温度驯化对棘腹蛙蝌蚪耐受性的影响

    张小琴　袁连菊

    

    

    

    摘 要：为探究温度驯化对棘腹蛙（Quasipaa boulengeri）蝌蚪的生长发育及耐受性的影响，将棘腹蛙蝌蚪驯养于不同温度下3周，采用温度梯度装置和统计学原理分析温度驯化对棘腹蛙蝌蚪生长发育及耐受性的影响。试验结果表明：温度驯化对棘腹蛙蝌蚪的生长发育速度具有显著影响（P<0.05），表现为相同时间内15～25 ℃下棘腹蛙蝌蚪发育速度最快，10 ℃下生长发育速度最慢;棘腹蛙蝌蚪的最适温度和最高逃避温度随温度的升高而增大，最高逃避温度大于最适温度，且15～25 ℃下棘腹蛙蝌蚪的最适温度范围和最高逃避温度均高于恒温组和室温组;最适温度的驯化反应速率小于最高逃避温度，表明温度驯化对棘腹蛙蝌蚪的最高逃避温度影响较大，而对最适温度影响较小。综上所述，温度驯化可加快棘腹蛙蝌蚪的生长发育速率，提高其对环境的适应力和耐受能力。

    关键词：棘腹蛙（Quasipaa boulengeri）蝌蚪;温度驯化;最适温度;耐受率;驯化反应率

    温度对于两栖类的生长、分布、繁殖、性别以及生存都有极大的影响。棘腹蛙（Quasipaa boulengeri）是我国特有的两栖动物，主要分布于我国的西南地区[1]。棘腹蛙具有较高的药用、食用和研究价值，在生态系统中也被视为环境检测的指示性动物。气候变暖、环境温度改变、栖息地不断减少、人类捕捉等多种因素使野生棘腹蛙种群数量逐渐减少，该物种已被列入《中国濒危动物红皮书》。徐敬明研究了不同温度对棘腹蛙蝌蚪生长的影响，发现其生长发育的最适温度在21 ℃[1]。有学者研究了温度驯化对林蛙蝌蚪、大蟾蜍蝌蚪[2]、泽陆蛙蝌[3]热耐受性的影响，而温度驯化对棘腹蛙蝌蚪耐受性方面的研究还较少。驯化可调整生物对某一生态因子的生长耐受范围程度，提高生物对环境的适应能力。本研究的目的是探究不同温度驯化对棘腹蛙蝌蚪生長发育及耐受性的影响，为人工养殖、保护棘腹蛙提供一定的理论基础。

    1 试验材料

    棘腹蛙蝌蚪采购于雅安市林溪地棘胸蛙养殖专业合作社，为25鳃盖褶完成期[4]。试验期蝌蚪主要饲喂煮熟的蔬菜叶、南瓜、猪内脏以及自制的混合饵料（豆粉∶鱼粉∶红苕淀粉∶麦麸=1∶1∶1∶1，各称取0.1 g的板黄散、多维、三黄散、氟苯尼考粉拌入饲料中，加水拌成糊状并蒸15 min即可），每天9：00和17：00喂食，每隔2 d换一次水。

    1.1 试验器材及药品

    人工智能气候箱（HPG-400HX）、温度计、电子红外测温枪、分析天平、游标卡尺、95%酒精。

    1.2 试验用水

    试验用水取自阿坝师范学院教师公寓后的流动水源，取回的溪水需静置24 h，沉淀沙土等杂质。在收纳箱中注入7 cm深的溪水提前一天放入相应温度的人工智能气候箱内，再放入蝌蚪。换水时需要一个可替换的相同水温，避免温度差异引起试验误差。若蝌蚪连续多次游到水面呼吸空气，下沉时留下气泡，表明蝌蚪在水中缺氧需要及时补氧换水。

    2 试验方法

    2.1 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪生长发育的试验

    选择长势相同、健康的棘腹蛙蝌蚪随机分为6组（40只/组），在收纳箱内饲养3 d。根据棘腹蛙蝌蚪生长发育的最适温度21 ℃[1]，设置10、15、20、25、15～25 ℃和室温组（试验期间白天温度范围（D）：（29.48±2.17）℃;夜间温度范围（L）：（17.57±1.43）℃;温度变化范围（29～17.57 ℃））6个组，试验前各组蝌蚪绝食24 h。收纳箱中注入7 cm深的水，每个人工智能气候箱中放入两个收纳箱，便于换水。在10、15、20、25、15～25 ℃的人工智能气候箱中和室温下驯化3周。人工智能气候箱的光照时间为11 D∶13 L、湿度为70%。测量蝌蚪的体重、全长、体宽、尾长作为初始值，蝌蚪的外形量度借鉴《中国两栖动物检索及图解》[5]，此后每隔6 d随机挑选20只测量。

