捕食胁迫对鲫鱼幼鱼日常代谢和个性行为的影响(共12页)

1、PAGE 第 PAGE 12 页 （共 NUMPAGES 12 页）捕食(b sh)胁迫对鲫幼鱼日常代谢(dixi)和个性行为(xngwi)的影响生命科学学院 生物技术专业 2011级 马 建指导教师 曾令清摘 要：环境的差异对鱼类行为和代谢影响较大，为了研究不同环境对鲫鱼行为影响以及代谢的测定，本研究在250.5条件下对鲫鱼（Carassius auratus）驯养1周，测定80尾驯化鱼的静止代谢率（resting metabolic rate ,RMR），从中挑选不同RMR的40尾作为实验鱼（高RMR的20尾、低RMR的20尾），通过人工制造出两种不同的环境（正常环境、捕食胁迫环境），从而

2、诱导、测定实验鱼的静止代谢率（resting metabolic rate ,RMR）；随后测定对单尾鱼勇敢性（boldness）、好斗性（aggression）的影响。本研究表明：鲫鱼幼鱼的日常代谢率在整个实验过程中的重复性较好；在捕食胁迫前后，鲫鱼幼鱼的勇敢性与好斗性差异均不显著。关键词：鲫鱼；静止代谢率；勇敢性；好斗性Abstract: Differences environmental effects on fish behavior and metabolism of a large, in order to study the effects of different enviro

3、nments on fish behavior and metabolism measured in this study at 25 0.5 conditions on carp (Carassius auratus) domesticated one week measured 80 domesticated fish resting metabolic rate (resting metabolic rate, RMR), pick and choose different RMR of 40 as an experimental fish (RMR of 20 high, 20 low

4、 RMR), and by artificially create two different environments (normal environment predation stress environment), which induced experimental fish measured resting metabolic rate (resting metabolic rate, RMR); brave resistance (boldness), aggressiveness (aggression) impact on the subsequent determinati

5、on of single fish. This study shows that: the daily metabolic rate of juvenile fish in the whole process of reproducible experiments; stress around the prey, brave and aggressive sex differences were not significant carp fingerlings.Key words: carp; resting metabolic rate; boldness; aggression动物的行为特

6、征具有(jyu)稳定个体差异现象，被称作“动物(dngw)个性”（Animal personality）1。有关种群的个体差异很少在个体间形态上进行比较，因为同一物种的不同(b tn)个体在外观形态十分相似。除外观形态以外，研究人员主要从种群个体的生理功能和行为特征上进行分析。最近，有关鱼类种内个体差异的研究也逐渐成为鱼类生态学的研究热点，并且多以鱼类静止代谢率（Resting metabolic rate, RMR）的个体差异作为研究起点2-3，这是因为静止代谢是是动物生活史重要的能量代谢参数之一，它影响机体生理功能（如生长、运动、繁殖）的能量分配4。因此，不同生理功能与行为之间的能量分配权

7、衡可能导致动物种内个体的生活史对策和适合度在时空上存在差异，相关研究具有重要的理论意义和研究价值。鱼类肥满度是反应鱼类肥瘦程度及生长情况的指标之一，是渔业合理利用的指标参数，是渔业生物学研究者用来判断鱼类生长好坏和渔获物质量优劣的指标5。肥满度又被称为丰满度。起计算公式有很多，常用的一般为K=(W/L3) 100,其中W为鱼的体重，L为鱼的体长。资料显示，鱼类肥满度与鱼类在不同的生长环境中相关联性的研究较少，研究其中的关系有助于分析并推测硬骨鱼类相关的生物学特性，可以为硬骨鱼类对环境的适应性研究提供一部分基础资料。鲫（Carassius auratus）是广泛分布在温带地区淡水水域的底栖杂食性

