分叉小猛水蚤的外部形态和发育特征研究

赵文,殷旭旺,高敬

(大连海洋大学水产与生命学院辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023)

分叉小猛水蚤的外部形态和发育特征研究

赵文,殷旭旺,高敬

(大连海洋大学水产与生命学院辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023)

研究了分叉小猛水蚤Tisbe furcata的外部形态和发育特征。结果表明:分叉小猛水蚤为雌雄异体,前体部并不显著宽于后体部,头节与第一胸节愈合,额部突出,身体的活动关节在第四和第五胸节之间。第一触角呈单肢型,分为八节,第二触角为双肢型;第一至第四胸足均为双肢型,内肢为两节,外肢为三节,每对胸足之间具一个几丁质板,第五胸足为一节,附4根刚毛。雌性腹部第一、二节愈合成生殖节,生殖节上有两个卵囊。分叉小猛水蚤卵径为20～25 μm。在温度为(21±1)℃、盐度为32±1、pH为7.8的条件下,胚胎发育时间共需28～30 h。无节幼体Ⅰ～Ⅵ期的累计发育时间分别为(3±1.5)、(11±1.2)、(30±1.2)、(45±1.0)、(62±1.0)、(75±1.2)h,平均体长分别为0.080、0.106、0.144、0.196、0.225、0.268 mm;桡足幼体Ⅰ～Ⅴ期的累计发育时间分别为(100±2.0)、(128±1.5)、(153±1.0)、(178±1.2)、(204±1.5)h,平均体长分别为0.311、0.468、0.539、0.726、1.036 mm;一龄桡足幼体成体的雌雄发育时间均为(232±1.5)h,平均体长分别为1.086 mm和1.125 mm。

分叉小猛水蚤;形态特征;胚胎发育;幼体发育

分叉小猛水蚤Tisbe furcata Baird广泛分布于世界近岸海域,与Idya furcata同种异名。该蚤是海参育苗池中常见的一种敌害桡足类,它不但与稚参争夺饵料,还直接伤害稚参,用其强有力的口器撕咬稚参,然后食其碎屑。稚参在分叉猛水蚤的围攻下,先是呈球状团缩,继之表皮被咬烂,其骨片或裸露于体表,或脱落于水底,最终溃烂死亡[1]。此外,分叉小猛水蚤个体较小,适应能力强,是一种很有发展前途的饵料培养对象。

国外学者对分叉小猛水蚤的形态、生活史、渗透调节、室内培养等有过研究[2-4],国内只有台湾学者袁瀚[5]在《浮游生物学》一书中有关于该蚤整体背面观和部分附肢的描绘,其他方面均未见报道。分叉小猛水蚤虽然在海参池中的危害较大,但分叉小猛水蚤的个体及特征又很适合作为一种活饵料进行大规模培养。为此,本研究中作者对分叉小猛水蚤的外部形态、胚胎发育及胚后发育过程进行了研究,旨在为桡足类的生长发育研究、生物防治和大规模人工培养提供一些基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验动物及形态观察

分叉小猛水蚤采自大连海洋大学的鲍和海参育苗池,在实验室内温度为20℃的光照培养箱中进行培养。将随机选取的性成熟雌体移入12孔的细胞培养板中,投喂球等鞭金藻Isochrysis galbana进行培养。在体视镜和显微镜下对雌雄活体进行观察,用昆虫针解剖该蚤,在显微镜下对局部细节进行仔细观察。在微分干涉相差显微镜下对分叉小猛水蚤的胚胎发育和胚后发育进行观察并拍照。

1.2 胚胎发育

随机选取新带卵囊的雌体10只,单只培养在12孔的细胞培养板中。培养液为经过砂滤的大连黑石礁海区自然海水,使用前煮沸消毒,并用折射盐度计校正盐度。试验期间,水温为(21±1)℃, pH为7.8,盐度为32±1,每天更换一次培养液,并投喂球等鞭金藻,使食物密度保持在1.0×105个/mL左右。胚胎发育早期,每隔1 h左右在显微镜下观察一次,之后每隔4 h观察一次,记录受精卵

