全 文 ：长江口疏浚弃土悬沙对褶皱臂尾轮虫的影响*
王金秋1* * 徐兆礼2 石 椿1 陈亚瞿2
( 1 复旦大学生命科学学院,遗传工程国家重点实验室,上海 200433; 2 中国水产科学研究院东海水产研究所, 上海 200090)
摘要 采用克隆培养法(编制生命表)和群体累积培养法, 研究了长江口疏浚弃土悬沙对褶皱臂尾轮虫
( Brachionus p licatilis)的影响.实验设 0( CK )、1、3、5、7、9mg!ml- 16 个悬沙梯度和 20、12 ∀ 106cells!ml- 1两
个饵料密度. 结果表明,克隆培养时, 悬沙可使该轮虫种群的内禀增长率( rm)下降 29. 6% ~ 64. 1% , 最大
降幅为 130. 0% .悬沙对轮虫种群的存活率( lx )有影响, 而对种群的繁殖率( mx )无显著影响. 群体累积培
养时, 悬沙对轮虫种群的雌体密度、雄体密度、孤雌生殖卵和休眠卵的密度以及种群的动态变化规律无显
著影响. 可见,长江口疏浚工程会对轮虫动物有一定的负面影响.
关键词 长江口 弃土悬沙 褶皱臂尾轮虫
文章编号 1001- 9332( 2002) 07- 0871- 04 中图分类号 S963 21 文献标识码 A
Effect of suspended silt from dredging at Yangtze estuary on Brachionus plicatilis. WANG Jinqiu1, XU
Zhaoli2, SHI Chun1 and CHEN Yaqu2( 1School of L if e Sciences , S tate K ey L aborator y of Genetics Engineer ing ,
Fudan University , Shanghai 200433; 2East China Sea Fishery Resear ch Institute, Chinese A cademy of Fish
ery Sciences , Shanghai 200090) . Chin . J . A pp l . Ecol . , 2002, 13( 7) : 871~ 874.
The effect of suspended silt from dredging at Yangtze estuary on Brachionus p licatilis was invest igated by clonal
culture ( to construct life table) and populat ion accumulativ e culture. The intr insic increasing rate of the rotifer
population was g reatly reduced under different concentrations ( 1, 3, 5, 7 and 9mg!ml- 1 ) of silt, from 29. 6%
to 64. 1% , and to a maximum of 130. 0% . The suspended silt affected population survival rate, r at her than its
reproduction rate. In accumulative cultur e, the densities of female, males, parthenogenetic eggs, and resting
eggs in the population were not affected by silt. I t w as concluded that the presence of suspended silt should have
a certain negativ e influence on the rotifer population in dredg ing Yang tze estuary.
Key words Yangtze estuary, Suspended silt , Brachionus p licatilis .
* 国家自然科学基金( 39770579)、上海市教委曙光计划( 99SG05)和
农业部重点资助项目(渔 95B9610010) .
* * 通讯联系人.
2000- 04- 13收稿, 2002- 02- 10接受.
1 引 言
1996年 4月, 长江口深水航道建设工程启动.
这是我国改革开放发展经济的迫切需要, 随之也带
来了航道建设工程是否会对长江口自然环境产生影
响这一敏感性问题.长江口是我国最大的河流入海
口,长江水向河口源源不断地输送大量营养生源物
质,为各类水生生物的生存提供了有利条件, 孕育了
丰富的生物资源,其中珍稀水生动物(如中华鲟)和
名优水生物种(如中华绒螯蟹、日本鳗鲡、松江鲈鱼)
具有较高的经济价值和学术研究价值; 长江口铜沙、
九段沙浅滩是名特优水产动物 (如中华绒螯蟹、白
虾、鲻鱼、凤鲚等)的产卵场和育肥场.
轮虫是水生浮游动物的重要类群之一, 绝大多
数水生经济动物幼体期及某些动物终生以其为食,
因此,轮虫的丰欠将对这些动物产生影响; 此外, 其
个体小,对环境变化的敏感性高,是良好的环境指示
性生物,国际上已采用该类动物做为环境监测、毒性
实验和毒理学研究的模式生物, 并制定了标准实验
方法.在长江口深水航道疏浚工程中的抛泥作业,使
水域中悬沙含量显著增加,最高可达 8mg!ml- 1,这
是否对轮虫动物产生影响,进而影响到其它经济水
生动物,以往在国内未见研究报道. 国外的研究表
明,水体中的无机悬浮物, 如粘土颗粒( Suspended
clay)对枝角类的摄食、种群增长等有显著的负面影
响,而对轮虫的影响较小[ 6~ 8] . 本研究以褶皱臂尾
轮虫为受试对象, 探讨了弃土悬沙( Suspended silt )
对其种群增长及其动态、存活率和繁殖率、雄体发生
率及繁殖方式等的影响. 这将为航道工程中的抛泥
作业对渔业环境的影响评价提供依据.