    2.2 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪耐受性的影响

    2.2.1 最适温度、最高逃避温度的测定 使用温度梯度装置[2]（60 cm×4 cm×4 cm金属盒、冰水浴、恒温水浴锅）测定最适温度和最高逃避温度，金属盒中加入2 cm的蒸馏水，将其一端置于0 ℃的冰水混合物中，另一端置于恒温水浴锅（温度为60 ℃）中形成一系列的温度梯度。用电子红外测温枪测量水槽内蒸馏水温度。

    2.2.2 耐受率的测定 试验采用可调节的恒温加热器（GD-100）以1 ℃为单位逐渐升高水温至70%的棘腹蛙蝌蚪出现休眠现象时为其最高耐受温度。最低耐受温度的测量使用可调节的智能冰箱以1 ℃为单位逐渐降低水温至70%的棘腹蛙蝌蚪出现休眠现象时为其最低耐受温度[6]。每次试验随机选择15只棘腹蛙蝌蚪进行试验。

    2.2.3 驯化反应速率（ARRs） 驯化一词是指生物在实验室或自然条件下，诱发的一种生理补偿机制，从而改变该生物的某些特性，提高对环境的抵抗力[7]。驯化反应速率可反应不同驯化温度对棘腹蛙蝌蚪的影响，驯化反应速率数值越大代表对其影响越大[8]。

    2.3 试验数据处理

    数据统计前，对所有数据进行正态性检验，试验数据采用SPSS 23.0软件进行单因素、双因素方差分析、回归分析及显著性分析。最适温度范围和最高逃避温度范围用平均值±标准差表示，驯化反应速率使用驯化温度总的温度变化/耐受温度变化表示。

    最适温度的ARRs=（25-10）/（25 ℃驯化下的最适温度-10 ℃驯化下的最适温度）

    最高逃避温度的ARRs=（25-10）/（25 ℃驯化下的最高逃避温度-10 ℃驯化下的最高逃避温度）

    耐受率=正常存活数/总数

    3 结果与分析

    3.1 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪生长发育的试验

    驯化温度对棘腹蛙蝌蚪生长发育影响的显著性分析结果见表1，单因素方法分析结果见图1—图4。

    由表1可知，温度驯化对棘腹蛙蝌蚪的体重、全长、体宽、尾长均有显著性影响，显著性大小依次为：全长=体宽>体重>尾长。

    由图1可知10 ℃条件下棘腹蛙蝌蚪的生长发育速度最慢，平均值体重最小;15～25 ℃变温条件下棘腹蛙蝌蚪生长发育速度最快，平均值体重最大。在开始的7 d各组蝌蚪的生长发育速度的差异小，而14 d后蝌蚪的体重增重速率差异显著。

    由图2可知10、15、20 ℃条件下棘腹蛙蝌蚪第7天测量的平均值全长低于最初平均值全长，且试验期间10 ℃下的棘腹蛙蝌蚪全长变化差异较小;15～25 ℃下蝌蚪的全长生长速度明显快于其他各组，在7～14 d间蝌蚪的生长发育速度呈上升趋势。

    由图3可知10、15 ℃下棘腹蛙蝌蚪测量的平均值尾长呈负增长，室温组、25 ℃的棘腹蛙蝌蚪前7 d平均值尾长与初始值相同;14 d后各组的平均值尾长增长速率发生改变，15～25 ℃驯化的蝌蚪平均值尾长均高于其他各组。

    由图4可知第7～14天20 ℃条件下蝌蚪的体宽增长幅度为最大，14 d之后增长速率变慢。10 ℃下的蝌蚪体宽值在不同时期的增长速率均低于替他各组各时期的体宽值。

    3.2 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪耐受性的影响

    3.2.1 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪最适温度及最高逃避温度影响的试验结果

    由表2、表3可知，各分组的最适温度与最适温度范围都不同。在恒温条件下，棘腹蛙蝌蚪的最适温度和最适温度范围及最高逃避温度随驯化温度的升高而增加，15～25 ℃组最适温度范围和最高逃避温度高于其他各组。通过回归分析发现温度驯化与棘腹蛙蝌蚪的最适温度和最高逃避温度都呈线性关系，表达式分别为：

