泽陆蛙的体温调节及静止代谢率

韦中惠，吴梅燕，李钰慧，程碧霞，武正军

(1.广西珍稀濒危动物生态学重点实验室，广西桂林541006； 2.广西师范大学生命科学学院，广西桂林541006)

泽陆蛙的体温调节及静止代谢率

韦中惠1，2，吴梅燕1，2，李钰慧1，2，程碧霞1，2，武正军1，2

(1.广西珍稀濒危动物生态学重点实验室，广西桂林541006； 2.广西师范大学生命科学学院，广西桂林541006)

泽陆蛙；耗氧量；体温调节；静止代谢率

动物能量代谢的研究涉及动物基础代谢率、标准代谢率、静止代谢率和平均日代谢率等内容[1]，能量代谢作为生命活动的基本特征之一，对一个物种的分布和丰富度、繁殖成功和适合度等起着重要的决定作用[2]。静止代谢率是指测定静止、不受干扰的动物的能量消耗来确定动物能量需求关系[3]。外温动物的静止代谢率受多方面因素的影响，如环境温度、驯化史、体质量、季节、营养条件、种群来源和性别等[4]。静止代谢率是动物能量消耗的重要参考数据，对其影响因素的研究，将对深入了解动物的生活史有很大的帮助。

两栖类是世界动物资源的重要组成部分，作为环境恶化的重要指示者，研究两栖类的生理生态学，对于探讨全球环境气候变化对生命系统的影响和保护人类生存环境有着重要的意义。然而，目前对两栖类体温调节和静止代谢率的研究不多，仅见东北林蛙Ranadybowskii与黑龙江林蛙Ranaamurensis[5]、中国林蛙Ranachensinensis[6-8]等，对其研究都是使用封闭式流体压力呼吸仪，而本研究采用开路式动物呼吸作用测量仪，因为该仪器测定呼吸代谢率时是接通空气的，能比较准确地测定出动物在自然条件下的静止代谢率。

泽陆蛙Fejervaryamultistriata，隶属于蛙科Ranidae陆蛙属Fejervarya，在我国、日本以及东南亚广泛分布，是我国农田害虫的重要捕食者。目前对泽陆蛙的热生态学研究较少，仅见蒋斌等对泽蛙耗氧量季节变化的研究[9]，未见对泽陆蛙体温调节和静止代谢率的相关研究。本研究采用开路式动物呼吸作用测量仪和数字式温度计分别测定泽陆蛙在不同温度条件下的静止代谢率ηRMR和体温Tb，分析其体温和静止代谢率与环境温度的关系，揭示泽陆蛙体温调节和静止代谢率的特征，探讨泽陆蛙对环境温度变化的适应能力，旨在为人工养殖泽陆蛙及其种群保护提供参考资料，为两栖动物的生理生态学研究积累资料。

1 材料与方法

1.1 实验动物

2014年7月在桂林市广西师范大学雁山校区校园内采集实验动物，从中随机挑选出泽陆蛙成体20只(雌蛙、雄蛙各10只)来进行实验。实验期间将其饲养于广西师范大学教育部重点实验室的玻璃缸(长×宽×高=100 cm×50 cm×30 cm)内，并提供适量的食物(黄粉虫、蚯蚓)和水。实验期间泽陆蛙正常取食，无异常现象。实验动物的体质量和头体长数据见表1。

表1 泽陆蛙体质量和头体长数据

1.2 实验方法

实验采用开路式动物呼吸作用测量仪(型号：Q-BOX RP1LP，生产商：Qubit Systems Inc)和数字式温度计(型号：TM-902C，生产商：苏州泰世电子有限公司)，分别测定环境温度Ta在10～35 ℃(环境温度低于10 ℃时，所得数据与10 ℃的数据相差不大；环境温度超过35 ℃时，泽陆蛙在样品室中行为表现异常，无法保持其正常的生命活动)时泽陆蛙的耗氧量VO2和体温Tb，由此计算出静止代谢率ηRMR。ηRMR为每小时单位体质量的耗氧量VO2(单位：mL/(g·h))。耗氧量测定采用开放式测定法(气体分析法)，是指在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量的方法。根据吸入气和呼出气中氧气的体积百分比的差数算出该时间内的耗氧量，再根据耗氧量以及动物的体质量计算出ηRMR[10]。

