光照、水温和密度对厚壳贻贝稚贝群聚性的影响

徐嘉康,彭莉华,高伟,沈和定,梁箫、2,杨金龙、2(.上海海洋大学水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海20306;2.上海海洋大学科技部海洋生物科学国际联合中心,上海20306)

光照、水温和密度对厚壳贻贝稚贝群聚性的影响

徐嘉康1,彭莉华1,高伟1,沈和定1,梁箫1、2,杨金龙1、2
(1.上海海洋大学水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室,上海201306;2.上海海洋大学科技部海洋生物科学国际联合中心,上海201306)

为研究光照、温度和个体密度对厚壳贻贝Mytilus coroscus稚贝群聚性产生的影响,分别在光照强度为0、10、20、60、200滋mol/(m2·s),海水温度为13、18、23益,厚壳贻贝稚贝密度为5、10、20、30、50个/培养皿(相当于0.28、1.64、3.27、4.91、8.18个/mL)条件下,进行3因素交互作用试验。结果表明:厚壳贻贝稚贝密度与群聚率呈极显著正相关(r=0.736),密度越高稚贝的群聚率越高,群聚性越强;同样,光照对厚壳贻贝稚贝的群聚性具有极显著影响(P<0.0001),但光照强度与群聚率呈极显著负相关(r=-0.675),光照越强稚贝的群聚率越低,群聚性越差;海水温度对稚贝的群聚性无显著性影响(P>0.05);光照、密度和水温三者的交互作用极显著影响厚壳贻贝稚贝的群聚性(P<0.0001)。本研究结果可为今后开展厚壳贻贝稚贝附着机制的研究及水产养殖稚贝中间培育提供理论基础和技术支撑。

厚壳贻贝;稚贝;附着;群聚性

厚壳贻贝与许多海洋无脊椎动物一样,幼虫会选择适宜的栖息地完成附着过程,并最终在栖息地变态发育成与成体形态相似的稚贝[3]。在厚壳贻贝稚贝的生长发育过程中,一旦外界环境发生显著变化影响稚贝的正常生长发育时,稚贝可自行切断足丝,爬行至新的栖息环境再次附着生长[3]。而无论是刚刚附着还是更换环境,厚壳贻贝的稚贝个体喜欢将附近的同种个体作为基质进行附着从而群聚生长,形成群聚,这种同种个体群聚的现象在海洋无脊椎动物中极为普遍。海洋无脊椎动物的这一特性,使其大量附着在水流畅通、海浪冲击较强的地域以及海洋人工设施的表面,不易清除,对海洋设施和海洋环境造成污损。目前,已有的相关研究多集中于厚壳贻贝由幼虫向稚贝完成附着变态这一环节,如外源性因子微生物被膜[4-5]和内源性因子G-蛋白偶联受体[6-8]等化学信号参与调控厚壳贻贝幼虫的附着变态过程,但对于厚壳贻贝群聚性的研究尚未见报道。本研究中,探讨了温度、光照和稚贝个体密度等对厚壳贻贝稚贝附着和群聚性的影响,旨在为阐明稚贝附着机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用厚壳贻贝稚贝取自浙江嵊泗县东海贻贝科技创新服务有限公司。壳长为(0.53依0.17) mm,壳高为(0.40依0.09)mm。试验开始后,先在实验室用直径为64 mm、高为19 mm的玻璃培养皿作为容器暂养1个月。暂养用海水(Auto-claved filtered seawater,AFSW)为经1.2滋m孔径滤膜过滤后再经高温高压灭菌处理的自然海水。暂养期间,水温控制在18益,海水盐度为30,充气培育,每天换水并投喂湛江等鞭金藻。

1.2 方法

在每个灭菌培养皿中分别加入20 mL AFSW,将挑选好的大小相近的厚壳贻贝稚贝均匀分布在培养皿内。依次设置密度组为5、10、20、30、50个/培养皿(相当于0.28、1.64、3.27、4.91、8.18个/mL),海水温度分别为13、18、23益,光照强度分别为0、10、20、60、200滋mol/(m2·s)。各试验组均设置9个平行组,观察厚壳贻贝幼贝的附着行为。试验分别在培养12、24、48 h时记录稚贝群聚个体数,并计算其相应的群聚率,其计算公式为