    Y=1.320 X+14.854，P<0.05，N=120

    式中：Y为棘腹蛙蝌蚪的最适温度，X为驯化温度。

    Y=1.138 X+27.548，P<0.05，N=60

    式中：Y为棘腹蛙蝌蚪的最高逃避温度，X为驯化温度。

    3.2.2 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪耐受率影响的试验结果 由表4可知20、25、15～25 ℃下棘腹蛙蝌蚪的休眠温度较高，均在33 ℃浮动;而表5得出10 ℃下棘腹蛙蝌蚪的休眠温度为4.7 ℃，其低温耐受率小于高温耐受率。故20、25、15～25 ℃下棘腹蛙蝌蚪对高温具有较强的耐受性，10 ℃下棘腹蛙蝌蚪对低温的耐受性较强。3.2.3 温度驯化对棘腹蛙蝌蚪驯化反应速率影响的试验结果

    由表6可知在不同温度驯化下棘腹蛙蝌蚪的最高逃避温度的ARRs大于其最适温度的ARRs。温度驯化对棘腹蛙蝌蚪的最高逃避温度的影响较大，而对最适温度的影响较小。

    4 结论与讨论

    通过试验观察，10 ℃条件下的蝌蚪呈聚集性的分布于收纳箱的底部，并且运动缓慢、反应迟钝、心跳和呼吸较慢[9]，基本不进食;10 ℃和15 ℃条件下，每天的食物残渣较多，粪便量少，水质清澈;而20 ℃下相对于15 ℃下食物残渣较少;25、15～25 ℃及室温组的蝌蚪每天食物残渣少，粪便量多，水质浑浊，反应迅速。在低温状态下，蝌蚪通过减少运动和聚集性分布于底部来减少能量的消耗[10]来维持自身的生理代谢;故10 ℃下蝌蚪生长发育的速度缓慢。在适宜温度下，机体的生理代谢速度较快，其发育速度也较快。

    根据耐受定律可知，每种生物对一种生態因子都有一定的耐受范围，超过此范围生物将受抑制。生物对生态因子的耐受限度并非不可调节，可通过其它方法改变，如驯化、内稳态、适应[11]。通过驯化可以改变蝌蚪对温度的耐受性[12-13]。

    试验采取驯化改变棘腹蛙蝌蚪对温度的耐受能力和适应能力。试验结果表明，随着驯化温度的提高，其最适温度和最高逃避温度也随之增加，可知驯化温度对棘腹蛙蝌蚪的最适温度和最高逃避温度有显著影响。逃避温度反映了生物对温度变化所做出的一种应激反应，通过比较表2和表3可看出，最高逃避温度高于最适温度，表明棘腹蛙蝌蚪正常生活的温度范围小于各世代的环境温度变化范围[14]。变温条件下驯化的棘腹蛙蝌蚪的最适温度范围大于恒温组和室温组，并且变温下棘腹蛙蝌蚪的耐受温度要高于恒温和室温下的棘腹蛙蝌蚪，可知在变温条件下驯化可以产生较大最适温度范围，提高其适应能力和耐受能力。因此不同温度对棘腹蛙的最适温度和最逃避温度及对高温的耐受性都具有显著的影响。

    综上所述：适宜的温度驯养可以加快棘腹蛙蝌蚪的生长发育速度，不同的温度驯化可提高棘腹蛙蝌蚪的耐受性。在微观水平上，可进一步探讨温度驯化对其生理机制的影响。

    参考文献：

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    [2] 王立志，李晓晨，孙涛.中国林蛙蝌蚪和大蟾蜍蝌蚪的最适温度、逃避温度及致死温度[J].动物学杂志，2005（02）：23-27.

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    [9] WILSON R S，FRANKLIN C E. Inability of adult Limnodynastes peronii （Amphibia：Anura） to thermally acclimate locomotor performance.[J]. Comparative Biochemistry and Physiology A，2000，127（1）：21-28.

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    [11] 马媛，龙俊.几种生态因子对大蟾蜍中华亚种蝌蚪生存的影响[J].黔南民族师范学院学报，2005（06）：90-92.

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    [14] GILCHRIST G W.Specialists and generalists in changing environments.Ⅰ.fitness landscapes of thermal sensitivity.[J].Am Nat.，1995，146（ 2）：252-270.

    （收稿日期：2020-08-29）