实验于2014年7月在广西师范大学教育部重点实验室进行，测定前将泽陆蛙禁食1 d，称其体质量作为实验前的体质量m1，然后将待测定的泽陆蛙放入一个刚好够其活动的塑料杯(有杯盖，杯盖有孔洞供其呼吸又可以防止逃跑)中，一个塑料杯放一只泽陆蛙，置于RXZ智能型人工气候箱中(设定需要测定的环境温度)驯化12 h(目的是让泽陆蛙适应实验设定的环境温度)。驯化完成后放进圆筒形样品室(容量218.5 mL，长20 cm×直径3.7 cm)，置于RXZ智能型人工气候箱中适应30 min后开始测定。期间测定空气的氧气体积的百分比，作为泽陆蛙吸入气中氧气体积的百分比V1，实验分别在10、15、20、25、30、35 ℃的环境温度Ta下进行测量：每个温度测定时间为30 min，记录动物呼出气中氧气体积的百分比V2以及相应的流量(qV)。每次实验后用数字式温度计插入泽陆蛙的泄殖腔内约1 cm，静置大约30 s，测量泽陆蛙的体温Tb。测完体温后，称其体质量作为实验后的体质量m2，以实验前后体质量(精确到0.01 g)的平均值作为该温度动物的体质量m。

1.3 数据处理

使用SPSS 19.0软件和Excel软件处理所有实验数据，数据在做进一步统计检验前，用Kolmogotov-Smimov和Bartlett分别检验数据的正态性和方差同质性。用相关性分析、线性回归分析和T检验等分析处理相应的数据。数据以平均值±标准差表示，显著性水平设置为P=0.05。

静止代谢率ηRMR(单位：mL/(g·h))；ηRMR的增加率Q=(M1-M2)/(T1-T2)，M1为T1温度点的ηRMR，M2为T2温度点的ηRMR，T1、T2为温度点；耗氧量VO2=(V1-V2)×100%×qV×t，V1表示泽陆蛙吸入气中氧气体积的百分比，V2表示泽陆蛙呼出气中氧气体积的百分比，qV为空气流量(单位：mL/min)，t表示测定时间(单位：min)；m=(m1+m2)/2，m1表示泽陆蛙个体实验前体质量，m2表示实验后个体体质量。

2 结果

2.1 环境温度对泽陆蛙体温的影响

对雌雄泽陆蛙在不同环境温度条件下的体温进行独立样本T检验，结果见表2。结果显示：雌雄泽陆蛙在不同环境温度下的体温无显著性差异(P>0.05)，雌雄泽陆蛙的体温数据可以合并在一起处理。通过对泽陆蛙体温与环境温度进行相关性分析，结果显示：泽陆蛙体温与环境温度呈显著正相关关系，其线性回归方程为Tb=0.881 7Ta-1.355 2(r2=0.996 1，F1，6=1 009.98，P<0.01)，如图1，泽陆蛙的体温随环境温度的升高而升高，且在研究的环境温度范围内，泽陆蛙的体温都低于所处的环境温度，回归方程的斜率为0.881 7，表明环境温度每升高1 ℃，泽陆蛙的体温随之增加0.881 7 ℃。

表2 雌雄泽陆蛙不同环境温度下的体温

图1 泽陆蛙体温与环境温度的关系Fig.1 Relationship between body temperature ofFejervarya multistriata and ambient temperature

图2 泽陆蛙在不同环境温度条件下静止代谢率的变化Fig.2 Changes of resting metabolic rate with ambienttemperature in Fejervarya multistriata

