【摘要】：中間球海膽(Strongylocentrotus intermedius)屬棘皮動物門、海膽綱、正形目、球海膽科。自然生活區(qū)主要分布在潮間帶和淺海區(qū)的巖礁、沙石和礫石等海域。中間球海膽屬冷水性棘皮動物,對溫度變化非常敏感。另外,在海洋生態(tài)系統(tǒng)中,它即是海帶等大型藻類的消費者,也是多種海洋生物的食物,具有重要的生態(tài)功能。重要的生態(tài)研究價值以及強烈的熱敏感性共同決定了中間球海膽是研究海洋溫度變化對海洋生物影響的理想模式生物。在本研究中,分別將中間球海膽置于正常實驗室水溫條件和長時間升溫條件(實驗室水溫基礎上+～3°C)下正常養(yǎng)殖15個月。在實驗開始后～31周時,比較了兩種環(huán)境下中間球海膽在遮蔽行為、掩蔽行為翻轉行為的異同;在實驗開始后～4個月和～10個月時,分別對兩組海膽進行取樣解剖,比較兩組海膽在不同時間線上,其適合度相關性狀的異同;在實驗開始后15個月,分別在兩種溫度條件下進行完全正交實驗,研究了子代溫度、交配方案、親本效應對經歷長時間升溫適應的中間球海膽的子代幼體卵徑、受精率、孵化率、存活、體尺性狀、畸形率和變態(tài)率的復合影響。現將主要結果摘要如下:研究了長時間升溫環(huán)境(+～3°C,31周)對中間球海膽遮蔽、掩蔽和翻轉行為的影響。結果表明,長時間升溫對三種行為活動有著不同的影響作用。長時間升溫環(huán)境顯著降低了中間球海膽的遮蔽行為,其首次遮蔽時間較正常水溫組明顯增加,發(fā)生遮蔽行為的海膽個數和平均背附貝殼數較正常水溫組顯著減少。相對的,長時間升溫環(huán)境顯著增強了中間球海膽的掩蔽行為。而中間球海膽的翻轉行為在兩水溫組別間無明顯差異。比較研究了短期升溫環(huán)境(～4個月)和長時間升溫環(huán)境(～10個月)對中間球海膽適合度相關性狀的影響。結果顯示,長時間升溫條件顯著影響了中間球海膽的殼徑、體重和殼重,而短期升溫條件對這些性狀無明顯影響。這說明海洋溫度升高對中間球海膽生長的影響需要經過較長時間的積累才能體現出來。在短期升溫和長時間升溫條件下,中間球海膽的殼高/殼徑均顯著增高。這表明長期升溫環(huán)境對中間球海膽的形態(tài)學塑性產生了顯著影響。中間球海膽的口器性狀在兩個時間節(jié)點均表現了明顯的穩(wěn)健特征,而中間球海膽的腸組織則對溫度變化較為敏感。HSP70基因的相對表達量是表征生物體抵御升溫環(huán)境的重要生理指標。經過10個月的升溫適應后,中間球海膽體內的HSP70基因的相對表達量顯著升高。中間球海膽的外殼厚度在經歷4個月的升溫適應后,其外殼厚度明顯增厚,而在經歷10個月升溫適應后,其外殼厚度與正常水溫條件下生長的中間球海膽相比無明顯差異,明顯表現出了對長時間升溫的適應性特征。研究了子代溫度、交配方案、親本效應對經歷長時間升溫適應的中間球海膽的子代幼體卵徑、受精率、孵化率、存活、體尺性狀、畸形率和變態(tài)率的復合影響。結果表明,海膽對海洋溫度升高表現出的復雜的跨代適應特征。中間球海膽子代的受精率、腕長和變態(tài)率表現出了明顯的跨代適應特征,而孵化率和大多數其他體尺性狀則表現出了消極的滯留效應。中間球海膽對升溫環(huán)境的適應體現出了明顯的母本效應和父本效應,且親本效應的影響表現出了明顯的時空差異性。本研究表明,當中間球海膽的子代幼體生長于正常實驗室水溫環(huán)境時,其多數生物性狀表現出了對升溫環(huán)境的跨代適應特征。而當中間球海膽的子代幼體生長于升溫環(huán)境條件下時,中間球海膽無法展現良好的跨代適應機制。根據現有數據,我們預測,中間球海膽在未來海洋溫度不斷升高的情況下,將會遇到嚴峻的生存危機,因為,無論親本是否經歷了長時間的升溫適應過程,其子代海膽幼體在升溫環(huán)境(+～3°C)下均無法正常存活、生長。
【圖文】：

整個實驗周期內（2015 年 7 月 8 日-2016 年 2 月 1 日），長時間升溫適應組和實驗室水溫水溫度變化。g. 2-1 Water temperatures of groups L (laboratory temperature) and H (high temperatduring the experiment from July 8, 2015 to February 1, 2016.兩組實驗組的水溫控制分別由兩組水溫控制系統(tǒng)（大連匯新鈦設備有限公司，現，每組控溫系統(tǒng)由三個獨立水槽 (750 × 430 × 430 mm, ~139 L)，串聯而成，循環(huán)流水功能，在實驗過程中，利用全自動水質檢測儀（YSI, USA），不定期檢測，各項水質指標范圍為：鹽度 31.62-32.32，pH 7.97-8.25,溶氧 5.1-6.6 g.mL質指標均在海膽的最適適應范圍內。從 3000 只海膽中隨機挑選 900 只，每只0 只海膽，兩組海膽的體重 (1.67 ± 0.31 g, P>0.05)和殼徑(10.0 ± 0.3 mm, P>0.0差異。實驗中飽食投喂新鮮海帶或石莼，每五天吸底去除殘餌和海膽糞便，并一。正常光照。經過 31 周的溫度適應后，在 2016 年 1 月 30 日-2 月 1 日間分度處理組海膽的翻轉、遮蔽和掩蔽行為，兩組海膽的測試溫度分別為 11°C 和 1 遮蔽行為

驗開始 2 小時后，分別統(tǒng)計 20 只海膽中發(fā)生遮蔽行為海膽的數量及其數。蔽行為海膽的掩蔽行分別在一個水浴控溫（與對應實驗組水溫相同）的方形塑料0 mm)中進行，每組使用不同的海膽重復實驗 4 次，每次測試 20 只海膽下：塑料箱兩側四分之一的區(qū)域用黑色不透明膠帶遮蔽，形成兩側的陰暗區(qū)方 500mm 處懸掛一只熒光燈(28W, Opple Co. China)作為光源。水箱中間約為 120 lx。在兩側的陰暗區(qū)域，照度為 5-10 lx（圖 2-2 中的陰影區(qū)）源前，，20 只海膽被放置在水箱的中間線上 (圖 2-2 中的紅線)，打開光源一只海膽從中間線位置穿過紅線進入陰暗區(qū)域，即被視為掩蔽成功,6,7,8,9,10,15,20,25,30 分鐘時，記錄掩蔽成功的海膽數量。具體實驗設計參
【學位授予單位】：大連海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S917.4

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本文編號：2578931