温度对泥鳅耗氧率和呼吸频率的影响.docx

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温度对泥鳅耗氧率和呼吸频率的影响

目录

中文摘要1

英文摘要2

前言3

1材料与方法7

1.1试验鱼来源和暂养条件7

1.2试验设计7

1.2.1不同温度对泥鳅耗氧率、呼吸频率和窒息点的影响7

1.2.2不同温度胁迫下泥鳅耗氧率与呼吸频率的测定与分析7

1.3数据处理7

2结果与分析8

2.1不同温度对泥鳅耗氧率、呼吸频率和窒息点的影响8

2.2不同温度对泥鳅窒息点的影响8

2.3不同温度下泥鳅耗氧率的Q10系数9

2.4温度胁迫对泥鳅耗氧率和呼吸频率的影响9

3讨论与结论10

3.1讨论10

3.1.1不同温度对泥鳅耗氧率、呼吸频率的影响10

3.1.2泥鳅耗氧率与呼吸频率的关系11

3.1.3不同温度对泥鳅窒息点的影响11

3.1.4不同温度胁迫对泥鳅耗氧率和呼吸频率的影响12

3.2结论13

致谢17

摘要

为了研究不同温度条件对泥鳅耗氧率、呼吸频率和窒息点的影响及急性温度胁迫对泥鳅耗氧率与呼吸频率的影响，本试验在四个恒定温度组16℃、20℃、24℃和28℃下，分别测定了泥鳅在这四组温度处理组条件下的耗氧率、呼吸频率和窒息点；以及三个急性温度胁迫组16℃、20℃和28℃条件下，分别测定泥鳅在三个急性温度处理组下耗氧率与呼吸频率随时间的变化。

试验结果表明：

恒温条件下，随着温度的上升，泥鳅的耗氧率呈增高趋势。

温度为16℃时，耗氧率最低，在温度为28℃时，耗氧率最高，而24℃温度组的耗氧率明显低于20℃组，各温度组间差异均显著（P>0.05）。

随着温度的上升，泥鳅呼吸频率呈上升趋势，温度16℃时呼吸频率最低，温度28℃时呼吸频率最高，16℃组与其他温度组间差异显著（P>0.05），20℃组与24℃和28℃组间差异不显著（P<0.05），而24℃与28℃组间差异显著（P>0.05）。

在恒定温度条件下，泥鳅窒息点随着温度的升高呈升高趋势，但24℃组窒息点略低于20℃组。

在温度为16℃时，泥鳅窒息点最低为0.528mg/L，在温度为28℃时泥鳅窒息点最高为1.051mg/L。

24℃与16℃组间差异不显著（P<0.05），其余组间差异均显著（P>0.05）。

泥鳅耗氧率在不同温度胁迫条件下均呈先迅速上升而后迅速下，之后缓慢回落的过程。

其中在1h之间耗氧率迅速上升到最大值，在1h到3h之间有个回落的过程，3h到6h之间的耗氧率虽然也在减小，但是变化不明显，趋于平缓。

泥鳅呼吸频率的在不同温度胁迫的下的变化同耗氧率的变化趋势相一致，即在不同温度胁迫条件下均呈先迅速上升而后迅速下，之后缓慢回落的过程。

其中28℃胁迫组在1h处呼吸频率达到最大为316次/min，16℃与20℃胁迫组在0.5h处呼吸频率达到最大，分别为261和286次/min，在1h处的呼吸频率与0.5h处得差别不大，变化平缓，而在3h到6h之间呼吸频率变化为缓慢下降，最后趋于平缓。

关键词：

温度；泥鳅；耗氧率；呼吸频率；窒息点

Abstract

Theobjectiveofthisstudypresentedtheeffectofdifferenttemperaturesandacutetemperaturestressontheoxygenconsumptionrates,respiratoryfrequenciesandsuffocationpointedofOrentalweatherfish.Theexperimentswereinvestigatedatfourconstanttemperaturegroups:

16,20,24,28℃andthreeacutetemperaturestressgroups:

