盐度、光照强度、温度对青色系、红色系仿刺参(Apostichopus japonicus)生长和能量分配的影响
本文详细综述了青色系仿刺参生理生态学、遗传学、发育生物学以及青色系仿刺参与红色系仿刺参比较研究进展，并通过一系列的实验研究了盐度、光照、温度对青色系仿刺参与红色系仿刺参的生长和能量分配的影响，并对红色系仿刺参与青色系仿刺参的生物学分类地位进行探索，同时对红色系仿刺参在中国沿海开展底播放流增殖的养殖前景进行科学评估。研究结果先总结如下：
1本实验研究了在盐度22-38‰范围内，红色系(2.60±0.11g)、青色系(2.56±0.08 g)(mean±SE)仿刺参(Apostichopus japonicus)的生长和能量分配以及耗氧率。结果表明，盐度对两种色系的仿刺参生长有着极显著的影响(P<0.01)。在22-38‰内，青色系和红色系仿刺参的特定生长率(specific growth rate SGR)与盐度呈钟形曲线关系。在22～30‰内随着盐度的增加，SGR逐渐增大。当盐度继续上升后(30～38‰)，SGR开始减小。两种色系的仿刺参在30‰时SGR最高与该盐度下仿刺参较高的摄食率(food intake，FI)、食物转化率(food conversionefficiency，FCE)有关；随着盐度的升高或降低两种色系仿刺参FI、FCE均减少(P<0.05)，使其SGR随着盐度变化而减小。在22‰时青色系仿刺参的SGR显著高于红刺参(P＜0.05)，在其余各盐度处理下的SGR没有显著差异(P>0.05)。在22‰时两种色系的仿刺参SGR(P<0.05)存在显著差异可能是由于其FI存在显著差异(P<0.05)，这表明青色系仿刺参对低盐的耐受性要好于红色系。两种色系仿刺参的耗氧率(Oxygen consumption rate，OCR)受盐度影响显著(P<0.05)，30‰时OCR最低，随着盐度的升高或降低，仿刺参的耗氧率都增大。30‰时红色系仿刺参的能量分配方程：100C=6G+42F+3U+49R，青色系仿刺参的能量分配方程为：100C=6G+45F+3U+46R。从该方程中可以发现仿刺参用于生长能的比例(G/C)占总能量比例较低(6％)，而排粪能(F/C)和呼吸能(R/C)在仿刺参的能量收支占有较高比例(90％)，排粪能和呼吸能的变化主导着青刺参和红刺参的能量收支模式，排泄能占总摄食能比例(U/C)最低(3％)，对能量分配影响较弱。盐度可以显著影响放刺参的能量分配，30‰时仿刺参用于生长能的比例最高，随着盐度的变化用于生长能的比例逐渐降低(P<0.05)，排便能在30‰时最低，随着盐度的变化排便损失的能量增加(P<0.05)，而呼吸能在30‰时最高，随着盐度的变化而降低(P<0.05)。
2本实验研究了在五个光照强度(50，300，1000，2000，3500 lx)和对照组(0lx)下红色系(6.28±0.02g)和青色系(6.34±0.04g)(mean±SE)仿刺参(Apostichopusjaponicus)的生长和能量分配。结果表明，光照强度对两种色系的仿刺参生长有着显著的影响(P<0.05)。在本实验的光照范围内，青刺参和红刺参的特定生长率(specific growth rate SGR)与光强呈负相关。在50～3500lx范围内随着光照减弱，SGR逐渐增加，两种色系仿刺参都在弱光照时(50lx)时生长速度(SGR)达到最大。两种色系的仿刺参的在50lx时生长速度最快是因为仿刺参较高的摄食率(food intake，FI)、食物转化率(food conversion efficiency，FCE)；过强的光照强度(3500lx)会抑制仿刺参的摄食率(FI)(P<0.05)，降低其食物转化率(FCE)(P<0.05)，故抑制其生长。在绝对黑暗(0lx)条件下，两种色系仿刺参生长较弱光时(50lx)略慢(P>0.05)。强光下较高的耗氧率(oxygen consumption rate，OCR)意味着消耗较多营养物质于新陈代谢，从而实现较低的FCE进而抑制生长。各光强处理下两种色系仿刺参的SGR没有显著差异(P>0.05)是由于FI(P>0.05)、FCE(P>0.05)较为接近。在50lx时青色系仿刺参的能量分配方程：100C=7G+51F+3U+39R，红色系仿刺参的能量分配方程为：100C=7G+50F+3U+40R。光强亦对仿刺参的能量分配存在显著影响，弱光下(50lx)仿刺参用于生长能的比例(G/C)最高(约占7％)，粪便损失的能量(F/C)较低(约51％)。强光下(3500lx)仿刺参排便能损失的比例(F/C)增加(约59％)，而生长能(G/C)降低(约2％)。从两种色系的仿刺参能量分配方程中可以发现仿刺参用于生长能的比例占总能量比例较低。为提高能量利用效率(G/C)和饵料转化效率(FCE)来讲，从而获得仿刺参较快生长速度(SGR)，仿刺参养殖适宜的光强范围应为弱光(50lx)。