稚贝群聚率=(群聚生活稚贝总数/培养皿内稚贝总数)伊100%。

1.3 数据处理

试验结果用平均值依标准误表示(mean依S.E.),采用JMP 10.0.0软件和IBM SPSS Statis-tics 20软件进行统计分析及相关性检验。因不满足正态分布,故进行Wilcoxon/Kruskal-Wallis检验,进行差异性分析,使用SPSS Statistics 20软件进行3因素方差分析。使用多元分析方法进行温度、光照、密度对厚壳贻贝稚贝群聚性的相关性检验,显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 无光照条件下温度和个体密度对稚贝群聚性的影响

本试验中,因12、24、48 h的稚贝群聚率无显著性差异(P>0.05),故仅给出12 h的结果。从图1可见,在无光照条件下,当培养温度相同时,稚贝群聚率随个体密度的增加呈升高的趋势。当培养温度为13益时,个体密度为5、10、20个/培养皿的试验组群聚率分别为31.1%、31.1%和38.9%,3组间无显著性差异(P>0.05);个体密度为30、50个/培养皿时,群聚率分别为50.7%、53.3%,二者无显著性变化(P>0.05)。当培养温度为23益时,其试验结果与13益时相似,二者无显著性变化(P>0.05)。但当培养温度为18益时,个体密度为20个/培养皿时,其群聚率已达到50.0%,且显著高于5、10个/培养皿密度试验组(P<0.05),之后,稚贝群聚率随密度的增加并无显著性变化(P>0.05)。此外,当个体密度为5~30个/培养皿时,同一个体密度下随温度的升高,稚贝群聚率基本上无显著性变化(P> 0.05),但当个体密度为50个/培养皿时,培养温度为18益的试验组群聚率显著高于13益和23益组(P<0.05)。

图1 无光照条件下不同温度和密度对稚贝群聚性的影响Fig.1Aggregation of juvenile mussel Mytilus coruscus under various temperatures and densities condi-tions w ithout light

2.2 光照条件下温度和个体密度对稚贝群聚性的影响

在培养温度为13益条件下(图2-A),当个体密度为5个/培养皿时,光照强度增至10滋mol/ (m2·s),稚贝群聚率为26.7%,与无光照条件时[0滋mol/(m2·s)]的群聚率无显著性差异(P> 0.05);当光照强度增至20滋mol/(m2·s)时,稚贝群聚率降为8.9%;当光照强度增至200滋mol/ (m2·s)时,稚贝群聚率仅为4.4%,显著低于无光照时(P<0.05)。当个体密度为10、20个/培养皿时,稚贝群聚率随光照强度的变化虽有变化,但与无光照时相比无显著性差异(P>0.05)。个体密度为30、50个/培养皿时,光照强度在60滋mol/ (m2·s)以下时,稚贝的群聚率均无显著性变化(P>0.05);当光照强度增至200滋mol/(m2·s)时,群聚率显著低于无光照条件下的群聚率(P< 0.05)。由此可见,当培养温度为13益时,个体密度大于20个/培养皿时,稚贝群聚率随光照强度的增加而产生变化,当光照强度达到200滋mol/ (m2·s)时,稚贝群聚率相对于无光照时呈显著降低的趋势(P<0.05)。同时,在各光照强度条件下,稚贝群聚率随着个体密度的增加总体呈升高的趋势,与无光照时的趋势相似。

在培养温度为18益条件下(图2-B),当个体密度为5个/培养皿时,随着光照强度的不断增加,稚贝群聚率无显著性变化(P>0.05)。个体密度为10个/培养皿时,当光照强度增至10滋mol/ (m2·s)时,稚贝群聚率增至45.6%,显著高于无光照时(P<0.05);之后,稚贝群聚率随光照强度的增加而逐渐降低,当光照强度增至200滋mol/ (m2·s)时,稚贝群聚率降为10.0%,与无光照时无显著性差异(P>0.05)。当个体密度为20个/培养皿时,光照强度在60滋mol/(m2·s)以下时,稚贝群聚率均无显著性变化(P>0.05);但当光照强度增至200滋mol/(m2·s)时,稚贝群聚率显著降低(P<0.05)。当个体密度为30个/培养皿时,光照强度在20滋mol/(m2·s)以下时,稚贝群聚率无明显变化(P>0.05),之后稚贝群聚率随光照强度的增加而降低(P<0.05)。当个体密度为50个/培养皿时,光照强度在10滋mol/(m2·s)以下时,稚贝群聚率无明显变化(P>0.05),之后稚贝群聚率随光照强度的增加显著降低(P<0.05)。由此可见,在温度为18益的条件下,个体密度大于10个/培养皿时,稚贝群聚率随光照强度的增加而产生变化,当光照强度达到200滋mol/(m2·s)时,稚贝群聚率相对于无光照时呈显著降低的趋势(P<0.05)。同时,在各光照强度条件下,稚贝群聚率随着个体密度的增加呈升高的趋势,与无光照条件下的变化趋势相似。

