异育银鲫易钓性的表型基础和生态结果及饥饿响应

为考察鲤科鱼类易钓性种内差异的表型基础、生态结果及饥饿响应, 研究以异育银鲫(Carassius auratus gibelio)幼鱼为实验对象, 在饥饿前(对照组)测定其表型特征(能量代谢、游泳能力和个性行为)并垂钓, 随后在饥饿1周后再次垂钓(饥饿组), 最后进行2周的恢复摄食生长实验(恢复组)。垂钓实验具有4个重复, 每个重复的样本量为40尾, 垂钓1.5h即停止, 垂钓20尾为钓出组, 剩余20尾为未钓出组。研究发现: 除钓出组的相对代谢空间(FAS)小于未钓出组外, 钓出组的外部形态(体重、体长和肥满度)、能量代谢参数(标准代谢率SMR、最大代谢率MMR和代谢空间AS)、游泳能力(最大匀加速游泳能力U_cat和最大有氧运动能力U_gt)及个性行为(探索性、活跃性和勇敢性)与未钓出组均无明显差异(所有P>0.05); 在经历捕食者模拟袭击后, 实验鱼勇敢性的潜伏时间比大于探索性, 导致勇敢性的运动时间比和穿门频率小于探索性。SMR与U_cat及U_gt不相关(P>0.05), 但MMR和AS与U_cat及U_gt均呈正相关(P<0.05); 能量代谢参数与个性行为存在部分相关。饥饿增加异育银鲫的垂钓总时间、单尾平均垂钓时间和单尾垂钓时间的变异系数。钓出组在饥饿期的特定生长率(SGR)小于未钓出组, 而恢复期钓出组的SGR与未钓出组无显著差异; 除MMR和AS外, SMR与饥饿期及恢复期的SGR均呈负相关(P<0.05), 即SMR越高个体在饥饿期间的体重下降更快, 在恢复摄食后生长却较慢。研究表明: 异育银鲫幼鱼的易钓性可能不具备表型基础, 并且因环境食物匮乏而降低; 虽然饥饿期间两种易钓性表型个体的生态结果存在差异, 但该生长差异在营养恢复后消失, 表明异育银鲫的易钓性具有一定的环境依赖性。     

PFOS对中华倒刺鲃幼鱼爆发游泳及运动后代谢恢复的影响

为探究水体全氟辛烷磺酸(PFOS)污染对鱼类爆发游泳及其代谢恢复能力的影响, 将中华倒刺鲃幼鱼(Spinibarbus sinensis)暴露在不同浓度(0、0.32、0.8、2和5 mg/L)PFOS后, 测定PFOS暴露对其静止代谢率(RMR)、爆发游泳速度(U_burst)以及运动力竭后代谢恢复特征的影响。结果发现, 暴露浓度对实验鱼的U_burst和相对爆发游泳速度(rU_burst)均影响显著(P<0.05), 5 mg/L PFOS暴露导致U_burst和rU_burst分别下降了17.4%和10.8%, PFOS对rU_burst的影响表现出“非单调剂量效应”; 暴露浓度对实验鱼的RMR影响显著(P<0.05), 5 mg/L PFOS暴露导致RMR显著升高, 但PFOS对运动后代谢峰值(MMR)、代谢率增量(MS)、代谢变化倍率(F-MS)、力竭运动后过量氧耗(EPOC)无显著影响(P>0.05)。研究结果提示: PFOS污染改变实验鱼能量代谢水平的下限, 而对其代谢水平的上限无明显的限制性作用; PFOS污染将可能对鱼类捕食——逃避捕食者、穿越激流寻找适宜生境等生存关联的生命活动起到负面影响, 但对无氧代谢关联的代谢恢复能力无显著的生态毒理效应。     