8、鱼类。其生性活泼好动，适应性强，现已成为相关研究的理想材料。本研究以鲫幼鱼为实验对象，研究鲫的静止代谢率（resting metabolic rate, RMR），测定鲫幼鱼在不同样条件下日常代谢率的重复性测定单尾鱼在不同条件下的勇敢性以及好斗性，并对两种条件下测量的勇敢性与好斗性指标进行对比以期测定鱼类在不同的生长环境中的行为及代谢提供基础资料。1 材料(cilio)与方法1.1 实验(shyn)鱼的来源及驯养实验(shyn)于2014年7月7日至2014年8月24日进行。鲫鱼购自重庆市北碚区歇马镇养殖基地。对实验鱼先进行PIT标记后在重庆师范大学水生实验室自净化循环控温水槽（20 L）中驯

9、养1周，驯养的水温为250.5 （与鲫鱼养殖水温一致），驯养期间以商业饲料（中国通威公司）每天定量投喂三次，投喂时间分别为每天9:00、15:00、19:00。投喂0.5 h后用虹吸法清除残饵和粪便，日换水量约为驯化水体的10%；实验用水为曝气控温后的自来水，用充气泵不断向充气，是溶氧水平接近于饱和。温度控制在温度控制为（250.5），溶氧水平 7 mg/L，光周期为光照14 L：10 D。1.2 实验设计驯养结束后，测定80尾驯化鱼的静止代谢率（resting metabolic rate, RMR），从中挑选不同RMR（190.82618.18）的40尾（9.04 0.15 g）作为实验鱼

10、（高RMR的20尾、低RMR的20尾，），分别将实验鱼移入编号的单个养殖单元（120 L）中以便实验进行。随后测定实验鱼在正常驯养条件下的静止代谢率（resting metabolic rate ,RMR）、勇敢性（boldness）、好斗性（aggression）；在测定完成以后，将实验鱼进行捕食胁迫，捕食胁迫方法如下：将实验鱼与捕食者（本研究采用乌鳢，体重600g）同时置于一个水槽，水槽大小长1.2 m 宽0.5 m 深0.5 m。在捕食胁迫期间40尾鲫幼鱼与一尾乌鳢一同喂养七天的时间。每天9：00和21：00对实验鱼2%总体重投喂浮性饲料。胁迫七天以后进行单尾鱼的静止代谢率、勇敢性以及好

11、斗性测定。期间，共有5尾实验鱼被乌鳢所捕食6。捕食胁迫(xip)完成以后，在测定实验鱼静止(jngzh)代谢率（resting metabolic rate ,RMR）、勇敢(ynggn)性（boldness）、好斗性（aggression）。1.3 静止代谢率的测定静止代谢率的测定器材选用重庆师范大学动物学实验室自行设计的流水式呼吸代谢仪进行测定。实验测定时，测定每条实验鱼的体重（g）、体长（cm），提前24 h将用于实验的鲫鱼幼鱼（n = 80）装入呼吸室适应环境，适应完毕后分别在每天的9:00、11:00、13:00、15:00、17:00、19:00和21:00时测定每条实验鱼的耗氧率

12、，采用呼吸代谢仪所配备的溶氧仪（HQ30d, 美国哈希公司）测定溶氧值，测定时间1 d，将重复测定的耗氧率取平均值作为静止代谢率。计算静止代谢率（mg O2/kgh）的公式为：式中，O2是实验室呼吸室出口处溶氧与空白对照的差值（mg/L），v是实验呼吸室出水口的流量（L/h），由呼吸室出水口每流出50 ml水所需要的时间计算获得，m为每尾实验幼鱼的体重（kg）。1.4 勇敢性测定利用模拟捕食者存在下的鱼类活动状况（如潜伏时间、潜伏比例、接近食物距离等）评价；用于评价实验鱼在不确定环境中的风险承担能力，特别是在有捕食者或其它因素的环境中。在单尾鱼行为测定的当天上午，进行勇敢度测定。当摄像水箱内的

