贝类生理生态讲座1-5.ppt

贝类养殖生理生态及育种专题讲座（24学时）,讲座一 海水双壳贝类的N.P 排泄及其生态效应 讲座二 海水双壳贝类的生物沉积及其生态效应 讲座三 贝类养殖对海湾生态系统的影响 讲座四 海湾贝类养殖容量的估算 讲座五 海洋经济贝类育种研究进展,讲座一：海水双壳贝类的N.P 排泄及其生态效应在双壳贝类的氮（N）排泄中，尽管NH4+ -N含量占主导地位，但氨基酸含量占据着相当可观的比例，其他形态的N，如尿素、亚硝酸盐和硝酸盐也有检出，但比例不大在双壳贝类磷（P）排泄中，有机磷含量约占总溶解磷排泄的1/3双壳类N、P排泄在沿岸生态系统的营养动力学中起着重要的作用尤其是对于我国高密度的沿岸贝类养殖海区，双壳贝类N、P排泄对养殖海区的营养循环可能产生显著的影响返回首页,一、双壳类的滤食机制（图1-1、2、3、4、5、6）双壳贝类是滤水能力很强的滤食性动物，在沿岸氮生态系统中的能量流动和物质循环中起着重要的作用尤其在我国高密度大规模的沿岸贝类养殖海区，双壳贝类的养殖可能对海区的生态动力学产生很大的影响图1-1、1,图1-1、2,图1-1、3,图1-1、4,图1-1、5,图1-1、6,二、双壳类的N排泄氨是动物最原始的代谢终产物，来源于蛋白质中a—氨基酸脱氨作用。

水生动物——排氨动物陆生动物——排尿素或尿酸动物 氨解毒适应体内循环水减少机制 1、双壳类的N排泄包括 ——氨 70%以上——尿素——尿酸 占极少比例——氨基酸占较可观比例，5-50%，其浮动幅度之大，主要与季节、饥饿、配子生成等有关上述情况导致蛋白质代谢，提供能源氨基酸泄漏：由于氨基酸是代谢中有用的物质，其排泄可能是非故意的，Dagg认为是一种泄漏而非排泄；Hammen认为贝类组织中氨基酸含量与海水中存在巨大差别，导致氨基酸通过体膜向外界泄漏而Lange则认为氨基酸的损失可能是一个活跃的代谢过程，因为在能量代谢中，可以形成某些氨基酸一类的终产物Cockroft，二种贻贝 Donox serra 氮排泄，20-25℃ ，结果：D.sordidus ①NH4-N（以N计）（0.041±0.004）ug/（mg.h），占总溶解氮70-78%；②氨基酸-N 21-30 %；③脲-N <2%；④NO3-N <1%；⑤NO2-N O 2、影响氮排泄速率的因素——个体大小、温度、盐度、摄 食 、是否暴露于空气中 3、双壳类C、N排泄比（C/N）春季<冬季，原因：冬季利用糖代谢，N↓，春季糖原用尽，转为蛋白质代谢，N↑,三、双壳类的P排泄 1、P排泄速率：贻贝 （Modiolus demissus ）平均P排泄速率（PO4 – 3 _P计）0.086 u mol/（g.h）紫贻贝（ Mytilus edulis ）从2-8月份P排泄速率变化为0.01-0.77 u mol/（g.h） 2、P排泄速度与季节关系 Asmus等观察到，几种贻贝P排泄速率：从9月的0.074 u mol/（g.h）→5月份的0.17 u mol/（g.h）；Smaal报道贻贝，1年内变化范围为0.04-0.20 u mol/ （ind.h），其中有机磷占无机磷排泄的40%。

