低温和低盐胁迫对文蛤呼吸和排泄的影响

丁天扬，白奕天，聂鸿涛，张兴志，闫喜武

（1.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省贝类良种繁育工程技术研究中心，辽宁 大连 116023；2.广西壮族自治区水产科学研究院，广西 南宁 530021）

文蛤Meretrix meretrix分布于中国、朝鲜、日本等国家[1-3]。近年来，山东、江苏沿海的文蛤大量死亡[4]，从盐度、温度、底泥中硫化物和文蛤弗尼斯弧菌Vibrio furnissii病等方面进行了研究[5,6]，发现盐度和温度的大幅度变化可导致文蛤生长速度缓慢，甚至死亡[7,8]。

盐度和温度分别通过影响渗透压与体温而改变贝类代谢水平，是影响贝类代谢的重要因素。双壳贝类对盐度和温度变化有一定的耐受力，但超出耐受范围，将导致死亡[9]。耗氧率与排氨率是贝类新陈代谢的基本生理活动，既反映了贝类的生理活动，也反映了环境条件对贝类生理活动的影响。文蛤大量分布在我国沿海的滩涂和河口，随潮汐和季节变化，易受低温和低盐的影响，必须消耗体内能量维持正常生理活动[10]。本文通过研究低温和低盐对广西文蛤群体的耗氧率和排氨率的影响，分析在北方的低温和河口周期性低盐条件下文蛤新陈代谢的变化规律，以丰富文蛤的基础研究资料，为南方文蛤在我国北方海域的人工驯化和养殖提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用野生文蛤采自广西北海海区，壳长（43.14±1.67）mm，壳高（20.38±3.54）mm，湿重（3.38±0.9）g，干重（0.55±0.19）g。选择健康、活力强的个体在水槽中暂养20d，暂养期间，盐度（30±2），水温（10±3）℃，pH7.5～8.0，每日投喂螺旋藻粉 1次，换水一次，连续充气。

1.2 方法

在盐度试验中设4个盐度梯度：30、25、20和15，其中盐度30组为对照组。不同盐度由充分曝气的自来水和海水按一定比例配制，每日降1～2个盐度。文蛤饥饿1d后，放入以2.5L广口呼吸瓶中测量其耗氧率和排氨率。每瓶放文蛤3只，加入海水后用橡胶塞密封，以第一只文蛤张伸出呼吸孔为起点计时，持续3h，试验前后测定呼吸瓶中水样的溶解氧（DO）和NH4+-N含量。

温度试验设 4个梯度：10℃、6℃、4℃和 -2℃，零上低温由水循环装置控制，零下低温由冰柜调控。各温度梯度的调控从10℃开始，每日降低1～2℃达到试验温度。其余试验步骤同盐度试验。

溶解氧（DO）含量用碘量法测定，NH4+-N含量用次溴酸钠氧化法测定，用游标卡尺测定壳长和壳高，然后剖取软体部于70℃下烘干至恒重，用电子天平称干重。

按下式计算文蛤的耗氧率（OCR）、排氨率（ARE）、O/N 比和温度系数（Ql0）。

式中，OCR 为单位体质量耗氧率 [mg/（g·h）]，DO0和DOt为试验开始和结束时水中溶解氧含量（mg/L），V为呼吸瓶中水的体积（L），W为文蛤软体部干重（g），t为试验持续时间（h）。

式中，ARE为单位体质量的排氨率[mg/（g·h）]，N0和Nt为试验开始和结束时水中NH4+-N的浓度（mg/L），W为文蛤软体部干重（g），t为试验持续时间（h）。

式中，O/N为文蛤耗氧率和排氨率间的比值；OCR为单位体质量耗氧率[mg/（g·h）]；AER为单位体质量排氨率[mg/（g·h）]。

温度系数 Ql0=（R1/R2）10/（t2-t1），

式中，R2和R1分别是在温度t1和t2下的耗氧率与排氨率。

1.3 数据分析

试验数据为3个平行组的平均值，以平均值±标准误（mean±SE）表示，用Excel和SPSS13.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 低盐对文蛤耗氧率、排氨率及O/N的影响

