虹鳟和硬头鳟幼鱼对温度的耐受性❋

姜旭阳， 董双林,2❋❋， 刘骋跃， 周演根,2

(1．海水养殖教育部重点实验室(中国海洋大学)，山东 青岛 266003； 2．青岛海洋科学与技术国家实验室，海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室，山东 青岛 266235)

硬头鳟(Oncorhynchusmykiss, Steelhead trout)与虹鳟(O.mykiss, Rainbow trout)是同一物种的两种不同生态类型，前者溯河洄游繁殖，称洄游型，后者则终生生活在内陆水域，为陆封型[1-2]。虹鳟原产于美国，1959年引入我国, 是目前世界各地人工养殖最广泛的经济鱼类之一[3]。硬头鳟于1998年引入我国，并在2006年实现人工繁殖。由于生态类型不同，二者在生长、发育和繁殖过程中存在着较为显著的差异[4]。

温度是影响生物生存和繁衍的重要因素[5]。鱼类作为变温动物对温度的敏感度更高[6]，其体内生理活动强度及生物化学反应速率也会随环境温度波动。一般情况下，温度升高，酶活性增强，各组织器官更加活跃，进而引起机体代谢率的升高[7-8]，摄食率、健康状况、应激反应、生长和存活率也在一定程度上受其影响[9-11]。鱼类可以通过补偿代谢反应在一定程度上适应时间跨度较大的温度变化，例如四季交替引起的温度变化。然而，温度的快速或长期持续升高对鱼类，尤其对冷水性鱼类，是极大的挑战。虹鳟适宜生长的水温为12～18℃，温度过高会打破其机体生理平衡状态，表现出免疫机能减退及炎症反应，时间过长即导致死亡。

在实验室条件下，鱼类对温度的耐受性通常使用2种方法进行量化，即静态温度法和动态温度法[12-14]。前者是将受试生物从适宜温度的水体迅速转移至一系列不同静态温度的水体中，通过监测鱼类状态，获得相关实验参数，从而计算鱼类的起始致死上限温度(Upper incipient lethal temperature，UILT)[15]。动态温度法又称临界温度法，可用来估算生物的临界热最大值(Critical thermal maxima，CTMax)，该方法是将适应于各种温度的鱼暴露于速率较高的温度变化中，识别、计算鱼失去平衡时的平均温度，即CTMax[14,16]。经过一系列的改进和完善之后，临界温度法已成为较为有效的研究温度对鱼类影响的工具[17-18]，CTMax则成为评估水生动物对高温抗逆性的重要生理生态指标。近年来，有关鱼类温度耐受方面的研究普遍采用此方法，例如，对中华鳑鲏(Rhodeussinensis)[19]、短吻鲟(Acipenserbrevirostrum)[20]和大西洋鲑(Salmosalar)[21]的研究就采用了此方法。

我国科技工作者正在利用黄海冷水团条件在开放海域进行鲑鳟鱼类养殖可行性研究，其中适宜养殖种类的选择是其重要研究内容之一。与虹鳟和硬头鳟天然分布水域不同的是，黄海冷水团海域和我国华东沿海区域夏季水温更高，冬季水温更低。因此，查明这两类鱼对高温和低温的耐受性及两类鱼间的差异就成为适宜养殖种类选择的基础。另外，随着全球气候变暖，黄海冷水团海域和华东沿海区域的温度也会发生相应变化。因此，查明养殖鱼类对温度的耐受性也是评估全球气候变化对未来黄海冷水团鱼类养殖业潜在影响的基础工作。本研究利用动态温度法，测定了不同体重虹鳟和硬头鳟的CTMax和低温停食温度，评价了它们对高温和低温耐受能力差异，以期为我国在开放海域养殖鲑鳟鱼类、推动我国深远海鱼类养殖业的发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验所用虹鳟和硬头鳟6种规格分别为2、5、12、30、60和120 g，分别用T2、T5、T12、T30、T60和T120表示。鱼发眼卵购自丹麦Troutex鲑鳟鱼卵公司，且为同批次。在日照市万泽丰渔业有限公司苗种繁育车间孵化、培育为幼鱼。实验前饲养于圆形玻璃钢养殖池(直径6 m、深度1.2 m、有效水体体积28.3 m3)。

1.2 实验设计

选取体表健康、生长状况良好且体重相近的2种鱼个体，放入水族箱中。水族箱规格为70 cm×50 cm×50 cm，有效水体体积为150 L。通过控温装置精确控制水温，误差小于0.5 ℃。每种鱼每个规格处理设3个重复，每个重复20尾鱼。

实验开始前于14 ℃水温驯养一周以适应实验室条件。驯养期间饱食投喂，饲料为市售鲑鳟鱼配合饲料。每天在8:00、12:00和16:00投喂3次，实验开始前24 h停止投喂。