鲫幼鱼(Carassius auratus)标准代谢个体差异与力竭后代谢特征及行为的关联

为考察鲫(Carassius auratus)幼鱼标准代谢的个体差异与运动力竭后代谢特征和行为的关系,在(25.0±0.5)℃条件下测定80尾鲫幼鱼标准代谢率(SMR),筛选出40尾实验鱼[体重(13.54±0.20)g,体长(8.05±0.07)cm],其中包括20尾高SMR个体和20尾低SMR个体,测定运动至力竭实验鱼的最大代谢率(MMR),并计算代谢空间(AS=MMR-SMR)、相对代谢空间(FAS)和过量耗氧(EPOC)总量,随后测定单尾鱼的快速启动行为[反应时间(RT)、最大线速度(Umax)、最大线加速度(Amax)和120ms移动距离(S120)]以及个性行为(勇敢性和活跃性)。结果显示鲫幼鱼的SMR与AS、FAS和EPOC总量均呈负相关,而与MMR不相关;MMR与AS、FAS和EPOC总量均呈正相关;协方差分析显示高SMR个体组的代谢恢复速率与低SMR个体组无显著差异。鲫幼鱼的SMR与快速启动行为的RT呈正相关,与Amax呈负相关,而与Umax和S120均不相关。在快速启动行为中,鲫幼鱼的RT与Umax、Amax和S120均呈负相关,而Umax与Amax和S120呈正相关。鲫幼鱼的SMR与其勇敢性指标如潜伏期(L)、曝露时间(ET)和探头频率(AF)以及活跃性指标如运动时间比(PTM)、撞墙频率(FHW)均不相关,但鲫幼鱼的PTM与FHW和ET呈正相关。研究表明在实验室条件下鲫幼鱼的能量代谢特征、快速启动和个性行为存在明显的个体差异现象,并且部分表型特征之间存在权衡,提示这些权衡可能是鲫幼鱼的生理、行为与栖息环境相互作用的综合结果。     

摄食和饥饿对大口黑鲈游泳运动能力和低氧耐受的影响

为了研究摄食和饥饿对鱼类游泳运动能力和低氧耐受的影响; 以大口黑鲈(Micropterus salmoides)为对象, 在25℃下, 测定对照组(禁食2d)、摄食组(摄食后3h)和饥饿组(禁食16d)实验鱼的日常代谢率(RMR)、活跃代谢率(AMR)、代谢范围(MS)、临界游泳速度(U_crit)、临界氧压(P_crit)和失去平衡点(LOE)。研究显示摄食后实验鱼RMR显著提升, AMR没有显著变化, 而MS和U_crit显著下降(P<0.05); 饥饿后实验鱼RMR、AMR和MS均没有显著变化, 而U_crit显著下降(P<0.05); 摄食后实验鱼P_crit显著上升, 溶解氧(DO)高于P_crit时的代谢率(MR)与DO之间的关系的斜率显著大于对照组所对应的斜率, 而LOE没有变化(P<0.05); 饥饿后实验鱼P_crit和LOE均没有显著变化, 而DO 低于P_crit时的MR与DO之间的关系的斜率显著小于对照组所对应的斜率(P<0.05)。结果表明, 摄食削弱大口黑鲈游泳运动能力是因为“心鳃”系统对其有氧代谢能力的限制; 饥饿后大口黑鲈游泳运动能力下降可能与其无氧代谢能力下降相关; 摄食削弱大口黑鲈的低氧耐受, 而饥饿后其低氧耐受有所增强, 但大口黑鲈低氧耐受总体趋于保守。     