的发育情况并拍照,拍照时速度要快,避免对胚胎的正常发育造成影响。

1.3 胚后发育

随机选取雄体、新带卵囊的雌体各5～10只,置于12孔的细胞培养板中,每孔中各放一只雄体与雌体,在HPG-280B光照培养箱中进行培养,温度为(21±1)℃。培养液为大连黑石礁海区的自然海水,需经砂滤,使用前煮沸消毒,并用折射盐度计校正,保证试验期间的盐度为31±1。待无节幼体孵出后,将雌体用吸管吸出,留下幼体进行培养,初期每8 h观察一次,后期每12～24 h观察一次。观察时随机吸取幼体3～5只进行观察、测量、绘图及拍照,观察拍照时速度要快,避免对幼体的正常发育造成影响。试验期间,每天更换一次培养液,投喂球等鞭金藻,食物密度保持在3.0×105个/mL,pH为7.6。

生长系数=1+(L2-L1)/L1,

式中:L1、L2分别为无节幼体期和桡足幼体期两个发育阶段该蚤的体长(mm)。

2 结果

2.1 外部形态

2.1.1 分叉小猛水蚤的外部形态特征 分叉小猛水蚤为雌雄异体,前体部并不显著宽于后体部,头节与第一胸节愈合,额部突出,身体的活动关节在第四和第五胸节之间。第一触角为单肢型,分为八节;第二触角为双肢型。第一至第四胸足均为双肢型,内肢为两节,外肢为三节,每对胸足之间具一个几丁质板;第五胸足为一节,附4根刚毛。雌性腹部第一、二节愈合成生殖节,生殖节上有两个卵囊。

2.1.2 头部附肢

第一触角雌性第一触角为单肢型,比前体部短,分为8节。第一至第三节背缘各具1、6根和4根刚毛;从第四节分出一枝端,枝端上具1根较长的刺状刚毛;第五至第七节较短,各具有1根刚毛;第八节(末节)较细长,末端具有4根刚毛。雄性第一触角左右对称,比雌性的粗短,分为7节。第三节背缘具有6根刚毛,3根较长,另外3根较短;第四节分出的枝端较雌性粗壮,第六节无刚毛,第七节背缘具2根刚毛(图1-a)。

第二触角第二触角较为发达,为双肢型。外肢分为三节,第一、二节具1根刚毛,刚毛上具有小刺;第三节末端具4根刚毛,背缘具2根刚毛。内肢分为两节,第一节背缘具3根刚毛,第二节末端具3根刚毛(图1-b)。

大颚桡足类的大颚内侧基部有锯齿,上有尖锐的咀嚼齿,可用以撕碎食物。分叉小猛水蚤的大颚具有基肢和基节,基节为一几丁质板,基肢为双肢型。内外肢均退化为一节,外肢具3根羽状刚毛,内肢具4根羽状刚毛(图1-c)。

第一小颚第一小颚是一对很小的附肢,由两节组成,第一节内缘基部形成咀嚼叶。第一小颚与哲水蚤等相比,较退化,末端具有4根刺状刚毛(图1-d)。

第二小颚第二小颚是口器的另一对很小的附肢,也是滤食的重要器官。呈单肢型,分为两节,末节细长,末端较尖,腹缘具1根羽状刚毛,背缘具6根短小的刚毛(图1-e)。

2.1.3 胸部附肢

颚足胸部的第一对附肢,呈单肢型,较退化。内肢退化为三节,末节内缘具6根较短小的羽状刚毛(图1-f)。

第一到第四对胸足无雌雄区别,为双肢型。其它胸足不同,第一胸足内肢为三节,外肢为两节。基节内外缘各具1根小刺。外肢两节外缘各具1根刚毛,末端具2根刚毛。内肢第一、二节内缘末端各具1根羽状刚毛,第三节末端具6根羽状刚毛。第二到第四对胸足构造相似,内外肢均为三节。基节内缘具1小刺。内肢前两节内缘具小刺,外缘具1根羽状刚毛。第三节内缘具4根刺状刚毛。外缘具3根羽状刚毛。外肢第一节外缘具1根羽状刚毛。第二、三节外缘均具2根羽状刚毛。第三节末端具4根羽状刚毛(图1-g、h)。

第五胸足雌性第五胸足比较退化,左右对称,分为两节。第一节很短,内缘具3根羽状刚毛,外缘具1根较长羽状刚毛;第二节外缘具1根羽状刚毛,末端具4根羽状刚毛。雄性第五胸足同样比较退化(图1-i)。