在培养温度为23益条件下(图2-C),当个体密度为5、50个/培养皿时,稚贝群聚率虽然随光照强度的不断增加而产生一些变化,但无显著性差异(P>0.05)。个体密度为10、20、30个/培养皿时,稚贝群聚率会随光照强度的增加而升至最大值,然后随着光照强度的增加而降低,但当光照强度增至200滋mol/(m2·s)时,稚贝群聚率显著降低(P<0.05)。此外,在各光照强度条件下,稚贝群聚率随着个体密度的增加而升高,总体上与无光照条件下的结果趋势相似。

2.3 温度、光照和密度3因素对稚贝群聚性影响及相关性分析

3因素方差分析结果显示:温度对稚贝群聚性无显著性影响,而光照、密度与厚壳贻贝稚贝群聚性呈极显著相关(P<0.0001)。密度与温度(P< 0.05)、光照与温度的交互作用均极显著影响贻贝稚贝的群聚性(P<0.0001),同样,光照和密度的交互作用显著影响稚贝的群聚性(P<0.05);温度、光照和密度三者的交互作用极显著影响稚贝的群聚性(P<0.0001)(表1)。稚贝的群聚性与个体密度呈极显著正相关(r=0.736),与光照呈极显著负相关(r=-0.675),但与温度无任何相关性(P>0.05)(表2)。

图2 有光照条件下不同温度和密度对稚贝群聚性影响Fig.2Aggregation of juvenile mussel Mytilus coruscus under various temperatures and densities condi-tionsw ith light

3 讨论

在自然海洋环境中,许多海洋无脊椎动物的幼虫或稚体,常附着或聚集在其同种成体上或附近区域,形成块状的群落结构。海洋无脊椎动物所具有的同种群聚性有利于其在复杂的海洋环境中生存和繁衍。迄今为止,在海鞘[9]、斑马贻贝[10]和欧洲贻贝[11]等海洋无脊椎动物的研究中均探讨了其同种群聚性与附着变态的关系,发现许多海洋无脊椎动物的成体会释放出各种信号因子来诱导其同种幼虫在成体的表面或附近进行附着变态,从而引起同种群聚现象[12]。因而,影响海洋无脊椎动物幼虫或成体附着的各种物理、化学因子是引起其同种群聚性的重要因子。本试验中以厚壳贻贝稚贝为试验对象,研究了温度、光照强度和稚贝个体密度等与厚壳贻贝稚贝的附着相关性,为研究厚壳贻贝稚贝附着机制及该种稚贝培育提供了一定的理论基础。

表1 温度、光照、密度对稚贝群聚性影响的方差分析Tab.1Three-factor ANOVA analysis of effects of temper-ature,light intensity,and density on aggregation rates of juvenilemussel Mytilus coruscus

表2 温度、光照、密度与稚贝群聚性的相关性分析Tab.2Correlation between temperature,light intensity, and density and the aggregationof juvenile mussel Mytilus coruscus

3.1 同种个体密度对厚壳贻贝稚贝群聚性的影响

以往研究表明,淡水斑马贻贝同种个体密度影响该种的附着行为和群聚性[10]。本研究中发现,当培养温度和光照强度相同的情况下,厚壳贻贝稚贝的群聚率随稚贝个体密度的增加而增加。在无光照条件下(图1),当稚贝个体密度大于30个/培养皿时,不论培养温度高或低,其群聚率均可达到50%以上,呈现良好的群聚性。同时,当光照强度相同的情况下(图2),稚贝个体密度大于30个/培养皿时,稚贝群聚率普遍高于同等条件下的其他密度组,且具有显著性差异。稚贝个体密度大,其同种群聚性好,可能与稚贝自身所含有的诱导附着化学信号物质有关,需进一步验证。黄英等[9]研究冠瘤海鞘幼体密度对其幼虫附着变态的影响时发现,大于25个/cm3的幼体密度对其幼虫的附着变态有显著的促进作用,且此作用可能是由于幼虫自身所含诱导附着的因子含量随个体密度的增加而不断积累,并在一定密度条件下达到足够的浓度,从而诱导幼虫附着并产生群聚效应。

