环境温度对东北林蛙(Rana dybowskii)体温的影响

孙清琳徐骁骁刘鹏赵文阁

(哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨，150025)

环境温度对东北林蛙(Rana dybowskii)体温的影响

孙清琳 徐骁骁 刘 鹏赵文阁

(哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，哈尔滨，150025)

稿件运行过程

东北林蛙；体温；环境温度；体温调节

在10℃、16℃、22℃和28℃4个温度条件下，通过测量东北林蛙泄殖腔温度的方法，研究分析了东北林蛙2个不同种群在不同环境温度下的体温变化及其影响。结果表明，东北林蛙的体温随着环境温度的升高而升高，两性间体温无显著差异，但不同地理种群间体温存在一定的差异；恒温条件下，集安种群的体温没有明显日变化节律，而伊春种群的体温存在显著的日节律变化；伊春种群具有较低的体温和较强的体温调节能力。由此可知，环境温度是影响东北林蛙不同地理种群的体温及生理体温调节能力的主要因素之一。

温度变化是全球气候变化的最主要表现之一。气温作为一种重要的生态因子，温度升高或下降都能够显著影响动物的形态、生理和行为[1]，例如：温度升高能够使野生动物的分布区整体北移[2]、迁至高海拔地区、繁殖期提前[3]、新陈代谢加快、耗氧率增大、酶活性和激素含量发生改变[4]、孵化成活率下降[3，5]、运动速率和行为反应变快[6]、洄游路线和时间改变[7]；温度降低时，动物将停止繁殖行为，延迟排卵[8]。

由于环境温度的变化直接影响变温动物的体温[9]，而变温动物能量代谢和体温调节机制与恒温动物具有较大差异，因此，温度对变温动物的影响更为明显[9-14]，对其行为、繁殖和代谢活动起到关键的作用[15]。两栖动物大多具有夜行性和皮肤渗透性的特征从而不能完全依靠晒太阳来调节体温，因此，两栖动物主要依靠生理温度补偿进行小幅度的体温调节[9]。

东北林蛙(Ranadybowskii)隶属于蛙科(Ranidae)林蛙属，在国内广泛分布在东北地区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古等地，是一种适应寒冷气候的无尾两栖类动物，主要生活在林木茂盛、杂草丛生、以水源(山溪、河流)为中心的潮湿环境中[16]，是森林湿地生态系统的重要组成部分，在控制虫害方面起到重要的作用。本研究通过测量不同环境温度下东北林蛙的体温，比较东北林蛙体温的两性间差异，分析恒温条件下东北林蛙体温的日节律变化以及不同时间段东北林蛙体温的差异，从而探讨不同环境温度对东北林蛙体温的影响以及体温与环境温度的关系，不仅可以了解其生活史过程中对温度的需求，也对东北林蛙的人工养殖及物种保护提供重要依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物的采集

2015年4～5月期间，从黑龙江省伊春市和吉林省集安市两个东北林蛙的栖息地采集成体标本用于实验。伊春市(E128.9°，N47.7°)位于黑龙江省东北部的小兴安岭地区，年平均气温1℃；集安市(E126.0°，N41.3°)位于吉林省东南部的长白山地区，年平均气温5.5℃，两地相距约750 km。

1.2 实验动物分组及饲养

实验前2 d，选取伊春种群东北林蛙38只(雌雄各19只)和集安种群东北林蛙26只(雌雄各13只)，总计64只(取样时保证同一地区同一性别的东北林蛙个体大小无显著差异)，剪趾编号后分成4组放在玻璃缸(40 cm×40 cm×50 cm)中，然后将4个玻璃缸分别放在10℃、16℃、22℃、28℃的4个LRH-250-G型恒温培养箱内，每个恒温培养箱内放入东北林蛙16只，其中，10℃恒温培养箱内有伊春种群雌雄各4只、集安种群雌雄各4只，其余3个恒温培养箱内分别有伊春种群雌雄各5只、集安种群雌雄各3只。培养箱的光照时间为7：00～19：00，每隔1 d换1次与原来温度相同的水，每天20：00喂食黄粉虫1次，同时打开培养箱门通气30 min，尽可能保持4个实验玻璃缸置于除温度外其他环境相同。