2.1.4 腹部 分叉小猛水蚤的腹部分为五节,雌性生殖节上带有两个卵囊。尾叉对称,其末端各具4根羽状刚毛。其中1根较长,且为羽状刚毛。

2.2 胚胎发育

分叉小猛水蚤的卵径为20～25 μm。在本试验条件下,分叉小猛水蚤的胚胎发育时间共需28～30 h,胚胎发育过程见表1和图2-A～J。

图1 分叉小猛水蚤的附肢Fig.1 The appendages of the copepod Tisbe furcata

表1 分叉小猛水蚤的胚胎发育过程Tab.1 Embryonic development of the copepod Tisbe furcata

图2 分叉小猛水蚤的胚胎发育期、无节幼体期、桡足幼体期及成体Fig.2 Embryonic development,nauplius,and copepodid of parthenogenetic copepod Tisbe furcata

2.3 胚后发育

2.3.1 无节幼体期

无节幼体Ⅰ期(图2-K,图3-a,表2) 分叉小猛水蚤无节幼体孵出后就开始在水中游动,体长为0.076～0.084 mm。腹面呈卵圆形,前端有一红色眼点,前部略宽于后部。体内有黄绿色色素体。身体后端光滑无分叉,有尾叉刚毛一对,比较短小。腹面具第一触角、第二触角、大颚3对附肢,因此又被称为六肢幼体期。第一触角为一对,呈单肢型,分为三节。第一节无刚毛,第二节具1根刚毛,第三节末端具2根刚毛。第二触角为一对,呈双肢型,外肢分为三节,第一、二节各具1根刚毛,第三节末端具3根刚毛。内肢为两节,第二节末端具2根刚毛。大颚为一对,外肢末端具3根刚毛。

图3 分叉小猛水蚤无节幼体期的示意图Fig.3 Lateral view of nauplius stage in the copepod Tisbe furcata

无节幼体Ⅱ期(图2-L,图3-b,表2)体长为0.104～0.108 mm。身体略伸长,体后部稍变窄,末端分叉。尾部触毛变为两对,其中一对明显较长。第一触角分为四节,第一节有2根刚毛,第二节有1根刚毛,第三节有1根刚毛,第四节末端具2根刚毛。身体出现第一小颚原基,位于大颚基部下方。

无节幼体Ⅲ期(图2-M,图3-c,表2)体长为0.140～0.148 mm。身体进一步伸长,在后部约1/4处显著变窄,最宽处位于前部约1/3处,体后端分叉较无节幼体Ⅱ期更为显著。第一触角上的刚毛呈羽状。大颚内肢较无节幼体Ⅱ期发达,刚毛明显增长。

无节幼体Ⅳ期(图2-N,图3-d,表2)体长为0.192～0.200 mm。身体拉长。第一触角仍为四节,第一节有1根刚毛,第二节有2根刚毛,第三节有2根刚毛,第四节末端具4根刚毛,其中一根较长。大颚内肢更为发达,具4根刚毛。第一小颚为两节,第二节末端具3根刚毛。

无节幼体Ⅴ期(图2-O,图3-e,表2)体长为0.211～0.229 mm。身体显著伸长,体后部变化十分显著,可见分节现象。尾部有刚毛4根,其中2根比较发达。

无节幼体Ⅵ期(图2-P,图3-f,表2)体长为0.260～0.276 mm。身体呈长卵圆形,体后分节现象更为明显。第一触角末端分出1根较长刺状刚毛,第二触角外肢末端有4根刚毛,内肢第一节具1根刚毛。第一小颚第二节末端具4根刚毛。尾部刚毛仍为4根。

2.3.2 桡足幼体期 在水温为(21±1)℃、盐度为31±1的条件下,分叉小猛水蚤经过6个无节幼体期的发育后,开始进入桡足幼体期。在桡足幼体阶段,分叉小猛水蚤基本上已经具备了成体的特征。桡足类共需经过5个桡足幼体期才能发育为成体(图2-Q～W)。

表2 分叉小猛水蚤无节幼体的发育时间及体长Tab.2 Developmental duration and body length of nauplius in the copepod Tisbe furcata

