温度对驼背鲈幼鱼生长、耗氧和热耐受性的影响

张善发，董宏标，王茜，张家松*

(1.北京大学深圳研究生院 环境与能源学院，广东 深圳 518055； 2.中国水产科学研究院南海水产研究所 农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室，广东 广州 510300)

鱼类是变温动物,温度是影响鱼类生存最重要的环境因子之一，直接影响其存活、生长、呼吸和代谢在内的生理和生化指标[1]，鱼类对环境温度具有一定的耐受范围，生命活动严格受其栖息水环境的限制[2]，水温过高或过低均会影响鱼类的生长性能，适宜的水温有利于鱼类快速生长，降低病害侵袭，提高存活率[3]，若水温超过了鱼类的耐受范围，鱼类将较难生存[4]。

目前，有关温度对鱼类生长性能的研究报道较多，如在水温为14～26 ℃时，云南盘鮈Discgobioyunnanensis仔稚鱼生长速度随着温度升高而加快，但其存活率并无显著性差异[5]；亚东鲑Salmotrutta幼鱼的存活率和生长率在15 ℃时达到最佳值[3]；河川沙塘鳢Odontobutisobseura幼鱼和红鳍东方鲀Takifugurubripes幼鱼的耗氧率随水温的升高而增大，且均具有良好的直线回归关系[6-7]；在水温为20～32 ℃时,梭鲈Sanderlucioperca幼鱼的耗氧率、排氨率和窒息点均随着温度的升高而上升[4]；花鲈lateolabraxmaculatus幼鱼在15、20、25 ℃ 3个驯化温度下，其最大临界温度和最小临界温度都与驯化温度呈明显的正相关关系[8]；尖头鱥Rhynchocyprisoxycephalus的热耐受性受到温度驯化的影响,表现为高温驯化可升高最大临界温度，低温驯化可降低最小临界温度[2]。

驼背鲈Cromileptesaltivelis,俗称老鼠斑、鳘鱼、锐首拟石斑,隶属于鮨科Serranidae石斑鱼亚科Epinephelinae驼背鲈属Cromileptes，主要分布于热带、亚热带暖水海域，中国见于南海[1]。驼背鲈在中国资源量极少，其生长缓慢，食用和观赏价值兼备，价格昂贵，为名贵海产经济鱼类，养殖前景广阔。目前，有关驼背鲈的研究主要集中在生物学特性、人工繁育、工厂化养殖、营养需求、生理疾病等方面[9-19]，而有关温度对驼背鲈影响的研究报道较少，报道多关注不同温度下生长、耗氧率及热耐受性等一个或两个标指的变化，且已报道的养殖温度范围有限，难以避免温度刺激(如持续高温≥30 ℃)造成的损失，并未全面考虑温度对其生长、耗氧率及热耐受性的影响[15-16]。为此，本研究中系统地进行了低温、常温和高温对驼背鲈幼鱼生长、耗氧率及热耐受性的影响试验，旨在为驼背鲈的温度响应机制研究提供基础数据，为驼背鲈养殖与管理提供更完善的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

驼背鲈幼鱼购自中山衍生水产养殖有限公司，体质量为(21.38±1.27) g，运输至室内循环水养殖池(圆形池，直径为4.5 m，水深为0.9 m)暂养稳定2周，暂养密度为30尾/m3。暂养期间，投喂“日清”牌石斑鱼配合饲料，每日9:00投喂一次，日投喂量为鱼体质量的2%～4%，并根据摄食和生长情况做适当调整，饱食投喂。养殖水日循环率为400%，水温为(28±0.5)℃，盐度为30，溶解氧质量浓度大于6 mg/L，pH为(8.0±0.2)，氨氮质量浓度小于 0.2 mg/L，自然光周期。

1.2 方法

1.2.1 试验设计及饲养管理 养殖试验设置低温组(24 ℃±1 ℃)、常温组(28 ℃±1 ℃)和高温组(32 ℃±1 ℃)，每组设3个平行，试验在9个1 m3独立玻璃纤维圆桶中进行，每桶随机放置经暂养后规格相近的健康驼背鲈幼鱼30尾。高温组以500 W加热棒辅以温控仪控温(32 ℃±1 ℃)，常温组为养殖期间正常水温组(28 ℃±1 ℃)，低温组以冷水机控温(24 ℃±1 ℃)，早晚各换水50%，每组所换新水经调温后使用。养殖期间日常管理和水环境指标与暂养阶段相同，养殖试验共进行56 d。