2.2 环境温度对泽陆蛙静止代谢率的影响

表3 雌雄泽陆蛙不同温度下的静止代谢率

2.3 静止代谢率与体质量的关系

对泽陆蛙静止代谢率与其体质量进行线性回归分析，结果显示：在20 ℃(r=-0.449，F1，20=4.555，P=0.047)、30 ℃(r=-0.523，F1，20=6.788，P=0.018)、35 ℃(r=-0.512，F1，20=6.382，P=0.021)时，泽陆蛙静止代谢率与其体质量呈显著负相关关系，其线性回归方程分别为：y20 ℃= -0.149 4x+2.624 4，y30 ℃=-0.330 5x+5.960 9，y35 ℃=-0.433 4x+8.725 9，如图3，而在其他温度无显著性相关。

图3 泽陆蛙静止代谢率与体质量的关系Fig.3 Relationship between RMR of Fejervarya multistriata and weight

3 讨论

3.1 环境温度对泽陆蛙体温的影响

体温是影响外温动物活动、觅食、避敌、繁殖等生命活动最重要的生理生态变量之一[11-13]，无论是恒温动物还是外温动物，相对较高而稳定的体温均有利于动物生理和行为功能的较好表达[14]。与其他外温动物一样，泽陆蛙的体温依赖于环境热源，主要通过传导作用或光照辐射从环境中获得热量。在10～35 ℃的环境温度条件下，泽陆蛙雌雄个体的体温差异不显著，泽陆蛙的体温与环境温度呈显著的线性正相关，当环境温度升高时，泽陆蛙的体温也随之升高，这与前人对外温动物体温调节的研究结果相类似，如多疣壁虎Gekkojaponicus[3]、东北林蛙与黑龙江林蛙[5]、蛤蚧Lacertagecko[10]、鳄蜥Shinisauruscrocodilurus[11-13]、爪鲵Onychodactylusficheri[15]、新疆鬣蜥Stelliostoliczkanus[16]、丽斑麻蜥Eremiasargus与草原沙蜥Phrynocephalusfrontalis[17]、新疆岩蜥Laudakiastoliczkana与长鬣蜥Physignathuscocincinus[18]、环颈蜥Crotaphytuscollaris[19]、北草蜥Takydromusseptentrionalis[20]、黑眉锦蛇Orthriophistaeniurus[21]、荒漠沙晰Phrynocephalusprzewalskii[22]等。然而在不同的环境温度下，体温变化不同，但体温均低于所处的环境温度，这可能与泽陆蛙的生理调节机制有关。在10 ℃的低温环境和35 ℃的高温环境下，泽陆蛙的体温均较环境温度低，说明泽陆蛙具有一定调节体温的能力，但这种调节能力是有限的。

3.2 环境温度对泽陆蛙静止代谢率的影响

在影响外温动物静止代谢率的各种因素中，环境温度对外温动物静止代谢率影响最显著，静止代谢率一般随环境温度的升高而升高[3，5，23]。已有的研究表明，外温动物耗氧量随温度的变化模式有2种：(1)体温偏离其喜好温度时，耗氧量变化呈现温度依赖性；体温接近喜好温度时，耗氧量变化的热依赖性减小。(2)耗氧量随温度升高持续增加，直至耐受温度上限[1]。在10～35 ℃的环境温度条件下，泽陆蛙雌雄个体的静止代谢率差异不显著，泽陆蛙在空气中的耗氧量随温度升高而增加，符合上述耗氧量随温度的升高而持续增加的能流模型，显示了外温动物代谢热依赖性的一般特点，这与其他外温动物相似，如多疣壁虎[3]、蛤蚧[10]、北草蜥[20]等。泽陆蛙的静止代谢增加速率在不同环境温度区间是不同的，在10～25 ℃，静止代谢率随环境温度变化的增加速率变化缓慢，表明在这个环境温度范围内静止代谢率显示相对的非热敏感性，自身代谢活动较弱，而环境温度超过25 ℃后，静止代谢率随环境温度变化的增加速率明显加快，说明其静止代谢率变化的热敏感性显著提高，自身代谢活动加强，这可能与泽陆蛙体内酶活性有关，因为在一定温度范围内，酶活性随温度的升高而增强，其催化的代谢活动也相应增强。