3.2 环境因子对厚壳贻贝稚贝群聚性的影响

光照是一个相对复杂的环境生态因子。海洋无脊椎动物的摄食、生长和存活等多方面均易受光照强度的影响。缪志前等[13]研究光照强度对缢蛏稚贝生长的影响时发现,光照强度过高明显抑制了缢蛏稚贝的生长发育。张永胜等[14]发现,刺参幼虫在完全黑暗的环境中变态附着率较低,而在较弱光照下,则表现出较高的变态率,表明刺参幼虫附着变态期间需要较弱的光照条件。在对地中海贻贝的研究中也发现,光照能影响该种幼虫的附着[15]。本研究中发现,厚壳贻贝稚贝的群聚率随光照强度的不断增强而产生变化,光照越强,厚壳贻贝稚贝的群聚率越低,表明光强对该稚贝附着行为产生显著影响,进而导致了稚贝群聚率的改变。已有研究表明,光照强度同样影响斑马贻贝的附着行为,但仅能影响个体较大斑马贻贝的附着[10]。

海水温度影响贝类的摄食、代谢和贝壳生长,进而影响贝类幼虫的生长、发育和附着[16]。然而,本研究中首次调查了海水温度对厚壳贻贝稚贝附着的影响,结果发现,稚贝群聚性与温度无任何相关性,表明温度可能不在稚贝附着过程中发挥关键性调控作用。但多因子相关性分析结果发现,温度与光强,以及同种贻贝个体的相互作用影响稚贝的群聚性,表明温度可能是稚贝群聚性的辅助性因子。

通常情况下,贻贝等无脊椎动物通过群聚在一起抵抗水流动力及生物天敌的侵害[10]。当贻贝的附着基质或栖息地不足时,贻贝的同种群聚性使其成为彼此的附着基。在今后厚壳贻贝养殖过程中,应在适宜的养殖密度下尽量接近最大养殖密度,尽量减少光照,如利用遮阳网减少光照强度,温度应接近其最适生长温度,以促使其聚集,从而提高其经济价值。

综上所述,本研究中首次发现,光照强度和个体密度中任一单一因素均可显著影响厚壳贻贝稚贝的群聚性。尽管温度单一因子对厚壳贻贝稚贝的群聚性无显著影响,但其与光照强度两者间的交互作用却显著影响稚贝群聚性,同样的结论也适用于温度和个体密度的相互影响。此外,温度、光照强度和个体密度三者的交互作用对稚贝群聚性产生了显著影响。然而,去除本研究中的物理因素外,化学因子如何影响厚壳贻贝稚贝群聚性尚未可知。因此,今后研究中可利用物理和化学因子等不同层面间的耦合试验,构建厚壳贻贝附着的模型,更好地为实际水产养殖过程中的稚贝培育提供技术支撑。

[1]李太武.海洋生物学[M].北京:海洋出版社,2013.

[2]苏秀榕,李太武,丁明进.紫贻贝和厚壳贻贝营养成分的研究[J].中国海洋药物,1998(2):30-32.

[3]周轩,郭行磐,陈芋如,等.低湿度表面的海洋附着细菌对厚壳贻贝附着的影响[J].大连海洋大学学报,2015,30(1):30-35.

[4]Wang C,Bao W Y,Gu Z Q,et al.Larval settlement and metamor-phosis of themussel Mytilus coruscus in response to natural biofilms [J].Biofouling,2012,28(3):249-256.

[5]Yang JL,Shen P J,Liang X,et al.Larval settlement and metamor-phosis of the mussel Mytilus coruscus in response to monospecific bacterial biofilms[J].Biofouling,2013,29(3):247-259.

[6]Yang JL,Li SH,Li Y F,etal.Effects of neuroactive compounds, ions and organic solvents on larval metamorphosis of the mussel Mytilus coruscus[J].Aquaculture,2013,396-399:106-112.