在低盐度胁迫下，盐度与文蛤的耗氧率呈负相关（图1），即盐度降低，耗氧率上升。盐度15时，耗氧率最高，为0.577 mg/（g·h）；盐度为30，耗氧率最低，为0.192mg/（g·h）。盐度30～20范围内耗氧率上升缓慢（图 1），差异不显著（P＞0.05）；盐度 20下，耗氧率低于盐度25，但高于盐度30。在20～15的盐度范围中，文蛤的耗氧率上升，差异显著（P＜0.05），盐度显著影响文蛤的耗氧率。

图1 低盐对文蛤耗氧率的影响Fig.1 Effect of low salinity on oxygen consumption rate of venus clam M.meretrix

低盐胁迫下文蛤的排氨率也与盐度呈负相关（图2），盐度15时排氨率最高，为0.4953mg/（g·h），盐度30时最小，为0.2753mg/（g·h），盐度从30降到20范围内，排氨率上升幅度不显著，在20～15盐度范围中，文蛤的排氨率上升显著，其变化幅度显著大与其他盐度梯度，但组间差异不显著（P＞0.05），说明本试验中盐度的降低对文蛤的排氨率无显著影响。

图2 低盐对文蛤排氨率的影响Fig.2 Effect of low salinity on ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

如表1所示，随着盐度的降低，文蛤的O/N比无显著变化。经分析检验，其各组之间无显著性差异（P＞0.05）。

表1 不同盐度下文蛤的耗氧率、排氨率及O∶N的变化Tab.1 The oxygen consumption rates,ammonia excretion rates and the O:N values of venus clam M.meretrix exposed to different salinities

2.2 低温胁迫对文蛤耗氧率、排氨率及O∶N的影响

如图3所示，低温胁迫下文蛤的耗氧率与温度呈正相关，即随着温度的降低，文蛤的耗氧率下降，10℃时耗氧率最大，为0.4267 mg/（g·h）；-2℃时最低。在10～6℃的降温区间，文蛤耗氧率下降最为显著，在6～-2℃的降温区间中文蛤的耗氧率也呈现下降趋势，但略显缓慢。10℃组与另外3个温度组之间差异显著（P＜0.05），3个低温组之间差异不显著（P＞0.05）。这说明在本试验温度范围内，虽然文蛤的耗氧率显著下降，但是低于6℃的三组之间差异并不显著（P＞0.05）。

图3 低温对文蛤耗氧率的影响Fig.3 Effect of low temperature on oxygen consumption rate of venus clam M.meretrix

如图4所示，低温胁迫下文蛤排氨率的变化趋势与耗氧率同温度的变化趋势相似，即排氨率与温度呈正相关：10℃时排氨率最高，为0.3841mg/（g·h）；-2℃时最低，为0.1547 mg/（g·h）但排氨率的最大变化幅度与耗氧率不同，出现于4～-2℃的降温区间。方差分析结果显示，10℃组与-2℃组之间差异显著（P＜0.05），说明低温胁迫对文蛤的排氨率有显著影响。

图4 低温对文蛤排氨率的影响Fig.4 Effect of low temperature on the ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

表2 不同温度下文蛤的耗氧率、排氨率及两者之间的比值Tab.2 The oxygen consumption rates,ammonia excretion rates and the O∶N of venus clam M.meretrix at different temperature

不同温度对文蛤O∶N的影响如表2所示。由表2可知，随着温度改变，文蛤的O∶N变化不显著，各组间差异不显著（P＞0.05）。

不同温度Q10系数如表3所示。在-2～6℃区间内，温度对文蛤耗氧率Q10最高，为5.963；4～10℃的区间内，Q10最低，为1.344。在温度对文蛤排氨率的影响中，6～10℃区间内 Q10最高，为 8.420；4～6℃的区间内Q10最低，为0.065。

表3 文蛤的耗氧率Q10和排氨率Q10Tab.3 Q10of the oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of venus clam M.meretrix

3 讨论

3.1 低盐度胁迫对文蛤耗氧率和排氨率的影响

盐度对海洋生物的代谢与生长有巨大影响。低盐度致贝类死亡的主要原因是海水渗透压的改变超出了自身调节能力所致[11,12]。本试验中，文蛤的耗氧率和排氨率随盐度降低而上升，推测与通过消耗能量来调节自身渗透压有关。海洋生物生活在等渗点环境中，用于维持自身生理活动的能量消耗较少，反之，则需要更多的能量来适应环境。这与长肋日月贝Amusium pleuronectes在盐度31～21区间的耗氧和排氨率变化趋势相符[13]。