1.2.2 生长指标的测定与计算 养殖试验前记录每组鱼平均体质量(m0)，试验结束后记录每组鱼终末平均体质量(mt)及存活数量(Nt)，并按下式计算各试验组鱼的体质量增长率(%)、体质量特定生长率(%/d)和存活率(%)：

体质量增长率=(mt-m0)/m0×100%，

体质量特定生长率=(lnmt-lnm0)/t×100%，

存活率=(Nt/N0)×100%。

其中：mt、m0分别为试验终末和初始各组鱼平均体质量(g)；Nt、N0分别为试验终末和初始各组鱼存活数量(ind.)；t为养殖时间(d)。

1.2.3 耗氧率与窒息点的测定与计算 养殖试验结束后，选取低温组、常温组和高温组驼背鲈各40尾，饥饿一天后，用于耗氧率和窒息点的测量，试验期间试验水体维持其养殖试验时温度。

1)耗氧率测定试验。采用静水呼吸室法，在10 L呼吸瓶中进行，瓶子置于控温水槽中，试验时，先将每个呼吸瓶灌满海水，然后慢慢放入幼鱼，盖上盖后用液体石蜡密封，防止漏水或空气进入，整个试验历时2 h。试验开始前和结束后均用碘量瓶取水样，固定，测定其溶氧量。试验结束后，用滤纸吸干试验幼鱼体表水分称重，并用盛海水的量筒测定试验幼鱼的体积。每个试验温度组设置6个重复，每个重复1尾鱼，并设置空白组。试验开始前，称量测试鱼的体质量。采用碘量分光光度法测定试验组和空白组始末溶氧量。

2)窒息点测定试验。在10 L呼吸瓶中进行，试验时，先将每个呼吸瓶灌满海水，然后慢慢放入幼鱼，盖上盖后用液体石蜡密封，防止漏水或空气进入。每个温度组设置4个重复，每个重复8尾鱼，随时观察测试鱼情况，当瓶中有一半的鱼出现侧翻、失去平衡、呼吸频率降低时，取样测定呼吸室中水体的溶氧量，即为其窒息点[20]。采用碘量分光光度法测定溶氧量。

耗氧率计算公式为

RO=(Oct-Ot)×V/(m×t)。

其中：RO为单位体质量耗氧率[mg/(g·h)]；Ot为试验结束时呼吸瓶中的溶解氧质量浓度(mg/L)；Oct为试验结束时空白瓶中的溶解氧质量浓度(mg/L)；V为呼吸瓶去除试验鱼后的体积(L)；m为瓶中幼鱼的体质量(g)；t为试验持续时间(h)。

3)温度系数(temperature coefficient，Q10)。其计算公式为

Q10=(RO2/RO1)10/(θ2-θ1)。

其中：RO1和RO2分别为θ1和θ2温度下的耗氧率[mg/(g·h)]；θ1和θ2为养殖温度(℃)。

1.2.4 不同温度下临界温度(θC)值的测定θC值测定参照González等[21]的方法，并略做修改。选取低温组、常温组(对照组)和高温组规格相近驼背鲈各12尾，试验前停喂一天，用于临界耐受高温(θC,h)和临界耐受低温(θC,l)的检测。每个养殖温度组设3个重复，每次检测4尾鱼，在10 L玻璃缸中进行，通过加热棒和冷水机水浴调温，试验水体起始温度同养殖温度，微充气，待试验鱼稳定适应1 h后开始升/降温，升/降温速率为(5.0±0.2)℃/h。全程观察试验鱼活动情况，当鱼出现身体侧翻、玻棒触碰无反应时，立即取出对应留点温度计(精确度0.1)，待读，并及时捞出鱼放至与养殖温度相同的水中，若能恢复则该数据有效。

1.2.5 鱼体肝脏和鳃组织HSP70蛋白表达量的测定 从每个温度养殖组取6尾鱼(每个平行2尾)，活体解剖取其肝脏和鳃组织，用液氮保存，采用鱼类HSP70 ELISA分析试剂盒(上海酶联)检测HSP70蛋白的表达量，检测方法按说明书进行。

1.3 数据处理

试验结果以平均值±标准误表示(mean±S.E.)，采用SPSS 13.0软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，若差异显著，采用LSD法进行组间多重比较，显著性水平设为 0.05。

