王新月,訾方泽,葛建民,陈生熬,2,姚 娜,肖 青,艾尼瓦尔·依布拉音

(1.塔里木大学生命科学与技术学院/塔里木珍稀鱼类研究中心,新疆阿拉尔 843300;2.华中农业大学水产学院,武汉 430070;3.新疆阿克苏地区农业农村局,新疆阿克苏 843300)

0 引 言

【研究意义】扁吻鱼Aspiorhynchuslaticeps(Day,1877),隶属鲤形目Cyprinidformes、鲤科Cyprinidae、裂腹鱼亚科Schizothoracinae、扁吻鱼属Aspiorhynchus,仅1属1种,是我国塔里木河水系特有的凶猛肉食性鱼类,也是体型最大的裂腹鱼类,具有极高的经济价值和学术价值[1]。曾广泛分布于塔里木河水系、罗布泊和博斯腾湖等[2],扁吻鱼现仅存于新疆拜城县克孜尔水库-扁吻鱼自然保护区,亟待进一步加强增殖和保护。【前人研究进展】关于水生生物的毒性研究较多,常采用经典的单因子静态急性毒性实验法,如K+对中国明对虾幼虾(Fenneropenaeuechinensis)生存及耗氧率、窒息点的影响;中国林蛙蝌蚪(Ranachensinensis)对碳酸盐碱度的适应性等研究[3, 4]。在鱼类耐受性研究中也较为广泛,尤其近年来淡水缺乏,内陆水域盐碱加剧,极大威胁特有鱼类的生存,魏玉众等[5]以伊犁河水系欧鲇幼鱼(SilurusglarisLinnaeus)为研究对象,探明了其盐碱耐受性及不同盐碱浓度梯度下的毒性影响。为筛选适宜东北地区碳酸盐型盐碱水域养殖的鱼类,武鹏飞等[6]对黑龙江泥鳅(MisgurnusmohoityDybowsky)、大鳞副泥鳅(ParamisgurnusdabryanusSauvage)、达里湖高原鳅(Triplophysadalaica)的盐碱耐受能力进行比较研究,发现达里湖高原鳅盐碱适应性较强。Michael等[7]、AgoesSoegianto[8]、Kim等[9]探究了毒性试验下不同种幼鱼生长、存活及血液学参数的变化,进一步证实了水环境指标对鱼类生理指标的影响,强调开展鱼类毒性研究的必要性。【本研究切入点】目前,关于扁吻鱼的研究主要集中在生物学特征、人工繁殖、鱼病防治等方面[10, 11],未见盐碱胁迫下对扁吻鱼耐受性的研究报道。水域环境是鱼类赖以生存的基础,盐碱度作为非生物生态因子,直接影响塔里木河特有鱼类繁衍生息,是致使鱼类资源衰竭加剧的重要原因[12];扁吻鱼作为塔里木河水系特有的珍稀物种,开展其盐碱胁迫下的适应生物学研究,对探究塔里木河土著鱼类濒危机制极为关键。【拟解决的关键问题】基于实验室生态学方法,研究扁吻鱼幼鱼盐碱耐受范围,及盐碱胁迫下的行为特征变化,分析盐碱度对其生态位调整和栖息生境选择的影响,为扁吻鱼的苗种培育和增殖保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

实验鱼采自新疆阿克苏地区扁吻鱼原种基地,采集幼鱼240尾[体长(39.97±7.43) mm、体重(1.01±0.52) g],氧气袋活体运输至实验室流水槽养殖。

实验水为曝气48 h以上的自来水,水温为(21±1)℃,pH值为(7.78±0.09),溶解氧为(10.00±1.07) g/L,盐度(0.645±0.37)‰,碱度(0.035±0.05) mmol/L,符合《渔业水质标准》(GB11607-89);水族箱(60 cm×30 cm×45 cm)。

实验药品均为分析纯(AR级),盐度采用氯化钠(NaCl,南京化学试剂股份有限公司),碱度采用碳酸氢钠(NaHCO3,南京化学试剂股份有限公司)。

1.2 方 法

采用急性毒性试验法(GB/T27861-2011),基于新疆维吾尔自治区扁吻鱼自然保护区水质理化指标和预实验结果,获得24 h全致死最低浓度和96 h全存活最高浓度,各设置5个实验组及1个对照组,盐度梯度为12.5、13、13.5、14和14.5 g/L;碱度梯度为26.19、32.14、38.10、44.05和50.00 mmol/L。

实验所需溶液浓度提前配置,每组10 L,静置稳定24 h后,盐度采用盐度计(哈纳931101,意大利)测定并校正,碱度采用酸度计(雷磁pH-3C,上海)测定并校正;每个盐碱浓度梯度实验组均设置3个平行。

选择大小规格大致相同的个体,每组放置8尾鱼,实验前48 h停止喂食,实验开始后,连续观察12 h,记录24、48、72和96 h的死亡尾数及进行常规生物学指标的测量。实验期间不投饵,水温保持在(21±1)℃,微充气持续增氧(森森水泵0.75～1.1 kW),每天换水1次,换水量为水体总体积的1/3,保持水质澄清。及时捞出死亡个体,以沉入底部不能游动,鳃盖停止煽动,用玻璃棒轻触无反应作为死亡判定标准。图1