Navarro[14]指出，当外界盐度发生变化时，贝类通过调节贝壳的开合来调节不适，在低盐度组中观察到随着盐度的降低，文蛤有明显的闭壳现象。但研究发现，当盐度在18～30范围内加勒比贻贝Choromytilus chorus的耗氧率随盐度降低而下降。这些差异说明，加勒比贻贝面对低盐胁迫的调节措施不用于文蛤，即降低代谢。岩扇贝crassadoma gigante的耗氧率和排氨率也随盐度的降低而下降[15,16]。栗志民等[17]的研究表明，不同盐度范围内，皱肋文蛤Meretrix lyrata幼贝O∶N在8～13之间，均大幅高于本试验所测得数值。同样，杨杰清等[18]在不同盐度下测得的文蛤的O∶N也大于本试验的实测值。外界环境因子的变化往往能影响贝类的能量代谢以及物质选择。O∶N表示生物体内蛋白质与脂肪、碳水化合物分解代谢的比例，是生物适应环境压力的指标之一[19]。Ikeda[20]指出，如果机体消耗的能量完全由蛋白质提供，O∶N约为7。而本实验中O∶N为1左右，可认为本实验中文蛤所需能量主要由蛋白质提供。

3.2 低温胁迫对文蛤耗氧率和排氨率的影响

研究证实，贝类的代谢率随温度的升高而增加。温度升高，贝类体内各种化学反应速度及呼吸和代谢速率加快[21-24]；而温度过低会导致水生生物体液的冻结而死亡[25]。本试验的成果与上述研究结果大致相同，如对栉孔扇贝Chlamys farreri[26]、河蚬Corbicula fluminea[27]的研究相似，说明在低温环境下文蛤通过降低新陈代谢而适应环境。据范建勋等[2 8]研究，在相同温度区间内文蛤的O∶N高于本试验所测的O∶N，单位体质量耗氧率和排氨率的Q10都在10左右，均高于本试验的结果。这说明低温胁迫下文蛤代谢所需能量由蛋白质氧化分解供应。

3.3 低温和低盐胁迫对南北方文蛤群体耗氧率和排氨率的比较

本试验所用南方文蛤在温度和盐度胁迫下耗氧率和排氨率均有变化。杨杰青[29]研究发现，在8～23℃的区间中，随着温度的升高，文蛤的耗氧率和排氨率均上升，与本试验得出的结论相符；在盐度为23～33的区间中，随着盐度的降低，文蛤的耗氧率和排氨率下降，与本试验结果相符，但在盐度为13～23区间，文蛤的耗氧率和排氨率均随温度下降而下降，这与本试验对南方广西海区文蛤的研究相反。王盛青等[30]发现，在10℃左右北方文蛤的O∶N在11左右，而在本试验中则为1.065，由此可知，南方文蛤的O∶N均低于北方文蛤。随着温度升高北方文蛤的耗氧率和排氨率均升高[31]。

根据南北方文蛤耗氧率和排氨率的变化推测以盐度23为界，盐度高于20北方文蛤和南方文蛤的应对生理机制相同，即南北方文蛤均通过提高自身代谢来抵抗低温低盐环境。盐度23以下，南北方文蛤采用了何种的应对措施，本试验中并未进行研究。南方文蛤的O∶N低于北方文蛤，说明面对低温和低温胁迫，南方文蛤的蛋白质与脂肪和碳水化合物分解代谢的比率比北方小。

南方文蛤消耗于维持温度和盐度变化后体内稳态所需的能量要低于北方文蛤。唐保军[32]的研究表明，在2～15℃区间，北方文蛤个体耗氧率的Q10为2.04，排氨率的Q10为1.82。在本试验中，在-2～10℃区间文蛤的个体耗氧率的Q10为1.420，个体排氨率的Q10为1.703。北方文蛤的Q10数值均高于南方文蛤，低温胁迫下南方文蛤种群的代谢强度小于北方文蛤种群，但其影响机制及耗氧率与排氨率间的相互作用需进一步研究，为南方文蛤在北方养殖提供参考。