文蛤动态能量收支模型构建、验证与应用

为评估文蛤生态容量,实验根据动态能量收支理论,基于R语言构建了文蛤动态能量收支模型,采用线性与非线性回归法估算模型参数,通过对比围塘环境下文蛤壳长、湿重、软体部湿重的实测值与模拟值验证模型,并应用于模拟黄海海域滩涂区文蛤的生长过程。结果显示,文蛤模型主要参数形状系数、阿伦纽斯温度系数和单位体积结构物质所需能量分别为0.57、9 278 K和2 056 J/cm³;实测与模拟的文蛤壳长、湿重和软体部湿重相关系数R²平均为0.996,模拟值与实测值的平均误差为3.58%;如东沿海区域6月实测文蛤软体部干重为0.48 g,壳长3.12 cm,模型模拟的软体部干重、湿重和壳长分别为0.476 g,6.6 g和3.2 cm。研究表明,实验构建的文蛤动态能量收支模型的准确度较高,可真实地反映出文蛤在自然水域中的生长过程,为评估文蛤生态容纳量及构建文蛤相关的生态系统模型提供科学参考。     

虾夷扇贝动态能量收支模型参数的测定

本研究以虾夷扇贝为实验生物,介绍了动态能量收支(dynamic energy budget,DEB)模型5个关键基本参数的测定及计算方法,分析了方法的利弊及注意事项,为贝类DEB模型参数的准确获取提供参考方法。采用壳长与软体部湿重回归法计算虾夷扇贝的形状系数δm;采用静水法测定不同温度条件下虾夷扇贝的呼吸耗氧率,计算阿伦纽斯温度TA参数;采用饥饿法测定、计算单位时间单位体积维持生命所需的能量[]、形成单位体积结构物质所需的能量[EG]和单位体积最大储存能量[EM]3个参数。室内饥饿实验持续60 d,直至呼吸耗氧率及软体部干重基本保持恒定。结果显示,壳长(SL)与软体部湿重(WW)的回归关系式为WW=0.0118SL3.4511(R2=0.9365),根据公式V=(δm L)3,对软体部湿重的立方根和壳长进行线性回归,所得的斜率即为形状系数δm值(δm=0.32);获得不同规格的虾夷扇贝耗氧率与水温(热力学温度,K)倒数的线性回归关系,线性回归方程斜率的绝对值为阿伦纽斯温度TA,平均为(4160±767)K。饥饿实验结束时,软体部干重和呼吸耗氧率分别降低了56%和81%。虾夷扇贝的耗氧率稳定在0.17 mg/(ind·h),经计算获得[]=25.9 J/(cm~3·d);饥饿持续30天之后,虾夷扇贝软体部干重基本维持在(0.25±0.01)g,经计算获得[EG]=3160 J/cm~3,[EM]=2030 J/cm~3。动态DEB理论是基于能量代谢的物理、化学特性而建立的,体现了生物能量代谢的普遍性规律,能够反映摄食获取能量在不同发育生长阶段的能量分配情况。但是,DEB模型参数的测定及计算比较复杂。基本参数的准确获取将影响其他参数以及模型的准确性。本研究为虾夷扇贝DEB模型的构建奠定基础。     

泥蚶动态能量收支模型参数的测定

以泥蚶为试验对象,测定动态能量收支模型的6个关键基本参数。采用贝类壳长与软体组织湿质量回归拟合计算泥蚶形状系数;通过循环水控温法测定10、15、20、25、30、35℃6个温度条件下泥蚶干质量耗氧率,计算阿伦纽斯温度;通过连续测定泥蚶饥饿过程中软体部干质量和耗氧率的变化,计算形成单位体积结构物质所需的能量、单位时间单位体积维持生命所需的能量、单位体积最大储存能量和储备能量。试验结果表明,泥蚶壳长(L)与软体部湿质量(m_W)回归分析呈幂函数关系：m_W=0.0556L^3.1831(r²=0.9256),形状系数δ_m=0.405。泥蚶阿伦纽斯温度为(4830±586) K。泥蚶饥饿试验计算得知：泥蚶单位体积所需能量和单位体积最大储存能分别为5475 J/cm³和2026 J/cm³;泥蚶维持生命所需的能量为32.2 J/(cm³·d);储备能量为23 376 J/g。试验结果可为泥蚶动态能量收支模型的构建提供数据支撑,...     