2 材料与方法
2 1 轮虫及其饵料
实验用褶皱臂尾轮虫( Brachionus p licatilis ) (以下简称
轮虫)及其饵料海水微绿球藻( Nannochlor op sis oculata)藻种
应 用 生 态 学 报 2002 年 7 月 第 13 卷 第 7 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jul. 2002, 13( 7)#871~ 874
均由上海水产大学饵料生物组提供. 轮虫个体大小为长
316. 84∃ 38. 25,宽 239. 88 ∃ 28. 94m. 微绿球藻采用 F 培
养液培养; 培养温度为 25~ 29% ; 24h 光照, 光照强度约
4000Lx ;在指数增长期, 离心所得藻泥置 4 % 下冷藏备用; 藻
的个体大小为 ESD(相当于球体的直径) = 3. 31m, 每个细
胞重 0. 20 ∀ 10- 7mg.
22 研究方法
221 悬沙和海水的处理 实验用悬沙系长江口疏浚工地
的底泥(共设 4 个取样点, 由九州疏浚公司提供) . 泥样混合
后经 105% 烘至恒重, 用研钵经粗研后过 340 目的筛选, 取
粒度为 40m 的粉沙存于干燥皿中备用. 实验用海水取自长
江口, 经充分沉淀过滤后使用. 海水的盐度为 20 & ; pH 值
7. 7; DO 8. 2mg! L- 1 ; 硝酸盐 0. 186mg!L - 1; 氨氮 0. 06mg!
L - 1; Cu 0. 02mg!L- 1 .亚硝酸盐和 Zn、Pb、Cd 均未检出.
2 2 2 比较实验 悬沙的加入量设 6 个梯度, 分两批, 每批
实验在不同的饵料密度下进行 (表 1) . 实验光照周期(光照
与黑暗之比) L#D= 12#12, 在有光照的 12h 中, 每间隔 1h 搅
动一次培养物, 以使悬沙和饵料保持悬浮状态. 每批实验均
采用克隆培养和种群累积培养两种方法: ( 1)克隆培养实验.
轮虫的克隆培养即编制种群生命表. 在特制的有机玻璃培养
器中, 每孔加入 2ml的培养液;取刚出生的轮虫幼体(不超过
2h)放入准备好的培养液中培养.每天更换一次培养液,同时
计数雌体后代数, 统计存活率和繁殖率, 通过下列公式计算
各种群增长参数的粗略值:
表 1 实验设计和克隆培养结果
Table 1 Experimental design and resul ts of clonal culture
批次
Batch
组别
Group
土样添加量
Concent rat ion of
suspended soil
( mg!ml- 1)
饵料密度
Food density
( ∀ 106cell!ml- 1)
r*m
( d- 1)
R0
( ind)
T
( d)
( d- 1)
后代中雄体发生率( % )
Occurrence rat io
of male
in gen erat ions
第一批 A1 0( CK) 20 0. 4273 3. 3753 3. 7222 1. 5331 0
First batch B1 1 20 0. 1534 1. 5000 3. 1667 1. 1658 200
C1 3 20 0. 2537 2. 1093 3. 5517 1. 2888 77
D1 5 20 0. 2243 1. 8750 3. 3667 1. 2514 118
E1 7 20 0. 2932 2. 4000 3. 8594 1. 3407 91
F1 9 20 0. 2785 2. 0895 3. 2179 1. 3211 100第二批 A2 0( CK) 12 0. 5425 6. 8548 4. 2706 1. 7203 0
S econd batch B2 1 12 0. 3196 3. 1425 4. 2273 1. 3766 0
C2 3 12 0. 3821 3. 8572 4. 2408 1. 4654 250
D2 5 12 0. 3756 3. 4286 3. 9583 1. 4559 172
E2 7 12 0. 1953 2. 1429 4. 5001 1. 2157 0
F2 9 12 - 0. 1628 0. 5715 2. 7501 0. 8498 0
* 系精确值 It is accurate value.
R0 = ∋ lxmx ; T = ∋ x lxmx / ∋ lxmx ;
r m = lnR 0/ T ; = e rm
在上述近似值的基础上,再通过方程:
()0 e- rmxlxmxdx = 1
计算 r m 的精确值[ 9] .式中, lx 为特定年龄存活率,即 X 年龄
组开始时存活个体的百分比; mx 为特定年龄繁殖率, 即 X
年龄组平均每个个体的产雌数; rm 为内禀增长率,即种群在
特定实验条件下的最大增长率; 为周限增长率, 即一段时
间内种群的增倍数; R 0 为净生殖率,指每过一个世代的种群
增长倍数(每个个体一生中所产雌性后代的数量) ; T 为世代
时间, 指亲代出生到子代出生所经历的时间. ( 2)种群累积
培养实验.用 30ml的烧杯作为培养容器, 培养液体积 20ml.
