温度对不同体质量灰海马耗氧率、排氨率及窒息点的影响

罗辉玉 吴水清 林金波 何丽斌 陈新明 牛文标 王庆，4 郑乐云

(1福建省水产研究所，厦门 361013； 2厦门小嶝水产科技有限公司，厦门 361103； 3华南 农业大学海洋学院，广州 510642； 4海洋生物资源保护与利用粤港联合实验室，广州 510642)

灰海马(Hippocampuserectus)原产于美洲地区，又名线纹海马、直立海马，隶属于海龙科、海马属[1-3]。作为一种发展前景良好的海马养殖种类，灰海马不仅具有生长周期短、繁殖与抗病能力强等特点，并且具有较高的观赏和药用价值，在水族和中药材市场占有重要地位，是理想的养殖品种[4]。

在生物的生长、发育和繁殖过程中，呼吸代谢反映了生物体的生理、营养状况，代谢特征和适应外界环境的能力，是能量代谢活动的重要组成部分。鱼类的耗氧率和窒息点是鱼类生态生理学研究的重要内容，反映了鱼体代谢活动的基本生理指标、代谢特征和规律[5]，是鱼类养殖和运输过程中的重要参数。此外，鱼类的耗氧、排氨能力还与体质量以及水温、盐度、pH等外部因素有关[6-8]。虽然灰海马养殖技术日趋成熟，但是目前国内外的研究主要集中在其营养价值、繁殖力和饲料等方面[9-12]，对养殖及运输过程中生态因子和生理学的研究相对较少，尤其缺少不同水温、体质量对其耗氧率、排氨率等影响的研究。本试验通过探究温度对不同体质量灰海马耗氧率、排氨率及窒息点的影响，了解灰海马的生理活动情况、代谢规律和能量需求，初步确定日常养殖生产、水质的管理方法和养殖密度等，以期为灰海马的人工繁殖、苗种培育及运输提供基础生物学资料。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本试验在福建省水产研究所遗传育种研究中心生态实验室进行。灰海马取自厦门小嶝水产科技有限公司海马养殖基地。挑选健康无病且生命力较强的灰海马，按体质量分成大(L)、中(M)、小(S)3个试验组(见表1)。

表1 试验海马的生物学数据

试验灰海马从养殖场运回实验室后，每天提高或者降低水温2～3 ℃，达到试验温度后，恒温暂养1周后开始试验。暂养期间，每天投喂2次冰冻糠虾。试验开始前24 h停止投喂，试验期间不投饵。试验海水盐度为31.0±0.1，pH为8.1±0.2。

1.2 试验方法

1.2.1 耗氧率、排氨率和窒息点的测定

耗氧率、排氨率的测定。采用静水生态试验法，分别设5个温度梯度(13、18、23、28、32 ℃)，用大(L)、中(M)、小(S)3个试验组的灰海马进行代谢试验。采用容积3.5 L的虾苗袋作为代谢试验袋，内装2.5 L海水。每个试验组、每个温度梯度设3个平行，每个平行试验组放5尾海马，另设1组只装海水，不放海马，作为空白对照组。

代谢袋用橡皮筋封口，试验过程中全程水浴，保持各处理组温度一致。试验持续3 h，结束后，采用美国YSI professional series溶氧仪和美国HACE水质测试仪分别测定每个代谢袋的溶解氧和氨氮质量浓度。之后再根据试验初始及结束时的溶解氧和氨氮质量浓度计算耗氧率及排氨率。海马体质量用BSA224S型电子天平(精密度0.01 g)称量，称量前用定性滤纸吸干灰海马体表的水分。

窒息点的测定采用静水呼吸室法。呼吸室采用2.5 L的虾苗袋，内装1 L的海水。随机挑选10尾灰海马放于虾苗袋中，扎带封口并将虾苗袋置于恒温水槽中，每组设3个平行。如观察发现试验海马沉于水槽底部，尾部弯曲，针刺无反应则判定为死亡。半数海马死亡时测定袋内的溶解氧，即为该温度下海马的窒息点。

1.2.2 计算方法

根据试验开始和终末溶解氧和氨氮质量浓度的数据，按以下公式计算耗氧率[RO，mg/(g·h)]和排氨率[RN，μg/(g·h)]。

RO=(CO0-COt)×v/(w×t)

(1)

式(1)中，CO0为空白组溶解氧(mg/L)，COt为试验组溶解氧(mg/L)，v为代谢袋内水的体积(L)，w为灰海马体质量(g)，t为代谢时长(h)。

RN=(CNt-CN0)×v/(w×t)

(2)

