温度对不同规格中间球海胆存活、摄食和生长的影响综述

2019-01-05郑定发常亚青

河北渔业 2019年3期

郑定发，罗嘉，常亚青

(大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室，辽宁大连116023)

海胆是棘皮动物门下的一类生物，是常见于海洋浅水区的无脊椎动物[1]。中间球海胆(Strongylocentrotusintermedius)属球海胆科的一种，原产于日本及俄罗斯沿海[2]，现广泛分布于中国黄渤海沿岸、韩国沿海、日本北海道海域和俄罗斯远东地区[3]。大连水产学院(现大连海洋大学)于1989年引进该品种，因其是一种具有较高营养和药用价值的海产品[2]。中间球海胆是近海生态系统的关键物种之一，其通过强大的摄食活动可以很大程度地影响大型藻类的数量继而又会影响其他海洋动物的群落结构，从而对近海生态造成一定的影响。海胆在海洋生物食物链中，有着不可或缺的生态作用，是对海洋环境条件变化进行研究的理想生物物种[4]。海洋生物的生长发育取决于多种因素，这些因素在其生长发育过程中并非独立存在，而是紧密联系并且相互影响[5]。而在中间球海胆的生长环境中，温度对其影响非常大，是影响海胆摄食[6]、生长[6-7]的重要因素之一[6]。根据政府机构的气候预测报告，预计从2013年至2100年，海洋温度将会随全球气候变暖而提升2～4.5 ℃[8]。因此，温度对中间球海胆的生存、摄食和生长等方面的影响将会变得更为显著，海产品的养殖难度也将变得更大。本文通过分析常亚青[9]、马福恒[10]、孙平[11]和赵艳[12]等人关于温度对海胆存活、摄食和生长等方面的实验，总结了温度对海胆以上性状的影响。在国家大力发展海洋战略的背景下，这一研究不仅对于底播增殖等课题具有一定意义，更对我国全面实施海洋战略构建海洋牧场具有重要推动作用。

1 关于温度对不同规格中间球海胆存活影响的研究

最直接影响中间球海胆存活率的因素就是温度。常亚青等[9]的研究结果表明，中间球海胆刚刚引进我国时适宜生长温度应在22 ℃以下，当水温超过23 ℃时成海胆可能会发生大量死亡。经大连海域温度驯化后，海胆耐高温能力有所增强，但仍然会出现超过适宜温度而发生大量死亡的现象。如在1997年夏季大连湾海区水温在26 ℃以上时间超过20 d(3～5 m水深)，其结果导致筏式养殖的海胆死亡率达二到五成，其中壳径小于3 cm的海胆死亡率为20%左右，3～5 cm的海胆死亡率达到三到五成。以上资料说明海胆拥有自己的适宜存活的温度阈值，尤其是当海胆生存水温上升超过一个温度值时，经常会出现大面积死亡情况，说明温度对中间球海胆存活率具有非常大的影响，是直接影响因素。

马福恒[10]在其实验中同样证明了高温对中间球海胆存活会产生影响。实验中当水温调至27 ℃时，48 h内的死亡比率为17%和22%，72 h内的死亡比率为28%和39%，当水温调至28 ℃时，在第24 h便发现所有海胆活力严重下降，附着力微弱，在实验进行48 h时海胆脱棘脱色情况严重，且全部死亡。该实验验证了温度对海胆存活的影响，且温度越高死亡比率和死亡效率越高。张立胜[4]在升温对中间球海胆生长影响的实验结果中发现，处于正常实验室水温组的中间球海胆的存活率在两次进行实验观察的时间点中要明显高于升温条件组的中间球海胆存活率。这也佐证了温度是影响中间球海胆存活重要因素之一。因此从上述两实验中可以得出，温度因素会显著影响中间球海胆的存活率。

2 关于温度对不同规格中间球海胆摄食影响的研究

中间球海胆的摄食常常会受到温度的影响。马福恒[10]在实验中验证了这一结论，在进行盐度和温度对中间球海胆摄食与存活的影响实验中，将海胆按壳径不同尺寸采取统一分组并放入不同温度和盐度水体环境中。实验过程中控制盐度一致，水温调至23 ℃时，对海胆的活力无明显影响，但较20 ℃时的摄食率有显著下降。海胆在水温调整为25 ℃时持续14 d活力无减弱，但停止摄食鲜海带。通过本实验可以得出，从20 ℃开始升温，海胆的活力与摄食强度随着温度的升高而逐渐变弱，直至停止摄食。摄食率与温度变化具有直接关系。