游泳加速模式对团头鲂和南方鲇的最大游泳速度及运动代谢的影响

为了探讨游泳加速模式对不同生态习性鱼类游泳性能及运动代谢的影响, 评估团头鲂(Megalobrama amblycephala)和南方鲇(Silurus meridionalis)的临界游泳速度(U_crit)、爆发游泳速度(U_burst)和最大代谢率(MMR)的适宜测定方法, 在4种加速模式条件下, 检测了实验鱼的最大游泳速度(V_max), 以及鱼体在运动过程中及其力竭后代谢恢复期的耗氧率(MO₂)。结果显示: 在速度增量(ΔV)为20 cm/s, 加速持续时间(Δt)为2min的加速模式条件下, 团头鲂和南方鲇的V_max及游泳过程的无氧代谢占比均分别显著高于其他3种加速模式(P< 0.05), 呈爆发运动(U_burst)状态。在ΔV为10 cm/s, Δt分别为20、40和60min 的加速模式下, 两种鱼的无氧代谢占比均在12%以下且相互间无显著差异(P>0.05); 其中团头鲂在这3种加速模式下的V_max之间无显著性差异(P>0.05); 而南方鲇在ΔV为10 cm/s、Δt为20min条件下的V_max显著高于另2种加速模式的测定值(P< 0.05)。两种鱼的MO₂在各加速模式下均随着游泳速度的升高而增加; 但在爆发游泳过程中, 两种鱼的MO₂随游泳速度的增加呈现不同的变化趋势, 团头鲂的MO₂随速度的变化曲线在接近100 cm/s的时候出现拐点, 此后MO₂随速度的增幅变小; 而南方鲇的该曲线在速度为20 cm/s时就出现拐点, MO₂的变化进入“平台期”。在所有加速模式下, 两种鱼在运动过程中的最大耗氧率(AMO₂)均显著高于力竭后代谢恢复期的最大值(DMO₂, P< 0.05)。用U_crit法测得团头鲂的AMO₂高于U_burst法的测得值, 而南方鲇则相反。由研究结果得出, 测定团头鲂的U_crit采用ΔV为10 cm/s、Δt在20—60min的加速模式是适宜的, 测定南方鲇U_crit的适宜加速模式是ΔV为10 cm/s、Δt为20min。两种鱼均应采用在运动阶段测得的最大MO₂作为MMR; 测定团头鲂的MMR适用于U_crit法, 测定南方鲇的MMR适用于U_burst法。团头鲂持续游泳的能力较强, 爆发游泳的加速能力相对较弱; 而南方鲇则表现出相反的趋势, 该差异反映了物种适应其生态习性的权衡效应。     

中华倒刺鲃幼鱼能量代谢特征个体差异及生态关联

为了探讨鱼类能量代谢特征个体变异及其生态关联, 以中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)幼鱼为实验对象, 在25℃条件下测定44尾实验鱼的静止代谢率(Resting metabolic rate, RMR)、力竭运动后峰值代谢率(Peak metabolic rate, PMR)、力竭运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption, EPOC)、低氧胁迫后峰值代谢率PMR和低氧胁迫后过量耗氧(Excess post-hypoxia oxygen consumption, EPHOC)。研究发现, 中华倒刺鲃能量代谢特征参数存在较大个体差异, RMR、力竭运动后PMR、EPOC、低氧胁迫后PMR和EPHOC分别为193.62—460.33 [mg O₂/(kg·h)]、617.9—2165.02 [mg O₂/(kg·h)]、28.76—267.20 mg O₂/kg、484.3—1142.97 [mg O₂/(kg·h)]和30.27—211.88 mg O₂/kg。力竭运动后PMR(r=0.348, P=0.010)和低氧胁迫后PMR(r=0.449, P=0.002)与RMR间均呈显著正相关; EPOC与RMR间呈显著负相关(r=–0.426, P=0.004), 而EPHOC与RMR间的关系不显著(r=–0.292, P=0.054); 力竭运动后PMR与EPOC间(r=0.424, P=0.004)和低氧胁迫后PMR与EPHOC间(r=0.391, P=0.009)均呈显著正相关。力竭运动后PMR与低氧胁迫后PMR(r=0.673, P<0.001)和EPOC与EPHOC(r=0.526, P<0.001)在个体差异均显著正相关; 然而力竭运动后PMR和EPOC分别显著高于低氧胁迫后PMR与EPHOC(P<0.05)。研究表明: 维持代谢较高的中华倒刺鲃个体有助于其快速提升有氧功率输出以维持高的游泳运动能力; 而较低维持代谢个体具有相对较高的EPHOC有助于机体在极端环境条件下提升其低氧耐受能力。中华倒刺鲃能量特征的个体变异可能是经长期自然选择适应环境的结果。     