3、C、P排泄比（C/P）：609：1,4、C、N、P周转时间：即将软体动物组成元素C、N、P全部排泄完毕所需时间（软体C、N、P含量/ C、N、P排泄速率），被用来评价无脊椎动物组成元素的相对贮存和损失Small等观察到，大多数双壳类，P转换比N快，另外，双壳类对C、N、P排泄速率及相对比值具有季节性变化 四、双壳类氮、磷排泄的试验周毅等对烟台四十里湾几种双壳贝类及污损动物的氮、磷排泄及其生态效应进行了研究 ，据估算，整个四十里湾所养殖的双壳类在夏季每天将排泄4.54t 总溶解氮(TDN)，其中NH4-N 3.36t 、Amino-N 0.69t 、Urea-N 0.2t 同时每天磷的排泄为0.57t TDP，其中DOP0.15t．对面积为1.3×104hm2的海区而言，贝类的N、P排泄分别能满足浮游植物生产所需N、P的44%和40%高密度的贝类养殖对养殖生态系统营养循环的影响是很显著的附着动物（柄海鞘等）的N、P排泄及其对营养循环的影响也不容忽视结果如表： 表1、几种滤食性动物的氮、磷排泄速率[ umol/（h.ind），±SD]及相对比值,表2 总溶解氮排泄中各种形态的氮所占的百分比（% ±SD）,表3 四十里湾栉孔扇贝及污损生物夏季N、P排泄量估算注：根据栉孔扇贝和海鞘室内排泄的平均值及他们在四十里湾的数量估算,四、双壳类N、P排泄的生态效应溶解营养盐作为浮游动物代谢副产物，是维持海洋初级生产力的重要营养盐来源，存在于海洋表层浮游动物的营养盐排泄物中，是供浮游植物生长的主要无机营养盐来源之一。

海洋无脊椎动物N、P排泄对于海洋营养盐循环同样很重要双壳类N、P排泄对浮游植物生产具有很重要意义，特别是再循环无机形态的N（NH4+-N）和P（PO43- -P）Kuenzler观察到贻贝所吸收的磷有83%以磷酸盐的形式排出Kautsky等通过对贻贝营养盐排泄的测定说明在瑞典Asko海区每年再生339t 无机氮和104t 无机磷，这已经超过底栖藻类的需求，而且多余的氮和磷可以提供浮游藻类每年所需要的氮和磷的6%和17%许多双壳贝类的氮排泄几乎与氮的生物沉积速率相当Jordan等观察到贻贝（M.demissus） NH4+-N排泄量和生物沉积中氮的沉积速率的相对高低与贻贝个体的大小有关；小个体贻贝NH4+-N排泄量与氮的生物沉积量相当，而大个体氮的生物沉积速率比NH4+-N排泄速率高约1倍可见，双壳类氮的排泄与氮的生物沉积同样具有重要的生态意义尽管对双壳贝类的N、P排泄已有不少报道，但所研究的种类主要集中在贻贝目前，对于我国广泛养殖的扇贝（栉孔扇贝、海湾扇贝）和牡蛎等双壳贝类的总氮和总磷排泄的研究很少尤其是我国当前的海水贝类养殖面临病害不断、死亡现象突出的威胁，尽管对其死亡原因尚无统一的认识，但由于对海区的过度开发，贝类的养殖数量已超过了养殖容量，有必要系统地开展包括N、P排泄在内的贝类生理生态学研究，以揭示贝类养殖与环境之间的关系，这也是评估贝类养殖容量的必不可少的研究基础之一。

返回本章 返回首页,讲座二 海水双壳贝类的生物沉积及其生态效应,双壳贝类作为滤食性动物具有很强大的滤水能力，如扇贝、贻贝、蛤和牡蛎 的滤水能力可达到5L/（g.h）；他们通过过滤大量细小的颗粒物质，摄取浮游植物和有机颗粒，同化一部分有机质，其它则以粪的形式排出，进而影响生态系统的结构和功能对于养殖生态系，目前的研究还比较少，但已有迹象表明，贝类的生物沉积在养殖海域的生态动力学方面同样起着重要的作用尤其是在水交换受到限制的海区返回首页,一、生物沉积的概念悬浮食性的无脊椎动物，如双壳贝类、藤壶、桡足类和被曩类动物等，能将水体中大量的颗粒物质通过过滤而摄入消化道，经重新“包装”后以粪粒（faecal pellets ）的形式输送回水体当水体中颗粒物质过量而超过动物的摄入能力时，过量的食物会在过滤过程中被粘结成团，不经消化道而被动物排出体外，这种成团的食物被称为假粪粪和假粪总称为生物沉积物（biodeposits），这种物质沉积到底部的过程被称为生物沉积返回本章 返回首页,二、双壳贝类生理生态学参数及其传统测定方法1、滤水率（clearance rate ,CR ）滤水率——单位时间内被滤去悬浮颗粒物的那部分水的体积。