缢蛏动态能量收支生长模型的建立

为建立缢蛏动态能量收支(dynamic energy budget,DEB)的数值模型,实验根据DEB理论,采用相应方法测定计算了建模必须的形状系数(δm)、阿伦纽斯温度(TA)、单位时间单位体积维持生命所需的能量[p M]、形成单位体积结构物质所需的能量[EG]和单位体积最大储存能量[EM]等基本参数。以水温和叶绿素浓度作为强制函数,针对围塘水质因子与春秋两季放养的缢蛏生长数据,利用STELLA 10.0软件构建了缢蛏的DEB模型。结果显示,缢蛏δm值为0.345 8,TA平均值为(5 448±960) K,[p M]=17.68 J/(cm~3·d),[EG]=4 050 J/cm~3,[EM]=1 840 J/cm~3;构建的DEB模型可以较好地模拟缢蛏软体部干重的生长,并且反映了不同时间的能量分配情况。春季放苗的缢蛏,在8月10日—9月20日,水温(29.8～32.2°C)为其主要生长限制因子;在9月30日—11月10日,食物为主要限制因子。秋季放苗的缢蛏,则在7月1日—9月20日表现出强烈的温度限制(30.5～32.2°C),而食物限制贯穿于整个模拟期间,在3月10日—5月20日限制最大。故秋季放苗的缢蛏更应在春季加大藻的培育,在夏季高温前达到上市规格。     

基于DEB理论的皱纹盘鲍个体生长模型参数的测定

为获取皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)个体生长模型所需的6个关键参数,设计了饥饿耗能、温度对耗氧的影响等相关生理实验,计算得到各项参数值。单位体积维持耗能率的值 、形成单位体积结构物质所需的能量值 、单位体积最大储存能量 和储备能量值 4个参数,通过连续测定皱纹盘鲍饥饿过程中呼吸耗氧率和软组织干重不断下降直至保持稳定时的能量值计算;温度函数中Arrhenius温度 的数值根据皱纹盘鲍在不同温度梯度下的单位干重耗氧率测定、计算;形状系数δm值通过统计测量的壳长、软组织湿重等生物学参数拟合回归得到。结果显示,皱纹盘鲍在饥饿后,呼吸耗氧率和软组织干重分别降低了26.3%和70.0%,呼吸耗氧率由2.69 mg/(ind.?h)逐渐降低并稳定在0.8 mg/(ind.?h),软组织干重由(5.21±0.89) g降低至(3.84±0.22) g;根据公式计算得 和 的值分别为20.18 J/(cm3?d)和8120 J/cm;皱纹盘鲍饥饿前后有机物含量分别为80%和58%,经过换算, 和 的值分别为2726 J/cm3和32583 J/g。不同规格的皱纹盘鲍在水温为5℃~20℃范围内,温度与单位干重耗氧率呈正比;当水温超过20℃之后,温度与单位干重耗氧率呈反比。在转折点20℃之前,单位干重耗氧率的ln值与温度(热力学温度,K)的倒数呈线性关系,线性回归方程斜率的绝对值为Arrhenius温度 值( =7196 K)。生物学统计分析鲍壳长(L)与体积(V)呈三次函数关系：V=0.0639 L3.1621(R²=0.9852),根据公式对软组织湿重的立方根与壳长进行线性回归,所得的斜率即为形状系数δm值(δm=0.43)。本研究对建立以DEB理论为指导的皱纹盘鲍个体生长模型提供了数据支撑。     