鳊幼鱼能量代谢和个性行为的个体变异及表型关联

自然界中动物的表型特征(如形态、生理和行为)存在明显的种内个体差异,并且该差异在不同环境条件下保持稳定。为考察鲤科鱼类能量代谢和个性行为的个体差异及二者的关联,以鳊(Parabramis pekinensis)幼鱼为实验对象,在(25.0±0.5)℃条件下测定30尾鳊幼鱼的标准代谢率(SMR)、最大代谢率(MMR,由力竭运动诱导)和过量耗氧(EPOC)并计算代谢空间(MS)和相对代谢空间(FAS),随后测定鳊幼鱼的勇敢性(Boldness)和活跃性(Activity)两个个性行为学指标(测定Ⅰ),1个月后(测定Ⅱ)重复测定该种鱼的上述表型特征参数。结果显示:(1)1个月后鳊幼鱼的体重和体长均显著增加且具有较好的重复性(二者P0.05)。(2)除MMR、MS、FAS和EPOC外,鳊幼鱼SMR具有明显的重复性;SMR与MS、FAS以及EPOC均呈现负相关(所有P0.05),与MMR不相关;MS和FAS与MMR呈现正相关(二者P0.01);实验期间,鳊幼鱼部分能量代谢参数的相关性保持不变。(3)鳊的勇敢性(潜伏时间)重复性较差,且测定Ⅱ鳊幼鱼的潜伏时间明显增加(P0.05),测定Ⅰ和测定Ⅱ的潜伏时间与SMR均不相关;活跃性的移动路程、游泳速度和运动时间比的重复性较差,三者之间的正相关不受时间影响;相比较测定Ⅰ,测定Ⅱ鳊幼鱼活跃性的3个指标均明显增加(所有P0.05)。(4)不论测定Ⅰ还是测定Ⅱ鳊幼鱼的SMR与实验期间特定体重增长率(SGR)均呈正相关(二者P0.01)。研究表明在实验室环境条件下鳊幼鱼的能量代谢和个性行为具有非平行的变化规律和重复性,表型特征之间存在关联,并且这些关联受环境条件的影响程度不尽相同;研究还提示该种鱼的SMR在短期内可预测个体的生长率。     

中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的体重效应

为了探讨体重对中华倒刺鲃能量代谢和热耐受特征的影响,在25℃条件下分别测定不同体重大小(1、10、25、50 g组)中华倒刺鲃的静止代谢率(Resting metabolic rate,RMR)、力竭运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption,EPOC)和热耐受参数。随体重的增加,中华倒刺鲃个体RMR、最大代谢率(Maximum metabolic rate,MMR)、代谢空间(Metabolic scope,MS)和EPOC均显著增加(P0.05);单位体重RMR、MMR和MS则均显著降低,而单位体重EPOC随体重的增加显著增加(P0.05)。RMR、MMR、MS和EPOC的代谢尺度指数分别为0.796、0.834、0.849和1.137且显著大于2/3,因此中华倒刺鲃的能量代谢参数均呈异速度增加的关系而变化。这些变化可能与其个体变大游泳运动能力增强导致能量代谢需求增加相关。中华倒刺鲃临界低温(Critical thermal minimum,CT_(min))和致死低温(Lethal thermal minimum,IL_(min))与体重之间均呈"微笑型"二次函数的关系,临界高温(Critical thermal maximum,CT_(max))和致死高温(Lethal thermal maximum,IL_(max))均呈"钟型"二次函数的关系,因此中等大小的中华倒刺鲃具有更强的热耐受能力。这种非线性关系可能与其生长发育阶段和温度驯化历时有关。     

