运输振荡对条石鲷幼鱼生理应激和水体总氨氮含量的影响

李哲 周珊珊 王好学 王嘉浩 陈璐 徐开达

(浙江省海洋水产研究所,农业农村部重点渔场渔业资源科学观测实验站,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山 316021)

运输是鱼类人工增殖放流过程中的关键环节[1]。不适宜的运输条件,如过高的运输密度和过长的运输时间等,容易引发运输胁迫,导致鱼苗产生生理应激,降低其免疫力甚至造成死亡[2-6]。在运输过程中水体的振荡无法避免,而水体振荡也会引起鱼类的运输胁迫[7-10]。目前,水体振荡引发的运输胁迫在活鱼运输研究中尚未受到充分重视。

运输振荡一般以“振荡频率”来表示其强度[8-9]。振荡对鱼类的皮质醇、糖原、乳酸含量以及免疫酶活性等生理及生化指标有显著影响[7-8,11]。当鱼类面临应激胁迫时,其皮质醇、血糖、乳酸含量显著升高[12-14],代谢速率加快,耗氧量和代谢废物排泄量增加,从而导致水体溶解氧和pH降低[15-17]、氨氮浓度升高[16,18],运输水质恶化[19]。因此,在探究运输振荡对鱼类生理应激的影响时,可以根据相关血液和水质指标来判断鱼类的应激水平。

条石鲷(Oplegnathusfasciatus)属岛礁性鱼类,广泛分布于中国沿海水域,是重要的增殖放流种类。目前,对条石鲷的研究主要集中在早期发育[20-22]、繁育技术[23-25]、生理生化[26-27]以及分子生物学[28-30]等领域,对其放流技术的关注则较少,而这可能会影响苗种的增殖放流效果。本研究主要探究了振荡频率对条石鲷幼鱼生理应激水平的影响,选取血清和肌肉中的皮质醇、糖原、乳酸水平作为双重评价指标,探索条石鲷幼鱼可适应的振荡频率范围,以期为优化条石鲷和其他鱼类苗种的运输技术提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验用鱼为浙江省海洋水产研究所人工培育的条石鲷幼鱼,平均体长为(118.9±8.1)mm,平均体质量为(39.6±8.4)g。试验前,将条石鲷幼鱼移入循环水水池(容积500 L,3口)暂养1周,暂养期间24 h连续充气,每天定时投喂2次配合饲料。试验前24 h停止喂食。养殖试验用水为经过砂滤的海水,循环使用,水温为(20.3±0.3)℃,盐度为25.0±0.6。

1.2 试验设计

试验开始后,将条石鲷幼鱼从暂养池移入直径为20 cm、容积为5 L的半透明塑料水桶内,每桶放入5尾幼鱼,桶内预先套入双层聚乙烯运输袋并加入与暂养水池相同的海水3 L。将水桶平放在可调速多功能振荡器(力辰科技,HY-4A)上并加以固定。

本研究共设置0、60、100、140、180 r/min 共5种振荡频率,每种振荡频率设置4个平行组,模拟运输试验持续24 h。运输试验期间,使用气泵向运输袋内持续充气,并用橡皮筋扎紧运输袋封口以减少海水溢出。

1.3 样品采集

模拟运输试验结束后,从每个平行组随机捞取3尾幼鱼,用丁香酚麻醉后,取尾静脉血和背部肌肉。离心血样所得血清和背部肌肉分别于-80 ℃和-20 ℃冻存待测。血清和肌肉皮质醇、糖原和乳酸含量的测定均采用酶联免疫法,试剂盒为上海酶联生物科技有限公司的海水鱼类ELISA试剂盒。运输试验过程中,每4 h取水样50 mL,采用次溴酸钠氧化法测定水体的总氨氮含量。

1.4 统计分析

试验数据经EXCEL 2016软件处理后,使用R语言4.1.0对条石鲷幼鱼血清和肌肉的皮质醇、糖原、乳酸含量等生理指标,以及各取样时间点水质样品中的总氨氮含量进行单因素非参数Kruskal-Wallis秩和检验,多重比较采用Dunn检验。数据结果以(平均值±标准误)表示,设P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 生理应激指标分析