此外，常亚青等[9]的实验也针对温度对中间球海胆摄食的影响进行了研究，设定的温度范围为10～25 ℃，在25 ℃时各组海胆的日相对摄食率水平最低。其中壳径为1 cm的小规格组在19 ℃达到最高日相对摄食率，而壳径为3.6 cm和5 cm左右的大规格海胆在16 ℃左右日相对生长率达到最大。综合两个实验表明，温度的变化的确对中间球海胆的摄食产生巨大影响，当温度超过最适温度时摄食效率会随着温度的升高而下降。

孙平等[11]为了研究二代近交三个水平和两个温度水平对中间球海胆存活、摄食、生长(主要是个体湿重)和发育等适合度的影响，对温度给摄食造成的影响做出了的具有说服力的实验结果。他们设置了2个温度——15 ℃和20 ℃，对三个近交系数的海胆组进行为期12周的实验，结果发现其中有两组近交海胆在15 ℃和20 ℃时摄食水平有显著不同，15 ℃组摄食率小于20 ℃组。这表明在温度有显著差异的条件(15 ℃、20 ℃)下，中间球海胆摄食效率会因温度升高而升高。

通过以上三组实验我们可以看出在不同温度下中间球海胆的摄食水平会随着温度变化而发生显著变化。

3 关于温度对不同规格中间球海胆生长影响的研究

在控制变量因素温度和饵料一致的情况下，中间球海胆的每日(相对)生长率和每日(相对)摄食率均受到体重影响且影响明显[9]。研究表明，在一段时间内，温度对中间球海胆的影响是非常大的。

所以我们可以从之前很多实验来佐证温度对中间球海胆影响颇大这一事实。常亚青等[9]在研究中间球海胆的摄食和生长受温度和饵料影响的实验中，选取了壳径分别为1、3、5 cm左右的三种不同体尺规格的海胆并且分别在10、13、16、19、22、25 ℃五个温度梯度条件下以石蒓、海带、裙带菜为饵料进行投喂，在实验过程中观察所有海胆的每日吃掉的饵料和成长情况。进行21 d实验后，结果发现规格为1～3.6 cm幼时期海胆在10～25 ℃的温度范围内摄食各种食物都可以保持比较高的生长率(0.5×10-2～3×10-2cm/个·d)。规格为5 cm以上的成熟期海胆在10～22 ℃温度范围内都可以生长，在温度为25 ℃时体重出现负生长。

这表明中间球海胆的生长会随着温度升高而改变效率，并在超过一定温度后会有负效率的情况，温度是中间球海胆生长的重要影响因素。

同时，赵艳和童圣英等[12]在实验中也证明了这一结论。耗氧量和排氨率是生物非常重要的代谢指标，代谢强度大小往往会代表生物个体生长情况的好坏。他们在研究温度对中间球海胆耗氧率和排氨率的影响中，选取了15、20、25 ℃三个温度水平，将海胆在控制温度和盐度条件下测定每组海胆的水中溶解氧量和氨含量。

赵艳等的研究结果表明，中间球海胆的代谢强度与环境温度有紧密关系。中间球海胆所处水体环境温度是中间球海胆在生长发育过程中最主要的影响因素之一，中间球海胆体内的生理活动会随着水温升高而加快，因此消耗的氧气量增加。氨含量的变化直接反映了蛋白质作为能量代谢底物的情况。中间球海胆随温度升高排氨率上升，这表明蛋白质的代谢强度与温度呈正相关关系，中间球海胆的生长直接受温度影响。

因此从常亚青等和赵艳等的实验和结论中可以看出，温度对中间球海胆及生物的摄食和代谢具有显著影响，从而给中间球海胆及生物的生长间接带来影响。由此可见，温度的确是中间球海胆生长过程中非常重要甚至可以说是最重要的因素之一。