不同体质量和饥饿程度对红鳍东方鲀幼鱼游泳能力的影响

为了考察不同体质量和饥饿程度红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)幼鱼的游泳能力,利用行为生态学方法测定了不同体质量(0.22—3.31 g)和饥饿天数(1d、3d、6d和9d)下红鳍东方鲀幼鱼的绝对临界游速(U_crit,cm/s)、相对临界游速(U_crit’,体长/s,BL/s)、偏好游速(U_pref,cm/s)、6个流速区域(2—36 cm/s)下停留时间百分比(P_t,%)、偏好区域平均流速(V_mean,cm/s)和总游泳距离(D_1h,m)等游泳行为指标。结果显示,体质量和饥饿显著影响红鳍东方鲀幼鱼的U_crit、U_crit’、P_t、V_mean和D_1h。随体质量增加,实验鱼的U_crit、U_pref、V_mean和D_1h均逐渐升高,而U_crit...     

营养状态和代谢范围对锦鲫幼鱼群体行为的影响

为考察营养状态和代谢范围对鱼类群体行为的影响,研究以锦鲫(Carassius auratus)幼鱼为实验对象,在(25.4±0.2)℃条件下先测定其摄食代谢和能量代谢(标准代谢率, SMR;最大代谢率, MMR)计算代谢范围(AS=MMR–SMR),再测定5个“营养-AS”处理组的锦鲫鱼群体中的个体空间位置、摄食量及个体特征(如个体游泳速度和加速度)和群体特征(如个体游泳速度同步性、个体间距离、最近邻距离和群体极性)。研究发现:营养状态、饥饿、代谢范围、摄食和消化对鱼群中的个体空间位置均无影响。饥饿和消化对锦鲫群体的凝聚力并无影响,但饥饿降低该种鱼群体协调性的现象仅在消化期间存在,即群体中个体食物获取能力导致消化策略并非相同,由此引发个体游泳运动同步性更加紊乱,最终导致群体协调性下降。在正常营养状态的锦鲫群体中,群体前部的空间可赋予个体获得更多食物资源的生态收益,但饥饿消除该群体中个体空间分布生态收益的异质性。对照组摄食量与摄食水平与预测剩余的AS呈负相关,饥饿组摄食量与摄食水平与预测剩余的AS不相关。研究表明:在正常营养状态的锦鲫群体中,群体前部的空间可赋予个体获得更多食物资源的生态...     

Individual variation in metabolism and thermal tolerance in juvenile qingbo (Spinibarbus sinensis)

Studies of individual variation in the physiological performance of animals and their relationship with metabolism may provide insight into how selection influences diversity in phenotypic traits. Thus, the aims of the present study were to investigate variation in thermal tolerance and its relationship with individual metabolism in juvenile qingbo (Spinibarbus sinensis). To fulfill our goal, we first measured the resting metabolic rate (RMR), maximum metabolic rate (MMR), metabolic scope (MS, MMR–RMR) and excess post-exercise oxygen consumption (EPOC) of 40 fish at 25 °C. We then measured the critical thermal minimum (CT_min), lethal thermal minimum (LT_min), critical thermal maximum (CT_max), and lethal thermal maximum (LT_max) of 20 fish. Both MMR and MS were positively correlated with the metabolic recovery rate (MRR) (p = 0.001), indicating that high aerobic metabolic performance individuals possessed an advantage for the recovery of anaerobic metabolism. However, the negative correlation between EPOC and MRR (p = 0.017) indicated a slow recovery of the metabolism of high anaerobic metabolic capacity individuals. The RMR was positively correlated with CT_min and LT_min, whereas all of the metabolic rate parameters (RMR, MMR, and MS) were negatively correlated with CT_max and LT_max (p < 0.05), indicating that high aerobic metabolic performance individuals have a weakened thermal tolerance. These results suggested that there is a trade-off between aerobic metabolic performance and thermal tolerance.     

