限食及恢复投喂对春鲤幼鱼摄食、生长和鱼体组成的影响

周良星1,2韩 冬1朱晓鸣1杨云霞1解绶启1

(1．中国科学院水生生物研究所, 淡水生态与生物技术国家重点实验室, 武汉 430072; 2．中国科学院大学, 北京 100049)

在生活史过程中, 因自然界中食物时空分布的不均匀性、季节更替或环境剧变等原因, 鱼类经常会在生活周期的一定阶段面临食物资源的缺乏而受到饥饿胁迫。不同种类的鱼对饥饿的耐受力和适应性特征不同。有关饥饿对鱼类生理生态学状况影响的研究有助于了解鱼类适应饥饿胁迫的生态对策, 具有重要的理论意义; 该方面的资料对渔业资源管理及水产养殖等方面的实践也有重要的指导意义[1]。投喂量是水产养殖生产管理上的一个重要因素。由于饲料费用占集约化渔业生产成本的50%以上, 因而研究鱼类生长率与投喂量水平的关系具有重要意义[2]。适当的投喂策略可以降低饲料费用和减少水产养殖引起的水体污染。

春鲤(Cyprinus longipectoralis)俗称春鱼, 属鲤形目、鲤科、鲤属, 个体较大, 肉味鲜美, 历史上产量较高, 是云南省几种淡水土著鲤鱼中经济价值较高的一个品种,是洱海中的主要经济鱼类。由于水域环境的改变以及人们对洱海渔业的开发, 20世纪70年代后期春鲤数量明显减少, 现在上市数量已极少[3]。目前, 有关春鲤的研究报道比较少。本文通过研究限食和恢复投喂对春鲤摄食、生长和体成分的影响, 旨在为探讨其应对饥饿的生理生态学机制及适合春鲤的养殖模式和投喂策略提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 养殖系统

实验于2011年7月10日至9月4日在阳逻基地进行。实验系统为20个方形灰色塑料鱼缸(67 cm× 46 cm× 50 cm, 水体积130 L)组成的室内微流水系统, 水流速度保持为5 L/min。实验水源为经过活性炭脱氯和蓄水池曝气处理的自来水, 24h间断充氧。实验期间每天测一次水温, 每周测一次水体溶氧和氨氮。水温波动于(28±2)℃,水体中溶氧保持在6 mg/L以上, 氨氮浓度小于0.5 mg/L,余氯浓度小于0.05 mg/L。实验采用自然光照。

1.2 实验饲料与实验设计

实验用饲料配方及化学成分(表1)。原料经过40目筛后充分混匀, 经螺旋压杠饲料制粒机制成直径0.5 mm颗粒, 70℃烘干后, 置于−4℃冰箱中备用。

实验分5个处理组, 每个处理组均有4个重复。实验前4周分别对5组春鲤按饱食、75%饱食、50%饱食、25%饱食和饥饿5个投喂水平进行投喂, 后4周5个处理组均饱食投喂。

表1 饲料组成与饲料的化学成分(%干物质)Tab. 1 Diet formulation and chemical composition of the experimental diet (% dry matter)

1.3 实验鱼和饲养实验

实验所用的春鲤(C. longipectoralis)购自云南省大理州洱源县右所鱼种场。实验鱼在室内水泥池以实验饲料驯养2周以上。实验开始时, 选取经过24h饥饿而体质健壮、规格整齐的个体(平均每尾重1.1 g), 随机放入20个方形灰色塑料鱼缸, 每缸放养35尾, 进行为期8周的生长实验。实验期间, 每天9:00和15:00定时投喂, 投喂1h后用虹吸法收集残饵, 60℃烘干称重以计算饱食摄食量, 其他各处理组分别按饱食投喂水平的75%、50%、25%和0进行投喂; 实验的后4周各组均饱食投喂。实验期间, 每天用虹吸法移除实验鱼粪便以减小水体的氨氮浓度。实验结束后, 在没有鱼的缸中分别投放对应的已称重饲料, 1h后回收饲料, 60℃烘干后称重, 计算饲料的溶失率, 用来校正实际摄食量。

1.4 实验取样和样品分析

实验开始时, 随机取3组鱼抹干称重, −4℃保存, 用以测定初始鱼体生化成分; 限食阶段结束前禁食24h, 每缸取11尾鱼抹干称重, 留待测定鱼体生化成分; 实验结束前禁食24h, 每缸鱼带水称重后随机选取若干尾再抹干称重, −4℃保存, 用以测定终末鱼体生化成分。

实验中测定的生化成分包括饲料和实验鱼体样品的干物质、粗蛋白、粗脂肪、灰分和总能。以上参数的测定均参照AOAC(1984)的方法。干物质含量通过在105℃下烘烤至恒重测得。粗蛋白含量用凯氏定氮仪(2300Kjeltec Analyzer Unit, FOSS TECATOR, Sweden)测定; 粗脂肪用索氏抽提法(Soxtoc system HT6, Tecator, Haganas, Sweden)以乙醚为溶剂测定; 灰分在马福炉中550℃下充分灼烧测得; 能值用Phillipson 能量计(Phillipson microbomb calorimeter, Gentry Instruments Inc., Aiken, USA)测定。每个样品测定两个平行样。