①静水系统法（Coughlan方法）CR=（LnCt - LnCo）/t×V/N 式中，Co 、Ct 分别为实验起始和t 时间的浓度，V 为实验水体积，N为试验贝的数目②流水系统法：CR=（C1-C2）/C1×F/N式中， C1和C 2分别为流入和流出实验箱的水的食物浓度，F 为流速，N 为实验贝的个数返回本章 返回首页,返回本章 返回首页,2、摄食率（ ingestion rate，IR ）摄食率——滤水率与总悬浮颗粒物浓度（TPM）的乘积即为贝类滤食率（filtration rate ,FR ）在不产生假粪（rejection rate ,RR）时，通常将滤食率视为摄食率当有假粪产生时，IR=FR-RR 3、吸收效率（absorption efficiency ,AE ）贝类吸收效率是指贝类通过消化系统吸收的物质占其摄食量的比例，它是贝类能力学研究中重要的基本参数之一在贝类数量很大的自然海区和贝类养殖海区，贝类吸收率也是海区生态动力学的一个重要参数，其数值高低直接影响到海区的能量流动和物质循环双壳类吸收效率受到多种因素影响，包括饵料质量、饵料浓度、和贝类摄食率、温度、盐度、个体大小。

返回本章 返回首页,贝类吸收效率的传统测定方法，即由Conover1966年提出 的比率法，基于食物和粪便中的有机质含量（灰化法测定）， 由如下公式计算而得：AE=（f – e） / [（l-e）×f ] ×100= （l - e/f）/ （l-e） ×100公式推导： f·m－ e·m′ AE= ×100 ( 1－f ) · m=(1－e) · m′f · m ( 1－f ) · mm ′=(1－e)式中，f 和e 分别为饵料和粪便中有机质百分含量此法应用前提是贝类只对有机物有同化作用，而对无机质无明显的同化作用 4、能量学参数C=F+U+R+P C ——摄食能 A——吸收能A=C – F F ——粪便能 SFG——生长余力SFG=A –（R+U） U ——排泄能 （scope for growth ）R ——代谢能P ——生长能 SFG——用来预测供生长和再生产的剩余能量，其优点在于双壳类的生长表现需要长时间的研究，而通过 SFG 即可在短期实验中估计。

返回本章 返回首页,,,K1=P/C=SFG/C K2=P/A=SFG/A K1——总生长效率 K2 ——净生长效率三、生物沉积法的原理1、概述 近年来，越来越多研究者开始应用生物沉积法（biodeposition method ）进行贝类生理生态学参数的测定，这些参数包括滤水率、摄食率、吸收率和生长余力生物沉积法的原理为：假定贝类不吸收无机物，即可以用粪粒中的灰分含量作为贝类所过滤物质的定量示踪物Crarford等指出在悬浮食性双壳贝类的摄食和消化研究中灰分是合适的惰性示踪物此法的摄食率计算是根据生物沉积速率进行间接的估计返回本章 返回首页,目前已有足够的理由说明生物沉积法是量化悬浮食性双壳类食物处理速率的一种有效工具生物沉积法所测定的滤水率与常规的方法一致，而且这种方法对生长余力的估计也与生长速率的直接测定相一致 2、有关参数的的计算方法IFR=IBD ………………………………………………………①IFR ——无机物的过滤速率（rate of inorganic matter filtration ) IBD ——无机物的生物沉积速率（rate of inorganic matterbiodeposition)CR==IFR/PIM=IBD/PIM ………………………………………②PIM ——海水中颗粒无机物浓度。

particulate inorganicmatter concentration)CR—— 滤水率,返回本章 返回首页,FR=CR·TPM=IBD·TPM/PIM …………………………………③FR——滤食率TPM ——总颗粒物浓度（total particulate matter concentration ) IR =FR-RR……………………………………………………④RR——对过滤的食物拒绝摄食的速率（假粪排出速率） OFR=IBD·r…………………………………………………⑤r ——海水中颗粒有机物（POM）与颗粒无机物（PIM）的比值OFR——有机物滤食率 AR=OFR-OBD=IBD·r-OBD …………………………………⑥AE=AR/OIR=AR/(OFR-ORR)=AR/(IBD·r – ORR）×100如果ORR=0 ；则： AE=AR/OFR=〔 1-OBD/(IBD·r) 〕 ×100 ……………………⑦OIR——对有机物的摄食速率 AR——摄入有机质吸收率 (g/h)OBD——有机物的生物沉积速率 AE —摄入有机质吸收效率(%),。