不同温度与饵料浓度下菲律宾蛤仔的能量收支

在静水系统中测定了实验条件下菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的摄食率、吸收率、耗氧率和排泄率等生理指标;研究了软体部干重、温度和饵料浓度对菲律宾蛤仔最小碳需求量(WMCR)和能量收支的影响;建立了不同温度及饵料浓度下菲律宾蛤仔的能量收支方程。结果表明：最小碳需求量随个体软体部干重的增加而增加,温度越高其增加速率越快;软体部干重对生长效率没有显著的影响。温度通过影响耗氧率而显著影响单位软体部干重的最小碳需求量。在9—22℃范围内,菲律宾蛤仔的生长余力(SFG)随温度和饵料浓度的升高而增加,在较低温度和饵料浓度下蛤仔的SFG均出现负值。在能量收支方程中摄食能随温度变化显著,而呼吸耗能随温度的变化不明显。     

摄食水平对中华鳖幼鳖生长的影响

在 30℃水温下进行摄食生长实验 (实验周期为 5 6d) ,设饥饿、 1%、 2 %和饱食 4个摄食水平 ,研究了摄食水平对中华鳖幼鳖 (2 96 6 0～ 396 0 9)g生长的影响。结果表明 ,摄食水平对中华鳖幼鳖的特定生长率有显著影响 (P <0 0 1) ,其特定生长率随摄食水平的增加而增加 ,除湿重特定生长率外 ,干物质、蛋白质和能量的特定生长率摄食率之间的关系以二次方程表述可靠性最高 ,而湿重的特定生长率摄食率关系以对数方程表述时可靠性最高。方差分析表明 ,摄食水平对中华鳖幼鳖湿重和能量的转化效率有显著影响 (P0 0 5 ) ,除湿重的转化效率外 ,干物质、蛋白质和能量的转化效率在 2 %组均达到最大。     

盐度对凡纳滨对虾存活、生长和能量收支的影响

研究了盐度(0·5、5、10、15、20、25、30和35)对凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei(平均初始湿重0·776~0.781g)存活、生长和能量收支的影响。实验周期45d。结果表明,(1)对虾特定生长率、摄食量、饲料转换效率和吸收效率均以20盐度最高,而存活率以35盐度最高;(2)在0.5盐度下,对虾特定生长率、摄食量和吸收效率均最低。     

黑鲪的最大摄食率与温度和体重的关系

在实验室条件下测定了黑鲪(Sebastodes fuscescens)的最大摄食率,并探讨了体重和温度等因子的影响。在15℃条件下,最大摄食率(Rmax)与体重(W）的相互关系为：Rmax=2 662.80W-0.393　2 (R = 0.936　4)。在温度为11、15、22、25℃的条件下,最大摄食率分别为119.01、328.63、287.10、226.97J/g·d,二者的相互关系为:Rmax＝-967.03 141.14T－3.76T2（R = 0.960　2）,由此式可推算出该种鱼的最佳食欲温度为18.76℃,在此温度下的最大摄食率估计为356.80J/g·d,最大摄食率与温度和体重的关系为:Rmax＝(-7 161.63 1 045.25T－27.86T2)W-0.393 2。     

虾夷扇贝的摄食生理研究

在实验室条件下,采用静水法测定了温度、体重对虾夷扇贝摄食率的影响。分别对5、10、15、20、25℃5个温度梯度下,A、B、C、D、E5个规格虾夷扇贝的摄食率进行了测定。实验结果表明,软体部干重对虾夷扇贝的摄食率影响显著(P0.05),且相关回归分析表明,体重(X)与摄食率(Y)呈正相关幂指数关系:Y=aXb。扇贝个体吸收率随着体重的增加而减小,但是不同规格扇贝吸收率差异不显著(P0.05);在实验温度5～25℃范围内,温度对虾夷扇贝的摄食率和吸收率影响极显著(P0.01),温度(T)与摄食率之间的相关方程为:FR=b0+b1T+b2T2+b3T3,虾夷扇贝最大摄食率的温度值为15℃,最大吸收率的温度值为10℃。     

