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中华鲟海水适应过程中生理变化及盐度选择行为研究

何绪刚  
【摘要】: 中华鲟(Acipenser sinensis Gray)是大型溯河洄游鱼类,国家一级保护动物,主要分布在我国东海、黄海和长江。成熟最大个体全长400cm,体重452kg。中华鲟淡水中出生后,本能地要洄游到大海中生活,待8~10龄性成熟后,再上溯洄游到出生地进行繁殖。在长江口,中华鲟幼鱼的集群时间为5~9月,这一水域所发现的中华鲟幼鱼以1龄个体为主。1981年长江葛洲坝水利工程的修建阻隔了中华鲟产卵洄游通道,加上过度捕捞,中华鲟物种数量锐减。调查证实葛洲坝下已形成中华鲟新的产卵场。到本世纪初,关于中华鲟产卵群体的个体形态结构、繁殖生物学习性,特别是葛洲坝下中华鲟产卵群体繁殖生态学和资源评估的研究,取得了明显的进展。但有关中华鲟渗透生理和盐度选择行为方面还未见报道。本课题围绕中华鲟1龄幼鱼在外界环境盐度刺激下渗透生理变化过程及其调控机制,以及在这一变化过程中中华鲟盐度选择行为的变化规律等内容展开工作,主要得到以下结果: 1、海水适应过程中中华鲟血清渗透压、血清离子浓度及Na~+/K~+-ATPase活力变化 将7月龄中华鲟幼鱼(128.8±15 g)从淡水环境(0%‰,46 mmol kg~(-1))转入半咸水环境(10‰,273 mmol kg~(-1))后:Na~+、Cl~-对血清渗透压的贡献率增高;幼鱼血清渗透压最初12h升高,12~24h维持高渗状态(300 mmol kg~(-1)),24~216h逐渐下降到新的稳定水平(272 mmol kg~(-1)),此水平等渗于环境,而显著高于淡水对照组(264.14±0.72mmol kg~(-1))(p<0.05);血清[Na~+]、[Cl~-]和[Ca~(2+)]变化趋势与血清渗透压相似,前24h浓度升高,24~216h浓度下降,216~480h重新稳定,且显著高于淡水对照组(p<0.05);血清[K~+]变化明显滞后于血清[Na~+]、[Cl~-]和[Ca~(2+)],最初12h内浓度保持稳定,24~216h逐渐上升到最高值(3.62±0.10mmol L~(-1))之后持续下降,480h时下降到淡水对照组水平;鳃Na~+/K~+-ATPase活力最初3h内受到抑制,3~(-1)24h持续上升到最高值(3.20±0.20U)后至72h一直维持约为淡水对照组(1.45±0.03U)2倍的高活力水平,之后持续下降,216h以后保持稳定(2.39±0.082U)且显著高于淡水对照组水平(p<0.05);瓣肠Na~+/K~+-ATPase活力前3h酶活力有所升高,3~24h酶活力持续下降到最低值(0.12±0.02U)且显著低于淡水对照组水平(p<0.05),之后缓慢回升,480h时回升到淡水对照组水平;直肠Na~+/K~+-ATPase活力前3h酶活力保持稳定,之后酶活力下降,12~72h酶活力显著低于淡水对照组(p<0.05),216~480h酶活力低于淡水对照组,但差异不显著(p>0.05);肾Na~+/K~+-ATPase活力显著下降,各时间段酶活力均显著低于淡水对照组(p<0.05)。 