2.1.1 皮质醇

模拟运输24 h后,各试验组条石鲷幼鱼血清和肌肉中的皮质醇水平见图1。随着振荡频率的提高,条石鲷幼鱼血清和肌肉中的皮质醇水平均呈升高的趋势。其中血清皮质醇水平在振荡频率为0～140 r/min时没有显著差异(P>0.05),而肌肉皮质醇水平在振荡频率100r/min以上时显著升高(P<0.05)。结果表明,当振荡频率保持在100 r/min以下时,条石鲷幼鱼血清和肌肉中的皮质醇可维持在较低水平。

注:数据柱顶部字母不同代表组间差异显著(P<0.05)。

2.1.2 糖原

模拟运输24 h后,条石鲷幼鱼的血糖水平随着振荡频率的提高呈逐渐升高的趋势(见图2-a),且在振荡频率100 r/min及以上时显著升高(P<0.05);肌糖原水平则随着振荡频率的提高有逐渐下降的趋势(见图2-b),并且在100 r/min以上时显著降低(P<0.05)。结果表明,当振荡频率保持在100 r/min以下时,幼鱼血清和肌肉中的糖原可分别维持在较低和较高的水平。

注:数据柱顶部字母不同代表组间差异显著(P<0.05)。

2.1.3 乳酸

模拟运输24 h后,条石鲷幼鱼血清和肌肉中的乳酸水平随着振荡频率的提高而表现出升高的趋势(见图3)。但当振荡频率在100 r/min及以下时,幼鱼血清和肌肉中的乳酸含量均维持在较低水平。

注:数据柱顶部字母不同代表组间差异显著(P<0.05)。

2.2 水体总氨氮含量的变化

模拟运输试验8 h后,不同振荡频率试验组水体的总氨氮含量开始表现出差异,其中振荡频率140 r/min组的水体总氨氮含量明显升高(P<0.05);当运输时间超过12 h以后,振荡频率在100 r/min以上试验组的水体总氨氮含量升高较快,基本上均显著高于对照组(见图4)。

注:数据柱顶部字母不同代表组间差异显著(P<0.05)。

3 讨论

在活鱼运输过程中,振荡无法避免并且可能会引发运输胁迫。本研究主要探究了振荡频率对条石鲷幼鱼生理应激的影响,包括血清和肌肉中的皮质醇、糖原、乳酸水平的差异,以及不同振荡条件下运输水体水质的差异。这些生理和水质指标差异反映了鱼类的应激程度,因而可用于推测适宜运输条石鲷幼鱼的振荡频率上限。

3.1 皮质醇水平的变化

皮质醇水平变化属于原发性应激,是反映鱼类生理应激程度的重要指标[31]。有研究表明[4,32-33],运输胁迫会促使鱼类皮质醇水平显著升高。本研究中,条石鲷幼鱼血清和肌肉中的皮质醇水平基本上随着振荡频率的提高而逐渐升高,表明随着振荡频率提高,条石鲷幼鱼的生理应激水平在升高。在较高的运输振荡频率下,条石鲷幼鱼为了维持鱼体稳定状态所需消耗的能量也会相应增加,而皮质醇的主要作用之一是调动能量[34-36],因此皮质醇水平升高也说明条石鲷幼鱼能量消耗的增加。在60～140 r/min的振荡频率下,模拟运输24 h后,幼鱼的血清皮质醇水平与对照组(0 r/min)差异不显著,其肌肉皮质醇水平则在100 r/min及以下的振荡频率下与对照组差异不显著。结果表明,振荡频率越高,幼鱼的应激程度越高,这与模拟运输后大口黑鲈(Micropterussalmoides)幼鱼的应激反应类似[8]。在本试验条件下,从皮质醇水平的角度,将振荡频率保持在100 r/min及以下,条石鲷幼鱼的应激水平较低。