桡足幼体Ⅰ期体长为0.307～0.313 mm。第一触角分为五节,第二节上有3根刚毛,其中前端两根较长。身体共分为六节,头胸部五节,具第二胸足的萌芽,腹部为一节。尾叉刚毛长度与身体等长或略长(图4-a,表3)。

桡足幼体Ⅱ期体长为0.463～0.469 mm。体型比桡足幼体Ⅰ期伸长。身体共分为七节,头胸部分为五节,第一触角第二节上有4根刚毛。具第三、第四胸足的萌芽。腹部为两节(图4-b,表3)。

桡足幼体Ⅲ期体长为0.534～0.542 mm。身体共分为八节,腹部增加为三节。第一触角分为七节,最前端有两根短小刚毛。身体外侧近末端有一根较短的细刚毛,不明显。第五胸足原基出现(图4-c,表3)。

桡足幼体Ⅳ期体长为0.724～0.728 mm。身体共分为九节,腹部为四节,第五胸足呈单肢型,末端具4根刚毛。身体比例已与成体相接近(图4 -d,表3)。

桡足幼体Ⅴ期体长为1.026～1.048 mm。身体共分为十节,腹部为五节。第一触角第二节具6根刚毛,第三节具3根刚毛。尾叉长度基本与身体等长。身体比例已与成体相一致。至此幼体期全部发育完成,经一次蜕皮后,即发育为成体(图4-e,表3)。

成体雄性体长为1.082～1.088 mm,雌性体长为1.120～1.130 mm(图4-f,表3)。

图4 分叉小猛水蚤桡足幼体期及成体的示意图Fig.4 Lateral view of copepodid and adult in the copepod Tisbe furcata

3 讨论

3.1 分叉小猛水蚤形态与分类的关系

分叉小猛水蚤隶属于猛水蚤目Tisbe属,是一种小型桡足类。迄今为止,国内只在台湾学者袁瀚[5]著的《浮游生物学》一书上有该蚤背面观的图片,但并没有中文名称,也没有发育特征的描述。本文作者按拉丁文将其译为分叉小猛水蚤。本试验中观察到分叉小猛水蚤的形态与袁瀚[5]的报道基本相符。分叉小猛水蚤的第一触角比较发达,其长度短于前体部,这与它的底栖生活习性有关。

桡足类的口器附肢形态跟食性有关。一般而言,滤食性(植物食性)桡足类的第二触角、第一小颚和颚足都比较发达;捕食性(动物食性)桡足类的口器附肢形态构造比较简单,一方面它具有较少的刺毛,另一方面它的第一、二小颚和颚足都改变为捕食性的、具有尖锐小刺的掠肢,且捕食性桡足类的大颚缘齿较为狭长、尖锐,可用来撕碎食物;而杂食性桡足类口部附肢形态介于以上两者之间。分叉小猛水蚤的口部附肢比较退化,如第一小颚、颚足等,第一小颚内肢已消失,仅余一节外肢,因而分叉小猛水蚤的食性属于杂食性。

表3 分叉小猛水蚤桡足幼体期的生长发育Tab.3 Growth and development in copepodid of the copepod Tisbe furcata

3.2 与其它猛水蚤的比较

将分叉小猛水蚤与已报道的常见猛水蚤——挪威小星猛水蚤、尖额真猛水蚤、小盘盔头猛水蚤、秀丽大星猛水蚤、奇异猛水蚤的形态特征进行比较,结果见表4。从比较结果看,该蚤在猛水蚤中属于中等大小的种类。

表4 几种桡足类形态特征的比较Tab.4 Morphological comparison of some species of copepod nauplii

3.3 分叉小猛水蚤的受精方式

桡足类为雌雄异体,行两性生殖。雌体的卵巢位于身体背部消化道的上方。当雌体成熟后,卵巢内可看见成熟的卵子充满整个卵巢,呈深褐色。桡足类卵的形态、大小、颜色、形状等随种类的不同而不同。桡足类的雄体具有精荚,成熟的精子储存在精荚中。据Hirschfield[7]观察,伪哲水蚤的一个精荚内可藏有350个精子,呈螺旋形排列。成熟的精子多种多样,有粒状、盘状、纺锤状等。桡足类个体成熟后,雌雄个体交配时,雄体将精荚按在雌性生殖孔上,精子通过生殖孔进入纳精囊内,成熟的卵在通过输卵管时完成受精过程。