式(2)中，CN0为空白组氨氮质量浓度(mg/L)，CNt为试验组氨氮质量浓度(mg/L)，v为代谢袋内水的体积(L)，w为灰海马体质量(g)，t为代谢时长(h)。

按以下公式计算氧氮比(O/N)。

氧氮比(O/N)=(RO/16)/(RN/14)

(3)

式(3)中，RO为耗氧率，RN为排氨率。

1.3 统计分析

采用SPSS 20.0软件对试验结果进行单因素方差分析，组间进行Duncan’s多重比较分析，设P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。试验数据均以“平均值±标准差”的方式表示。

2 结果和分析

2.1 耗氧率(RO)

不同水温条件下不同体质量灰海马的耗氧率见表2。由试验结果可见，温度对灰海马的耗氧率影响显著。随着温度的升高，各试验组灰海马的耗氧率呈现先升高后降低的趋势。在13～28 ℃范围内，随着水温的上升，海马的耗氧率升高，并在水温28 ℃时达到最大值，S、M、L 3种体质量试验组灰海马的耗氧率分别为0.603、0.350、0.151 mg/(g·h)；当水温升高至32 ℃时，其耗氧率分别下降至0.556、0.336、0.139 mg/(g·h)，与28 ℃时相比稍有下降，但差异不显著(P>0.05)。同一温度条件下，随着灰海马体质量的增加，其耗氧率逐渐降低，除了水温13 ℃时S组与M组灰海马的耗氧率差异不显著外，在18～32 ℃温度条件下，3种体质量灰海马的耗氧率均有显著性差异(P<0.05)。

表2 不同温度下不同体质量灰海马的耗氧率

2.2 排氨率(RN)

由表3可见，相同温度条件下，随着灰海马个体的增大，其排氨率呈现下降的趋势。在水温13 ℃和18 ℃条件下，S组和M组灰海马的排氨率没有显著性差异(P>0.05)，但这2组的排氨率显著高于L组的(P<0.05)。在水温23 ℃和28 ℃条件下，S、M、L 3组灰海马的排氨率之间均有显著性差异(P<0.05)。在水温32 ℃下，S组灰海马的排氨率显著高于M组和L组(P<0.05)，M组和L组间无显著差异(P>0.05)。

表3 不同温度下不同体质量灰海马的排氨率

在13～32 ℃水温范围内，随着温度的升高，灰海马的排氨率先升高后降低，并在28 ℃时达到最大值，S、M、L 3种体质量灰海马的排氨率分别达到167.93、135.84、114.18 μg/(g·h)，当温度升高至32 ℃时，其排氨率分别下降为112.26、82.27、73.98 μg/(g·h)。每种体质量的灰海马，在5个温度组中，28 ℃组的排氨率均显著高于其他温度组的排氨率(P<0.05)，而其他温度组海马的排氨率也存在不同程度的差异。

2.3 氧氮比(O/N)

氧氮比(O/N)是灰海马呼吸的氧原子数与排出的氨态氮原子数之比。本试验中，不同体质量灰海马在不同水温下的氧氮比见表4。在13～32 ℃水温范围内，S、M、L组灰海马的O/N分别为2.62～4.46、2.41～3.78、1.23～2.21。同一水温条件下，L、M、S各组间灰海马的O/N均有显著差异(P<0.05)，灰海马体质量越大，其O/N越低。在13～32 ℃水温范围内，S、M、L 3种体质量灰海马的O/N变化一致，均随着水温的升高呈现先上升后下降的趋势，且均在23 ℃时达到最大值。当水温在13 ℃时，S、M组的O/N均为最小值，L组的O/N则在水温32 ℃时为最小值，水温在18、23 ℃时3组的O/N无显著性差异，水温在28、32 ℃时3组的O/N也无显著性差异(P>0.05)，但前二者与后二者之间存在显著性差异(P<0.05)，水温13 ℃组与其他温度组均存在显著性差异(P<0.05)。

表4 不同规格灰海马在不同水温下的氧氮比

2.4 窒息点

灰海马在密闭的呼吸袋中进行呼吸代谢活动，随着试验时间的延长，呼吸袋内溶解氧逐渐降低，灰海马的呼吸频率加快，观察可见其频繁用吻部顶呼吸袋，且躁动不安，聚集缠绕。而后随着溶解氧进一步降低，灰海马头部向下沉在袋底，最终死亡。由表5可见，当水温在13～32 ℃时，S、M、L组灰海马的窒息点分别为1.09～1.56、0.85～1.48、0.69～1.33 mg/L。窒息点随着温度的上升而升高，但在相同温度条件下，灰海马体质量越大，其窒息点越低。