16,20,28℃.Theresultsshowedthattheoxygenconsumptionratesincreasedsignificantlywiththeincreasingoftemperatures.Theminimaloxygenconsumptionratewasfoundat16℃,andthemaximumoxygenconsumptionratewasfoundat28℃.Theoxygenconsumptionrateat24℃waslowerthanthatat20℃.Therewassignificantdifferencesbetweenfourconstanttemperaturegroups（P<0.05）.,Therespiratoryfrequencyincreasedsignificantlywiththeincreasingoftemperatures.Theminimalrespiratoryfrequencywasfoundat16℃,andthemaximumrespiratoryfrequencywasfoundat28℃.Therespiratoryfrequencyat16℃wassignificantdifferentwiththeothers（P<0.05）,andtherewasnodifferenceamong20℃,24℃and28℃（P>0.05）,however,itwasfoundthattherewassignificantdifferentbetween24℃and28℃（P>0.05）.ThesuffocationpointofO.weatherfishtendedtoincreasewiththeincreasingtemperature.Butthesuffocationpointat24℃wasslightlylowerthanthatat20℃.Theminimalsuffocationpointwasfoundat16℃（0.528mg/L）,andthemaximumsuffocationpointwasfoundat28℃（1.051mg/L）.Therewassignificantdifferencebetweendifferenttemperaturegroups（P<0.05）exceptat24℃and16℃（P<0.05）.Itwasfoundthattheoxygenconsumptionratesandrespiratoryfrequenciesatalltheacutetemperaturestressshowedarapidincreasing-decreasingtrend,thenslowlyrecoverytothegentle.Theoxygenconsumptionrateincreasedtothemaximumafter1h,andwentdownbetween1hand3h,andtendedtobegentleafter3h.Therespiratoryfrequencypeakof28℃was316times/minandappearedaafter1hofstress,butthepeakof16℃and20℃wasappearedafter0.5hofstress.显示对应的拉丁字符的拼 

Keywords:

Temperature;Orentalweatherfish;Oxygenconsumptionrate;Respiratoryfrequency;Suffocationpoint

前言

泥鳅（Orentalweatherfish）隶属于鳅科、花鳅亚科、泥鳅属。

在我国除青海、西藏和新疆北部没有外，全国各地河川、沟渠、水田、池塘、湖泊及水库等天然淡水水域中均有分布。

其适应性强，杂食性，个体不大，但肉味鲜美，营养丰富，经济价值较高[1]。

近年来，随着人们消费观念的改变，泥鳅凭借其肉嫩味鲜、且具有较高营养价值和药用价值，越来越受到消费者的欢迎，泥鳅养殖也随之发展起来。

许多地市已经开始规模化养殖，并建成了优质泥鳅出口基地。

泥鳅因其具有较高的药用价值被称为水中小人参，目前泥鳅养殖已成为淡水养殖的重要品种[2]。

水产动物的养殖环境包括温度、光照、密度、盐度等，其中温度是影响鱼类生理性状乃至生活史特征的重要生态参数。

有关长期温度驯化对鱼类生长、摄食和代谢的影响已有较多报道[3]。

急性温度变化是鱼类在商品运输、养殖生产甚至自然生活过程中可能遭遇到的胁迫。

急性温度变化会使机体生化指标发生剧烈变化，抑制摄食和生长，甚至造成疾病和死亡[4]。

呼吸运动是机体生理状况和能量代谢的综合反应，耗氧率直接或间接地反映新陈代谢规律、生理和生活状况，对鱼类耗氧率和呼吸频率的测定不仅在鱼类呼吸生理学研究上有重要意义，在鱼类养殖上也有应用价值[5]。

1环境胁迫概况

环境胁迫（environmentalstress）指鱼类所处的外界环境对其生存状态产生的压力，可以分为急性环境胁迫和慢性环境胁迫。

一般说来，个体间的竞食、水温的突变、捕捞、运输中的振荡和其它人为惊扰等会对鱼体施加急性环境胁迫，而水质的逐渐恶化（如含重金属，低溶解氧，富营养化等）和长期高密度拥挤等会造成慢性胁迫[6]。

