盐度对透明溞存活、生长和繁殖的影响

杨 板，赵 文，魏 杰，李 博，苑俊杰，左镓琪

(1.大连海洋大学 水产与生命学院，辽宁省水生生物重点实验室，辽宁 大连 116023； 2.北京市水生野生动植物救护中心，北京 102100 )

透明溞(Daphniahyalina)是一种常见的淡水枝角类，属节肢动物门、甲壳纲、双甲目、溞科[1]。透明溞主要分布于温带及北亚热带的湖泊、水库等大型水体，属滤食性浮游动物，滤食效率高，在生物调控方面可用于抑制藻类过度生长[2-3]。透明溞具有繁殖能力强、适应范围广、营养价值高等特点，其富含鱼类及其他水产动物所需的多种必需氨基酸、脂肪酸、矿物质[4]。透明溞体型适中，可作为养殖鱼虾的活体饵料开发对象。目前，国内枝角类盐度驯化的主要研究对象有直额裸腹溞(Moinarectirostris)[5]、多刺裸腹溞(M.macrocopa)[6-7]、近亲裸腹溞(M.affinis)[8]、老年低额溞(Simocephalusvetulus)[9]、西藏拟溞(Daphniopsistibetana)[10]和蒙古裸腹溞(M.mongolica)[11-12]等。国内外对透明溞的相关研究较少，主要是对其基础生物学(生长、繁殖、食性及分布等)方面[2-12]的研究。笔者研究盐度对透明溞生存、生长及繁殖的影响，旨在丰富透明溞的基础生物学资料，也为探讨透明溞作为水产经济动物饵料生物的可行性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 溞种的来源和驯化

试验用透明溞活体采自辽宁抚顺大伙房水库，使用25#浮游生物网采集活体。带回实验室后，采用麦克奥迪公司的生物显微镜(BA210)，在4×10倍镜下挑选并鉴定出透明溞，驯养于500 mL烧杯中，定期投喂斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)对其驯化和培养，当透明溞在实验室条件下适应后，通过孤雌生殖繁育形成一定的规模种群，用其同步繁育的后代即同步溞或同生群进行试验。

1.2 研究方法

1.2.1 试验生物培养条件

用斜生栅藻投喂透明溞，培养过程中培养水为经过高温灭菌后的自来水，温度控制在(20±1) ℃，光照周期12 h∶12 h，光照度4000 lx。

1.2.2 急性盐度耐受性试验

挑选透明溞的同步溞，并进行预试验以估算透明溞的致死盐度，即96 h全致死的最小盐度和24 h无死亡的最大盐度。根据预试验结果，分别设置0(对照组)、2.0、4.0、6.0、8.0共5个梯度，各3个重复。使用50 mL锥形瓶作为容器，并置于恒温光照培养箱中。急性盐度耐受性试验期间不投饵，每隔24 h观察记录1次溞体的存活状况，并更换1次培养液以保证培养条件稳定。

1.2.3 慢性盐度耐受性试验

通过急性盐度耐受性试验计算出透明溞的安全盐度后，根据安全盐度分别设置0(对照组)、0.5、1.0、1.5、2.0共5个盐度梯度，每个梯度10个重复。选用16 mL试管作为容器，分别挑选同步溞进行试验，每个试管放置1只幼溞，置于光照培养箱内，每2 d更换1次培养液。在试验期间每日观察并记录该溞的死亡数、初次产幼时间及每次的产幼数；每2 d测量1次溞体的体长增长情况，直到所有受试个体全部死亡，试验结束。取0.5盐度组和对照组透明溞种群26个体长组，测定其体长、全长和壳刺长。

1.3 数据分析

半致死盐度，采用直线内插法获取[13-14]；安全盐度、体长增长率[6]按下式计算：

式中，SC为安全盐度，LC50为半致死盐度；LGR为体长增长率(%)，L0为试验开始时透明溞体长(mm)，Lt为试验第6 d的透明溞体长(mm)。

体长与壳刺长度采用麦克奥迪公司的生物显微镜(BA210)，在4×10倍镜下用目微尺测量长度，目微尺1格代表的实际长度为2.5 μm。

种群增长参数按下式计算：

式中，x为年龄期(d)，lx为x期时的存活率(%)，mx为x期时的出生率，rm为内禀增长率(d-1)，R0为净生殖量(个)，T为世代周期(d)，λ为周限增长率(d-1)[15]。

