长时间升温胁迫对中间球海胆行为、生长及子代性状的影响

发布时间：2020-02-12 20:24

【摘要】：中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)属棘皮动物门、海胆纲、正形目、球海胆科。自然生活区主要分布在潮间带和浅海区的岩礁、沙石和砾石等海域。中间球海胆属冷水性棘皮动物,对温度变化非常敏感。另外,在海洋生态系统中,它即是海带等大型藻类的消费者,也是多种海洋生物的食物,具有重要的生态功能。重要的生态研究价值以及强烈的热敏感性共同决定了中间球海胆是研究海洋温度变化对海洋生物影响的理想模式生物。在本研究中,分别将中间球海胆置于正常实验室水温条件和长时间升温条件(实验室水温基础上+～3°C)下正常养殖15个月。在实验开始后～31周时,比较了两种环境下中间球海胆在遮蔽行为、掩蔽行为翻转行为的异同;在实验开始后～4个月和～10个月时,分别对两组海胆进行取样解剖,比较两组海胆在不同时间线上,其适合度相关性状的异同;在实验开始后15个月,分别在两种温度条件下进行完全正交实验,研究了子代温度、交配方案、亲本效应对经历长时间升温适应的中间球海胆的子代幼体卵径、受精率、孵化率、存活、体尺性状、畸形率和变态率的复合影响。现将主要结果摘要如下:研究了长时间升温环境(+～3°C,31周)对中间球海胆遮蔽、掩蔽和翻转行为的影响。结果表明,长时间升温对三种行为活动有着不同的影响作用。长时间升温环境显著降低了中间球海胆的遮蔽行为,其首次遮蔽时间较正常水温组明显增加,发生遮蔽行为的海胆个数和平均背附贝壳数较正常水温组显著减少。相对的,长时间升温环境显著增强了中间球海胆的掩蔽行为。而中间球海胆的翻转行为在两水温组别间无明显差异。比较研究了短期升温环境(～4个月)和长时间升温环境(～10个月)对中间球海胆适合度相关性状的影响。结果显示,长时间升温条件显著影响了中间球海胆的壳径、体重和壳重,而短期升温条件对这些性状无明显影响。这说明海洋温度升高对中间球海胆生长的影响需要经过较长时间的积累才能体现出来。在短期升温和长时间升温条件下,中间球海胆的壳高/壳径均显著增高。这表明长期升温环境对中间球海胆的形态学塑性产生了显著影响。中间球海胆的口器性状在两个时间节点均表现了明显的稳健特征,而中间球海胆的肠组织则对温度变化较为敏感。HSP70基因的相对表达量是表征生物体抵御升温环境的重要生理指标。经过10个月的升温适应后,中间球海胆体内的HSP70基因的相对表达量显著升高。中间球海胆的外壳厚度在经历4个月的升温适应后,其外壳厚度明显增厚,而在经历10个月升温适应后,其外壳厚度与正常水温条件下生长的中间球海胆相比无明显差异,明显表现出了对长时间升温的适应性特征。研究了子代温度、交配方案、亲本效应对经历长时间升温适应的中间球海胆的子代幼体卵径、受精率、孵化率、存活、体尺性状、畸形率和变态率的复合影响。结果表明,海胆对海洋温度升高表现出的复杂的跨代适应特征。中间球海胆子代的受精率、腕长和变态率表现出了明显的跨代适应特征,而孵化率和大多数其他体尺性状则表现出了消极的滞留效应。中间球海胆对升温环境的适应体现出了明显的母本效应和父本效应,且亲本效应的影响表现出了明显的时空差异性。本研究表明,当中间球海胆的子代幼体生长于正常实验室水温环境时,其多数生物性状表现出了对升温环境的跨代适应特征。而当中间球海胆的子代幼体生长于升温环境条件下时,中间球海胆无法展现良好的跨代适应机制。根据现有数据,我们预测,中间球海胆在未来海洋温度不断升高的情况下,将会遇到严峻的生存危机,因为,无论亲本是否经历了长时间的升温适应过程,其子代海胆幼体在升温环境(+～3°C)下均无法正常存活、生长。
【图文】：

实验周期,海胆,海水温度,水温

整个实验周期内（2015 年 7 月 8 日-2016 年 2 月 1 日），长时间升温适应组和实验室水温水温度变化。g. 2-1 Water temperatures of groups L (laboratory temperature) and H (high temperatduring the experiment from July 8, 2015 to February 1, 2016.两组实验组的水温控制分别由两组水温控制系统（大连汇新钛设备有限公司，现，每组控温系统由三个独立水槽 (750 × 430 × 430 mm, ~139 L)，串联而成，循环流水功能，在实验过程中，利用全自动水质检测仪（YSI, USA），不定期检测，各项水质指标范围为：盐度 31.62-32.32，pH 7.97-8.25,溶氧 5.1-6.6 g.mL质指标均在海胆的最适适应范围内。从 3000 只海胆中随机挑选 900 只，每只0 只海胆，两组海胆的体重 (1.67 ± 0.31 g, P>0.05)和壳径(10.0 ± 0.3 mm, P>0.0差异。实验中饱食投喂新鲜海带或石莼，每五天吸底去除残饵和海胆粪便，并一。正常光照。经过 31 周的温度适应后，在 2016 年 1 月 30 日-2 月 1 日间分度处理组海胆的翻转、遮蔽和掩蔽行为，两组海胆的测试温度分别为 11°C 和 1 遮蔽行为

行为,实验装置,海胆

验开始 2 小时后，分别统计 20 只海胆中发生遮蔽行为海胆的数量及其数。蔽行为海胆的掩蔽行分别在一个水浴控温（与对应实验组水温相同）的方形塑料0 mm)中进行，每组使用不同的海胆重复实验 4 次，每次测试 20 只海胆下：塑料箱两侧四分之一的区域用黑色不透明胶带遮蔽，形成两侧的阴暗区方 500mm 处悬挂一只荧光灯(28W, Opple Co. China)作为光源。水箱中间约为 120 lx。在两侧的阴暗区域，照度为 5-10 lx（图 2-2 中的阴影区）源前，，20 只海胆被放置在水箱的中间线上 (图 2-2 中的红线)，打开光源一只海胆从中间线位置穿过红线进入阴暗区域，即被视为掩蔽成功,6,7,8,9,10,15,20,25,30 分钟时，记录掩蔽成功的海胆数量。具体实验设计参
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S917.4

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