3.2 血糖水平的变化

鱼类继发性应激反应的主要表现之一是血糖水平升高和组织(肌肉和肝脏等)糖原含量降低[37-38],反映了鱼类在应激状态下对能量需求的增加[19,36]。本研究中条石鲷幼鱼血糖水平和肌糖原水平的变化符合上述表现,并可能与皮质类固醇的升高相关[13,39-40],表明提高振荡频率促进了条石鲷幼鱼的能量消耗。运输24 h后,条石鲷幼鱼肌糖原水平差异的结果与黑鲷(Acanthopagrusschlegelii)幼鱼运输振荡的结果[9]类似。由于在运输前对幼鱼进行了停食处理,如果运输过程中振荡频率过高导致能量消耗过多,放流后因能量匮乏,幼鱼的捕食与反捕食行为易产生缺陷,从而可能降低其在自然生境中的生存能力[41],幼鱼可能因此而面临更高的死亡风险。在本试验条件下,当振荡频率达到100 r/min及以上时,试验鱼的血糖水平与肌糖原水平分别显著升高和降低,说明在此条件下幼鱼的能量消耗增加了。因此,从能量消耗的角度,振荡频率应保持在100 r/min以下,这样苗种的应激程度和能量消耗可保持在较低水平。

3.3 乳酸水平的变化

乳酸水平变化也是鱼类继发性应激反应之一,是供氧不足时有机体无氧代谢的产物。根据本试验中幼鱼的乳酸水平差异,当振荡频率保持在100 r/min及以下时,无论是血清乳酸还是肌肉乳酸均处于较低的水平,表明其应激和无氧代谢程度较低。虽然在试验过程中持续充气,但条石鲷幼鱼肌肉和血清中的乳酸含量均随着振荡频率的提高而升高,其原因可能是较高的振荡频率导致较高强度的物理运动[13],造成条石鲷幼鱼对氧的需求程度超过了供氧水平,即无氧代谢程度在较高的振荡频率下也较高,从而导致幼鱼乳酸水平的差异。在圆口铜鱼(Coreiusguichenoti)[42]和银鲳(Pampusargenteus)[13]的运输研究中也检测到试验鱼血液和肌肉中的乳酸水平升高了,但是,鲤(Cyprinuscarpio)[43]运输12 h后,其血液中的乳酸水平却出现了下降。由此可见,乳酸水平作为活鱼运输研究中的应激指标,其变化情况应根据鱼种以及运输条件予以具体评估。

3.4 水体总氨氮浓度的变化

活鱼运输过程中,氨氮作为代谢产物迅速溶于水体,对鱼类具有显著的毒理作用[44-45],因此,氨氮浓度升高是水质恶化的主要表现之一[18,45]。本研究选取水体总氨氮含量作为水质评价指标,发现在运输12 h后,振荡频率在100 r/min及以上的试验组水体的总氨氮含量升高较快。有研究表明,模拟运输黑鲷幼鱼24 h后,在振荡频率105 r/min下,水体的总氨氮含量升高较快,约为20.0 mg/L[9]。本研究中,在振荡频率100 r/min条件下,模拟运输24 h后,水体总氨氮含量达到了39.8 mg/L。若不考虑种间差异,较高的运输密度可能是导致本研究中水体总氨氮含量较高的原因[2,18]:黑鲷幼鱼的运输密度为21.75 g/L,本研究的运输密度为66 g/L,达到其3倍以上。尽管在相似条件下本研究中水体的总氨氮含量更高,但并未如李佩等[2,18]的研究结果,即振荡频率在140 r/min以上会出现鱼死亡现象,说明本研究中的条石鲷幼鱼对较高的振荡频率有一定的适应能力。当水体中氨氮含量升高到一定程度,会抑制鱼体内的氨排泄,导致血液中的氨氮含量继续升高、携氧能力下降[46],从而带来缺氧死亡风险[12]。因此,基于本研究的水体总氨氮含量变化结果,建议振荡频率不高于100 r/min。同时,建议在今后的运输振荡研究中应测试更多的水质指标,如pH、溶解氧、无机盐离子浓度[16]等。

4 结论

本研究在实验室控制条件下,探究了体长10 cm左右的条石鲷幼鱼对振荡频率的生理应激。结果表明,高于100 r/min的振荡频率虽未导致条石鲷幼鱼死亡,但加剧了幼鱼的生理应激水平,并加快了运输水质的恶化。建议在实际生产运输中,应选择相对平坦的道路或避开海浪较强的日期,保持振荡频率不超过100 r/min,尽量减少运输后条石鲷幼鱼的生理应激,降低运输水质的恶化程度。