随着世界人口的增长、消费水平的提高、集约化养殖模式的推广，水产养殖也得到了迅猛发展。

然而，在高密度养殖条件下，由于投喂频率增加、消毒剂和药物的滥用以及不适当的管理方法等等，养殖水体的污染程度不断加剧，养殖环境日益恶化，致使养殖动物处于各种环境因子的胁迫之下，导致养殖动物病害滋生、养殖效益下降，严重阻碍了水产养殖业的健康发展。

因此，针对集约化养殖模式的特点，研究环境胁迫和水产养殖动物的关系，探讨其作用机制，寻找消除或缓解环境胁迫影响的途径就成为亟待解决的重大问题。

2环境胁迫对水产动物的影响

2.1物理胁迫

物理胁迫直接影响到水产动物的生长、繁殖、发育、行为、摄食、代谢、存活以及分布等。

在温度、光照等物理胁迫条件下，水产动物的可的松、乳酸水平在短期内迅速升高[7]。

除激素水平发生变化外，体内的一些酶及生化组成也发生显著变化[8,9]。

另外，在物理胁迫条件下，动物的生长将受到影响。

Ojolick等对虹鳟的研究表明，在连续高温刺激下，实验鱼的生长率和存活率显著下降[10]。

这主要是由于物理胁迫扰乱了机体的正常生理状态，从而导致其食欲下降，因此动物的生长率和存活率也受到抑制。

余燕等研究了盐度胁迫对点带石斑鱼的影响，结果表明，低盐度胁迫将会严重影响点带石斑鱼幼鱼消化能力并导致鱼体自由基代谢紊乱，应激增强，最终将影响幼鱼健康生长[11]。

2.2密度胁迫

密度是水生动物种群生态学研究的一个重要指标。

随着密度的增加，种群内个体对资源、空间的竞争加剧，引起动物摄食、生长、能量代谢、行为、生理以及免疫功能的一系列变化，最终可能使动物的生存能力降低。

大多研究证实，密度增加对水生动物的个体生长具有明显的抑制作用[12,13]。

在高密度环境中，食物资源的分布和可获得性对动物的行为模式具有显著影响，当食物资源匾乏时，种群内好斗性增加；当食物丰富且分布均匀时，种群的好斗行为降低[14]。

密度胁迫也会对机体的特异性和非特异性防御能力免疫功能造成影响，王文博等研究发现草鱼在遭受密度胁迫后，血清杀菌活性随密度的剧增而锐减，脾脏的脏器指数显著降低，血清皮质醇浓度迅速升高，表明其免疫功能下降，对病原菌的易感性增加[15]，李玉全等研究表明造成凡纳滨对虾生长和非特异性免疫因子差异的主要原因是密度胁迫，水质因子的作用是次要的[16]。

2.3氨氮胁迫

氨氮是水产动物养殖环境中重要的污染胁迫因子，在高浓度时对动物有致死作用，即使在低于致死浓度的条件下对机体生理功能也有显著影响[17]。

氨氮会影响甲壳动物的鳃组织并渗入血液，导致血淋巴氨氮浓度升高、氧合血蓝蛋白浓度降低，削弱其呼吸机能和血液载氧能力，而耗氧量和体内氮积累增加则会导致甲壳动物组织缺氧或中毒。

邱德全等研究表明在低浓度氨氮条件下，凡纳滨对虾噬菌体防治弧菌病的效果尤为明显[18]。

氨氮胁迫也会影响水生动物的行为模式。

在低浓度氨应激情况下，鲤鱼潜到水底并停留在那里，但随着氨浓度提高，鱼慢慢游向一个较高位置;在高浓度氨的情况下，鱼接近水体表面，并且在氨应激过程中，迁移活动明显减少，摄食活动明显降低[19]。

黄鹤忠等研究了氨氮胁迫对中华绒螯蟹免疫功能的影响，实验结果表明，随着氨氮胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长，会引起中华绒螯蟹血细胞数量、血细胞吞噬能力、溶菌酶活力、酚氧化酶活力和超氧化物歧化酶活力等的逐渐下降，使机体非特异性免疫防御系统遭到损伤，同时机体清除自由基的能力下降，机体细胞和组织受到伤害甚至出现死亡[20]。

