温度对不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率的影响

2023-03-15林慧李悦赵家乐林植华樊晓丽

水产养殖 2023年2期

林慧，李悦，赵家乐，林植华，樊晓丽

（丽水学院生态学院，浙江丽水 323000）

在水生动物的生长、发育和繁殖过程中，呼吸代谢是其代谢活动的重要组成部分。耗氧率的高低不仅直接反映了水生动物的代谢强度和生理状况，而且直接影响水体溶氧量[1-2]。动物个体耗氧率主要取决于温度、盐度、摄食能力、发育阶段和生态因子等因素[3]。近年来，国内外学者围绕枝角类、鱼类、贝类等水生动物耗氧率的测定及其影响因素展开了较多研究[1-2，4-6]，而关于无尾两栖类幼体蝌蚪耗氧率方面的研究报道较少[7-9]。

黑斑侧褶蛙（Pelophylax nigromaculatus）隶属于无尾目（Anura），蛙科（Ranidae），侧褶蛙属（Pelophylax），广泛分布于我国东部各省，是我国重要的水产养殖经济动物[10-11]。国内关于黑斑侧褶蛙的研究主要涉及疾病防治、养殖技术、生长发育和毒理学等方面[12-15]，未见其耗氧率方面的研究报道。现开展温度对不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率的影响试验，以了解无尾两栖类蝌蚪在不同发育时期的代谢特征，也为该物种的适宜养殖条件提供一定的理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物

试验用黑斑侧褶蛙蝌蚪来自浙江省丽水学院两栖爬行动物实验室。选用同一天产下的黑斑侧褶蛙卵团孵化发育成的蝌蚪，饲养在室外养殖池中，每天定量投喂专用蝌蚪粉质饲料。在体视解剖镜下，依据后肢发育程度，将蝌蚪分为3 个不同发育阶段：发育早期（ESD，26～27 期）、发育中期（MSD，28～32 期）和发育晚期（LSD，38～40 期）[16]。每次试验前，蝌蚪经充分曝气自来水暂养2 d，试验前12 h禁食，避免摄食代谢对耗氧率产生影响。所有蝌蚪不重复使用，减少试验误差。

1.2 静水法测定溶解氧

试验设计考虑温度和蝌蚪发育阶段这2 种因素。测试温度为 20，24，28 和 32 ℃，蝌蚪发育阶段分为早、中和晚，共12 个试验组合，每个组合设置4 个重复组。由于处于不同发育阶段的单只黑斑侧褶蛙蝌蚪体质量不同，通过控制蝌蚪数量，使得不同温度组的蝌蚪总湿质量处于基本相同水平。根据预试验，60 只发育早期、10 只发育中期和4 只发育晚期的黑斑侧褶蛙蝌蚪的总湿质量为3.0～3.5 g。

试验开始时，XMTD-7000 型恒温培养箱内的水温设定后为 20，24，28 或 32 ℃，同时放入 4 个装满24 h 曝气后水的1 L 宽口瓶（作为呼吸室）中。待水温达到设定值后，用DO200A 溶氧仪测定每个呼吸室的初始溶解氧（DO）质量浓度，记作DO0。根据不同发育阶段，将一定数量的黑斑侧褶蛙蝌蚪轻轻快速地放入呼吸室中，立即用保鲜膜和橡皮筋进行封口，保证外界空气无法进入瓶内。在试验进行至3 和6 h 时，依次取下保鲜膜，测定呼吸室内的DO质量浓度，分别记作DO3h和DO6h。每次测定后重新快速封口。试验过程注意观察蝌蚪的状态。

1.3 蝌蚪湿质量和体积测定

测定DO 后，捞出蝌蚪，用纱布轻轻吸取其体表水分。利用量筒差量法测定每组蝌蚪的总体积：先在量筒中倒入一定量的水，记作V1；再将每组蝌蚪倒入量筒，水面上升，记作V2；根据两者差值（V2-V1）即可求出每个试验组蝌蚪的总体积V（±0.01 mL）。用Mettler 分析天平称取每个试验组蝌蚪的总湿质量 M（±0.001 g）。

1.4 耗氧率的计算

根据试验前后呼吸室内的水中DO 变化，计算出不同试验组黑斑侧褶蛙蝌蚪在3 和6 h 的耗氧率，具体公式如下[17]：

式中：OCR——耗氧率，mg/（g·h）；DO0——初始溶解氧，mg/L；DOx——3 和6 h 时的溶解氧，mg/L；V——呼吸室的有效体积，即呼吸室体积减去蝌蚪体积，mL；M——蝌蚪总质量，g；t——试验时间，h。

1.5 数据统计

采用Statistica 统计软件对试验数据统计分析。在进行方差分析之前，检验数据的方差同质性和正态性。用双因素方差分析和Tukey’s 检验进行组间比较。对不同温度组的耗氧率进行曲线拟合。描述性统计用“平均值±标准误差”表示，显著性水平α设为0.05。

2 结果与分析

不同试验组黑斑侧褶蛙蝌蚪形态特征及呼吸室内的DO 质量浓度测量值见表1。

表1 不同试验组黑斑侧褶蛙蝌蚪形态特征和DO 质量浓度测定的描述性统计

温度对不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪3 和6 h耗氧率的影响见表 2、图 1（a）（b）（c）（d）（e）（f）和图 2（a）（b）（c）（d）（e）（f）。