3.3 静止代谢率与体质量的关系

体质量是影响所有已被研究的外温动物静止代谢率的重要因素[6-8，17，24]。根据体表面积定律，动物体质量与耗氧量的一般规律是：单位体质量的耗氧量随体质量的增加而下降、绝对耗氧量随体质量的增加而增加[3，5]。体质量越小的个体单位体质量的体表面积越大，体表散热能力就越强，其静止代谢率也相对较高。在本研究中，当环境温度为20、30、35 ℃时，泽陆蛙的静止代谢率随体质量的增加而下降，静止代谢率与体质量的相关系数在-0.523～-0.449，和丽斑麻蜥(-0.632)与草原沙蜥(-0.699)[17]相接近。本研究中雄性泽陆蛙的平均体质量小于雌性的，而其静止代谢率却高于雌性的，符合上述体表面积定律。由此可以看出体质量是影响泽陆蛙静止代谢率的一个因素，体质量越大，静止代谢率就越小；体质量越小，静止代谢率就越大。

[1] 陆健健.能量生态学(四)：生物个体的代谢能量[J].生态学杂志，1987，6(6)：61-65.

[2] 宋志刚，王德华.哺乳动物基础代谢率的主要影响因素[J].兽类学报，2002，22(1)：53-60.

[3] 许雪峰，计翔.多庆壁虎静止代谢率的热依赖性研究[J].杭州师范学院学报(自然科学版)，1998(6)：55-60.

[4] 牛翠娟，张延军，孙儒泳.中华鳖幼鳖的空气呼吸静止代谢率、气体交换及其与温度的关系[J].动物学研究，1998，19(2)：114-119.

[5] 张志影，李殿伟，赵文阁.东北林蛙与黑龙江林蛙空气呼吸静止代谢率的研究[J].野生动物杂志，2008，29(5)：244-247.

[6] 田兴贵，冯莹，刘玉文.中国林蛙休眠期呼吸代谢的初步研究[J].襄樊学院学报，2001，22(2)：79-82.

[7] 赵凤军.中国林蛙呼吸速率的研究[J].河北林业科技，2005(6)：9-10.

[8] 李安琪，王政国.哈士蟆冬眠期耗氧率的测定[J].中国林副特产，1991，16(1)：20-22.

[9] 蒋斌，董永文.泽蛙(Ranalimnocharis)不同生活周期的生理生态研究[J].安徽师大学报，1991(4)：45-53.

[10] 韦中惠，唐小晴，罗俊彬，等.蛤蚧的两个不同地理种群静止代谢率比较研究[M]//梁士楚.广西动植物生态学研究(第五集).北京：中国林业出版社，2014：53-56.

[11] 王振兴，武正军，于海，等.广东罗坑自然保护区鳄蜥的体温调节及静止代谢率的热依赖性[J].动物学报，2008，54(6)：964-971.

[12] 王振兴，武正军，陈亮，等.年龄和怀卵对鳄蜥选择体温及静止代谢率的影响[J].广西师范大学学报(自然科学版)，2009， 27(2)：80-84.

[13] 王振兴.鳄蜥(Shinisauruscrocodilurus)的热生态学研究[D].桂林：广西师范大学，2010.

[14] GIBBONS J W. Life history and ecology of the slider turtle[M].Washington DC：Smithsonian Institute Press，1990：3-18.

[15] 王丽文，梁传成，黄薇，等.环境温度对爪鲵体温及能量代谢的影响[J].动物学报，2008，54(4):640-644.