表5 不同温度条件下不同规格灰海马的窒息点

3 讨论

3.1 温度对灰海马呼吸排泄的影响

温度对鱼类的代谢活动具有重要影响作用[13-15]。在一定范围内，鱼类的生理代谢水平、耗氧率和排氨率随着温度的上升而提高[16]。研究表明，牙鲆(Paralichthysolivaceus)在12～27 ℃[17-18]、南美洲鳗鲡(Anguillarostrata)在15～30 ℃[19]的温度范围内，其耗氧率和排氨率均随着温度的升高而逐渐上升。但鱼的种类、体质量大小及所处的生态环境均会对其耗氧率和排氨率产生不同的影响。仇登高等[20]研究发现，在15.8～36.5 ℃时，珍珠龙胆石斑鱼的耗氧率和排氨率随水温的升高而提高，并在26.6 ℃时达到最大值，随后均下降，鱼免鱼[21]和条石鲷[22]耗氧率和排氨率的变化规律也类似。本试验结果表明，在13～32 ℃范围内，灰海马的耗氧率和排氨率先是随着温度的升高而上升，在28 ℃均达到最大值，而后试验温度继续上升，灰海马的耗氧率和排氨率均略有下降。分析其原因，可能是在适宜的水温范围内，随着温度升高，鱼类生理代谢水平会快速上升，因而其耗氧率逐渐提高；当超过适宜的水温范围后，鱼类的组织代谢水平会进入紊乱状态，其耗氧率和排氨率也就随之下降[23-24]。

3.2 体质量对灰海马呼吸排泄的影响

呼吸和排泄是反映鱼类生理活动状态的重要指标，是鱼类生物能量学、养殖容量的重要评价内容。鱼类的体质量在发育过程中会有所变化，从而引起耗氧量和排氨量的波动，体质量自然就成了鱼类耗氧率和排氨率的重要影响因子之一[25-26]。本试验结果表明，灰海马的耗氧率和排氨率均随着体质量的增加而下降，这与星洲红鱼(red tilapia，27.50～201.87 g)[27]、浅色黄姑鱼(Nibeacoibor，3.38～28.74 g)[28]和斑石鲷(Oplegnathuspunctatus，50.94～154.96 g)[29]的研究结果相同。在水生动物生长过程中，其体内各组织器官会发生大量酶促反应并消耗大量的能量来维持基本生命活动。随着仔、稚、幼鱼的生长，其肌肉、皮肤、骨骼等非维持基本生命活动的组织所占的质量比逐渐增大，使得单位体质量耗氧量相对减少，从而造成耗氧率、排氨率不断下降，这可能是灰海马的耗氧率、排氨率随着体质量的增加而出现下降的原因[30]。

3.3 能源物质分析

氧氮比(O/N)是动物呼吸底物的重要参数之一，它反映了动物在特定状态下脂质、糖类、蛋白质代谢之间的比例关系和生命体代谢底物的利用状况。O/N大，表明动物消耗的能量大部分由脂肪、糖类提供，少部分由蛋白质提供[31]。O/N值的变化对生物体的生长速率虽然没有直接的显著影响，但有研究表明，O/N在一定程度上反映了生物对环境压力的适应程度，可以作为生物体适应环境压力的一项指标[32]。本研究中，在同一水温条件下，灰海马的O/N在L、M、S的各体质量组间均有显著差异(P<0.05)，体质量越大，O/N越低。随着温度的升高，灰海马的耗氧率先升高后降低，在13～32 ℃范围内，S、M、L 3种体质量灰海马的O/N变化一致，均随着水温的升高呈现先上升后下降的趋势。这说明大规格灰海马在高水温条件下，其代谢能源的底物出现了变化，其呼吸消耗底物中脂肪和糖类的比例逐渐减小，但蛋白质比例逐渐增大。可以推测，当灰海马受到生态胁迫时，有效积累蛋白质的量会减少，从而会引起代谢紊乱，不利于其生长。

综上所述，本文研究了在不同水温条件下，不同体质量灰海马耗氧率、排氨率、窒息点的变化情况。结果表明，在13～32 ℃范围内，随着温度的升高，灰海马的耗氧率和排氨率先升高后降低，大、中、小3种体质量的灰海马在水温28 ℃时，其耗氧率均达到最大值。同一温度条件下，灰海马的体质量越大，其耗氧率和排氨率越低。窒息点随着温度的上升而升高，但在相同温度条件下，灰海马的体质量越大，其窒息点越低。因此，灰海马养殖的最适水温在水温28 ℃左右，养殖和运输过程中应保证水体溶解氧在1.6 mg/L以上。