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。     

力竭追赶训练对两种鲤科鱼类呼吸循环系统参数和力竭运动后代谢特征的影响

为了考察力竭追赶训练对中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)和岩原鲤(Procypris rabaudi)幼鱼呼吸循环系统和力竭运动后代谢特征的影响, 在(25±0.5)℃条件下, 将2种实验鱼各60尾 [体重分别为(28.36±0.08) g和(19.53±0.13) g]随机等分成对照组和训练组, 训练组进行1次/d共21d的力竭追赶训练。随后测定各组实验鱼的心脏和鳃指数、血液指标以及力竭运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption, EPOC)。结果发现: 2种鱼心脏指数、鳃指数、血红蛋白含量和红细胞数目在各自对照组和训练组之间都没有显著性差异; 岩原鲤对照组的鳃指数显著低于中华倒刺鲃对照组(P<0.05), 但心脏指数、血红蛋白含量和红细胞数目与中华倒刺鲃对照组无显著性差异。中华倒刺鲃训练组的运动前代谢率、运动代谢峰值、峰值比率、代谢恢复速率与其对照组没有显著差异, 但运动后恢复时间和过量耗氧显著大于对照组(P<0.05); 岩原鲤训练组的运动前代谢率显著低于其对照组(P<0.05), 但运动代谢峰值、峰值比率、运动后恢复时间、过量耗氧、代谢恢复速率与其对照组没有显著性差异。岩原鲤对照组的运动前代谢率、运动代谢峰值、过量耗氧和代谢恢复速率分别显著低于中华倒刺鲃对照组(P<0.05), 但峰值比率和运动后恢复时间与中华倒刺鲃对照组无显著性差异。研究表明: (1)力竭追赶训练对中华倒刺鲃和岩原鲤幼鱼的呼吸和循环系统参数没有产生显著性影响; (2)力竭追赶训练显著提高了中华倒刺鲃幼鱼的无氧代谢能力; (3)中华倒刺鲃幼鱼力竭运动前后代谢率显著高于岩原鲤幼鱼, 这可能与其较为活跃的习性有关。     

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。     

有氧运动训练和摄食对中华倒刺鲃幼鱼力竭运动后代谢特征的影响

为了探讨有氧运动训练和摄食对中华倒刺鲃（Spinibarbus sinensis）幼鱼力竭运动后代谢特征的影响,在（25±0.5）℃条件下,将120尾实验鱼[体重（21.35±0.05）g,体长（10.21±0.03）cm]随机分成4组,即:对照组、1、2和4 BL/s（体长/秒,body length/s）训练组,分别放置于不同流速下处理8周。随后测定各实验组心脏和鳃指数以及禁食或摄食（轻度麻醉灌喂体重1.5%的饵料）状态下的力竭运动后过量耗氧。结果发现:4 BL/s训练组的心脏和鳃指数都显著高于其他实验组（P < 0.05）;无论摄食与否,3个训练组运动前代谢率都显著高于对照组（P=0.001）,而各实验组过量耗氧均没有显著差异;在禁食状态下,仅4 BL/s训练组的运动代谢峰值和代谢率增量显著高于对照组,而在摄食状态下,3个训练组的运动代谢峰值和代谢率增量均显著高于对照组（P < 0.005）。与禁食组相比,摄食导致各处理组的运动前代谢率显著上升（P < 0.001）,但对运动代谢峰值没有显著影响;另外,摄食对照组代谢率增量和力竭运动后过量耗氧显著低于禁食对照组（P < 0.05）。研究表明:（1）有氧运动训练显著提高了中华倒刺鲃幼鱼的有氧代谢能力,这可能与其呼吸和循环系统功能的改善有关;（2）力竭运动能够诱导出中华倒刺鲃幼鱼的最大有氧代谢率;（3）摄食削弱了中华倒刺鲃幼鱼无氧代谢能力。     

中华倒刺鲃代谢表型的个体变异及其可重复性

种群内生物个体间代谢表型的变异普遍存在于生活史的各个阶段,已成为一个新兴的重要研究领域。尽管这种代谢表型个体变异的现象随处可见,然而这种变异性是否稳定存在至今尚无定论。为了探讨鱼类代谢表型的个体变异及其可重复性,本研究以中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为动物模型,分别于不同时间尺度下(0 d、5 d、15 d、30 d)测定了实验鱼的静止代谢率(resting metabolic rate,RMR)。结果表明:在较短的时间尺度内(0～5d,0～15 d),实验鱼RMR的个体变异具有可重复性(P0.05),而在较长的时间尺度内(0～30 d),RMR个体变异的重复性消失(P0.05);中华倒刺鲃代谢表型的个体变异仅具有相对的可重复性。     