试验数据用Excel 2010软件处理，SPSS 23.0软件进数据差异性分析和Duncan多重比较。P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。

2 结果与分析

2.1 盐度对透明溞的急性影响

盐度对透明溞急性影响结果见表1。由表1可见，透明溞的存活率随着盐度的增加而不断降低。由盐度和死亡率作曲线图，并通过直线内插法求出24 h半致死盐度为4.16，48 h半致死盐度为2.67，并由此计算的安全盐度为0.36。经方程计算，透明溞在盐度6.7时，24 h全部死亡，盐度5.9时，48 h全部死亡。

表1 盐度对透明溞不同时间死亡率概率单位—盐度曲线方程和半致死盐度

2.2 盐度对透明溞的慢性影响

2.2.1 盐度对透明溞存活率和存活时间的影响

盐度对透明溞存活率和存活时间的影响见图1、图2。由图1可见，试验开始10 d内，透明溞的存活率随着盐度的增加而显著降低，盐度0.5试验组的透明溞存活率最高，依次大于对照组及盐度1.0、1.5、2.0试验组。其中，盐度1.5试验组于第7 d全部死亡，盐度2试验组仅4 d透明溞全部死亡。由图2可见，对照组透明溞存活时间最长，显著大于盐度1.5、2.0试验组(P<0.05)，各盐度组最长存活时间依次为68、58、62、7、4 d。

2.2.2 盐度对透明溞生长和繁殖的影响

盐度对透明溞产前发育时间和产幼间隔的影响见图3。由图3可见，透明溞在(20±1) ℃条件下，各组平均产前发育时间为(9.88±1.11) d，平均产幼间隔时间为(5.17±0.21) d。盐度1.5、2.0下透明溞最长存活时间分别为7 d和4 d，无繁殖，故盐度对透明溞产前发育时间和产幼间隔时间仅涉及盐度0.5、1.0试验组及对照组。

对照组透明溞的产前发育时间最短，小于盐度0.5试验组，但差异不显著(P>0.05)。盐度1.0试验组透明溞的产前发育时间最长，与其他两组差异显著(P<0.05)。

盐度0.5试验组透明溞的产幼间隔时间最短，为(4.55±0.22) d，小于对照组，但差异不显著(P>0.05)，1.0盐度组透明溞的产幼间隔时间显著高于对照组和盐度0.5试验组(P<0.05)。

图1 盐度对透明溞存活的影响

图2 盐度对透明溞存活时间的影响不同字母之间表示差异显著，P<0.05，下同.

盐度0.5试验组培养6 d时透明溞体长增长率最大。对照组体长增长了(0.48±0.12) mm，体长增长率为(57.7±6.03)%；盐度0.5试验组体长增长了(0.55±0.097) mm，体长增长率为(64.19±5.26)%；盐度1.0试验组体长增长了(0.40±0.057) mm，体长增长率为(47.19±2.57)%；盐度1.5试验组体长增长的最小，为(0.23±0.098) mm，体长增长率为(24.36±6.15)%；盐度2试验组于第4 d全体死亡，故不计算盐度2.0试验组的体长增长情况。对照组、盐度0.5、1.0试验组之间差异不显著(P>0.05)，但分别与盐度1.5试验组有显著差异(P<0.05)。

盐度1.5和2.0试验组的最长存活时间仅为7 d和4 d，因此没有幼溞孵育。产幼情况仅统计对照组和盐度0.5、1.0试验组，对照组的产幼数最多，为(33.17±9.70)个；盐度0.5试验组的产幼数为(24.82±8.4)个；盐度1.0试验组的产幼数为(19.00±10.78)个；且相互之间差异不显著(P>0.05)。

2.2.3 盐度对透明溞壳刺长的影响

盐度对透明溞壳刺长及其与全长比值的影响见图4、图5。由图4可见，盐度0.5试验组透明溞壳刺长为0.225～0.375 mm，平均值为(0.314±0.038) mm；对照组的壳刺长为0.225～0.325 mm，平均为(0.259±0.023) mm。盐度0.5试验组的透明溞壳刺长显著大于对照组(P=0.015<0.05)。由图5可见，盐度0.5试验组透明溞壳刺长与其全长(体长+壳刺长)比值为0.18～0.35，平均值为0.27±0.01；对照组相应壳刺长与其全长比值为0.17～0.33，平均为0.23±0.01。盐度0.5试验组的透明溞壳刺长与其全长比值显著大于对照组(P=0.012<0.05)。