13、实验个体在距离食物区一倍体长以内准备或进行摄食时，快速使白鹭模型进行模拟捕食攻击，使白鹭的喙侵入水中3 cm，后快速上升。选择白鹭模型模拟捕食者袭击的原因7：本实验购买的实验鱼种为鱼塘养殖，最大的风险经历就是鸟类捕食。待模拟捕食袭击结束之后，对实验区连续摄像10 min，每尾鱼的勇敢性行为重复测定一次。对所获的视频进行分析，可计算实验鱼个体再次摄食的潜伏时间（袭击后至再次摄食的最短时间），时间越短，勇敢度越高。1.5 好斗(ho du)性测定在勇敢(ynggn)性测定完毕后，提前2 h将实验(shyn)鱼放入好斗性行为实验装置的竞技场，竞技场的大小为长35 cm 25 cm，实验鱼可以在其中自

14、由活动，以降低鱼对实验水箱新异感。实验个体与入侵个体的大小相当，将入侵个体置于呼吸室内并轻轻放于竞技场内，随后连续摄像10 min。入侵个体鱼共5尾，即重复摄像5次，而实验鱼个体保持不换。对摄像视频资料进行分析，常见参数包括警告（Charge）、追随（Chases）时间、撕咬（Bites）频率（次/min）8。实验个体对入侵个体的撕咬（冲击呼吸室）的次数越多，该实验个体的好斗性越强。（1）警告行为定义：当实验鱼开始出现头朝向呼吸室中入侵者、并且游向入侵者时，这一行为的出现表现实验鱼开始攻击入侵者，该行为可能在拍摄视频的所有时间段出现，因此，需要计算所有行为的次数。（2）追随时间：在警告之后，实

15、验鱼随着入侵者的移动而发生质心移动，计算次数。（3）撕咬频率：实验鱼表现用力撞击呼吸室外壁而摆尾频率较快，计算撕咬次数。1.6 数据处理与数理统计 分析用 Excel 2003软件对所有实验数据作常规计算。其中实验鱼的静止代谢率、体重、体长和肥满度在代谢组（高RMR与低RMR）以及捕食胁迫前后的显著性比较采用T检验。捕食胁迫前后实验鱼的静止代谢率和行为参数的重复性用组内相关分析（ICC），而静止代谢率与行为参数的相关性用斯皮尔曼等级相关分析。所有实验数据均用“平均值标准误”（MeansSE）表示，显著性水平为P 0.05。2 结果(ji gu)2.1 静止(jngzh)代谢率本研究所采用(ci

16、yng)的鲫鱼幼鱼的静止代谢率和形态参数如表1所示。在捕食胁迫之前，高RMR的静止代谢率与低RMR差异显著（P0.001）；然而，体重、体长及肥满度差异均不显著。在捕食胁迫之后，高RMR与低RMR的代谢率无显著差异；两组的体重、体长及肥满度均无显著差异。表1 鲫鱼幼鱼的日常代谢率与形态参数代谢组静止代谢率（mg O2/kg.h）体重（g）体长（cm）肥满度（g/cm3）捕食胁迫前高RMR270.021.911.990.437.40.12.940.05低RMR456.238.012.150.437.40.13.020.04P0.0010.7940.7400.213捕食胁迫后高RMR287.025

17、.912.140.397.50.12.920.04低RMR360.427.711.740.437.30.13.020.08P0.0790.5220.2050.303鲫鱼幼鱼的静止代谢率在整个实验过程中的重复性较好(图1)（r = 0.322, n = 35, P = 0.028）。图1 鲫鱼幼鱼日常(rchng)代谢率的重复性2.2 勇敢(ynggn)性和好斗性在捕食胁迫前后，鲫鱼幼鱼勇敢性参数对比如图2所示。其中鲫鱼幼鱼的潜伏时间(shjin)、警觉性均在捕食胁迫前后无相关性；鲫鱼幼鱼的往返次数、暴露时间在捕食胁迫前后均呈现一定的相关性。 在捕食胁迫前后，鲫鱼幼鱼的勇敢性对比：图2 捕食(b