2 结果与分析

2.1 各温度组驼背鲈幼鱼的生长与存活情况

从表1可见：驼背鲈在水温为24～32 ℃时均能正常生长，驼背鲈幼鱼在28 ℃环境条件下生长最好，其体质量增长率和特定生长率分别为55.81%和1.475%/d，均显著高于24 ℃和32 ℃组(P<0.05)；28 ℃和24 ℃时驼背鲈幼鱼都保持了较高的存活率，分别为88.33%和86.67%，且二者无显著性差异(P>0.05)，但均显著高于32 ℃组(P<0.05)。

表1 不同温度下驼背鲈幼鱼生长和存活率Tab.1 Growth and survival rate of juvenile humpback grouper Cromileptes altivelis under different temperatures

2.2 各温度组驼背鲈幼鱼的耗氧率和窒息点

在窒息点试验过程中，驼背鲈幼鱼开始表现非常平静，随着时间的推移和溶解氧质量浓度的下降，幼鱼开始出现躁动、到处游动、活动能力减弱、平衡力丧失、头部上扬、嘴部鳃盖逐步打开等濒临死亡现象，不同温度下驼背鲈幼鱼的死亡过程是一致的，但温度越高其不适行为出现的时间越早，这与温度和耗氧率升高导致幼鱼窒息的研究结果相吻合。

从表2可见，驼背鲈的耗氧率、窒息点值均随温度的升高而增加，且各温度组间的耗氧率和窒息点均有显著性差异(P<0.05)。耗氧率(R)、窒息点(S)与水温(θ)之间的拟合方程分别为

R=0.010θ-0.034(R2=0.855,P<0.001),

S=0.079θ-0.366(R2=0.923,P<0.001)。

这表明，在正常生长水温下(24～32 ℃)，驼背鲈幼鱼耗氧率和窒息点均随水温的升高而升高，且温度越高其耗氧速率越大。

Q10指标通常用于评价生物对温度变化的敏感性。从表2可知，24～32 ℃的Q10值为1.500，其中，28～32 ℃的Q10值最大，为1.538，24～28 ℃最小，为1.462。这表明，驼背鲈幼鱼对高温区间(28～32 ℃)温度变化的敏感性高于低温区间(24～28 ℃)，此外，随着温度升高，驼背鲈幼鱼进入适宜生长阶段，呼吸活动受温度影响增强，Q10值逐渐变大。

表2 不同温度下驼背鲈幼鱼耗氧率、窒息点和Q10值

2.3 各温度组驼背鲈幼鱼的热耐受性能

临界耐受温度(θC,h、θC,l)是评价生物对温度耐受性能的常用指标之一。从表3可见：驼背鲈幼鱼在24、28、32 ℃下的临界耐受高温值分别为(37.12±0.68)、(39.2±0.4)、(41.05±0.7)℃，其与水温(θ)的拟合方程为θC,h=0.491θ+25.38(R2=0.929)，临界耐受低温值分别为(12.70±0.28)、(14.92±0.55)、(17.76±0.42)℃，其与水温(θ)的拟合方程为(θC,l=0.632θ-2.584(R2=0.979)；24～32 ℃下的临界高低温差值分别为24.42、24.35和23.29。这表明，在本试验温度下，驼背鲈幼鱼的临界温度随养殖温度的升高而升高，临界高低温差值相对稳定，受养殖温度影响较小。在24～32 ℃时，随着养殖温度的升高，养殖温度与临界高温差值逐渐缩小，而与临界低温差值逐渐增加，这说明驼背鲈幼鱼养殖温度越高，高温致死温度范围越窄。

表3 不同温度下驼背鲈幼鱼的临界温度Tab.3 Critical temperature of juvenile humpback grouper Cromileptes altivelis under different temperatures ℃

2.4 各温度组驼背鲈幼鱼肝脏和鳃组织HSP70蛋白的表达量

从图1可见：32 ℃组驼背鲈幼鱼肝脏和鳃组织的HSP70蛋白表达量显著高于24、28 ℃组(P<0.05)，而24、28 ℃组间无显著性差异(P>0.05);驼背鲈幼鱼高温组HSP70蛋白表达量一直维持较高水平，说明32 ℃高温对其有持续性的热应激，因此,也影响了其耗氧率和生长速度。

标有不同字母者表示同一组织不同温度组间有显著性差异(P<0.05)，标有相同字母者表示组间无显著性差异(P>0.05)。Means with different letters in different temperature in the same tissue are significantly different at the 0.05 probability level, and the means with the same letter are not significant differences.图1 不同温度下驼背鲈幼鱼肝脏和鳃组织HSP70蛋白表达量Fig.1 Expression level of HSP70 protein in liver and gill of juvenile humpback grouper Cromileptes altivelis under different temperatures