溶氧水平对鳊鱼、中华倒刺鲃幼鱼游泳能力的影响

在(25 1)℃条件下, 以鳊鱼(Parabramis pekinensis)体重(4.70 0.11)g, n=32、中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)体重(3.26 0.06)g, n=32幼鱼为研究对象, 采用鱼类游泳代谢测定仪在水体溶氧为8、4、2、1 mgO2/L条件下分别测定其临界游泳速度(Ucrit)和游泳代谢率(MO2), 并计算出静止代谢率(MO2rest)、最大游泳代谢率(MO2max)、代谢范围(MS)及单位位移能耗(COT)等相关参数。结果显示, 随着溶氧水平的下降, 鳊鱼、中华倒刺鲃幼鱼的Ucrit均逐渐下降, 除中华倒刺鲃幼鱼的值在4与8 mgO2/L下没有显著性差异外, 其他各组均差异显著(P0.05); 在同一溶氧水平下的中华倒刺鲃Ucrit显著大于鳊鱼(P0.05)。两种鱼的MO2max和MS均随DO的下降而显著下降, 但MO2rest在溶氧水平低于1 mgO2/L才显著下降(P0.05)。研究还发现鳊鱼、中华倒刺鲃幼鱼的MO2在同一游泳速度下随溶氧水平下降而降低, 而在相同溶氧水平下随游泳速度的上升而显著升高(P0.05); COT随游泳速度上升而显著降低(P0.05), 但在高游泳速度下相对稳定, 在同一游泳速度下随着DO的下降有所减小。中华倒刺鲃的COT整体上小于鳊鱼, 且在低游泳速度下差异更大。87.5%(1-8 mgO2/L)溶氧水平的下降导致两种鱼类相似的Ucrit变化(53% vs. 50%), 但溶氧水平由8降到4 mgO2/L时, 鳊鱼32%MO2max的下降导致Ucrit下降13%, 但同样的溶氧水平下降虽然导致中华倒刺鲃的MO2max下降20%, 但由于MO2rest和COT的下降, 其Ucrit并没有显著的变化。实验结果表明: 不同溶氧水平对不同鱼种游泳能力的影响存在差异, 这种差异与其代谢对策密切相关。       

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。     

根际低氧胁迫对网纹甜瓜生长、根呼吸代谢及抗氧化酶活性的影响

采用气雾法栽培系统,研究了根际低氧（10% O₂和5% O₂）胁迫对网纹甜瓜果实发育期间植株生长、根呼吸代谢及抗氧化酶活性的影响.结果表明：与对照相比,低氧胁迫下,网纹甜瓜株高、根长降低,植株鲜、干物质量显著下降;根呼吸速率极显著低于对照（21% O₂）,且5% O₂处理下降幅度大于10% O₂处理;乳酸脱氢酶（LDH）、乙醇脱氢酶（ADH）和丙酮酸脱羧酶（PDC）活性较对照显著升高,而苹果酸脱氢酶（MDH）活性显著降低;根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量显著高于对照,其中10% O₂处理抗氧化酶活性升高幅度显著大于5% O₂处理,而MDA含量5% O₂处理高于10% O₂处理.说明网纹甜瓜果实发育期间根际氧浓度降到10%及其以下时,根系有氧呼吸明显受阻,无氧呼吸代谢被促进,同时根系抗氧化酶发生应激反应,但随低氧胁迫时间的延长,根细胞质膜过氧化程度加剧,根系受到伤害,植株生长受到抑制,最终导致果实产量和品质下降.     

饥饿对中华倒刺鲃幼鱼代谢、个性和集群的影响

在自然界中,环境变化、季节更替和人为因素造成食物资源时空分布的不均一性,导致鱼类经常面临食物资源短缺的环境胁迫,对其能量代谢和行为造成一定影响。为考察食物资源短缺下暖水性鲤科鱼类能量代谢、个性与集群行为的应对策略及其可能的内在关联,选取中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)幼鱼为实验对象,分别测定饥饿组(2周)和对照组(维持日粮)在处理前后实验鱼的标准代谢率(Standard metabolic rate,SMR)、个性行为(勇敢性、探索性和活跃性)以及实验处理后的集群行为(凝聚力和协调性)。研究发现:(1)饥饿组和对照组实验过程中实验鱼SMR均显著下降,但仅饥饿组实验鱼SMR具有重复性;(2)饥饿导致中华倒刺鲃幼鱼勇敢性、探索性、活跃性均显著增加;(3)饥饿导致群体成员间距离缩短,游泳速度及其同步性上升。研究表明:饥饿后的中华倒刺鲃不仅适应性降低SMR以减少能量消耗,而且呈现出更高的勇敢性、探索性和活跃性以利于获取食物资源;饥饿迫使中华倒刺鲃群体提高凝聚力和协调性,可能有助于提高群体的生存能力。     