实验过程中光照周期为12 h光照∶12 h黑暗。水体溶解氧含量、温度、pH和盐度分别为(8.5 ± 0.5) mg/L、(14 ± 0.4) ℃、7.1 ± 0.3和0，前3项指标由便携式多功能溶解氧测量仪(Yellow Spring Instrument Co., Yellow Spring, Ohio, USA)测定，盐度由盐度计(HB-211ATC手持式盐度计)测定。亚硝氮(NO2-N)、硝氮(NO3-N)和总氨氮(TAN)的含量分别为(0.10 ± 0.05) mg/L、(4.32 ± 2.5) mg/L、(0.05±0.03) mg/L。

CTMax的测定：以14 ℃为起始温度，以1 ℃/24h的速率不断升温，直至鱼体呈失衡状态，记录此时的温度，即为受试鱼的CTMax。实验期间不投喂。停食温度的测定：以14 ℃为起始温度，以1 ℃/24h的速率降温，期间正常投喂，观察摄食情况，直至鱼停止摄食，记录温度。饲料及各项水质条件均与暂养期间保持一致。

1.3 数据分析

CTMax计算公式为：

式中：Tend-point为鱼失去平衡的温度；n为实验鱼数量。

停食温度计算公式同上。

数据结果以平均值 ± 标准差(Mean ± SD)表示，以种类和体重为实验因素，对CTMax、停食温度结果进行双因素方差分析。回归分析根据最佳线性拟合原理进行[22]。

数据分析使用SAS 9.4(SAS Institute, Cary, NC, USA)，P<0.05为显著水平。

2 结果

2.1 高温临界温度

表1是受试的虹鳟和硬头鳟体重对CTMax影响。由表1可以发现，CTMax受种类、体重以及二者交互作用影响显著(P<0.05)，且硬头鳟的CTMax显著低于虹鳟(P<0.05)。

表1 不同规格虹鳟和硬头鳟的高温临界温度Table 1 CTMax of different weights of rainbow trout and steelhead trout

注：不同小写英文字母表示同种鱼不同体重间差异显著(P<0.05)。

Note：Different lower case letters indicate significant differences between different body weights of the same species of fish (P<0.05).

虹鳟和硬头鳟的CTMax见表1。虹鳟CTMax在T2时最高，为29.1℃，之后随体重增加逐渐下降。T2、T5、T12和T30之间差异显著(P<0.05)，T30和T60、T60和T120之间，差异不显著(P>0.05)。T120时期CMax最低，显著低于T2、T5、T12和T30(P<0.05)。

硬头鳟CTMax分别在T20和T120出现最大值和最小值，其随体重增加逐渐降低。T2与T5、T5与T12之间差异不显著，其余各组间均存在显著差异(P<0.05)。

表2是受试的虹鳟和硬头鳟体重对CTMax影响。由表2可以发现，CTMax受种类、体重以及二者交互作用影响显著(P<0.05)，且硬头鳟的CTMax显著低于虹鳟(P<0.05)。

表2 体重和种类对高温临界温度影响的双因素分析结果Table 2 Result of two-way ANOVAs for the effects of species and weight on CTMax

2.2 停食温度

表3显示，停食温度受体重和种类及二者交互作用的显著影响(P<0.05)，硬头鳟的停食温度显著高于虹鳟(P<0.05)。

表3 体重和种类对停食温度影响的双因素分析结果Table 3 Result of two-way ANOVAs for the effects of species and weight on the stop feeding temperature

表4所示为虹鳟及硬头鳟停食温度。虹鳟T2时停食温度最高，为2.4℃，显著高于其余各阶段(P<0.05)。T60和T120 的停食温度显著低于其他组(P<0.05)，但其二者之间差异不显著。

表4 不同规格虹鳟和硬头鳟的停食温度Table 4 Stop feeding temperature of different weights of rainbow trout and steelhead trout

注：不同小写英文字母表示同种鱼不同体重间差异显著(P<0.05)。

Note：Different lower case letters indicate significant differences between different body weights of the same species of fish (P<0.05).

硬头鳟的停食温度在T2时最高，之后呈逐渐下降趋势，在T120时达到最低。各体重间均存在显著差异(P<0.05)。

2.3 体重与温度的回归曲线分析

对虹鳟CTMax与其体重进行线性回归分析，回归方程为CTMax=-0.936 5ln(weight) + 29.917 9(R2= 0.974 2，P<0.000 1)(见图1)，CTMax与体重的对数呈负相关，拟合结果良好，说明此回归方程基本适合不同体重虹鳟的CTMax变化趋势。

图1 虹鳟、硬头鳟高温临界温度与体重的关系Fig. 1 Relationship between CTMax and body weight of rainbow trout and steelhead trout