Intraspecific Scaling of the Resting and Maximum Metabolic Rates of the Crucian Carp (Carassius auratus)

The question of how the scaling of metabolic rate with body mass (M) is achieved in animals is unresolved. Here, we tested the cell metabolism hypothesis and the organ size hypothesis by assessing the mass scaling of the resting metabolic rate (RMR), maximum metabolic rate (MMR), erythrocyte size, and the masses of metabolically active organs in the crucian carp (Carassius auratus). The M of the crucian carp ranged from 4.5 to 323.9 g, representing an approximately 72-fold difference. The RMR and MMR increased with M according to the allometric equations RMR = 0.212M ^0.776 and MMR = 0.753M ^0.785. The scaling exponents for RMR (b _r) and MMR (b _m) obtained in crucian carp were close to each other. Thus, the factorial aerobic scope remained almost constant with increasing M. Although erythrocyte size was negatively correlated with both mass-specific RMR and absolute RMR adjusted to M, it and all other hematological parameters showed no significant relationship with M. These data demonstrate that the cell metabolism hypothesis does not describe metabolic scaling in the crucian carp, suggesting that erythrocyte size may not represent the general size of other cell types in this fish and the metabolic activity of cells may decrease as fish grows. The mass scaling exponents of active organs was lower than 1 while that of inactive organs was greater than 1, which suggests that the mass scaling of the RMR can be partly due to variance in the proportion of active/inactive organs in crucian carp. Furthermore, our results provide additional evidence supporting the correlation between locomotor capacity and metabolic scaling.     

溶氧水平对鲫鱼代谢模式的影响

为了探讨水体溶氧水平对鲫幼鱼(Carassius carassius)运动、消化能力及其交互作用的影响,在(25.0±0.5)℃温度条件下,测定了8(饱和溶氧水平)、2和1mg/L溶氧水平下摄食(饱足摄食)和空腹组(空腹2 d)鲫鱼的临界游泳速度(Ucrit)、运动前耗氧率(MO2pre-exercise)、活跃耗氧率(MO2active)和代谢范围(MS)。摄食诱导的耗氧率上升在各溶氧水平下无显著差异。在饱和溶氧水平下,摄食组和空腹组的Ucrit没有显著差异,但在1和2 mg/L条件下,摄食组的Ucrit显著低于空腹组(P<0.05)。在饱和溶氧水平条件下,消化和运动诱导的耗氧率上升在各个游泳水平均能完全叠加,且摄食组鱼类与空腹组鱼类具有相似的MS和Ucrit和更高的MO2active,提示鲫鱼在常氧下为添加代谢模式。随着溶氧水平下降至2和1mg/L,呼吸能力(摄食组的MO2active)对溶氧水平下降较运动耗氧率更为敏感,消化诱导的耗氧率增加只能在较低游泳速度叠加,与空腹组鱼类比较,摄食组鱼类的MS和Ucrit显著下降,MO2active无显著差异,提示低氧下消化和运动对氧气需求竞争的加剧使其代谢模式转化为消化优先。     

五种淡水鱼类幼鱼游泳能力的比较

为了探讨栖息于不同生境中鱼类的游泳能力和偏好游泳速度及其生理机制,本研究以中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)、异育银鲫(Carassius auratus gibelio)、岩原鲤(Procypris rabaudi)、青鱼(Mylopharyngodon piceus)和胭脂鱼(Myxocryprinus asiaticus)5种鱼的幼鱼为对象,在(25±1)℃条件下测定了5种鱼类的标准代谢率(SMR)、最大代谢率(MMR)、有氧代谢范围(MS)、临界游泳速度(Ucrit)、最大匀加速游泳速度(Ucat)和偏好游泳速度(Upref)。结果发现:5种实验鱼中,中华倒刺鲃的游泳能力最强,游泳能力较差的为青鱼和胭脂鱼;5种鱼之间的代谢和游泳能力差异显著,其偏好游泳速度主要集中在(10~24.5cm·s^-1)区域。研究表明,鱼类游泳能力的种间差异可能主要由心鳃系统相关的呼吸能力和体型相关的游泳效率所决定。本研究提供的有关鱼类游泳能力、偏好游泳速度等资料对于鱼道设计等有一定的参考价值。