桡足类的精子在雌体的纳精囊中可以存活很长时间[8]。如草绿刺剑水蚤Acanthocyclops viridis的精子在雌体的纳精囊内可以存活至少一个月以上。而

且,从一个精荚内排出的精子可使数胎卵子连续受精[9]。如飞马哲水蚤交配一次可足以满足整个产卵期所需的精子[6]。短角异剑水蚤的雌体不经过第二次交配即可连续生殖多次[10]。本试验中分叉小猛水蚤也有这种特性,不经过第二次交配一般可连续生殖2～3次,时间间隔一般为8～12 h,说明其纳精囊内的精子保证了连续生育的可能。这种生殖特性在一定程度上类似于枝角类的孤雌生殖,为桡足类生存和种群的延续提供了充分的保障,也许是一种对生存条件长期适应的结果。

3.4 分叉小猛水蚤的胚胎发育

桡足类的卵通常在受精后立即开始胚胎发育,直到孵出无节幼体。Marshall等[11]曾对飞马哲水蚤卵的孵化过程进行观察,结果表明:受精卵在孵化前,先是较厚的外膜破裂,而无节幼虫仍被一层很薄的外膜包裹着,由于膜内水分因渗透而增加,使体积增大,约增大5倍;之后内膜破裂,无节幼虫破膜而出。在孵化前,透明的卵内出现红色色素点,这是即将孵化的标志。分叉小猛水蚤以及小伪哲水蚤Pseudocalanus minutus、长腹剑水蚤Metridia longa、克氏纺锤水蚤Acaritia clausi等的孵化过程基本与飞马哲水蚤一致。据刘俊鹏等[10]的观察,短角异剑水蚤在温度为(24±1)℃下,需40～45 h才能完成胚胎发育。与其它桡足类相比,分叉小猛水蚤的胚胎发育时间相对较短,在适温范围内,仅需28～30 h即可产出无节幼体。桡足类在环境不适宜的情况下会产生滞育卵,本试验中并未观察到这种现象。分叉小猛水蚤在孵化过程中,卵的颜色一点点变浅。孵化前,卵变成透明,眼点呈鲜红色,清晰可见;破膜前期,胚胎在卵膜内颤动频率加快,先是较厚的一层外膜破裂,但仍有一层较薄的内膜包裹着无节幼虫,之后再经过一段时间的剧烈颤动,无节幼虫破膜而出。这与飞马哲水蚤类似。另外,本试验中还发现,在雌体抱卵期间,有卵囊从雌体上脱落的现象,脱落下的卵不能成活,具体原因尚待进一步探讨。

3.5 分叉小水蚤的胚后发育

在桡足类的幼体发育过程中,第一触角的变化最为明显,因此常用桡足幼体和成体第一触角刚毛的分布来作为发育阶段的标志[3]。桡足类幼体期其它肢体发育都不如第一触角显著和富有规律性,因此,以往认为其对鉴定各幼体期的用处不大。在分叉小猛水蚤的发育过程中,第一触角的变化也很明显,不同时期的节数及刚毛数量均有所增加,第二触角则没有第一触角规律显著;其它附肢如大颚也较有规律,也可通过其判定幼体期。另外,在无节幼体期还可通过尾部形状及刚毛的变化来判断不同幼体期。分叉小猛水蚤的第一至第四对胸足的发育有较为一致的规律,各胸足的萌芽形状均相近。从萌芽状态到形成胸足时,内外两肢均为单节。此外,桡足幼体期的腹部节数变化也有一定规律,因此,也可通过其来确定幼体期。表5列出了几种桡足类无节幼体的体长。从表5可见,分叉小猛水蚤属于较小型桡足类,尤其第Ⅰ、Ⅱ期的个体远小于其它桡足类,后期无节幼体体长与其它几种桡足类的相近,而远小于中华哲水蚤。不同桡足类的幼体发育速度也是不一样的,但一般而言,无节幼体期的发育较快,而桡足幼体期的发育较慢,这比较符合动物的发育规律[12]。

表5 几种桡足类无节幼体体长的比较Tab.5 Body length comparison in nauplius of some copepod speciesmm

[1] 于东祥,李复欣.猛蚤(Microsetella sp.)对刺参稚参危害和防治的初步观察[J].海洋湖沼通报,1986(4):46-52.