对硬头鳟CTMax与其体重进行线性回归分析如图1所示，回归方程为CTMax=-0.032 8ln(weight)+28.036 8(R2=0.935 5，P<0.000 1)，拟合结果良好，说明硬头鳟的CTMax与体重的对数呈负相关。

对虹鳟停食温度与其体重进行线性回归分析如图2所示，回归方程为停食温度= -0.292 9ln(weight) +2.589 5(R2= 0.855 0，P<0.000 1)，拟合结果良好，显示虹鳟的CTMax与体重的对数呈负相关。

对虹鳟停食温度与其体重进行线性回归分析，回归方程为停食温度=-0.978 3ln(weight) + 3.758 4(R2= 0.855，P<0.000 1)(见图2)，拟合结果良好，显示虹鳟的CTMax与体重的对数呈负相关。

图2 虹鳟、硬头鳟停食温度与体重的关系Fig. 2 Relationship between stopp feeding temperature and body weight of rainbow trout and steelhead trout

3 讨论

在自然和养殖条件下，鱼类很少遇到像测定CTMax时的快速升温[23]，例如1 ℃/min和1 ℃/h等。因此，许多研究人员选择更慢的加热速率进行CTMax的测定[24-25]，例如1～2 ℃/d[26-27]。虽然慢速增温实验周期有所延长，但有研究表明，通过较慢升温速率获得的数据更能反映鱼类面对自然环境中热应激时的临界温度[28]。本研究选取1 ℃/24 h的升、降温速率，较为真实的模拟鱼类养殖过程中面临的高温和低温胁迫。同时，在测定CTMax期间没有投喂，以避免与水质改变和投喂差异引起的混淆效应[29]。为避免不同家系和年龄对温度耐受能力的差异，本研究受试鱼都是同日受精的同批次鱼类受精卵孵出的幼鱼。

不同鲑科鱼类的温度耐受能力存在较大的差异。例如3个月的幼鱼，以1 ℃/d的速率升温，大西洋鲑(Salmonsalar)的CTMax显著高于溪鳟(Salve1inusfontinalis)和虹鳟[30]。本研究中，即使是同一物种，陆封型虹鳟的CTMax也显著高于洄游型硬头鳟，而对于停食温度则虹鳟显著低于硬头鳟，这说明虹鳟相对于硬头鳟，有更宽的温度耐受范围。生物的温度耐受范围与其栖息地的季节性温度变化范围相关，温度耐受范围宽的种类通常具有更大的分布范围[31]。海洋的温度较为稳定，且范围大，硬头鳟面对温度胁迫的机会相对较少，并且其通过迁徙可寻找适宜的栖息地，这是其温度耐受能力不如虹鳟的原因。长期的进化使这两个不同生态类型的鱼形成了不同的能量分配模式[32]，这会对它们的生长产生影响。

本研究中，随着体重的增加，2种鱼CTMax均逐渐下降。Matthew等[33]报道了阿帕奇鳟鱼和里奥格兰德鳟鱼也存在这种规格和耐热性之间的负相关关系。史鲲鹏测定了不同规格的3种鲑科鱼类的CTMax，发现T20 组CTMax显著高于T40、T80和T120组[34]。本研究中T120组虹鳟和硬头鳟的CTMax分别为25.5 和24.3 ℃，与文献中2类鱼的最大耐受温度相近或略高[35-37]，这可能是规格和家系间的差异。

鲑鳟鱼类具有很强的耐低温能力。本研究测量了对于实际生产意义更大的低温停食温度。随体重增加，虹鳟和硬头鳟停食温度逐渐降低，说明它们耐低温能力逐渐增强。T2、T5、T12、T30、T60的硬头鳟停食温度高于虹鳟，而后均趋于1.1 ℃。Saunders等[38]报道了体长26 cm的虹鳟在海水中始终摄食，直至温度低于1 ℃，也与本实验结果相近。

线性回归分析发现，CTMax、低温停食温度与体重对数呈负相关。然而，有的鱼类的温度耐受能力同规格之间没有明显的关系。如，Wagner等[39]研究了平均重量从0.7到2.9 g美洲鲑高温耐受性，并发现不同规格之间没有差异。Ospina和Mora[40]也发现从幼鱼到成年大小的7种热带珊瑚礁鱼类的CTMax和临界热最小值(CTMin)几乎没有变化。

4 结语

虹鳟和硬头鳟的CTMax和低温停食温度受其生态类型和体重及二者交互作用影响显著。2～120 g体重的虹鳟和硬头鳟的最高临界温度和低温停食温度与体重的对数呈负相关，即随体重增加，对高温的耐受力下降，而对低温耐受力增强。虹鳟对温度的耐受范围与硬头鳟重叠，但前者宽于后者，即虹鳟的CTMax显著高于硬头鳟，而停食温度显著比硬头鳟低。