东北林蛙和黑龙江林蛙越冬前期体温调节差异

李殿伟 刘佳慧 彭 婷 单洪佳 张博妍 孟繁星 姚 旭

(牡丹江师范学院生命科学与技术学院，牡丹江，157011)

温度是一项重要的生态因子，环境温度的变化直接影响着动物的生命活动，尤其对于两栖类、鱼类、蛇类等变温动物，环境温度对其地理分布、行为反应、运动速率、繁殖活动和代谢水平、体温调节能力和胚胎发育速度等具有重要的影响[1-10]。变温动物的体温与其所处环境温度具有密切关系，存在同温区现象，同温区的温度范围以及温度值直接影响动物自我体温调节能力，这一点在两栖类表现尤为显著[4]。作为典型的变温动物，两栖类自身温度调节能力较差，环境温度的改变对两栖动物本身能量代谢、体温调节有着巨大影响[4-9]。温度过高或过低都会对两栖动物产生不利影响，甚至导致死亡。为降低环境温度变化造成的不利影响[8，11-12]，两栖类通过行为热调节(behavioral thermoregulation)和生理热调节(physiological thermoregulation)2种方式实现体温自我调节[4-5，13-14]。因此，探究温度对两栖动物体温调节的影响具有重要科学意义和保护指导作用[4-10]。

东北林蛙(Ranadybowskii)和黑龙江林蛙(R.amurensis)均隶属于蛙科(Ranidae)林蛙属，是我国东北地区重要的两栖动物[4-5，10]。作为名贵食材和中药材，林蛙具有较高的经济价值，因此存在比较严重的掠夺性捕捉现象。加之生态环境破坏致使天然繁殖场所和冬眠场所缩小，这2个物种的数量有所下降，均被列入黑龙江省保护动物[10]。2种林蛙都具有典型的冬眠习性，是适应寒冷气候的代表物种，也是进行两栖动物热生态学和对气候变化反应研究的理想物种[10]。目前，东北地区在林蛙人工养殖方面开展了尝试和研究，其中养殖温度条件是至关重要的因素[10，15]。本研究排除行为调节的影响，分析越冬前期2种林蛙在室温和梯度变温(缓慢升温、缓慢降温)条件下体温的调节能力，旨在进一步探讨环境温度对两栖动物体温调节能力的影响，并为探究两栖动物适应气候变化机制和林蛙全人工养殖中圈养越冬等关键技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

1.2 动物分组及饲养

对试验动物进行剪趾标记，并按照种类、性别分成4组。将分组后的林蛙置于4个玻璃缸中，适应环境温度2 d。每天07：00—19：00模拟自然光给予12 h光照。测量室温并记录，每天换1次等温水，喂食黄粉虫。

1.3 体温日节律测定

每天07：00、10：00、13：00、16：00、19：00测量室温和2种林蛙的体温(泄殖腔温度)，测量3次取平均值。如07：00黑龙江林蛙体温，即为07：00测得的所有黑龙江林蛙体温的平均值，同理测定2种林蛙各时间点体温平均值。

1.4 温度梯度试验

选取2种林蛙，每种各2组，每组雌、雄各10只，置于玻璃缸中，从室温条件下转移至恒温箱，初始温度设置为10 ℃(或20 ℃)，适应环境温度2 d。之后将温度每天升高(或降低)2 ℃，连续5 d，07：00—19：00给予12 h光照，每天在07：00、10：00、13：00、16：00、19：00测量林蛙体温，测量3次取平均值，等温点值是将回归方程与等温线方程联立求解得出的。

1.5 数据处理与分析

利用Excel 2003和SPSS 22.0软件进行数据统计处理与检验分析。统计分析前，检验数据的正态性和方差齐性并记录2种林蛙体温平均值，经检验，数据不符合正态性并且不具方差齐性，所以用非参数方法Mann-WhiteyU检验体温日节律、梯度温度变化、两性体温差异。描述性统计值用平均值±标准误表示，显著性水平设置为α=0.05。利用Excel分析2种林蛙体温与环境温度的相关系数(R)。

2 结果与分析

2.1 2种林蛙的体温差异

经测定，东北林蛙体温为(19.01±0.08)℃，其中雄性体温为(18.98±0.09)℃，雌性体温为(19.04±0.12)℃，雌雄体温差异不显著(Z=-0.500，P>0.05)。黑龙江林蛙体温为(19.07±0.07)℃，其中雄性体温为(18.96±0.11)℃，雌性体温为(19.15±0.09)℃，雌雄之间体温差异不显著(Z=-1.605，P>0.05)。因2种林蛙体温无性别差异，故忽略性别因素将数据进行合并分析。2种林蛙的体温日平均值接近，差异不显著(Z=-1.435，P>0.05)。