岳峰等研究了氨氮胁迫对三疣梭子蟹酚氧化酶原系统和免疫指标的影响，结果表明，，三疣梭子蟹在氨氮胁迫下血细胞数量、proPO活力和mRNA表达以及免疫指标表现出明显的时间剂量效应性，具有显著的免疫毒性效应，为三疣梭子蟹养殖水环境调控和病害防治提供了基础依据[21]。

2.4饥饿胁迫

在自然界，由于季节更替、食物分布的不均匀或其它环境因素的影响，大多数水生动物经常会在生活周期的一定阶段受到饥饿（或营养缺乏）胁迫。

当水生动物处于饥饿状态时，外部形态可能产生某些特定的变化[22]，同时机体的呼吸和代谢，以及生化组成、能值等也会发生改变[23]。

饥饿胁迫下血液生理指标的影响也颇受关注。

有研究表明，多数鱼类如鲈鱼、南方鲶、泥鳅和鳗鲡，在饥饿条件下，由于体内缺少血细胞合成所需的营养，造血功能受到抑制，血红细胞体积增加、数量下降，血红蛋白含量和细胞脆性减小[24,25]。

饥饿胁迫可能使部分鱼类免疫能力下降，抗病力减弱，不利于鱼体的健康生长[26,27]。

研究饥饿对水产动物生理生态的影响，一方面可以阐明动物适应饥饿胁迫的生理生态对策，另一方面研究饥饿后动物的恢复生长可为人工养殖条件下，利用补偿生长原理，促进动物的生长和提高饵料转化率，减少残饵和排泄废物等养殖自身污染程度提供科学依据。

2.5缺氧胁迫

溶解氧是养殖水体的一个重要水质指标。

溶解氧对水生动物的影响因不同的种类和处于不同的生长阶段而异，与其他物化因子例如水温、盐度等也有很大的关系[28]。

一般来说，水生动物的耗氧率随温度的升高而增大，昏迷点、窒息点随温度的升高而升高[29]。

大多数水生动物在受缺氧胁迫时，都会通过降低活动频率、游动速度、减少迁移活动和攻击行为来降低运动呼吸及代谢，从而降低氧的消耗和节省体内的能量，这样有助于更好地适应和克服低氧的环境[30,31]。

但是如果溶解氧浓度继续降低，水产动物会出现活动频率和游走速度增加的情况，并因运动的增多而消耗体内过多的能量，直至衰竭而死的情形[32]。

2.6管理胁迫

管理胁迫是指养殖过程中由于人为管理操作而对动物所造成的胁迫。

投喂频率是指养殖者每天投喂饲料的次数，属于管理胁迫范畴。

高密度养殖模式下，饲料投喂是一个很关键的管理环节。

如果投饵方式不当，不但动物摄食不均匀致使生长参差不齐，还会造成饲料浪费，饲料效率降低，养殖成本提高。

同时，投喂产生的残饵也是养殖自身污染的主要来源。

投喂频率会影响到水产动物的生长及转化效率。

Robertson等研究发现，在1-5次每天的投饵频率范围内，提高投喂频率可显著提高对虾的生长，高于5次每天，对其生长的影响不显著[33]。

由于研究对象、投饵水平、密度范围和饵料成分等的不同，饲料转化效率与投喂频率之间存在复杂的变化关系[34]。

投喂频率对凡纳滨对虾的行为、生长和免疫力均有影响。

在低投喂频次下，饵料相对缺乏，南美白对虾采取减少活动水平的方式来调节能量分配，将自身贮存的能量更多地利用到维持生命所需的各种基本的生理代谢活动上，生长速度减慢，非特异性免疫功能受到抑制。