[16] 艾尼瓦尔·吐米尔，吾玛尔·阿不力孜，马合木提·哈力克.温度对新疆鬣蜥热能代谢及甲状腺素含量的影响[J].干旱区研究，2005，22(2)：201-204.

[17] 陈强.丽斑麻蜥和草原沙蜥静止代谢率的研究[J].兰州大学学报(自然科学版)，1995，31(1)：68-71.

[18] 赵风，刘鹏，赵文阁.实验室条件下新疆岩蜥与长鬣蜥静止代谢率的比较研究[M]//计翔.两栖爬行动物学研究(第11辑).南京：东南大学出版社，2007：138-145.

[19] DAWSON W R， TEMPLETON J R. Physiological responses to temperature in the lizardCrotaphytuscollaris[J].Physiological Zoology，1963，36(3)：219-236.

[20] 舒霖，杜卫国.浙江舟山北草蜥的野外活动体温及体温调节[J].应用与环境生物学报，2005，11(4)：471-473.

[21] 王培潮，陆厚基.黑眉锦蛇热能代谢与体温调节[J].两栖爬行动物学报，1986，5(1)：10-16.

[22] 徐意，岳丰，马明，等.温度对成体荒漠沙蜥代谢率、心率和呼吸频率的影响[J].兰州大学学报(自然科学版)，2014，56(6)：860-863.

[23] WALTER G W.The effects of temperature on respiration in the amphibia[J].Integrative and Comparative Biology，1973，13(2)：501-512.

[24] DUTTON R H.Energetics of the rusty lizardSceloporusolivaceus[J].Ecology，1975，56(6)：1378-1387.

(责任编辑 马殷华)

The Study on Thermoregulation and Testing MetabolicRate of theFejervaryamultistriata

WEI Zhonghui1，2， WU Meiyan1，2， LI Yuhui1，2， CHENG Bixia1，2， WU Zhengjun1，2

(1. Guangxi Key Laboratory of Rare and Endangered Animal Ecology, Guilin Guangxi 541006, China;2. College of Life Science, Guangxi Normal University， Guilin Guangxi 541006， China)

In order to study the thermoregulation and resting metabolic rate ofFejervaryamultistriata， the oxygen consumption ofF.multistriatawas determined in laboratory using the open type respiration measurement instrument for determining the RMR. The results showed that the body temperature and RMR under different ambient temperature (10 ℃， 15 ℃， 20 ℃， 25 ℃， 30 ℃， 35 ℃) between the male and femaleF.multistriatawere not significantly different (P>0.05). The body temperature ofF.multistriatahad significant positive correlation with the ambient temperature (10～35 ℃)， the linear equation wasTb=0.881 7Ta-1.355 2 (r2=0.996 1，F1，6=1 009.98，P<0.01). TheηRMRofF.multistriataincreased with the ambient temperature (10～35 ℃)， the equation wasηRMR=3.176-0.314Ta+0.01Ta2(r2=0.976，F1，6=18.251，P=0.021). TheηRMRofF.multistriatahad significant negative correlation with the weight in 20 ℃， 30 ℃， 35 ℃， the correlation coefficients were -0.449， -0.523 and -0.512 respectively. The results indicated that the body temperature andηRMRofF.multistriatachanged with the ambient temperature， showing the characteristics of body temperature and metabolism of the cold-blooded animals， and the ability of conducting the body temperature by physiological thermoregulation.

Fejervaryamultistriata; oxygen consumption; thermoregulation; resting metabolic rate

10.16088/j.issn.1001-6600.2016.04.021

2016-06-10

广西珍稀濒危动物生态学重点实验室项目基金资助(桂科能16-A-01-02)；国家自然科学基金资助项目(31360522)

武正军(1970—)，男，湖南靖州人，广西师范大学教授，博士。E-mail：wu＿zhengjun@aliyun.com

Q955

A

1001-6600(2016)04-0137-06