2.2 2种林蛙体温与环境温度的关系

室温条件下，2种林蛙体温随环境温度变化而变化，体温变化趋势与环境温度变化趋势一致，13：00环境温度最高，2种林蛙体温也达到最高值。一天内不同时间的体温变化趋势与环境温度呈正相关，东北林蛙与环境温度的相关系数为0.899，而黑龙江林蛙与环境温度的相关系数为0.647。东北林蛙的日最高体温为(20.74±0.18)℃，日最低体温为(18.06±0.11)℃，日体温变化幅度为2.68 ℃；而黑龙江林蛙的日最高体温为(19.97±0.15)℃，日最低体温为(18.37±0.14)℃，日体温变化幅度为1.6 ℃，表明东北林蛙的日体温变化幅度高于黑龙江林蛙(图1)。

图1 林蛙体温与环境温度(室温)的关系

2.3 升温对2种林蛙体温的影响

由图2可见，2种林蛙体温变化与环境温度变化呈线性正相关，随着温度的升高，2种林蛙的体温也随之提高。在07：00、10：00、16：00、19：00，东北林蛙体温与环境温度的拟合度大于黑龙江林蛙。07：00、10：00、13：00、16：00、19：00东北林蛙的等温点分别为16.43、16.24、20.19、16.40、17.87 ℃，黑龙江林蛙的等温点分别为16.71、12.89、17.52、15.28、15.71 ℃，可见，除07：00外，东北林蛙的等温点均大于黑龙江林蛙。

图2 升温处理时2种林蛙体温与环境温度(室温)的线性回归结果

2.4 降温对2种林蛙体温的影响

由图3可见，2种林蛙体温变化与环境温度变化呈线性正相关，随着温度的降低，2种林蛙的体温也随之下降。在07：00、10：00、13：00、16：00，东北林蛙体温与环境温度的拟合度小于黑龙江林蛙。07：00、10：00、13：00、16：00、19：00东北林蛙的等温点分别为10.44、12.09、13.41、12.26、10.67 ℃，黑龙江林蛙的等温点分别为13.87、14.18、16.43、14.38、13.49 ℃，可见，东北林蛙的等温点均小于黑龙江林蛙(图3)。

图3 降温处理时2种林蛙体温与环境温度(室温)的线性回归结果

3 讨论

体温是影响动物生活史特征的重要生态因子，相对较高而稳定的体温有利于动物生理功能和行为模式的表达[4-9，11-12]。变温动物的体温受个体大小、年龄、体内激素、繁殖状态、地理种群、环境温度、光照周期等多种内外因素影响，其中，环境温度是尤为重要的外部因素[1-10]。均质热环境中，变温动物体温调节能力受到限制，体温的变化与环境温度变化直接有关；异质热环境中，变温动物会通过行为变化和生理方式选择适宜环境或者改变自身条件，实现体温调节，将体温维持在相对较高且恒定的水平[2，16]。

两栖类作为典型的变温动物，环境温度对其体温变化的影响极为重要。通常两栖动物的体温与环境温度呈现正相关，随着环境温度升高，其体温也随之升高，在动物自身没有进行行为调节的情况下，体温升高的程度能够表现其生理体温调节能力[4-5]。本研究证实两栖动物体温与环境温度呈正相关，而且可以通过体温变化幅度、体温回归方程斜率和等温点3个指标比较2种林蛙体温调节的能力和对环境温度的依赖性[4-5]。

在室温条件下，2种林蛙的体温与环境温度的变化趋势一致。在13：00时，环境温度最高，2种林蛙的体温也达到最高，且东北林蛙的体温略高于黑龙江林蛙，东北林蛙的体温日变化幅度随环境温度的变化也明显大于黑龙江林蛙，说明东北林蛙的体温变化不稳定，其生理体温调节能力弱于黑龙江林蛙。

升温和降温试验的线性回归方程也表现出2种林蛙的体温与环境温度呈现出显著的正相关。回归方程的斜率绝对值越大，体温与环境温度的依赖程度越大，体温调节能力相对较弱，体温恒定性较差[4-5]。无论是升温还是降温试验，东北林蛙的斜率绝对值多数都大于黑龙江林蛙，也说明黑龙江林蛙的生理体温调节能力强于东北林蛙。

等温点参数也是对变温动物的体温调节具有显著影响的观测指标。环境温度高于等温点时，动物的体温低于环境温度，环境温度低于等温点时，动物的体温高于环境温度[4-5]。黑龙江林蛙的等温点高于东北林蛙，说明黑龙江林蛙体温调节能力较强，体温恒温性更好，环境温度变化时，黑龙江林蛙会调用更多能量用于生理体温调节，维持自身的体温趋于稳定。主要表现为：环境温度较高时，黑龙江林蛙的体温低于东北林蛙，环境温度较低时，黑龙江林蛙的体温高于东北林蛙。

在研究地，2种林蛙为同域分布物种，但其越冬环境差异较大。通过主动的行为调节，黑龙江林蛙选择在水域附近的草丛、淤泥等环境中冬眠，东北林蛙多选择在山区或半山区土壤不冻层中冬眠[10]，东北林蛙往返于生活水域与山林越冬地之间将消耗极大的能量。这种越冬生境的选择性差异，除了受2种林蛙体型大小和运动能力影响之外，与各自的体温调节能力也密不可分。