图1 扁吻鱼幼鱼

1.3 数据处理

统计24、48、72和96 h各浓度梯度的死亡率,依据概率单位法,得出死亡率与实验浓度间的回归方程,依据改良寇氏法[13]计算半致死浓度(LC50)及95%置信区间:

lgLC50=Xm-d(ΣPi-0.5);95%置信区间=lg-1(lgLC50±1.96SD);

式中,Xm为最高浓度对数,d为浓度对数差,Pi为死亡率,n为样本量,SD为标准差。

依据鱼类急性毒性试验经验公式估计安全浓度(Safe Concentration,SC):

SC=48 hLC50×0.3/(24 hLC50/48 hLC50)2.

运用SPSS 18.0软件对结果进行统计分析。

2 结果和分析

2.1 盐度胁迫下扁吻鱼幼鱼的耐受性

研究表明,扁吻鱼幼鱼放入既定盐度浓度后,浓度较低的实验组起初30 min内无明显异常行为,随胁迫时间延长,幼鱼出现急促窜游、惊跳、贴壁上窜现象。鳃丝明显充血,鳃盖活动幅度加大,呼吸频率约150次/min,为对照组幼鱼正常呼吸频率2倍多;12 h内实验组幼鱼表现出绕缸壁游动,鳃丝充血明显,多浮至水面或增氧泵头附近,时而上浮时而下沉,随实验浓度梯度增大,该现象越为明显。盐度13.5～14.5 g/L的浓度较高,实验组24 h内有鱼体游动时开始出现左右晃动,身体逐渐失去平衡。轻拍鱼缸,高浓度盐度梯度幼鱼反应更为强烈,出现急游甚至翻滚、惊跳,躁动频繁,而后出鱼体侧翻,游动时身体扭曲且失去平衡,多次短暂急游后,侧身沉入缸底出现间断抽搐,鳃部呼吸明显,无法再恢复游动,直至静止不动,鳃盖未见煽动,玻璃棒轻触,无生命现象,即为死亡,而后30 min鳃丝由鲜红充血状态转为暗红或紫褐色,继而泛白。

列出盐度胁迫下的累积死亡率,死亡率与盐度浓度及暴露时间呈正比,一定浓度梯度下48、72和96 h时的相关性较24 h强,半致死浓度随时间增加而降低。24、48、72和96 hLC50分别为14.302 1、13.721 4、13.614 4、13.533 2 g/L,SC为3.789 1 g/L。在盐度13.5 g/L条件下,96 h死亡率接近50%,与96 hLC50的值13.533 2 g/L接近,将13.5 g/L认定为扁吻鱼幼鱼盐度耐受上限。表1,表2

表1 不同盐度条件下扁吻鱼幼鱼的死亡率

表2 盐度胁迫下扁吻鱼幼鱼耐受性相关性

2.2 碱度胁迫下扁吻鱼幼鱼的耐受性

研究表明,扁吻鱼幼鱼对碱度水体环境极为敏感,耐受性较差。在碱度胁迫下,实验组幼鱼反应强烈,前30 min其鳃盖活动明显加快,出现急游和少数上窜现象。随暴露时间的延长,实验组幼鱼反应逐渐迟缓,对外界刺激无明显反应。24 h扁吻鱼幼鱼在碱度50.00 mmol/L时开始出现死亡,48 h时即幼鱼出现不平衡扭动继而侧翻,偶有上窜现象,继而沉入水体底部,游动无法恢复,静止不动,仅见鳃盖微弱呼吸直至死亡,轻触鳃盖和机体,无生命迹象为准,全部死亡。

死亡率与碱度浓度及暴露时间呈正比,据此进行相关性分析,半致死浓度随时间增加而降低。24、48、72和96 hLC50分别为51.856 1、39.502 5、32.951 5和31.777 9 mmol/L,SC为11.850 8 mmol/L。在碱度32.14 mmol/L条件下,96 h死亡率接近50%,与96 hLC50的值31.777 9 g/L接近,故将32.14 mmol/L认定为扁吻鱼幼鱼碱度耐受上限。表3,表4,表5