[7]Yang J L,Li W S,Liang X,et al.Effects of adrenoceptor com-pounds on larvalmetamorphosisof themussel Mytilus coruscus[J]. Aquaculture,2014,426-427:282-287.

[8]杨金龙,陈芋如,郭行磐,等.胆碱受体化合物对厚壳贻贝幼虫变态的调控作用[J].水产学报,2014,38(12):2012-2017.

[9]黄英,柯才焕,冯丹青,等.冠瘤海鞘同种群聚的化学诱因初步研究[J].海洋学报,2005,27(3):104-109.

[10]Kobak J,Pozna俳ska M,Kakareko T.Effect of attachment status and aggregation on the behaviour of the zebra mussel Dreissena polymorpha[J].Journal of Molluscan Studies,2009,75(2): 119-126.

[11]Okamura B.Formation and disruption of aggregations of Mytilu s edulis in the fouling community of San Francisco Bay,California [J].Marine Ecology Progress Series,1986,30:275-282.

[12]Burke R D.Pheromones and the gregarious settlement ofmarine invertebrate larvae[J].Bulletin of Marine Science,1986,39 (2):323-331.

[13]缪志前,刘知欢,徐继林,等.光照强度对缢蛏稚贝生长的影响[J].宁波大学学报:理工版,2016,29(2):1-5.

[14]张永胜,董双林,王芳,等.光照对刺参幼体存活、生长、发育和附着变态的影响[J].海洋湖沼通报,2014(1):36-41.

[15]Carl C,Poole A J,Vucko M J,et al.Optimising settlement assays of pediveligers and plantigrades of Mytilus galloprovincialis[J]. Biofouling,2011,27(8):859-868.

[16]Manoj Nair R,Appukuttan K K.Effect of temperature on the de-velopment,growth,survival and settlement of green mussel Perna viridis(Linnaeus,1758)[J].Aquaculture Research,2003,34 (12):1037-1045.

Effects of light intensity,water tem perature and density on aggregation of juvenilemussel Mytilus coruscus

XU Jia-kang1,PENG Li-hua1,GAOWei1,SHEN He-ding1,LIANG Xiao1,2,YANG Jin-long1,2
(1.Key Laboratory of Exploration and Utilization of Aquatic Genetic Resources,Ministry of Education,ShanghaiOcean University,Shanghai201306, China;2.National Marine Biosciences International Joint Research Center,Ministry of Science and Technology,ShanghaiOcean University,Shanghai 201306,China)

The aggregation of juvenilemussel Mytilus coruscus was investigated atwater temperature of 13,18 and 23益,light intensity of0,10,20,60,and 200滋mol/(m2·s),and density of(5,10,20,30 and 50 individu-als per petridish to evaluate the interaction effects of light intensity,water temperature and juvenile densities on the percentages of aggregation.The results showed that the percentage of aggregation was positively correlated with the juvenile density,with high correlation coefficient(0.736),that is,the aggregation rate being increased with the increasing juvenile density.The light intensitywas shown to be negatively correlated with the percentage of aggrega-tion(P<0.0001),with correlation coefficient of-0.675,that is,the aggregation ratio being decreased with in-creasing light intensity.However,no significant correlation was observed beween water temperature and the aggre-gation rate,indicating that the water temperature did not play a crucial role in the aggregation of themussel juven-iles,with interaction influence of light intensity,water temperature and density of juveniles on aggregation of the ju-veniles.The findingswill provide a reference for understanding of the settlementmechanism of themussel.

Mytilus coruscus;juvenile;settlement;aggregation

S968.3

A厚壳贻贝Mytilus coruscus隶属于软体动物门Mollusca、瓣鳃纲Lamellibranchia、贻贝目Mytioi-da、贻贝科Mytilidae,是中国沿海地区常见的经济食用型海洋贝类[1]。厚壳贻贝富含人体所必需的氨基酸及其他矿物质和微量元素,极具营养价值和药用价值[2]。

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.03.004

2095-1388(2017)03-0275-05

2016-12-22

国家自然科学基金资助项目(41476131);上海高校高原学科建设项目(海洋科学)

徐嘉康(1996—),男,本科生。E-mail:1411314@st.shou.edu.cn

杨金龙(1980—),男,教授,博士生导师。E-mail:jlyang@shou.edu.cn