鲫幼鱼游泳运动能力的个体变异与表型关联

为考察鲤科鱼类运动能力的个体变异和表型关联及不同加速度对匀加速游泳能力的影响, 研究在(25±0.5)℃条件下测定鲫(Carassius auratus)幼鱼的静止代谢率(Resting metabolic rate, RMR), 通过临界游泳速度(Critical swimming speed, U_crit)法和过量耗氧(EPOC)法获取实验鱼的最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)、代谢空间(Aerobic scope, AS=MMR-RMR)、相对代谢空间(Factorial aerobic scope, FAS=MMR/RMR)、U_crit及步法转换速度(Gait transition speed, U_gt), 并在不同加速度(0.083、0.167、0.250、0.333 cm/s2)下测定鲫幼鱼的匀加速游泳能力(Constant accelerated test, U_cat)和U_gt。研究发现: 鲫幼鱼的MMR和AS与U_crit均呈正相关, 但RMR与U_crit不相关; 能量代谢参数(MMR、AS、RMR)与U_gt不相关。U_crit法获取的MMR、AS、FAS与EPOC法均无平均值的显著性差异, 但2种方法获得的上述参数具有较高的个体重复性; 鲫幼鱼的能量代谢参数之间存在表型关联并且关联方向不尽相同。鲫幼鱼的U_crit和U_gt均小于各加速度下的U_cat和U_gt, 加速度对U_cat测定无影响但对U_gt有影响。鲫幼鱼的U_gt与U_crit或U_cat呈正相关, 并且其匀加速游泳能力参数在不同加速度下保持较高的重复性。除0.333 cm/s2外, 其他加速度下鲫幼鱼U_cat的无氧代谢组分(U_cat-U_gt)与U_cat呈正相关; 然而, 鲫幼鱼的有氧代谢组分(U_gt)与无氧代谢组分(U_cat-U_gt)呈负相关。研究表明: U_crit法和EPOC法诱导鲫幼鱼的有氧代谢能力无方法学差异; 鲫幼鱼的能量代谢存在表型关联, 其匀加速游泳能力具有稳定个体差异, 并且该种鱼的有氧代谢与无氧代谢存在权衡。     

Fat-free mass and excess post-exercise oxygen consumption in the 40 minutes after short-duration exhaustive exercise in young male Japanese athletes

The relationship between fat-free mass (FFM) and excess post-exercise oxygen consumption (EPOC) has not been well researched because of the relatively small number of subjects studied. This study investigated the effects of FFM on EPOC and EPOC/maximum oxygen consumption. 250 Japanese male athletes between 16 and 21 years old from Nagasaki prefecture had their EPOC measured up to 40 minutes after short-duration exhaustive exercise. The value was named as EPOC40 min. The proportions of EPOC up to 1, 3, 6, 10, and 25 minutes to EPOC40 min were calculated and named as P1, P3, P6, P10, and P25, respectively. Body size and composition, VO2max and resting metabolic rate (RMR) were also measured. Mean EPOC40 min was 9.04 L or 158 ml/kg FFM. EPOC40 min was related to FFM (r=0.55, p<0.001) and VO2max (r=0.37, p<0.001). The ratio of EPOC40 min to VO2max was related to FFM (r=0.28, p<0.001). P1, P3, P6, P10, and P25 were negatively related to EPOC40 min/FFM, EPOC40 min/VO2max, and FFM. Athletes who had larger FFM had larger EPOC40 40 min and EPOC40 40 min/VO2max, and smaller P1, P3, P10, and P25.     

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.     