表3 不同碱度条件下扁吻鱼幼鱼的死亡率

表4 碱度胁迫下扁吻鱼幼鱼耐受性相关性

表5 常见幼鱼的盐碱半致死浓度和安全浓度

3 讨 论

3.1 盐度胁迫对扁吻鱼幼鱼的耐受性影响

盐度是鱼类养殖水化环境中的一个重要理化因子,主要影响机体渗透和代谢,海洋和淡水鱼类都有一定程度的响应[8]。Chen等[14]、He等[15]对军曹鱼幼鱼(Rachycentroncanadum)和灰鲟幼鱼(AcipensersinensisGray)在盐度环境中的渗透调节进行研究发现,适宜盐度水体环境可维持鱼体正常生长性能,盐度胁迫下其机体的肠道、肾脏和鳃等共同作用硬骨鱼渗透调节[16]。而随盐度上升,不仅基因表达水平受到影响,高盐水体中鱼体的渗透也会出现障碍、损伤和恶化,导致内渗透紊乱和血液浓度升高甚至死亡[17, 18]。研究中扁吻鱼幼鱼随盐度升高死亡率增大,盐度耐受性(24 hLC5014.302 1 g/L,96 hLC5013.533 2 g/L,SC 3.789 1 g/L)高于大部分现有研究中幼鱼仔鱼的盐度耐受性。同为塔里木河土著鱼类,盐度耐受性显著高于同一栖息环境中的叶尔羌高原鳅仔鱼,也显著高于同为裂腹鱼亚科的光唇裂腹鱼幼鱼、昆明裂腹鱼幼鱼、塔里木裂腹鱼幼鱼。扁吻鱼幼鱼对盐度水体环境耐受性较其它幼鱼较好,可在一定的盐度水体中生活栖息,是新疆特有鱼类中值得开发的盐度耐受鱼类。

对照新疆拜城县克孜尔水库扁吻鱼自然保护区盐度含量(2.621±6.948) g/L[19]及盐度胁迫下扁吻鱼幼鱼安全浓度(SC 3.789 1 g/L),塔里木河水系干流阿拉尔(3.78±0.37)‰、英巴扎(1.91±0.57)‰、台特马湖(3.59±0.27)‰、阿克苏河(0.43±0.31)‰、和田河(8.86±2.91)‰、车尔臣河(1.42±0.19)‰、尼雅河(1.40±0.82)‰、盖孜河(3.94±0.45)‰[20],除和田河外的其他曾主要栖集水体盐度均低于扁吻鱼幼鱼安全浓度,故盐度不是造成其濒危的主要原因。

3.2 碱度胁迫对扁吻鱼幼鱼的耐受性影响

3.3 盐碱胁迫对扁吻鱼行为学的影响

扁吻鱼,属于典型的亚冷水性溪流性鱼类,通常喜贴底游动,常栖息在水温较高的静水或回湾缓流水体,对外界胁迫应激较强,易受惊吓,对声音敏感性强于光照,存在戏水习性,掠食性较强,成熟时间长,繁殖力较低。夏季温度高,四处游散,较为活泼;冬季温度低,汇群现象明显,少动,摄食显著减少[21]。

在实验进行中,空白对照组扁吻鱼幼鱼无明显应激反应,活动平缓,常伏于水底,成鱼对外界刺激(光、声音等)较敏感。与扁吻鱼成体游动行为相似,但外界刺激较成鱼更为敏感,在流水槽养殖条件下,扁吻鱼常聚集于流水口,有逆游行为,与叶尔羌高原鳅等一般溪流性鱼类较为相似[2]。

高浓度状态下,盐碱实验组幼鱼行为特征也较为类似,当进入高盐碱实验环境后,与正常水域环境中游动行为差异较大,出现窜游加急、惊跳、贴壁上窜现象,与大部分鱼类高盐碱胁迫下的应激反应相似[5, 26-28]。

低浓度状态下,盐碱实验组幼鱼行为特征较为类似,刚进入既定浓度水体中,基本无明显异常行为,随胁迫时间延长,幼鱼出现鳃盖活动幅度加大、鳃丝出现充血迹象,与皮肤刺激引起表皮细胞血管损伤出血有关;轻拍鱼缸或进行亮光照射,反应逐渐迟缓,这些现象与诸多鱼类行为特征相似[5, 6, 29-33]。

盐碱实验组幼鱼行为属于顿促性游动,此时表现出急躁行为,游动频繁,急游甚至翻滚、惊跳;鳃盖活动幅度加大,鳃丝出现充血;随胁迫时间延长,30 min后出现绕缸壁缓游,偶尔出现停滞状态,鳃丝充血明显,多浮至水面或增氧泵头附近,身体逐渐失去平衡,而后对外界刺激敏感性降低,开始出现左右晃动,与大鳞鲃、松浦镜鲤(Songpu mirrror carp)、鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)等常规鱼类的行为反应基本一致[34];体色逐渐变浅,与达里湖高原鳅相同[6],体色的变化直接受环境理化因子变化的影响。扁吻鱼幼鱼在盐度水体环境中耐受性更高,对碱度变化更为敏感,体现出更显著的应激反应,而银鲫幼鱼、澎泽鲫幼鱼等表现出对碱度更高的耐受性[25, 30],主要与鱼类种类和其适应的水体环境有关。死亡前鱼体出现猛烈扭动继而侧翻,沉入底部后游动无法恢复,仅见鳃盖微弱呼吸直至死亡。

盐碱水域是内陆水域的一种特殊类型,具有高盐、高碱、高pH、高离子系数等特点[35],主要通过影响鱼类生理代谢、渗透压调节等途径实现对鱼体生长的抑制作用[20]。

4 结 论

在pH值(7.78±0.09)、温度(21±1)℃条件下,确定扁吻鱼幼鱼[体长(39.97±7.43) mm、体重(1.01±0.52) g]盐碱环境下的SC为3.789 1 g/L、11.850 8 mmol/L,得到适宜盐碱度养殖范围。