图3 盐度对透明溞生长和繁殖的影响

图4 盐度对透明溞壳刺长的影响

图5 盐度对透明溞壳刺与体长比值的影响

2.2.4 盐度对透明溞种群增长参数的影响

盐度对透明溞种群增长参数见表2。由表2可见，由于盐度1.5、2.0条件下透明溞存活时间较短，因此仅能统计对照组和盐度0.5、1.0试验组透明溞的种群增长参数。这3个盐度组的内禀增长率、周限增长率、世代周期影响不显著(P>0.05)。对照组净生殖量显著大于盐度0.5、1.0试验组(P<0.05)。

表2 盐度对透明溞种群增长参数的影响

3 讨 论

3.1 透明溞的盐度耐受性影响

由于淡水枝角类生活在低盐的淡水环境中，环境中的水分会持续进入生物体稀释机体的体液。淡水生物为保证在淡水中维持自身内环境的稳定，在经历漫长的时间后进化出了一套“排水吸盐”的高渗调节机制[15]。Aladin[16]认为，淡水枝角类体液渗透压-Δ℃值通常为-0.35～-0.45，约相当于6～8的盐度，就理论而言大多数枝角类在这个范围内都可以正常生存。常见的淡水枝角类的盐度耐受性研究结果都验证了Aladin[16]的结论(表3)。本试验透明溞成溞的耐盐上限为6.5，幼溞的耐盐上限为4.5，安全盐度为0.36，也属于上述范围，同时也表明，透明溞是对盐度较敏感的淡水枝角类之一。

表3 几种淡水枝角类的盐度耐受性的比较

根据对盐度的敏感性，淡水生物可分为3类：(1)喜盐种，生长发育随着盐度的增加而加快；(2)漠盐种，盐度在一定范围内变化时对生物没有影响；(3)嫌盐种，对盐度的变化极其敏感[15]。依据此方法划分，大型溞、裸腹溞等属的一些种属于喜盐种，其他大多数枝角类均属于漠盐种。透明溞多生存于大中型贫营养型淡水水库、湖泊，水环境相对稳定，盐度变化较小，不易遇到盐度变化大的情况，本研究结果显示，透明溞对盐度的耐受性较低，应属于嫌盐种。

3.2 盐度对透明溞个体生长和形态可塑性的影响

在自然条件下，生物体体内的渗透压一般稳定在一个范围之内，当环境盐度升高后，导致细胞中的Na+浓度过高，干扰细胞Na+/K+正常代谢活动。Na+/K+-三磷酸腺苷酶又称Na+/K+泵，是一种横跨质膜的蛋白，可以催化三磷酸腺苷末端磷酸水解，利用三磷酸腺苷水解释放的能量实现主动转运来抵抗离子的电化学梯度。因此淡水生物维持体内渗透压的运行是一个主动耗能的过程，渗透压差值越大耗能就越大。因此，适当增加水环境中的盐度，可降低体液与环境之间的渗透压差，可以减少水生生物渗透压调节的能量损耗，从而使其生长发育加快。例如，赵文等[8]对近亲裸腹溞的研究表明，在盐度为1.0时，近亲裸腹溞内禀增长率、总生殖量和寿命均有所增加，体长的日增长率随盐度的增加而增加。杨弘诣等[17]研究发现，盐度2～3时大型溞的内禀增长率和日生长率均高于淡水。本试验的结果也进一步证实了这个结论，在2 d内，盐度2.0试验组的相对生长率高于其他试验组与对照组，但由于透明溞的安全盐度为0.36，盐度2已经远大于该种生物的安全盐度，因此第4 d透明溞相对生长率低于对照组，并全体死亡。当盐度升高到2.5和3.0时，2 d内盐度2.5和3.0试验组的相对生长率低于其他试验组，第3 d几乎不增长乃至出现负增长，并全体死亡。即因渗透压过高而引起溞体一定程度的缩水，这与国内一些学者的试验结果类似。壳刺作为枝角类的一种防御结构，在反捕食策略中占重要地位。大量的研究表明，在有大小选择策略的捕食者存在或存在过而留有信息素的水体中生存的枝角类壳刺和体长均会有所增长[20-23]。本试验以壳刺长及其与全长比值作为衡量透明溞形态特征，结果表明，在一定盐度范围内，壳刺长随盐度的增加而不断增加。即无盐度条件下透明溞壳刺长变化较小，溞体以体长增长作为增加全长的主要手段，从而提高抵抗环境胁迫的能力。低盐度条件下透明溞溞体需维持一定的渗透压，溞体用体长缩短壳刺增长的手段来保持全长，并维持体内渗透能力，以增强溞体的抗逆性，提高透明溞的存活率。由于试验用水为煮沸晾凉的自来水，而盐度作为唯一胁迫条件，说明盐度胁迫也会引起透明溞的防御机制发挥作用。