[2] Bergmans M.Life history adaptation to demographic regime in laboratory-cultured Tisbe furcata(Copepoda,Harpacticoida)[J].Evolution,1984,38(2):292-299.

[3] Dahms H U,Chullasorn S,Schizas N V,et al.Naupliar development among the Tisbidae(Copepoda:Harpacticidae)with a phylogenetic analysis and naupliar description of Tisbe thailandensis from Thailand[J].Zoological Studies,2009,48(6):780-796.

[4] Johnson M W,Olson J B.The life history and biology of a marine harpacticoid copepod,Tisbe furcata(Baird)[J].Biol Bull,1948, 95:320-332.

[5] 袁瀚.浮游生物学[M].台北:南山堂出版社,1962.

[6] 郑重.海洋浮游生物学[M].北京:海洋出版社,1984:289-389.

[7] Hirschfeld H.Some observations on the breeding of Pseudocalanus in the laboratory and comparisons with other calanoid species [M]//BSc Hons Thesis.Nova Scotia:Dalhouies Univ,1974:255.

[8] 沈嘉瑞.中国动物志:节肢动物门,甲壳纲,淡水桡足类[M].北京:科学出版社,1979.

[9] Gurney R.British fresh-water Copepoda:Vol.I[M].London: Monographs of Ray Society,1931:118.

[10] 刘俊鹏,赵文,王珊,等.短角异剑水蚤胚胎发育和幼体发育的研究[J].大连水产学院学报,2007,22(4):239-245.

[11] Marshall S M,Orr A P.The biology of a marine copepod Calanus finmarchicus(Gunnerus)[M].Edinburgh Lond:Oliver&Boyd, 1955.

[12] 郑重,李少菁,连光山.海洋桡足类生物学[M].厦门:厦门大学出版社,1992.

[13] 李松,方金钏.中国海洋浮游桡足类幼体[M].北京:海洋出版社,1990.

[14] 李少菁,方金钏.中华哲水蚤幼体的发育[J].台湾海峡, 1983,2(1):110-118.

The morphology and development feature of copepod Tisbe furcata

ZHAO Wen,YIN Xu-wang,GAO Jing
(College of Fisheries and Life Science,Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

The morphology,and embryonic and larval development of copepod Tisbe furcata were observed.The results showed that the copepod was gonochorism without significantly greater prosome than urosome.The head segment is found to be connected to the first segments with extruding forehead,and flexing point in the body was found between the fourth and fifth segments.The first antenna is singular in shape,and has 8 segments while the second antenna is double.Thoracic appendages No 1-4 are double,with 2 inner podites and 3 exopodites.There is an armoured plate between a pair of swimming leg.The thoracic appendage No 5 have one segment with 4 setae.In a female,the first and second abdominal segments are jointed to form a genital segment with two egg sacs.The copepod has an egg with diameter of 20-25 μm.The morphological characteristics and development rate were described in all development stages under a microscope.The embryonic development was lasted 28-30 h in the copepod at(21 ±1)℃,pH 7.8 and a salinity of 32±1.The six nauplius development were taken for(3±1.5),(11±1.2),(30± 1.2),(45±1.0),(62±1.0)h and(75±1.2)h,respectively,with mean body length were 0.080,0.106, 0.144,0.196,0.225 mm and 0.268 mm,respectively.The duration of five copepodid development were(100± 2.0),(128±1.5),(153±1.0),(178±1.2)h and(204±1.5)h,respectively,with body length of 0.311,0.468, 0.539,0.726 mm and 1.036 mm,respectively.The first adult star female and male were observed in(232±1.5) h,with body length of 1.086 mm for male and 1.125 mm for female.

Tisbe furcata;embryonic development;larval development

Q959.223;S963.21

A

2095-1388(2011)06-0475-09

2010-12-06

辽宁省教育厅重点实验室项目(20060181);辽宁省教育厅科技计划项目(2009A170)

赵文(1963-),男,博士,教授。E-mail:zhaowen@dlou.edu.cn