凡纳滨对虾动态能量收支模型参数的测定

为更好地掌控工厂化高密度养殖凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的个体动态生长状况,本研究基于动态能量收支(dynamic energy budget,DEB)理论,获取了构建凡纳滨对虾动态能量收支模型的5个必需参数.通过生物学测量得到凡纳滨对虾的体长和湿重,将二者进行转化回归,得到形状系数δm;根据...     

盐度、pH对文蛤(Meretrix meretrix)滤水率和摄食率的影响

采用静态法,以文蛤(Meretrix meretrix)为受试生物,研究了不同盐度(16、18、20、22和24)和pH(6.7、7.7、8.7、9.7和10.7)对文蛤滤水率和摄食率的影响.结果显示,在16-24盐度范围内,文蛤滤水率和摄食率随盐度增加均呈先升后降的变化趋势,盐度为20组(对照组)文蛤的滤水率和摄食率均为最大值,分别为1.51 L/g·h、6.65 mgPOM/g·h,显著高于盐度为16、18、22、24实验组(P＜0.05),推测文蛤最适生长盐度范围为20左右.pH在6.7-10.7范围内,文蛤滤水率和摄食率均随pH增加呈先升后降的变化趋势,pH=8.7(对照组)文蛤的滤水率和摄食率均为最大值,分别为1.04 L/g·h、11.91 mgPOM/g.h,显著高于6.7、9.7、10.7实验组(P＜0.05),而与pH=7.7实验组差异并不显著(P＞0.05),推测文蛤最适生长pH范围为7.7-8.7.研究结果可为文蛤池塘健康养殖提供参考.     

温度对红鳍东方鲀能量收支和生态转化效率的影响

以玉筋鱼为饵料生物和最大摄食水平条件下,采用室内流水式实验,测定了不同温度下(13、16、19和25°C)红鳍东方鲀(平均体重为37.1±7.7g)的生态转化效率和能量收支各组分.结果表明,红鳍东方鲀的最大摄食率、吸收率、排泄能和总代谢能均随温度上升呈增长趋势.以湿重计算的特定生长率(SGRw)和生态转化效率(ECEw)则呈现先随温度增长而后下降的趋势,其与温度之间的关系可用二次方程描述.由回归方程计算出的特定生长率最大值出现在23.52℃,生态转化效率最大值出现在18.95℃.方差分析表明,红鳍东方鲀的能量分配模式随温度变化显著.排泄能分配率和代谢能分配率占摄食能的绝大部分67.8%～81.7%,随温度升高呈"U"形变化趋势,最低出现在16℃;生长能分配率则与之相反,最高分配率出现在19℃.不同温度下红鳍东方鲀的代谢能占了同化能的61.1%～73.5%,生长能占13.2%～23.2%.可见红鳍东方鲀基本上属于中等生长效率、中等代谢消耗型鱼类.     

盐度对鲤能量收支的影响

以水蚯蚓为饵料，在温度为２７℃，盐度为淡水、３、５、７、９的条件下对幼鲤（初始体重为２．１９－３．３１ｇ）进行了摄食－生长实验，每一盐度下设４个摄食水平（饥饿－饱足），测定了最大摄食率、吸收率、特定生长率、转化效率和能量收支。结果表明：盐度对最大摄食率、特定生长率（ＳＧＲ）和转化效率有显著影响；盐度对排出废物所占比例（Ｅ／Ｃ）影响不显著，对代谢能所占比例（Ｒ／Ｃ）和生长能所占比例（Ｇ／Ｃ）有显著影     