图2 温度对不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪6 h 耗氧率的影响

由表2 可见，温度和发育阶段之间的交互作用也对黑斑侧褶蛙3 和6 h 耗氧率产生显著影响。

由表2、图1 和2 可见，温度对黑斑侧褶蛙蝌蚪 3 和 6 h 耗氧率的影响显著（P＜0.05）；32 和 28 ℃耗氧率显著＞24 ℃，24 ℃耗氧率显著＞20 ℃。发育阶段对黑斑侧褶蛙蝌蚪3 和6 h 耗氧率的影响也显著（P＜0.05），发育晚期的黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率显著大于早期和中期。当温度为20～32 ℃时，发育早、晚期黑斑侧褶蛙蝌蚪的3 和6 h 耗氧率，均与温度之间呈三次函数拟合回归关系，中期呈二次函数拟合回归关系。

表2 温度和发育阶段对黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率影响的双因素方差分析结果①

图1 温度对不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪3 h 耗氧率的影响

3 讨论

3.1 温度对黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率的影响

水生动物的耗氧率通常受内在因素和外部生态因子的影响，其中温度是影响水生动物呼吸代谢最重要的生态因子之一[2，5，18]。研究表明，硬壳蛤的耗氧率随着试验温度的升高而升高[19]。付监贵等[4]研究发现，梭鲈幼鱼的耗氧率也会随着温度的升高而呈上升趋势。但试验温度为10～25 ℃时，淡水虾夷扇贝和花缘牡蛎的耗氧率呈先上升后下降的趋势[5，20]。罗辉玉等[21]研究发现，灰海马的耗氧率和测试温度之间也呈相同变化趋势。在最适温度以下，浮游动物西藏拟溞和中华哲水蚤的耗氧率随温度升高而增大，超过最适温度，其耗氧率却呈下降趋势[22-23]。

本研究表明，不同发育阶段黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率与温度之间的变化趋势与上述2 种研究结果类似：发育早、晚期黑斑侧褶蛙蝌蚪的耗氧率，均随温度的升高呈现出先上升后下降的趋势，但发育中期黑斑侧褶蛙蝌蚪的耗氧率，则随温度的上升呈持续上升的趋势。这可能是由于黑斑侧褶蛙蝌蚪属于变温动物，其体温接近于饲养水温，水温上升加快了新陈代谢，从而提高耗氧率；而温度过高时，蝌蚪体内酶活性可能受到抑制，导致物质代谢发生紊乱，最终引起耗氧率的下降。另有研究[24]发现，当水温高达31 ℃时，墨西哥湾扇贝耗氧率明显下降，这是由于升温提高了其蛋白质代谢，相应降低了碳水化合物及脂肪的代谢，这也可能是32 ℃时发育早、晚期黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率下降的原因。发育中期的黑斑侧褶蛙蝌蚪，其生长发育较快，新陈代谢相应加快，耗氧量也随之增加，由此推测其对温度的适应范围更广，超出了本试验设计的最高温度，其原因有待于进一步探究。

3.2 发育阶段对黑斑侧褶蛙蝌蚪耗氧率的影响

当温度为20～32 ℃时，发育晚期黑斑侧褶蛙蝌蚪的耗氧率显著大于早、中期，可能与蝌蚪鳃的发育程度有关。与鱼类等其他水生动物相似，鳃是蝌蚪摄取水中溶解氧的重要器官[25]。文献[2]研究表明，发育晚期，蝌蚪的呼吸鳃比发育早、中期更发达，摄取水中溶解氧的能力更强，故蝌蚪的载氧率提高。关于卵形鲳鲣的研究[26]发现，随着仔稚鱼个体的不断长大，鳃小片的表面积变大，鳃的呼吸面积随之增大，从而提高水流与血液之间的气体交换，耗氧量不断增加，故耗氧量随体质量增加而增大。

从发育角度来看，生活在水中的蝌蚪是无尾类的幼体阶段，其耗氧率直接反映了无尾两栖类水生动物幼体阶段的新陈代谢状况与能量需求。蝌蚪的生长发育过程伴随着脑、鳃、肝脏等高耗氧器官的逐步完善，从而导致能量需求大大增加，新陈代谢更加旺盛，结果表现为发育晚期蝌蚪的耗氧率大幅度上升[27]。这表明了蝌蚪在生长发育过程中，其代谢特征与发育过程中的结构特点以及生理变化紧密相连。因此，根据黑斑侧褶蛙蝌蚪不同发育阶段的耗氧率特点，在蝌蚪饲养后期，一定要提高养殖水体中的溶氧量，否则易造成蝌蚪窒息死亡。耗氧率高低也是代谢水平高低的重要标志，在养殖过程中要保证充足的饵料供给，以满足蝌蚪正常生长发育的需要。

在一定温度范围内，耗氧率随水生动物个体发育进程的推进呈逐渐上升趋势，这一现象也出现在其他水生动物养殖过程中。例如，枝角类的发头裸腹溞和隆线溞在第一幼龄发育至第一成龄阶段时，个体耗氧率相对较小，而由第一成龄发育至第二成龄阶段时，其生长发育速度较快，新陈代谢速度相应加快，个体耗氧率显著增大[1]。河川沙塘鳢在早期发育过程中耗氧率逐渐上升[28]。已有研究[29]发现，澳大利亚麦龙虾的耗氧量与体质量成正比。