在高投喂频次下，凡纳滨对虾的活动强度增大，日摄食量增加，免疫酶活力升高，产生免疫应激适应，生长速度加快[35]。

3水产动物耗氧率与呼吸频率

鱼类生活在水中，与陆生动物一样，需要呼吸获得氧气供给其生命活动。

多数硬骨鱼类的呼吸是靠口腔中两对呼吸瓣的机械运动完成的，两对呼吸瓣开合一次，形成一次呼吸运动，一定量的水流携带氧气通过呼吸器官。

呼吸瓣的工作效率和呼吸的频率决定水流通过呼吸器官的量。

呼吸瓣的工作效率是稳定不变的，呼吸频率决定通过呼吸器官的水流量，也即决定了通过呼吸器官的氧气量，所以，呼吸频率既反映水体的溶解氧量，也反映鱼体的耗氧量[36]。

在含氧量基本稳定的水体中，则呼吸频率是由耗氧量决定的。

受动物体结构和功能的限制，在一定条件下动物具有一个最大耗氧率。

最大耗氧率决定了机体活跃状态和运动能力。

多数动物只有运动才能诱导出最大耗氧率[37]。

监测鱼类在急性环境胁迫后的耗氧率和呼吸频率变化有助于评价急性环境变化对鱼类胁迫的影响，进而为生产实践提供基础数据。

4本文研究目的与意义

水产养殖涉及土地和水资源的开发和利用，随着养殖规模的扩大，养殖生产与资源保护和利用之间的矛盾日益突出。

因此，能最大限度地提高土地和水资源利用率的高密度集约化的养殖模式将成为发展的趋势。

集约化养殖的特点是通过加强人为调控来增大养殖水体的承载量，具体表现为高密度、高投入、高产出。

在这种条件下，各种环境胁迫因素增加，如高密度引起的拥挤胁迫和种内竞争；因投喂、换水和投药的强化而引起的管理胁迫；因残饵和氮废物的增加、水质恶化而引起的化学胁迫等。

这些是目前集约化水产养殖模式下几种主要的环境胁迫类型，也是养殖动物病害频发、养殖效益下降的主要成因，严重阻碍了水产养殖业的健康发展。

急性温度变化是鱼类在商品运输、养殖生产甚至自然生活过程中可能遭遇到的胁迫。

急性温度变化会使机体生化指标发生剧烈变化，抑制摄食和生长，甚至造成疾病和死亡。

呼吸代谢是机体生理状况和能量代谢的综合反应，因此监测鱼类在急性温度胁迫后的耗氧率和呼吸频率变化有助于评价急性温度变化对鱼类胁迫的影响，进而探讨养殖动物对环境胁迫的适应对策，为生产实践提供基础数据。

1材料与方法

1.1试验鱼来源和暂养条件

试验用泥鳅均购自沈阳水产批发市场，鱼体健康无病，大小及体态形状相似。

在试验前，于室内循环水养殖系统驯化7d。

驯化期间各组内鱼体大小相似。

受试前将鱼放在试验环境暂养3-4d，使鱼适应水体环境，并排空肠道，使测定值尽可能接近基础代谢水平或标准代谢水平。

试验用水为经过充分曝气的自来水。

暂养水温为（24.0±0.5）℃，溶氧充足，光照为自然光照。

1.2试验设计

1.2.1不同温度对泥鳅耗氧率、呼吸频率和窒息点的影响

试验设16℃、20℃、24℃、28℃四个温度处理组，每一处理设三个重复以及一个空白对照，分别测定泥鳅在这四组恒定温度下的耗氧率与呼吸频率。

并于试验前将泥鳅放入相应的试验温度内适应1d，以减少应激。

试验用1L的锥形瓶作为呼吸室（V=1.17L），每一呼吸室内放两尾大小体形相当的泥鳅，注满水后立即用保鲜膜密封，放于相应的水族箱内进行温度控制，试验时间为3h。

试验结束后立即用虹吸法收集呼吸室内水样，并用碘量法测定溶氧值为D1，空白对照组溶氧值为D0。

试验结束后分别测每组鱼质量，并做好记录。

呼吸频率为鱼进入呼吸室稳定后用秒表测定（次/min）。

窒息点的测定装置与不同温度下耗氧率的测定装置相同，测定方法为待呼吸室内泥鳅缺氧窒息死亡时的水体溶氧值。

1.2.2不同温度胁迫下泥鳅耗氧率与呼吸频率的测定与分析

试验设三组温度胁迫，分别为16℃、20℃、28℃，每个处理设三个重复以及一个空白对照，。

试验泥鳅的暂养温度为（24.0±0.5）℃，试验主要测定泥鳅从暂养温度置于不同在急性温度处理后1、3、6h恢复过程中的耗氧率以及0.5、1、3、6h和呼吸频率变化。