轮虫的接种密度为 2ind!ml- 1 .每天计数一次轮虫的雌体、雄
体、孤雌生殖卵和休眠卵的密度, 同时计数饵料的密度, 并将
其调至实验的初始水平.每批每组实验 3次重复.
223 统计分析 应用 Excel软件中的计算程序对实验结果
分别进行 t 检验和F 检验.
3 结果与分析
31 弃土悬沙对轮虫种群增长参数的影响
从表 1可见,两个饵料密度下,对照组轮虫种群
的内禀增长率( r m )均大于其它各实验组, 方差分析
的结果表明差异极显著和显著(表 2) .当饵料密度
为 12 ∀ 10- 6 cell!ml- 1, 悬沙的加入量为 9mg!ml- 1
时,轮虫种群的 r m 降为负值( - 0. 1628) , 与对照组
相比下降了 130. 0% , 且另几项参数也明显低于其
它各实验组;其它各实验组间 r m 则差异不显著,分
别比对照组下降 29. 6% ~ 64. 1%. 净繁殖率( R 0)的
实验结果与 r m 的变化规律相似, 即对照组大于实
验各组. 世代时间( T )和周限增长率( )则在各组中
差别不大.
32 弃土悬沙对轮虫存活率和繁殖率的影响
321 存活率 从图 1可看出, 除 d组外,各组的轮
虫在实验 1d后开始死亡, 存活率 ( l x )曲线开始下
降,以 a、c 两组下降的相对平缓; 而 d组轮虫在 3d
内存活率保持在 1水平. a、c两组在低饵料密度时 lx
曲线较高饵料密度时下降缓慢, 且 lx 测值相对亦较
高,其它各组则差别不大. 方差分析表明, 当饵料密
度为 20和 12 ∀ 10- 6 cell!ml- 1时, 各种群的 lx 的差
异显著和极显著(表 2) . 进一步分析表明, 在饵料密
度 20 ∀ 10- 6cell!ml- 1时,悬沙的加入量在 1~ 7mg!
ml- 1时, 其种群的 lx 值差异不显著, 只有悬沙的添
872 应 用 生 态 学 报 13卷
加量达到 9mg!ml- 1时, 则差异显著;在饵料密度为
12 ∀ 10- 6cell!ml- 1时,当悬沙的添加量在 1~ 5mg!
ml- 1时,其种群的 l x 值差异不显著, 在 7mg!ml- 1
时,差异显著,达 9mg!ml- 1时,则差异显著.
322 繁殖率 繁殖率( mx )一般在培养的 4~ 5d达
高峰,高峰值为 3~ 5之间.图中直观分析和方差分析
的结果均表明,各组间的差异不显著(图 1、表2) .
33 弃土悬沙对轮虫雄体发生率的影响
图 1 不同铒料密度和不同悬沙浓度时褶皱臂尾轮虫种群的存活率与繁殖率
Fig. 1 Survival rate and reproduction rate of populat ion of Brachionus pl icat il is living in different condition of food densit ies and concent rations of sus
pended silt .
a) 0 mg!ml- 1, b) 1 mg!ml- 1, c) 3 mg!ml- 1, d) 5 mg!ml- 1, e) 7 mg!ml- 1, f) 9 mg!ml- 1; ∗ + ∗ , ∗ , ∗ : S how ed survival rate and reproduct ion rate
at 20∀ 106 cell!ml- 1 of food density; ∗ − ∗ , ∗ . ∗ : Show ed survival rate and reproduct ion rate at 12∀ 106 cell!ml- 1 of food density.
表 2 实验结果的统计分析
Table 2 Statistical analysis of experimental results
统计分析方法
S tat ist ical
analysis
m ethods
克隆培养 Clonal culture
饵料密度 Food densities( ∀ 106 cell!ml- 1)
20
rm L x mx
12
rm L x mx
群体累积培养
Paramenter at populat ion occumulat ive culture
饵料密度 Food density ( 12∀ 106 cell!ml- 1)
雌体
Female
雄体
Male
孤雌生殖卵
Parthenogenetic egg
休眠卵
Rest ing egg
t检验 tt est * * *
F检验 Ft est * ∀ * * ∀ ∀ ∀ ∀ ∀
∀ P> 0. 05, * P< 0. 05, * * P< 0. 01.
克隆培养中,对照组轮虫的后代中未见雄体发
生,其它各组雄体发生率为 7. 7% ~ 25% (表 1) . 此
外,在两个饵料密度下, 同一悬沙浓度组, 雄体的发
生率亦有较大差异.群体培养时,对照组和实验组均
有雄体发生, 但密度很低(图 2) , 方差分析结果是各
组间差异不显著.
