鱼类能量代谢强度及其影响因素

鱼类能量代谢强度及其影响因素

——体重不同的金鱼呼吸耗氧量之间的差异

(The intensityof energy metabolism in fish and its influencing factors -Differences between the respiratory oxygen consumption of goldfish with different body weight)

摘要生物体呼吸消耗的氧气量和生物体消耗的能量密切相关，本研究通过测定生物呼吸耗氧量的多少来间接的评价生物能量代谢的强度。在不同的身体体重下，生物的能量代谢强度（用耗氧量表示）有所不同。一般情况下，生物的体重越大，生物体的能量代谢强度就越高，相应的，单位时间内的耗氧量也会增加。研究生物的能量代谢强度对研究生物的适应性，濒危野生动物保护，水产、牲畜及禽类养殖等都非常重要。在本研究中，我们利用了碘量法(winker滴定法）测定不同温度下呼吸瓶和对照瓶中的氧含量，得出一段时间内呼吸瓶中动物的耗氧量，进而间接描述不同体长体重的动物能量代谢的强度之间的差异。本研究解释了体重小的个体单位体重耗氧量相较之更大的现象，对于鱼类养殖业有重大的意义。

关键字鱼类金鱼能量代谢强度耗氧量

1 研究背景、设想

鱼类不仅是最为优质蛋白质来源，而且是我国人民最喜爱的食品。我国政府为满足广大人民的需求，长期以来关心、重视并积极发

展鱼类的养殖。改革开放以来，我国的水产品产量迅速增加，2007年人均水产品占有量已经上升到36．4 kg，是世界平均水平的两倍，极大提高了我国人民蛋白质的消费水平和生活质量，为保障国家粮食安全做出了重要贡献（施兆鸿等，2010）。在这一过程中，水产养殖业起到了至关重要的作用，我国渔业的生产模式已经由以前的以捕捞为主快速转变为向以人工养殖为主。这也显示证明了水产养殖业蕴含的巨大经济潜力和重要性。

1.1 鱼类能量代谢强度研究的重要性

能量代谢的研究(能量学)的中心任务是阐明动物能量收支之间的定量关系,研究各种生态因子和不同的生长时期、不同的生理状态对这些关系的影响,探讨动物调节其能量分配的生理生态学机制,并从资源利用对策的角度阐明物种在进化中的适应性问题,为人工增殖养殖及其管理提供理论依据和技术措施;同时能量代谢的研究有助于了解动物的营养需求,能量在生存、生长、生殖及代谢之间的分配,因此能量代谢的研究又是研制和评价人工配合饲料的有效途径（朱小明等，2001）。鱼类能量代谢强度的研究有助于设计鱼类养殖营养问题解决方案，合理的配置营养摄入，并调节其他养殖因素。

1.2 研究鱼类能量代谢强度的常用方法

由于能量代谢较难以直接测定，因此多使用转化的方法，将能量代谢转化为其他指标进行测定。目前主要使用鱼类在一段时间内的耗氧量来评定鱼类在一段时间内的能量代谢强度，耗氧量的测定大多使

用winker滴定法来测定。下面我们也给出了其他评价生物能量代谢强度的方法。

（一）直接测热法。把鱼类置于不同形式的热量计中，在安静状态下，直接测定机体在一定时间内所散发的热量。此法原理简单，但因测热装置的复杂而受到限制，现已被间接测热法所替代。

（二）间接测热法。要了解间接测热法的原理，首先要了解食物的热价、氧热价和呼吸商等概念。

1.食物的热价、氧热价和呼吸商

（1）食物的热价。将1克食物完全氧化时所释放的热量称为食物的热价（thermal equivalent）。食物的热价分物理热价和生物热价，前者指食物在体外燃烧时释放的热量（可用弹式热量计测得）；后者指食物在体内经生物氧化所产生的热量。

（2）食物的氧热价。单凭食物的热价，只能估计一天内吃了多少食物，产生多少热量，至于实际利用了多少，还不清楚，因此又提出了食物的氧热价这一概念。某种营养物质氧化时，消耗1升氧所产生的热量就称为该物质的氧热价（thermal equivalent of oxygen）。有了氧热价，就可以根据机体在一定时间内的耗氧量推算出它的能量代谢率。

（3）呼吸商。机体依靠呼吸功能从外界摄取氧，以供各种营养物质氧化分解的需要，同时也将代谢终产物CO2呼出体外。生理学上

将一定时间内机体的CO2产生量与耗氧量的比值称为呼吸商（respiratory quotient,RQ）。

2.间接测热法的原理及测算步骤

间接测热法的原理是测定机体在一定时间内的耗氧量和CO2产生量，然后结合呼吸商和氧热价，间接计算这一段时间内机体的能量代谢值。其具体的测算步骤是：①测定机体在单位时间内的耗氧量和CO2产量；②测定机体在同一时间内的尿氮量（尿素中的含氮量），将尿氮量乘以6.25（因蛋白质中含氮量约为16%），即得此时期的蛋白质代谢量；以及氧化分解这么多的蛋白质所需的氧量和CO2产生量。蛋白质代谢量乘以蛋白质的生物热价可得出蛋白质氧化产生的热量；③将①中的总耗氧量和CO2产生量分解减去蛋白质分解所需的耗氧量和CO2产生量，得出糖和脂肪分解的耗氧量和CO2产生量，并算出呼吸商。这样所得的呼吸商为非蛋白呼吸商(见表)；④根据非蛋白呼吸商表可查出该条件下糖和脂肪氧化的百分比，与此相对应的氧热价即表示1升氧按这样比例氧化糖和脂肪时释放出的热量；⑤总耗氧量减去蛋白质氧化所需的氧量，乘以表中求出的氧热价，就可求出该条件下糖与脂肪氧化所产生的热量，再加上②中已算出的蛋白质氧化产生的热量，就是机体总产热量。

（三）能量代谢的简易测算。间接测热法理论上的测算繁琐，应用不便，因此在实践中，通常采用简便的测算方法。实践证明，简便方法所测数值与间接测热法的理论测算值近似，已在工作实际中广泛

采用：首先测定被试者在单位时间内的O2耗量和CO2产生量，计算出呼吸商（混合呼吸商）。如果不考虑蛋白质代谢部分，就可根据非蛋白呼吸商查出其氧热价。然后将氧热价乘以总耗氧量，便得出该时间内的产热量。

1.3 用耗氧量反映鱼类能量代谢强度的原理

在科学研究中常常使用耗氧量的多少来评定生物的能量代谢强度。鱼类耗氧量越多，能量代谢强度越高，亦而反之。耗氧量我们使用了winker滴定法来进行测定。

1.4 实验动物——金鱼

金鱼起源于中国，12世纪已开始金鱼家化的遗传研究，经过长时间培育，品种不断优化，现在世界各国的金鱼都是直接或间接由中国引种的。在人类文明史上，中国金鱼已陪伴着人类生活了十几个世纪，是世界观赏鱼史上最早的品种。本实验选取金鱼作为试验鱼类，主要是为了试验方便。

2 研究设计、过程

2.1 研究材料

本实验使用的金鱼共计30尾。其中有效数据有12组。

2.2 研究方法

将实验鱼（经过适应）放置于灌满水的呼吸瓶中，30min后，取