3本实验研究了在温度8～24℃范围内，红刺参(5.62±0.12)青刺参(5.39±0.09g)(mean±SE)(Apostichopus japonicus)的生长和能量分配。结果表明，温度对两种色系的仿刺参生长有着极显著的影响(P<0.01)。青刺参和红刺参的特定生长率(specific growth rate SGR)与温度呈钟形曲线关系。在8～16℃内随着温度的升高SGR逐渐增大，两种色系仿刺参都在16℃时生长速度(SGR)达到最大。当温度继续上升后(16～24℃)，SGR开始减小。在8℃青色系仿刺参的SGR显著高于红刺参(P<0.05)，在其余各温度处理下的SGR没有显著差异(P>0.05)。根据温度和SGR关系式计算得出：青色系仿刺参的生长速度最快的水温为16.38℃，红色系仿刺参最适生长的温度为18.23℃。温度可以显著制约两种色系仿刺参的生长速度(SGR)是因为温度可以显著影响摄食率(food intake，FI)(P<0.05)、食物转化率(food conversion efficiency，FCE(P<0.05)。仿刺参在16℃时生长速度最快是因为较高的FI、FCE；随着温度的升高或降低FI、FCE均减少(P<0.05)，使得其SGR随着温度变化而减小。在8℃时青色系仿刺参的SGR、FI显著高于红色系(P<0.05)，表明青色系对低温的适应能力强于红色系。高温下(20、24℃)红色系仿刺参的生长略快于青色系，但还未达到统计学显著程度(P>0.05)。8～24℃仿刺参的耗氧率(Oxygen consumption rate，OCR)与温度呈倒钟形关系，在16℃时最低，随着温度的升高或降低OCR都变大。较高的耗氧率意味着消耗较多营养物质用于呼吸代谢，故降低了将饵料转化成自身组织的比重，导致FCE降低。在16℃时红色系仿刺参的能量分配方程：100C=6G+42F+3U+49R，青色系仿刺参的能量分配方程为：100C=6G+45F+3U+46R。从该方程中可以发现仿刺参用于生长能的比例占总能量比例较低，而排粪能和呼吸能(90％)的变化主导着青刺参和红刺参的能量收支模式。16℃时仿刺参用于生长能的比例(G/C)最高(6％)，温度升高或降低时，仿刺参用于生长能的比例都将降低。从提高能量利用效率(G/C)和饵料转化效率(FCE)看，最适仿刺参生长的水温为16～18℃。
4本文通过综合讨论红色系仿刺参与青色系的形态、生态学、遗传学等特征，分析红色系仿刺参生物学分类位置以及其在中国近海海区的养殖前景。现有研究结果充分表明红色系与青色系仿刺参应均为同一物种的亚种。红色系仿刺参为仿刺参的一个亚种具体表现为：①形态隔离：腹部体色存在显著差异，而且这种差异表现为稳定的遗传性，即子代个体可以通过遗传亲体而继承体色；②生态隔离：本论文的研究结果表明红色系仿刺参在生态上与青色系逐渐生态隔离，低温、低盐下红色系仿刺参的生长较青色系仿刺参显著缓慢，表明红色系仿刺参不适宜在低温低盐海水中栖息；③地理隔离：红色系仿刺参在自然海区的分布范围较青色系存在显著区别，主要分布在日本的九州、四国、本州的受黑潮暖流影响的水文较稳定的高温高盐的太平洋内湾，而青色系则遍布北纬35-44°的西北太平洋浅海；④基因变异与生殖兼容：青色系仿刺参个体同红色系个体可以进行杂交，即表明两者可以进行基因交流，即两个色系间并未形成生殖隔离。作为仿刺参的两个不同色系的群体，具有稳定的遗传性，但他们之间并未达到生殖隔离，不管他们体形差异多大，仍然为一个物种，因此青色系与红色系仿刺参可以界定为仿刺参的两个亚种。生产实践证明经过累代繁殖，仿刺参亲体种质退化，子代个体抗逆能力弱、个体小型化、生产性能低。为提高子代个体基因杂合度，增强对不良环境的适应力，通过杂交育种培育品质优良、抗逆性强、生长快的新品种，因此红色系仿刺参引入中国具有重要意义。且本实验结果表明红色系仿刺参能够适应中国近海的温度盐度等水质因子，可以在中国近海开展大规模养殖。只是在养殖地点的选择上要注意考虑红色系仿刺参的温盐适宜范围，即要选择夏季没有大量淡水注入，冬季底层水温不要过低。
仿刺参;盐度;光照强度;能量分配;生物学分类
中国海洋大学
博士
水产养殖
董双林
2012
中文
S917.4
156
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）