钙化作用对养殖长牡蛎及其附着生物呼吸熵的影响_任黎华

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Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 3Graduate University of Chinese
Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4Shandong Marine Fisheries Research Institute, Yantai 264006, Shandong, China) Abstract; Respiratory quotient (RQ) is one of the basic indices in physiology and energy metabolism of animals. When RQ was calculated, amount of released CO2 was typically used directly. But for calcifying marine organisms, calcification which can affect dissolved inorganic carbon (DIC) content in the water may cause methodological error to some extent, if it was ignored. In this paper, RQ and O/N of cultured oyster Crassostrea gigas and 3 marine fouling animal species (Mytilus edulis, Ciona intestinalis, Styela clava) were measured in respiratory chamber to discuss the effect of calcification in RQ determination. The results demonstrated that calcification rate of C. gigas and M. edulis were (56.37±14.85) and (17.95±7.21) µmol·g-1·h-1, respectively. (3.72±0.80) and (1.48±0.14) mg·L-1 DIC in the water were correspondingly decreased, which occupied about (60.9±7.6)% and (39.9±5.7)% of respiration CO2, respectively. RQ values of 4 animals were C. gigas (1.38±0.19), M. edulis (1.18±0.11), C. intestinalis (1.11±0.05) and S. clava (1.32±0.19), which agreed with the O/N values except C. intestinalis. Meanwhile, uncorrected RQ values of C. gigas and M. edulis were (0.56±0.19) and (0.70±0.04), respectively, which were contrary to the O/N values. Therefore, it was obviously that calcification could result in a significant influence on the respiratory quotient by affecting water DIC concentration and should be accurately calculated in RQ measurement. Key words: respiratory quotient (RQ); calcification; Crassostrea gigas; O/N. *国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD13B06)、 国家自然科学基金项目(41276172)和中国水产科学研究 院基本科研业务费专项课题 (2014A01YY01)资助. **通讯作者. E-mail: zhangjh@ 2013-10-10 收稿, 2014-03-12 接受.
网络出版时间：2014-04-09 09:20 网络出版地址：/kcms/doi/10.13287/j.1001-9332.20140409.014.html
钙化作用对养殖长牡蛎及其附着生物呼吸熵的影响*
任黎华 1,2,3 张继红 1＊＊ 方建光 1 姚永锋 1
1.2 研究方法 将分离完成的试验动物放置于近岸流水槽中暂养 48 h.生理试验采用经 Whatman GF-C (孔径1.2 µm)过滤后的近岸海水,代谢瓶采用1 L的广口玻璃瓶,分装海水后,小心将试验生物 放入,待生物适应15 min,使用保鲜膜封口.代谢试验持续2.5 h,每组设5个重复,同时设置5组空 白对照,考虑到试验生物的节律性[27],试验在上午与下午分别进行一次 ,将两次的平均值作为 最终结果. 代谢试验结束后,开瓶的同时记录结束时间,用YSI proplus便携式多参数水质监测仪测定 海水温度(T)、盐度(S).溶解氧(DO)采用梅特勒SG9-FK2溶氧仪测定,pH采用Thremo Orion 3便 携式pH计测定.保留100 mL水样加入饱和氯化汞固定,运回试验室测定水样总碱度(TA)与氨 氮(NH3-N)浓度.水体DIC含量结合T、pH与TA的数据,通过Pierrot等[28]的CO2体系计算软件进 行计算 .NH3-N测定采用次溴酸钠氧化法,所用仪器为7530型分光光度计.TA测定采用瑞士万 通公司生产的AS-ALK2碱度自动滴定仪自动电位滴定法测定,滴定过程由 ROSS 玻璃电极 监控,TA数值由计算机程序自动计算得到,测量相对标准偏差为±5 μmol·L-1. 试验结束后 , 将试验生物取出 , 擦干体表水分 , 用游标卡尺测量体长 , 电子天平称量湿质 量.60 ℃烘箱烘至恒重后称量软组织干质量. 1.3 结果计算 1.3.1 耗氧率、氨氮排泄率及氧氮比 试验生物耗氧率、氨氮排泄率可按照下式计算;
Ca 2 2HCO3 CaCO3 H 2O CO 2

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从反应式(1)可以看出,每生成1 mol CaCO3 需要消耗2 mol HCO 3 ,生成1 mol CO 2 .然 而在多数研究中,钙化作用对水体DIC的影响都被忽视了[18-20]. 呼吸作用的化学反应式;
CO 2 CO3 H 2O 2HCO3
学院海洋研究所 , 山东青岛 266071; 264006) 摘 要 呼吸熵(RQ)是动物生理及能量代谢的常用指标之一.在计算呼吸熵时,释放 CO2 的量通常被直接应用.
