.05）.When the sanlinity is 20‰～35‰，the oxygen consumption rate of Reniera japonica increases with more salinity，when higher than 35‰，the decline appears apparently（P<0.05）.When pH is 5～10，the oxygen consumption of Reniera japonica increases with higher pH，when 8～10，the rate decline as higher pH（P<0.05）.

    Key words：Reniera japonica；ecological factor；oxygen consumption rate

    （收稿日期：2015-04-02）