试验用1L的锥形瓶作为呼吸室（V=1.17L），每一呼吸室内放两尾大小体形相当的泥鳅，注满水后立即用保鲜膜密封，放于相应的水族箱内进行温度控制。

试验泥鳅的暂养温度为（24.0±0.5）℃，试验时分别将泥鳅转入注满水的呼吸室内，立即用用保鲜膜密封，分别转入试验设定温度的水族箱内，测定试验鱼在温度胁迫1、3、6h后的耗氧率变化，呼吸频率的测定时间为温度胁迫后的0.5、1、3、6h。

1.3数据处理

耗氧率/%=（D0－D1）×Ｖ/（m×h）×100%

式中：

D0：

空白对照组的氧质量浓度（mg/L）；D1：

处理组的氧质量浓度（mg/L）；

V：

呼吸室体积（1.17L）；m：

试验用鱼体质量（g）。

Vf由测定1min内鱼呼吸次数得到。

温度对代谢影响的强度用Q10值评估。

计算公式:

Q10=（M2/M1）10/（T2-T1）。

式中：

Q10：

温度对代谢影响的强度；M2、M1：

温度T1、T2时的代谢率。

试验数据用Excell进行常规统计后，用SPSS进行单因素方差分析和多重比较（Duncan法）。

统计值均用平均值±标准差表示，显著性水平为P<0.05。

2结果与分析

2.1不同温度对泥鳅耗氧率、呼吸频率和窒息点的影响

不同温度对泥鳅耗氧率的结果见表1。

随着温度的上升，泥鳅的耗氧率呈增高趋势。

温度为16℃时，耗氧率最低，在温度为28℃时，耗氧率最高，而24℃温度组的耗氧率明显低于20℃组，采用单因子方差分析及Duncan多重比较进行分析发现，各温度处理组间差异均显著（P<0.05）。

表1不同温度下泥鳅的耗氧率（mg/g﹒h）（平均数±标准差）

温度（℃）

16℃

20℃

24℃

28℃

耗氧率（mg.g-1.h-1）

0.125±0.004d

0.226±0.004b

0.156±0.002c

0.262±0.024a

不同温度对泥鳅呼吸频率的结果见表2。

随着温度的上升，泥鳅呼吸频率呈上升趋势，在温度16℃时泥鳅呼吸频率最低，在温度28℃时呼吸频率最高，采用单因子方差分析及Duncan多重比较进行分析发现，16℃组与其他温度组间差异显著（P<0.05），20℃组与24℃和28℃组间差异不显著（P>0.05），而24℃与28℃组间差异显著（P<0.05）。

表2不同温度下泥鳅的呼吸频率（次/min）（平均数±标准差）

温度（℃）

16℃

20℃

24℃

28℃

呼吸频率（次/min）

64.3±7.09c

199.7±9.07ab

161.3±4.16b

262.3±9.71a

2.2不同温度对泥鳅窒息点的影响

不同温度对泥鳅窒息点的试验结果见图1。

结果表明，随着温度的升高，泥鳅窒息点呈升高趋势，但24℃组窒息点略低于20℃组。

在温度为16℃时，泥鳅窒息点最低为0.528mg/L，在温度为28℃时泥鳅窒息点最高为1.051mg/L。

采用单因子方差分析及Duncan多重比较进行分析发现，24℃与16℃组间差异不显著（P>0.05），其余组间差异均显著（P<0.05）。

图1不同温度与泥鳅的窒息点的关系

2.3不同温度下泥鳅耗氧率的Q10系数

不同温度下泥鳅耗氧率的Q10系数见表3。

耗氧率Q10在16-20℃取得最大值4.40，在20-24℃取得最小值0.4。

表3不同温度下泥鳅耗氧率的Q10系数

温度（℃）

耗氧率Q10

16-20

16-24

16-28

2