温度、盐度、pH和饵料密度对皱肋文蛤清滤率的影响

采用实验生态学方法研究了温度、盐度、pH和饵料密度对皱肋文蛤清滤率的影响,旨在为该贝养殖容量、摄食行为和能量学研究提供基础数据,以及为该贝在我国南方海域的健康养殖和推广提供依据。实验结果表明,皱肋文蛤清滤率随温度(13~33℃)、盐度(13~33)、pH(7~9)和饵料密度(2.5×104~10×104cell/ml)的变化而呈现峰值变化,各种环境因子对3种规格皱肋文蛤清滤率均具有极显著性影响(P<0.01)。当温度、盐度、pH和饵料密度分别为28℃、23、8和10×104cell/ml时,大、中、小规格皱肋文蛤清滤率均达到最大值,分别为1.06、1.78和2.42 L/g.h,0.35、0.65和1.05 L/g.h,1.26、1.67和2.02 L/g.h,1.29、2.07和2.29 L/g.h,表明温度为28℃、盐度为23、pH为8、饵料密度为10×104cell/ml是皱肋文蛤最适宜的摄食环境条件。大、中、小规格皱肋文蛤清滤率对温度、盐度、pH和饵料密度敏感性均表现为大规格<中规格<小规格,揭示皱肋文蛤在适宜的环境条件下,中、小规格个体摄食活动频繁,生长旺盛。     

长牡蛎和福建牡蛎个体生长模型的构建及比较

长牡蛎和福建牡蛎分别是我国北方和南方沿海重要的养殖贝类。为比较分析二者的动态生长情况,实验基于动态能量收支理论（DEB）,以连续监测的水温和叶绿素a浓度为强制因子,通过现场实验、模型调试和文献查阅等方式获取模型参数,利用Python 2.7软件分别构建了桑沟湾长牡蛎、深沪湾福建牡蛎的个体生长模型,并以两种牡蛎的实测生长数据进行验证。结果显示：①所构建的DEB模型能够较好地模拟长牡蛎、福建牡蛎的个体生长情况（壳高、软组织湿重等）,模拟值与实测值之间相关性显著;②长牡蛎和福建牡蛎的温度耐受上限（T_H）、温度耐受下限（T_L）、半饱和常数（F_H）等参数存在差异,这可能与不同海域的理化环境、食物组成及牡蛎的选择性摄食有关;③在模拟周期内,受温度和食物的双重限制,长牡蛎冬季生长缓慢,而福建牡蛎处于持续增长状态,期间主要受到食物的限制。本研究结果可为后续生态系统模型构建和牡蛎养殖容量评估提供基础数据。     

温度对中华鳖稚鳖最大摄食率、转化效率和生长的影响

温度对稚鳖消化率无显著影响(P>0.05);而对其最大摄食率、特定生长率和转化效率均有显著影响(P<0.01),3指标均有随温度升高而增加的趋势。31℃时湿重、干物质和蛋白质的特定生长率和湿重及蛋白质的转化效率均为最大值。温度对中华鳖稚鳖特定生长率的影响机制有2个:温度-最大摄食率-生长和温度-转化效率-生长。     

水泥池养殖方斑东风螺Babylonia areolata的生长特性

对室外水泥池养殖方斑东风螺的生长特性进行了研究。对1龄内不同生长发育阶段的1400余个方斑东风螺的壳高、体重生长参数进行测量和分析,结果表明:(1)水泥池养殖方斑东风螺壳高和体重呈幂函数关系,W=0.2349H~(2.89)(R~2=0.9822,P<0.01);(2)1龄内养殖方斑东风螺的壳高生长曲线和体重生长速度曲线呈现出不断升高趋势,壳高日均增长和体重日均增重为0.11 mm·d~(-1)和0.03 g·d~(-1);壳高特定增长率 IGR_H 和体重特定增重率 IGR_W 平均为0.69%和1.96%;养殖方斑东风螺在1龄以内为快速生长期,远没有达到生长的拐点;同时,方斑东风螺的生长明显受水温影响,当水温降到20.2℃时,其日均增长和日均增重降到最低,分别为0.09 mm·d~(-1)和0.01 g·d~(-1);特定增长率和特定增重率分别降到0.42%和0.64%。     