1.3 体温测量

从2015年6月7日开始，每天7：00、11：00、15：00和19：00测量4次东北林蛙的体温。测量时，将东北林蛙从恒温培养箱中拿出后，立即用点温计(优利德UT325，精度为：0.002℃)插入其泄殖腔1.5 cm处测量体温并记录，然后再迅速放回到恒温箱中的玻璃缸内，共测量10 d，至6月16日结束。

1.4 数据处理

去除实验过程中死亡的12只东北林蛙个体数据，两个种群中共有52只东北林蛙的体温数据用于分析(表1)。使用SPSS21.0软件进行数据处理，所得数据用平均值±标准误差表示，用一天内4个时间点测量的体温平均值代表东北林蛙的日平均体温，用单因素方差分析(one way-ANOVA)进行差异显著性检验，分析体温的日变化节律，用最小显著极差法(LSD)进行多处理间比较，显著性水平设置为0.05，用Sigma Polt 10.0软件进行制图。

表1 不同实验温度下东北林蛙两个种群雌雄的个体数量

2 结果与分析

2.1 东北林蛙体温的比较

在不同恒温(10℃、16℃、22℃和28℃)条件下，不同地理种群(伊春种群和集安种群)、不同测量时间(7：00、11：00、15：00、19：00)段，东北林蛙两性间的体温没有显著差异(P>0.05)(表2、表3)，因此，将两性的数据合并后进行分析。

表2 东北林蛙伊春种群两性间的体温差异分析(℃)

表3 东北林蛙集安种群两性间的体温差异分析(℃)

2.2 东北林蛙不同地理种群体温的日节律变化

东北林蛙两个种群日节律变化表现出明显不同，集安种群的体温没有明显日变化节律，一天内的体温均保持恒定(10℃：F3，42=2.175，P>0.05；16℃：F3，45=0.510，P>0.05；22℃：F3，28=0.606，P>0.05；28℃：F3，30=2.209，P>0.05)；而伊春种群的体温存在显著的日节律变化，除了低温条件(10℃)外，其他恒温条件下东北林蛙伊春种群的体温随着时间的变化而呈下降趋势(10℃：F3，117=2.424，P>0.05；16℃：F3，87=7.603，P<0.05；22℃：F3，117=48.962，P<0.05；28℃：F3，109=7.080，P<0.05)(图1)。

2.3 东北林蛙体温与环境温度的关系

东北林蛙的体温随着环境变化而变化，呈显著正相关(图2)，7：00时的回归方程分别为y=0.744 67x+4.455 3，R2=0.988 15(伊春种群)，y=0.712 9x+5.188 9，R2=0.968 91(集安种群)，与y=x的交点温度分别为17.449℃(伊春种群)和18.073℃(集安种群)；11：00时的回归方程分别为y=0.679 12x+5.203 5，R2=0.981 86(伊春种群)，y=0.650 12x+6.265，R2=0.962 5(集安种群)，与y=x的交点温度分别为16.216℃(伊春种群)和17.906℃(集安种群)；15：00时的回归方程分别为y=0.708 48x+4.447 6，R2=0.970 21(伊春种群)，y=0.644 03x+6.540 4，R2=0.944 83(集安种群)，与y=x的交点温度分别为15.257℃(伊春种群)和18.373℃(集安种群)；19：00时的回归方程分别为y=0.707 02x+4.279 9，R2=0.959 65(伊春种群)，y=0.664 63x+6.207，R2=0.955 75(集安种群)，与y=x的交点温度分别为14.617℃(伊春种群)和18.508℃(集安种群)。由此可知，伊春种群的交点温度随着时间变化而逐渐下降，而集安种群的交叉点温度没有明显变化，且在相同时间下，集安种群的交点温度均高于伊春种群的交点温度。