The effects of meal size on postprandial metabolic response and post-exercise metabolic recovery process in juvenile black carp (Mylopharyngodon piceus)

The effects of meal size on the postprandial metabolic response and of digestion on the post-exercise metabolic recovery process were investigated in juvenile black carp (Mylopharyngodon piceus) . Experimental fish were forcedly fed with compound feed (meal sizes: 0.5%, 1% and 2% body weight). Then, the postprandial oxygen consumption rate and excess post-exercise oxygen consumption (EPOC) of the experimental fish were measured. Both the duration and the peak of oxygen consumption rate (PMR) increased with increasing meal size. The peak post-exercise metabolic rate of digesting fish were significantly higher, whereas EPOC magnitude and its duration were significantly smaller or (shorter) than those in the fasting fish. It is suggested that (1) this fish fulfills the increased energy demand during the digestive process by increasing PMR and by prolonging SDA duration with increasing meal size and (2) digesting fish might decrease their anaerobic exhaustive activity but increase the post-exercise recovery capacity.     

横断山区中华姬鼠的体温调节和蒸发失水

为探讨中华姬鼠的生理生态适应特征,对该鼠的代谢率、热传导、体温和蒸发失水等生理生态指标随环境温度从-5℃ ～ 35℃ 的变化进行了测定。结果表明:中华姬鼠的热中性区(TNZ)为20℃ ～ 30℃ ,平均体温为37. 2 ±0.3℃ ,体温在20℃ ～30℃ 范围内维持恒定;基础代谢率为3.17 ±0.08 ml O₂ / g· h,最大非颤抖性产热为5.99 ±0.58 ml O₂ / g· h,非颤抖性产热范围(最大非颤抖性产热与基础代谢率的比率)为1. 90,平均最小热传导(Cm )为0.16 ± 0.02 ml O₂ / g· h℃ ,热中性区内,中华姬鼠的F 值(RMR /Kleiber 期望RMR)/ (C /Bradley 期望C)为1.58 ±0.10,中华姬鼠的蒸发失水随着温度增高而增加,蒸发失水在35℃ 达到峰值,为0.10 ±0.02 mgH₂ O/ g· h。这些结果表明中华姬鼠对林地的适应特征是:基础代谢率较高,体温相对较低,最小热传导率与期望值相当,热中性区较宽,下临界温度较低;较高的最大非颤抖性产热和非颤抖性产热范围;蒸发失水在体温调节中占一定地位;这些特征与该物种的生活习性和栖息生境等因素密切相关,也可能是该物种对横断山区的适应对策。     

臭氧浓度升高对坪用高羊茅生长、亚细胞结构及活性氧代谢的影响

通过开顶箱(OTCs)模拟,以环境臭氧(O₃)浓度约40 nmol·mol^-1为对照,研究大气O₃浓度升高(80和160 nmol·mol^-1O₃)对冷季型草坪草高羊茅生长、亚细胞结构及其活性氧代谢的影响.结果表明: 14 d的80 nmol·mol^-1O₃熏蒸使高羊茅株高和叶宽降低,总生物量降低43.7%,老叶变黄,而160 nmol·mol^-1O₃处理高羊茅叶出现大量枯死褐斑,叶尖坏死,新叶卷曲,总生物量降低46.2%,叶肉细胞膜卷曲,叶绿体和线粒体受损严重.与对照相比,80和160 nmol·mol^-1O₃熏蒸下高羊茅叶片超氧阴离子(O₂^-·)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量显著增加,抗氧化酶活性显著升高,但叶片总酚含量和抗氧化能力随O₃浓度升高而先升高后降低.在明显O₃伤害症状出现之前,O₃已对高羊茅的生长和抗氧化代谢产生不利影响;高羊茅抗氧化系统虽对O₃浓度的升高存在一定的适应性反应,但其不能抵御过高浓度的长期胁迫和伤害.     

Response of corn to combinations of atrazine, propyl gallate and ozone

Growth chamber experiments were conducted to determine the influence of the air pollutant ozone (O₃) [0.2 and 0.3 ppm (v/v)] on the growth of corn (Zea mays L.) treated with the herbicide atrazine (2.5 and 3.5 kg/ha) and the antioxidant propyl gallate (5 and 8 kg/ha). At both concentrations O₃ at 0.3 ppm alone reduced dry weights of corn and chlorophyll. Chlorophyll a was more affected than chlorophyll b by O₃ at 0.3 ppm alone and in combination with atrazine. Propyl gallate at both rates protected corn against O₃ injury. The interaction between atrazine and O₃ at 0.2 ppm was additive whereas at 0.3 ppm it was antagonistic. But combinations of atrazine and propyl gallate did not protect corn from O₃ injury.