底物大小对牡蛎幼虫附着的诱导效应

为探讨底物大小对牡蛎幼虫附着的诱导效应,设计底物大小和实验环境(室内和野外)的双因子随机区组实验,检验3种规格实验底物(A:5 cm长×5 cm宽×3 cm厚、B:10 cm长×10 cm宽×3 cm厚、C:15 cm长×15 cm宽×3 cm厚,以下简称A、B、C)、实验环境以及他们之间的互作对牡蛎幼虫(室内实验:长牡蛎Crassostrea gigas;野外实验:熊本牡蛎C.sikamea)附着效果(密度和壳高)的影响。附着实验结果显示,室内实验A组附着稚贝的平均密度和平均壳高分别为1.06个·cm~(-2)和14.10 mm,B组为5.60个·cm~(-2)和8.69 mm,C组为12.01个·cm~(-2)和4.44 mm;野外实验A组附着稚贝的平均密度和壳高分别为2.41个·cm~(-2)和17.83 mm,B组为4.65个·cm~(-2)和11.61 mm,C组为6.90个·cm~(-2)和7.43 mm。单因子方差分析结果表明,室内和野外实验中底物大小均显著影响附着稚贝的密度(P<0.001),即底物越大,稚贝附着密度越高,但壳高则相反,稚贝壳高和密度之间呈显著负相关;室内和野外的实验环境对附着稚贝密度影响不显著(P>0.05),对壳高影响显著(P<0.05)。双因子方差分析结果表明,实验环境和底物大小的交互作用对附着稚贝密度影响显著(P<0.05),对壳高影响不显著(P>0.05)。研究结果表明,在牡蛎礁生态修复中,选择适合的底物大小能显著提高牡蛎附着效果。     

温度对凸壳肌蛤能量收支的影响

凸壳肌蛤(Arcuatula senhousei)是虾蟹等养殖品种的优质饵料生物,也是极具养殖潜力的贝类品种。为了深入了解其生理代谢,利用室内静水法对不同温度(7℃、15℃、23℃、31℃)凸壳肌蛤的摄食率、排粪率、耗氧率、排氨率等生理指标进行了研究,并建立了能量收支方程。结果显示,23℃时的滤水率、摄食率、耗氧率、同化效率均显著高于其他温度梯度(P0.05),分别达到了1.09 L/(g·h)、24.46 mg/(g·h)、3.50 mg/(g·h)和62.93%;7℃时的滤水率、摄食率、耗氧率、排粪率、排氨率均低于其他温度梯度,分别为0.24 L/(g·h)、6.04 mg/(g·h)、1.02 mg/(g·h)、4.20 mg/(g·h)、2.33μmol/(g·h)。且滤水率、摄食率、耗氧率、同化效率随着温度升高都呈先升高后下降的趋势,在23℃时均达到最高值。不同温度下的能量收支方程为:100C=58.12F+46.74R+2.54U–7.40P(7℃);100C=44.28F+29.14R+1.85U+24.73P(15℃);100C=17.18F+41.81R+6.64U+34.37P(23℃);100C=53.35F+28.26R+14.66U+3.73P(31℃)。能量收支研究表明,生长能(P)、呼吸能(R)、排泄能(U)和粪便能(F)占摄食能(C)的比例分别为–7.4%~34.37%、28.26%~46.74%、1.85%~14.66%、17.18%~58.12%,23℃时生长能占摄食能的比例显著高于其他温度梯度(P0.05),达到了34.37%;7℃时最低,为–7.40%。研究结果为深入了解凸壳肌蛤的生理能量学提供了数据支撑。