图 2 弃土悬沙对褶皱臂尾轮虫种群动态的影响
Fig. 2 Ef fect of suspended silt on the populations dynamic of rot ifer Brachionus pl icati li s.
8737 期 王金秋等:长江口疏浚弃土悬沙对褶皱臂尾轮虫的影响
34 弃土悬沙对轮虫种群动态的影响
图 2显示了饵料密度为 12 ∀ 10- 6 cell!ml- 1时,
群体培养的轮虫的雌体密度、雄体密度、孤雌生殖卵
密度、休眠卵密度和孤雌生殖卵与雌体的比值(以下
简称卵雌比)的动态规律.雌体密度和孤雌生殖卵密
度均随培养时间的延长而逐渐加大;各组雄体密度
在培养 4~ 5d时较高,之后在多组中降为 0;在整个
培养过程中,休眠卵出现的频率较低;卵雌比则随着
培养时间的延长而呈降低的趋势. 方差分析表明, 上
述各项测定指标的差异均不显著(表 2) .
4 讨 论
41 弃土悬沙对轮虫的直接作用
研究表明, 培养液中加入 7~ 9mg!ml- 1的弃土
悬沙,该轮虫种群的存活率 l x 呈显著和极显著差
异,即高浓度的悬沙, 可降低该轮虫的存活率, 从而
导致其种群的内禀增长率( r m )显著和极显著地降
低,说明该浓度弃土悬沙是该轮虫的敏感浓度,低于
这一浓度则对该轮虫无显著影响. 这与 Kirk等[ 6~ 8]
的研究结果基本一致. Kirk 认为, 自然发生的粒度
小于 2m 的高浓度的( 50~ 100mg!L- 1 )悬浮粘土,
可极大地降低枝角类种群增长率( r m ) , 但对几种轮
虫则无影响.本实验中弃土悬沙的加入量比 Kirk 的
实验高出 1~ 2个数量级, 则进一步表明, 轮虫对水
体中由非生物引起的混浊(泥土、悬沙等)有较高的
耐受性.弃土悬沙对枝角类和轮虫产生影响, 主要是
直接影响其摄食.如许多枝角类摄食对颗粒大小无
选择性,弃土悬沙的存在,降低了其对藻细胞的摄食
率,此即机械干涉, 进而影响其生长;而轮虫对颗粒
大小有选择性摄食[ 1~ 3] , 因而所受到的影响相对较
小.
42 轮虫对弃土悬沙的敏感性与饵料密度的关系
Kirk等[ 5]认为, 泥沙对轮虫的影响与限制性食
物的密度密切相关. 本研究亦表明, 在高饵料密度
( 20 ∀ 10- 6cell!ml- 1时)时, 悬沙对轮虫产生负面影
响的浓度为 9mg!ml- 1,而在低饵料密度( 12 ∀ 10- 6
cell!ml- 1)时, 则为 7mg!ml- 1, 9mg!ml- 1时, 影响极
显著,说明丰富的饵料供应,可提高轮虫对悬沙的耐
受性.由此可见, 悬沙对轮虫间接作用. 高浓度的悬
沙,可减弱光照, 进而降低了藻类的生物量和生产
力,藻类丰度的降低,则可间接影响到轮虫种群的增
长[ 3~ 5] .
43 弃土悬沙与轮虫雄体的发生
轮虫种群中有雄性个体发生, 说明动物将由孤
雌生殖转向两性生殖, 这是该动物对不良生存条件
反应的标志.本实验中, 除对照组外, 各实验组克隆
培养的轮虫的后代中均有雄体发生, 说明培养液中
悬沙加入对轮虫是一种不良的刺激, 但雄体的发生
率与悬沙的浓度和饵料密度之间未找到规律性的相
关关系. 群体培养的轮虫也产生一定数量的雄性后
代,但本实验未得到与悬沙的是否加入以及加入量
相关的规律性结果.这些都有待于进一步探讨.
本实验弃土悬沙的最大加入量 7~ 9mg!ml- 1,
与长江口疏浚工程中抛泥作业所造成的水体中悬沙
的最大浓度( 8mg!ml- 1)接近, 且此浓度亦是对轮虫
产生负面影响的敏感浓度. 因此, 此项工程中,若长
时间维持较高的悬沙密度,将对长江口的轮虫动物
产生一定的负面影响, 从而对以轮虫为食物的其它
水生动物产生一定的负面影响.
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作者简介 王金秋, 女, 1962 年生, 博士后, 副教授, 主要从
事水生生物学研究, 近 5 年来发表相关论文 20 余篇. Email:
jqw ang@ fudan. edu. cn
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