2、海水适应过程中中华鲟血清激素水平变化 从淡水环境(0‰,46 mmol kg~(-1))转入半咸水环境(10‰,273 mmol kg~(-1))后,机体迅速抑制了催乳素的分泌,加强了皮质醇和甲状腺素的分泌:最初12h内,血清催乳素水平直线下降近3倍,达0.24±0.03ng ml~(-1),此后一直保持显著低于淡水对照组水平(0.85±0.11ng ml~(-1))的低水平稳定状态(p<0.05);血清皮质醇最初3h内急剧上升到最高值(56.12±15.40 ng ml~(-1)),显著高于淡水对照组(8.66±1.56 ng ml~(-1))(p<0.05),之后快速下降,24h以后回落到淡水对照组水平并保持稍高于淡水对照组的稳定状态;血清总甲状腺素(四碘甲腺原氨酸,TT_4)3h内上升到最大值(3.87±0.40ng ml~(-1)),显著高于淡水对照组(1.54±0.31 ng ml~(-1))(p<0.05),之后逐渐下降,216h以后下降到淡水对照组水平;血清总三碘甲腺原氨酸(TT_3)3h内上升到最大值0.18±0.03 ng ml~(-1),显著高于淡水对照组(0.04±0.01 ng ml~(-1))(p<0.05),之后快速下降,但始终保持显著高于淡水对照组水平(p<0.05);血清游离甲状腺素(FT_4)和游离三碘甲腺原氨酸(FT_3)在最初3h内均迅速升高(p<0.05),之后快速下降,24h后回落到淡水对照组水平。 3、不同盐度驯化下中华鲟幼鱼鳃泌氯细胞结构变化 在淡水中,中华鲟幼鱼鳃中的泌氯细胞数量较少,且主要分布在近鳃小片基部,胞体与核均较大而明显,胞内含大量线粒体;泌氯细胞中有网管和囊管,但网管欠发达,囊管分布面积小,细胞表面有顶隐窝。表现为典型的淡水型泌氯细胞特征。与淡水组相比,半咸水组鳃泌氯细胞的分布和结构变化明显,泌氯细胞集中分布在鳃小片基部;超微结构显示,细胞内线粒体数量明显增加,胞质中网管颇为发达,囊管丰富,顶隐窝扩大,表面有微绒毛,表现为α-型(海水型)泌氯细胞特征。泌氯细胞具有分泌体内过多Na~+、Cl~-以及调节体液渗透平衡的功能,其数量和结构变化与幼鱼所处的高渗环境相适应。 4、海水适应过程中中华鲟主要消化酶活性的变化 从淡水环境(0‰,46 mmol kg~(-1))转入半咸水环境(10‰,273 mmol kg~(-1))后,蛋白酶和淀粉酶在12h内降到最低,48h后酶活力持续回升,216h后酶活力回升到淡水对照组水平;脂肪酶活力在48h内降到最低,72h后持续上升,216h后酶活力上升到淡水对照组水平。脂肪酶活力受盐度影响较蛋白酶和淀粉酶更大。外界盐度环境的变化并未显著影响中华鲟肝脏对消化酶的合成与分泌。中华鲟消化器官蛋白酶和淀粉酶活性由高到低的顺序为:幽门盲囊>十二指肠>瓣肠>胃>肝脏;脂肪酶活性由高到低的顺序为:瓣肠>十二指肠>胃>肝脏>幽门盲囊。 5、中华鲟盐度选择实验装置的设计 当两种不同盐度的水相遇时产生垂直分层扩散,形成上层为低比重水、下层为高比重水的垂直分层,并出现一个稳定的分界面。据此盐度扩散规律,作者设计出六分室盐度选择实验装置用于中华鲟盐度喜好性实验。装置圆形,高1m,直径6m,中央区为过渡区域,含六个盐度分室,结构均匀。静态下各分室盐度可稳定10d以上;在不间断曝气和有实验动物扰动情况下,各分室盐度可稳定1d。实验时,受试鱼可单尾或多尾从中央区域放入,也可从各分室均匀放入。从受试鱼主动选择的盐度分室(或者在各盐度分室里活动频率、时间上的差异)即可直观了解鱼类的盐度喜好性。 6、中华鲟幼鱼盐度喜好行为 未接触过咸水的淡水8月龄幼鱼,显著趋向淡水;生活在长江口,还未完成渗透生理转变的野生中华鲟幼鱼,最喜5‰的盐度;而驯养于盐度10‰环境中一定时间的中华鲟幼鱼,最喜其驯化盐度10‰。环境盐度的持续刺激可改变中华鲟幼鱼盐度喜好性。正是这种可塑的盐度喜好性驱动着中华鲟幼鱼最终从河口半咸水水域进入到大海之中。


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