3 讨论

3.1 温度对驼背鲈幼鱼生长与存活的影响

鱼类是变温动物，温度是影响其新陈代谢的重要因子之一，温度升高能够加强生物体内的代谢，但超过一定范围会抑制其生长，甚至造成生物体死亡[22]。杨明秋等[15]根据季节性水温变化推测驼背鲈的适宜生长温度为 25～33 ℃，在此温度范围之外驼背鲈生长缓慢或受到抑制。本研究中发现，驼背鲈在水温为24～32 ℃时均能较好生长，这与杨明秋等[15]研究结果基本一致，在本试验条件下，驼背鲈幼鱼28 ℃组生长最好，其体质量增长率、特定生长率均显著高于24、32 ℃组，28 ℃组存活率明显高于32 ℃组，但与24 ℃组间无显著性差异，因此，在人工养殖中应尽量避免低温对生长带来的不利影响，仅从存活率角度来说，选择稍高温度进行驼背鲈幼鱼培育工作，可以保证较高的存活率。

3.2 温度对驼背鲈幼鱼耗氧率和窒息点的影响

耗氧率是动物有氧代谢强度的重要指标之一，直接反映水温对水生动物新陈代谢的影响。随着水温升高，机体维持生命的心、肝等重要组织器官的活性增强，各种酶活性提高，活动强度增大，基础代谢旺盛，耗氧率升高。大量研究表明[10]，在适温范围内，鱼类呼吸作用一般随着水温的升高而升高。

水生动物的窒息临界含氧量，也称为窒息点或氧阈，是水生动物所能忍受低氧的下限指标，直接反映了不同温度下水生动物对于水体溶解氧的需求。陈婉情等[16]分别在20、25、30 ℃下研究了驼背鲈幼鱼耗氧率和窒息点状况，结果表明，驼背鲈幼鱼耗氧率在3种水温下虽有不同，但无显著性差异，对驼背鲈幼鱼窒息点的研究表明，20 ℃与25、30 ℃间有明显差异，但25 ℃与30 ℃间并无明显差异，陈婉情等[16]认为,驼背鲈的耗氧率和窒息点对水温的变化不敏感。本试验中发现，在正常生长水温下(24～32 ℃)，驼背鲈幼鱼耗氧率和窒息点均随水温的升高而升高且差异明显(P<0.05)，此结果和陈婉情研究结果不一致，有待于进一步研究。

温度系数(Q10)用来表示生物体对温度的敏感程度，是反映生物体内反应速率与温度依存关系的一个指标，Q10值越大,表示温度对生物生理活动的影响越大。目前，利用Q10反映温度对鱼类代谢速率的影响已被学界接受[23]。本研究表明，试验鱼对高温区间(28～32 ℃)温度变化的敏感性高于低温区间(24～28 ℃)。

3.3 温度对驼背鲈幼鱼临界耐受温度的影响

热耐受水平反映了动物在特定热环境中的生存能力，幼鱼和成鱼需要完成觅食、求偶、拓展生境等多种复杂生态过程，栖息地环境变动可能较大，保持较高的热忍耐水平对于动物在极端温度下完成摄食、避敌等生命活动较为有利[24]。本研究中发现，不同养殖温度下驼背鲈幼鱼的临界耐受温度随养殖温度的升高而升高，24～32 ℃下的临界高温(θC，h)和临界低温(θC，l)分别为37.12～41.05 ℃和12.70～17.76 ℃，试验数据表明，正常生长水温下的驼背鲈对升温的敏感性弱于降温。此结果对于养殖过程中极端水温变化具有一定的借鉴意义。

3.4 不同温度下驼背鲈幼鱼HSP70蛋白表达与生长的相关性

生物体通过HSP的诱导表达获得抵御应激的能力，表达量越高其抵御能力越强，但从另一方面看，表达量高也可反映其所受的应激程度较大。保持较高的热忍耐水平往往以减少动物在适宜温度范围内的生存适合度为代价[25]。由于维持高的热忍耐水平，通常需要机体上调热激蛋白表达，改变细胞膜磷脂组成及酶活性等一系列生理生化耗能过程，因此，动物热耐受性的维持可能面临基于能量代价与生态收益的权衡[26]。本研究中，对驼背鲈幼鱼肝脏和鳃组织HSP70蛋白表达量的测定结果表明，高温组(32 ℃)幼鱼肝脏和鳃组织的HSP70蛋白表达量一直维持较高水平，说明存在持续性的热应激，因此，也影响了其耗氧率和生长速度。