18、 sh)胁迫前后鲫鱼幼鱼勇敢性的稳定性在捕食胁迫前后，鲫鱼幼鱼的勇敢性参数对比如图3所示。其中鲫鱼幼鱼的警告次数在捕食胁迫前后无相关性；鲫鱼幼鱼的追逐次数、撕咬(s yo)次数均呈现一定的相关性。在捕食胁迫(xip)前后，鲫鱼幼鱼的勇敢性对比：图3 捕食胁迫前后鲫鱼幼鱼好斗性的稳定性2.3 捕食胁迫前后勇敢性与好斗性关联的对比测定1中勇敢性与好斗性各项参数均无关联，如图4所示。图4 捕食胁迫(xip)前勇敢性与好斗性参数(cnsh)的关联(gunlin)测定1中勇敢性与好斗性各项参数均无关联，如图5所示。图5 捕食胁迫后勇敢性与好斗性参数的关联3 讨论(toln)稳定个体差异（Consiste

19、nt Individual Difference, CID）普遍存在于自然界中，它是指动物(dngw)表型（如生理、行为特征(tzhng)）的种内个体差异并且这种差异在一段时期内相对稳定（可重复测量）4。动物种群的特征不仅可通过与其它动物进行类比，而且还可通过考查动物种内的个体差异来评价，这可能是因为动物种内的个体差异特征是其与特定栖息环境的相互作用的结果。最近，有关鱼类种内个体差异的研究也逐渐成为鱼类生态学的研究热点，并且多以鱼类静止代谢率（Resting metabolic rate, RMR）的个体差异作为研究起点2-3，这是因为静止代谢是是动物生活史重要的能量代谢参数之一，它影响机体生

20、理功能（如生长、运动、繁殖）的能量分配4。环境胁迫（environmental stress) 是环境对鱼类所处的生存状态产生的压力, 环境对鱼类的各种刺激, 即为环境胁迫因子（environmental stress factor）9。胁迫的种类繁多, 养殖生产上常见的如温度、盐度、溶解氧、致病菌及饲养密度等。胁迫对鱼类生理机能影响的一个重要表现就是鱼体内血液成份的变化。神经内分泌系统的调节机制是将应激反应产生的激素分泌到血液中, 由血液循环系统带到靶细胞上发挥作用。鱼类血液与机体的代谢、营养状况及疾病有着密切的关系10。但是本次研究主要是利用捕食胁迫来进行试验。分析了鲫鱼幼鱼在正常生长条件

21、下的静止代谢率与鲫鱼幼鱼在捕食胁迫下的静止代谢率以及对鲫鱼幼鱼的行为影响。在捕食胁迫之前，高RMR的静止代谢率与低RMR差异显著（P0.001）；然而，体重、体长及肥满度差异均不显著。在捕食胁迫之后，高RMR与低RMR的代谢率无显著差异。对于鱼类勇敢性的研究，以往的研究多用快速垂直下降小捞网模拟捕食者，使其浸入水面以下5 cm并保持10 s，后快速上升。选择捞网模拟捕食者袭击的原因：人工繁殖的实验鱼在实验室驯养期间，最多的风险经历是我们用捞网去捞鱼，同时该种方法也有人使用4。但是本次研究所采用的方式是快速使白鹭模型进行模拟捕食攻击，使白鹭的喙侵入水中3cm，后快速上升5。本次实验所采用的幼鱼是

22、购自重庆市北碚区歇马镇养殖基地，实验鱼在养殖基地受到的最大威胁就是各种水禽的捕食。利用白鹭模型能更好的还原捕食环境，使鲫鱼幼鱼受到最大的惊吓，达到最大的试验效果。参考文献：1 Brown C, Burgess F, Braithwaite VA. Heritable and experiential effects on boldness in a tropical poeciliid J. Behavioural Ecology and Sociobiology, 2007.62: 237-243.2 Dingemanse NJ, Kazem AJN, Rale, D. Wright J.

23、Behavioural reaction norms: where animal personality meets individual plasticity J. Trends in Ecology and Evolution. 2010.25: 81-89.3 Marras S, Killen S S, Claireaux G, Domenici P, McKenzie D J. Behavioural and kinematic components of the fast-start escape response in fish: individual variation and temporal repeatability J. Journal of Experimental Biology. 2011.214: 3102-3110.4 Biro P, Stamps J A. Do consistent individual differences in metabolic rate promote consistent individual differences in behaviour?