1.5 数据处理及统计分析

实验鱼的摄食率(Feeding rate, FR)、特定生长率(Specific growth rate, SGR)、饲料效率 (Feed efficiency, FE)的计算公式如下:

摄食率(FR, %BW/d)=100×摄食量/[(初始体重+终末体重)/2]/天数

特定生长率(SGR, %/d)=100×(ln鱼体末重−ln鱼体初重)/天数

饲料效率(FE, %)=100×(鱼体末重−鱼体初重)/摄食量

使用SPSS 13.0 for windows 对所得的实验数据作单因素方差分析(One-way ANOVA), 若差异显著(P<0.05),则进行Duncan’s多重比较检验组间的差异。

2 结果

2.1 春鲤的生长

实验结果(表2), 限食阶段投喂水平低于50%饱食时,显著降低了春鲤的体重和特定生长率(P<0.05); 投喂水平为50%饱食、75%饱食、饱食时, 其体重和特定生长率无显著差异(P>0.05)。

4周限食投喂结束后, 各处理组均再进行4周饱食投喂。如图1所示, 可以发现, 尽管25%饱食组和饥饿组的终末体重低于对照组, 但已经与后者无显著差异(P>0.05)。在饱食投喂的后4周里, 25%饱食组和饥饿组的特定生长率显著高于对照组(P<0.05)。

2.2 春鲤的摄食和饲料利用

图1 春鲤的体重变化Fig. 1 Effect of ration restriction and refeeding on body weight of C. longipectoralis

实验结果(表2), 前4周, 春鲤摄食率的差异是人为控制的限食投喂水平所致。50%饱食组的饲料效率最高。后4周, 各组都进行饱食投喂。可以发现, 饥饿组的摄食率显著低于其他各组(P<0.05), 25%饱食组的摄食率也较低; 但25%饱食组和饥饿组的饲料效率显著的高于对照组(P<0.05)。

2.3 春鲤的鱼体组成

经过限量投喂和恢复投喂后, 不仅鱼的体重发生改变, 鱼体的生化组成也相应发生变化。如表3所示, 经过4周限食投喂, 春鲤的干物质含量随投喂水平减少而逐渐降低, 25%饱食组和饥饿组与对照组差异显著(P<0.05);饥饿处理可使实验鱼的粗蛋白含量显著低于对照组(P< 0.05), 其他各组粗蛋白含量没有受投喂水平影响(P>0.05);粗脂肪含量随投喂水平减少而依次降低, 除75%饱食组与对照组无差异(P>0.05), 其他各组均与对照组差异显著(P<0.05); 灰分含量的变化趋势同粗蛋白, 除25%饱食组和饥饿组明显低于对照组(P<0.05), 其他各组并没有随投喂量减少而发生变化(P>0.05); 总能也有随投喂量减少而依次降低的趋势, 各处理组均明显低于对照组(P<0.05)。经过4周饱食投喂, 可以发现, 各处理组实验鱼的鱼体化学组成及能值差异减少。75%饱食组的干物质含量略低于对照组, 其他各处理组与对照组差异不显著; 各处理组的粗蛋白含量与对照组均无显著差异; 限食组的粗脂肪含量无差异, 且均低于对照组; 灰分和总能随原投喂水平减少而降低, 但50%饱食组、25%饱食组和饥饿组的总能已经无差异。

表2 限食和恢复投喂对春鲤生长、摄食和饲料利用的影响 (平均值±标准误)Tab. 2 Growth, feed intake and feed utilization in C. longipectoralis during the period of ration restriction and refeeding (mean± SE)

表3 实验期间春鲤鱼体组成(平均值±标准误)Tab. 3 Body chemical composition in C. longipectoralis during the period of ration restriction and refeeding (Mean± SE)

3 讨论

3.1 春鲤的补偿生长

补偿生长是动物生长中的一种特殊现象、过程或能力, 指由于受恶劣环境条件限制而经过一段时期生长停滞或负生长的动物当环境条件重新恢复正常后所表现出的超常生长[4,5]。谢小军等[1]从量的角度将补偿生长分为4类: 超补偿生长、完全补偿生长、部分补偿生长和不能补偿生长。影响补偿生长的因素有限食程度、营养物质性质、恢复生长时间、性成熟程度以及环境因子等。其中限食程度涵盖限食水平和限食持续时间两个方面[6]。在本实验中, 4周限食投喂结束后, 各处理组均再进行4周饱食投喂, 25%饱食组和饥饿组的终末体重已经与饱食组无显著差异(P>0.05), 实现完全补偿生长。春鲤的完全补偿生长是由于限食水平不同导致其在恢复生长时SGR升高的幅度以及升高后持续时间长短不同所致。春鲤经饥饿或限食后在补偿生长阶段的特定生长率均高于持续饱食的个体, 饥饿组特定生长率的升高幅度最大, 由限食结束时的负增长升高至4.28%/d, 比持续饱食个体高86.90%。