3.3 盐度对透明溞种群增长参数的影响

蒙古裸腹溞自咸淡水向盐水变迁过程中，生殖频率和发育节奏均不会发生明显变化[12]；较高盐度下大型溞生殖上限和生命周期均有所延长[17]；一定盐度范围内，象鼻溞的生殖上限和生命周期随盐度的升高出现先升后降的趋势[19]。说明盐度对不同种枝角类的影响因种而异。

试验证明，盐度作为一种胁迫条件与捕食胁迫的作用有相似之处，适宜的盐度对透明溞的存活和体长增长率有促进作用，超出一定承受范围后对透明溞的生存繁殖有显著的影响。内禀增长率是种群在一定条件下的最高增殖速率，是一个物种繁殖能力的重要指标[24]。同时也能体现出环境因子变化对种群繁殖的影响，高的内禀增长率是环境条件良好的标志。当外界环境中渗透压与生物体内渗透压形成一定的压差且超过了生物体自身调节能力时，淡水生物需要不断的消耗能量来调节水—盐代谢平衡，用吸水排盐方式来调节渗透压[25]，从而影响生物的生存发育，引起生殖量的下降，严重时生物体会因脱水而死。但盐度适度上升也可以减少生物体内外渗透压的差值，减少生物体用于调节渗透压的能量从而促进生殖发育。本试验的结果也证实了透明溞对盐度较为敏感，适宜的盐度会促进透明溞的生长发育，一旦盐度超出其安全盐度，就会影响透明溞的生存、生长及繁殖。

3.4 透明溞作为饵料开发和水体盐碱变化指示生物的可行性

在可开发的饵料中，枝角类与桡足类相比繁殖快，游泳速度慢，易被捕食，适口性好，便于控制水质，换水量少，排污量少，育苗存活率高；与轮虫相比其营养价值高，饵料成本低，适口性好；与卤虫(Artemia)相比繁殖快，饵料成本低，适口性好，换水量少，排污量少，病害率低。投喂枝角类，既能满足水产经济动物的生理生态需求，有较高的存活率，又能降低成本[4]。由本试验结果可知，透明溞对盐度的耐受性较低，作为海产经济物种的开口饵料意义不大，但可作为淡水或低盐水产经济动物的活体开口饵料，在水产养殖中具有重要意义。

在自然水体中，浮游植物的种类与数量组成主要以食物的形式影响浮游动物的群落空间结构，这是上行效应[26]。大型滤食性溞属对浮游植物具有很高的滤食率，能滤食的食物规格为0.2～40 μm[27]，当透明溞的食物碳质量浓度为0.2～0.5 mg/L时，溞体的种群增长参数随着食物碳质量浓度的增加而增大[28]，在控制水体蓝藻水华及富营养化治理方面具有重要的作用[29]。淡水枝角类种类较多，不同物种对不同条件的敏感度不同，通过具有针对性的筛选，可从中选出各种环境条件下的指示生物。本试验结果显示，透明溞对盐度的耐受性较低，对盐度变化极为敏感，可用来指示和监测水域盐碱化。

4 结 论

本试验结果表明，在水温(20±1) ℃条件下，透明溞的24 h和48 h半致死盐度分别为4.16和2.67，安全盐度为0.36。盐度对透明溞的存活、生长和繁殖有极显著影响，对照组透明溞的存活时间最长，总产幼数最大，盐度0.5试验组存活率和体长增长率最高，盐度0.5试验组的壳刺长显著大于对照组。表明透明溞是一种嫌盐种，对盐度变化极为敏感，可作为淡水盐碱化生物监测的测试生物。