图1 东北林蛙两个种群体温的日节律Fig.1 Daily rhythm of body temperature between two populations of Rana dybowskii

图2 东北林蛙不同种群体温与环境温度之间的关系Fig.2 The relationship between body temperature and ambient temperature of Rana dybowskii in different populations

3 讨论

在一些恒温动物及变温动物的蜥蜴类中，受到自身生理条件的影响(如怀孕[17]、个体大小[18]、体重[19-20]、行为[21]等)，不同性别之间的体温存在一定的差异[22-24]，但一些水栖种类如虎纹蛙[25]、鳄蜥[26-27]，其雌雄间体温差异不显著。在本实验中，不论是东北林蛙伊春种群还是集安种群，雌性和雄性东北林蛙的体温均没有显著差异，由此推测，水环境温度的稳定性是决定变温动物两性体温无显著差异的重要因素。

与其他变温动物一样[14]，东北林蛙不同种群的体温均随环境温度的升高而升高，但在恒温条件下，东北林蛙集安种群的体温与环境温度之间没有显著差异，没有明显日变化节律，而伊春种群的体温存在显著的日节律变化，一天内体温存在一定的波动。由于东北林蛙体温与环境温度的回归方程y=kx+b中的斜率(k)可以反应东北林蛙的生理体温调节能力的大小，k值越小，体温越接近于环境温度，表明生理调节能力越弱[19]，因此，东北林蛙伊春种群比集安种群具有较强的体温调节能力。

变温动物的体温与环境温度之间的关系还受等温点的影响，当环境温度高于等温点时，体温低于环境温度，当环境温度低于等温点时，体温高于环境温度[19]。一天内，两个种群的等温点随时间的变化而逐渐分离，回归方程与等温线也逐渐分离，在晚上时(19：00)，两个种群的体温存在明显差异(图2)，这是因为伊春种群所处的地理纬度高，环境温度较低，导致伊春种群表现出较低的体温，可能是变温动物不同地理种群与生活环境相适应的结果[12]。

由于缺乏两个种群在野外的体温数据及栖息生境中环境温度的相关数据，因此，在变温条件下东北林蛙的体温调节能力有待于进一步分析，关于变温动物等温点、等温区间及热生物学的相关理论有待于深入研究。而体温调节能力的不同又将如何影响其体内生理指标的变化，从而改变人类对它的认识和利用等均有待今后研究。

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Ranadybowskii；Body temperature；Ambient temperature；Thermoregulation

Influence of Ambient Temperature on BodyTemperature of Rana dybowskii

Sun Qinglin Xu Xiaoxiao Liu Peng*Zhao Wenge

(College of Life Sciences and Technology，Harbin Normal University，Harbin，150025，China)

Body temperatures of two populations ofRanadybowskiiwere analyzed under four ambient temperatures(10℃，16℃，22℃ and 28℃)by measuring cloacal temperature.The results showed that the body temperature ofR.dybowskiiincreased with ambient temperature.Male and female body temperatures were similar but there were differences between two geographic populations.Body temperature of the Ji’an population showed no significant diurnal rhythm，while the diurnal rhythm of body temperature in the Yichun population was significant.Body temperature of the Yichun population was lower than that of the Ji’an population，but thermoregulation capacity was stronger in the Yichun population.The ambient temperature was the most important factor regulating the body temperature and physiological thermoregulation ability of two geographic populations ofR.dybowskii.

2016-03-04

修回日期：2016-05-31

发表日期：2016-08-10

Q959.5

A

2310-1490(2016)03-266-05

哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(2014RFQXJ169)

孙清琳，女，21岁；主要从事两栖爬行动物生态学方面的研究。E-mail：793462060@qq.com

*通讯作者：刘鹏，E-mail：liupeng111111@163.com