3.2 春鲤的补偿生长机制

目前, 虽然对动物补偿生长的研究比较多, 但对其在恢复生长中出现补偿生长现象的生理机制尚有争议。现在解释补偿生长的假说有: 代谢滞后假说、食欲增强假说和综合作用假说[7]。代谢滞后假说认为限食或饥饿使鱼体的代谢水平降低, 当恢复饱食投喂时, 较低的代谢水平能持续一段时间, 使得鱼体在恢复生长阶段摄入同样的净能用于生长的比例增大, 从而提高了饲料效率。美国红鱼(Sciaenops ocellatus)[8]和牙鲆(Paralichthys olivaceus)[9]就是通过提高饲料效率产生补偿生长效应的。虹鳟(Oncorhynchus mykiss)[10]和鲶(Pangasius bocourti)[11]饥饿后实现补偿生长也是提高了饲料效率所致。食欲增强假说认为限食或饥饿后恢复正常进食时, 鱼体内将立刻进行高速的合成作用, 代谢水平迅速升高, 不可能通过降低代谢水平来明显改善食物转化效率, 补偿生长是鱼体在恢复喂食时增强了食欲, 大幅度提高摄食水平实现的。Xie, et al.[12]对异育银鲫的研究和王岩[13]对海水养殖罗非鱼的研究表明, 增加摄食是异育银鲫和罗非鱼实现补偿生长的主要途径。综合作用假说认为动物在恢复喂食阶段不仅增加食欲, 提高摄食水平, 同时改善食物转化效率, 补偿生长是这两种因素共同作用的结果。Zhu, et al.[14]对长吻的研究表明其实现超补偿生长的机制不仅限于提高摄食量, 同时包括改善饲料效率。通过本文的实验结果, 我们可以看到, 在补偿生长阶段饥饿组的摄食率明显低于对照组(P<0.05), 25%饱食组的摄食率虽然高于对照组, 却差异不显著(P>0.05); 而饥饿组和25%饱食组的饲料效率均显著高于对照组。由此可见, 饥饿和限食后的春鲤的补偿生长效应主要是通过提高恢复投喂阶段的饲料效率来实现的, 而非通过增强补偿生长阶段的食欲提高摄食率实现的, 此结果也与吴蒙蒙等[15]对红鲫幼鱼以及姜志强等[8]对美国红鱼的研究报道一致。

3.3 春鲤的鱼体成分

在限食投喂期间, 鱼类动用体内贮存的能量来维持生命活动, 糖原、脂肪和蛋白质作为主要贮能物质将会不同程度地被消耗。有学者研究指出, 多数鱼类在饥饿条件下主要消耗脂肪和糖原, 对蛋白质的利用较少, 而且一般是在脂肪被大量消耗以后[16,17]。本实验通过对在不同限食水平条件下限食4周的鱼体取样, 分析相关的鱼体化学组成。研究结果显示, 春鲤的脂肪含量随投喂量的减少而降低, 而蛋白质含量除饥饿组略有下降外, 其他各组与饱食组无差异, 表明春鲤在限食过程中首先动用体内储存的脂肪以提供维持生命活动所需的能量, 随着限食水平的增加, 限食时间的延长, 才开始利用蛋白质。伴随鱼体能源物质的不断消耗, 限食鱼体的干物质含量逐渐减少, 这与Stirling H P, et al.[16]的研究结果相一致。鱼体体成分的生化分析还表明, 春鲤在解除食物限制、恢复正常摄食以后干物质、粗蛋白、脂肪、灰分含量和能量含量增加, 最后生化组成(包括蛋白质、脂肪、水分、灰分)恢复至正常水平, 也就是说限食后再恢复正常投喂不会影响春鲤的营养质量。此现象在美国红鱼[8]、南方鲇[18]和岩原鲤[19]的研究中也有发现。

4 结论

利用鱼类补偿生长理论建立鱼类新的投喂模式是未来水产养殖发展的一个新的方向, 这不仅对于提高水产养殖效率有着现实的应用价值, 同时对于降低水体污染、保护生态环境有着重要的理论意义。本研究的结果表明,春鲤存在补偿生长现象, 限食后恢复投喂, 25%饱食组和饥饿组实验鱼可通过提高恢复投喂阶段的饲料转化效率而达到完全补偿生长。在限食期间春鲤主要动用体内脂肪作为能源物质, 不消耗鱼体蛋白, 解除食物限制后其生化组成恢复到正常水平而不影响鱼体的营养质量。因此,可以利用春鲤补偿生长效应的规律, 在不影响生长和鱼体营养价值的情况下制定出适用于春鲤养殖模式的投喂策略, 提高饲料的转化效率, 节约养殖成本。

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