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张义涛 1
4
高振锟 1 张明亮 4
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(1 山东省渔业资源与生态环境重点实验室/中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛 266071; 中国科学院大学 ,北京 100049;
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呼吸熵(RQ)是动物生理及能量代谢的常用指标之一.其定义为单位时间内进行呼吸作用 的生物代谢呼吸底物释放CO2的量与消耗O2量的摩尔比值[1].在呼吸熵的概念提出后,它被多 个方向的生理及能量代谢研究广泛采用,其中包括海洋浮游动物[2-3]、土壤微生物[4]、发酵生 物技术[5-9]、昆虫[10]、哺乳动物[11-13]以及临床医学[14-15]等.在水产研究中,包括鱼类[16-17]、虾蟹 类[18-19]、螺类[20]以及双壳类[21-24]. 在呼吸熵的测定中,试验前后CO2的含量变化,直接被应用于呼吸熵的计算中,这对大多数 生物是可行的.但是在水产动物呼吸熵的研究中 ,特别是有贝壳的动物,由于动物个体除呼吸 作用会对试验水体溶解无机碳(DIC)的含量产生影响外,外壳生成的钙化作用同样也是影响 水体DIC的一个重要因素[25-26]. 钙化生物在钙化过程中发生以下化学反应;
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(2)
从反应式(2)可以看出,呼吸作用不会影响水体总碱度.这为结合总碱度与DIC变化总量计 算贝壳水产动物呼吸熵提供了理论依据. 氧氮比是指示动物呼吸与排泄的重要生理指标,也是说明动物代谢生理规律的重要参数 之一[3].与呼吸熵相同,通过测定生物氧氮比也可以分析生物的代谢情况,两者可以互相佐证. 长牡蛎(Crassostrea gigas)是我国最为常见的养殖贝类之一,在北方主要以筏式养殖为主. 其粗糙的贝壳与大量的养殖苗绳为附着生物提供了丰富的附着基.在桑沟湾的养殖长牡蛎苗 绳上,最为常见的附着生物包括紫贻贝(Mytilus edulis)、玻璃海鞘(Ciona intestinalis)与柄海鞘 (Styela clava).本文拟通过对养殖长牡蛎及其3种附着生物(其中长牡蛎与紫贻贝为贝壳种类) 呼吸熵的测定,并同时结合氧氮比的测定加以比对,探讨水产动物呼吸熵测定中钙化作用的影 响,旨在为水生生物呼吸熵的准确测定提供参考. 1 材料与方法 1.1 供试材料 试验于 2013年9月在山东荣成桑沟湾南岸的楮岛水产有限公司进行 .供试长牡蛎及其附 着生物均取自桑沟湾牡蛎养殖区.养殖苗绳取回后,仔细分离养殖长牡蛎及各种附着生物 ,避 免损伤附着生物的附着基.用细毛刷去除长牡蛎与紫贻贝贝壳上的附着物与泥沙,选取规格相 近、活性良好的生物用于试验.供试动物的生物学参数见表1.
中国科
山东省海洋水产研究所 , 山东烟台
然而在具有钙化作用的海洋生物中,钙化同样会影响试验水体溶解无机碳(DIC)含量,如果被忽略可能会产生 方法上的误差.本文通过呼吸瓶法对养殖长牡蛎及其 3 种附着生物(紫贻贝、玻璃海鞘和柄海鞘)呼吸熵与氧 氮比(O/N)的测定,探讨水产动物呼吸熵测定中钙化作用的影响.结果表明: 长牡蛎与紫贻贝的钙化率分别为 (56.37±14.85)和(17.95±7.21) µmol·g-1·h-1,并因此减少水体 DIC(3.72±0.80)和(1.48±0.14) mg·L-1,分别占到呼吸 增加 DIC 的(60.9±7.6)%与(39.9±5.7)%.4 种试验生物的呼吸熵分别为;长牡蛎(1.38±0.19)、 紫贻贝(1.18±0.11)、 玻璃海鞘(1.11±0.05)、 柄海鞘(1.32±0.19).除玻璃海鞘外,均与 O/N 的结果相符.而其中具有钙化作用的长牡蛎 与海鞘校正前的呼吸熵仅为(0.56±0.19)与(0.70±0.04),不符合 O/N 的测定值.表明生物钙化对水体中的 DIC 有 明显地吸收固定作用,在呼吸熵的测定中应被准确计算在内. 关键词 呼吸熵(RQ) 钙化作用 长牡蛎 氧氮比 中图分类号 S912 Effects of calcification on respiratory quotient of cultured oyster Crassostrea gigas and its fouling animals. REN Li-hua1,2,3, ZHANG Ji-hong1, FANG Jian-guang1, YAO Yong-feng1, ZHANG Yi-tao1, GAO Zhen-kun1, ZHANG Ming-liang4 (1Shandong Provincial Key Laboratory of Fishery Resources and Eco-environment/Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, Shandonable 1 Biological parameters of experimental animals 种类 Species 长牡蛎 C. gigas 紫贻贝 M. edulis 玻璃海鞘 C. intestinalis 柄海鞘 S. clava 体长 Body length (mm) 87.75±6.35 63.35±2.50 39.00±7.27 58.15±3.50 总湿质量 Total wet mass (g) 42.71±6.08 19.11±3.20 5.72±1.19 7.69±1.31 软组织干质量 Soft tissue dry mass (g) 0.70±0.20 0.85±0.33 0.20±0.06 0.62±0.09