香螺(Neptunea arthritica cumingii Crosse)隶属于腹足纲, 前鳃亚纲, 新腹足目, 蛾螺科, 自然分布于中国、日本及韩国等东亚地区海域, 是中国北方一种重要经济贝类^[1-3]。香螺营养丰富, 味道鲜美, 深受广大消费者欢迎。但随着环境改变及过度捕捞等原因, 香螺野生资源量近年来大大减少。在自然条件下, 香螺营半腐食生活, 生长速度快, 极具人工养殖潜力。因此, 有必要开展香螺生态习性相关研究, 以期为开展人工增养殖工作提供科学指导。目前, 香螺研究主要集中在遗传多样性^[4-5]、繁殖生物学^[6-7]、胚胎发育^[8]及营养级^[9]等方面, 关于其人工养殖条件下的摄食行为研究尚未见报道。

水生动物行为研究是动物行为研究的重要分支, 在理解水生动物生存繁殖机制、指导渔业生产和水生动物保护等方面都具有重要意义^[10]。摄食是动物维持自身生存及生长能量供给的最直接手段, 研究水生经济动物在人工养殖条件下的摄食行为是确定养殖模式、制定投饲方案的基本前提, 对科学指导人工增养殖意义重大。

本研究通过实验生态学的方法, 以长牡蛎(Crassostrea gigas)、卤虫(Artenria salina)、鳀鱼(Engraulis japonicus)及海湾扇贝(Argopecten irradians)作为饵料生物, 研究了香螺在人工养殖条件下的摄食行为、饵料选择及摄食节律等, 为制定香螺人工养殖方案提供了参考。

1 材料与方法 1.1 实验材料及条件

本实验2022年9月于烟台开发区某公司养殖车间开展。实验所用香螺采捕自龙须岛海域, 壳高(77.11±3.12) mm, 暂养在室内水泥池内, 期间微充气, 不投饵。待实验所用香螺连续3 d不再死亡, 开始进行实验。暂养及实验期间水温16~18 ℃, 盐度31, pH值8.1, 水深1.2 m, 车间半透光, 晴天光照强度3 000~4 500 lx。实验采用长牡蛎、卤虫、鳀鱼及海湾扇贝等4种水产常见生物作为饵料, 长牡蛎选择软体部, 海湾扇贝选择闭壳肌, 另外两种采用整体, 所用饵料生物均为冻存品。

1.2 实验方法

本实验在同一长条形养殖池内进行, 养殖池底面积20.0 m², 水深1.0 m。实验时不充气, 池内布置香螺120只。每种饵料生物设置3个重复, 每个重复460.00 g, 为减少光照、距离等其他非实验因素影响, 将养殖池底等分为12个等面积矩形, 采用随机区组设计布置饵料生物分布(图 1), 图中每列为一实验组。实验开始时, 将化冻后的饵料生物通过中空PVC管投入池底指定区块中心位置, 使其自然聚堆, 投入时间为17: 30, 19: 00记录各饵料生物堆上香螺数量, 将饵料堆附近出现的香螺认定为其正在摄食, 此后每隔1 h记录一次, 直至次日18: 00, 共记录24次。

1.3 数据处理 1.3.1 数据转换及参数选择

香螺对不同饵料生物摄食喜好用特定饵料摄食指数F表示。为减少人为因素造成的数据差异, 对香螺个数进行对数转换以计算饵料特定摄食指数; 为减少香螺活动、休息等非摄食行为对观察结果的影响, 选择实验开始后前5次观察数据分别进行计算, F计算方式如下:

$F=\ln \left(N_n+1\right) / \ln N, $

(1)

其中, N_n表示一组中单次观测摄食第n种饵料的香螺总数, N表示实验所用香螺总数。

摄食节律用区间摄食指数表示。将摄食区间分为日间、晨昏及夜间3个时段, 日间界定为07: 00—17: 00 (不含临界点), 晨昏界定为05: 00—07: 00及17: 00—19: 00 (含临界点), 夜间界定为19: 00—05: 00(不含临界点)。同样, 对观测数据进行对数转换以减少其他因素造成的数据差异。区间特定摄食指数F′计算方式如下:

$F^{\prime}=\ln \left(N_t+1\right) / \ln N,$

(2)

其中, N_t表示某时间观测到的摄食饵料香螺总数, N表示实验所用香螺总数。

1.3.2 参数估计及统计检验

F及F′为离散型随机变量, 不满足正态分布, 故以标准化四分位距解释数据集中及离散水平, 以中位数(median)表示数据典型水平, 用Boostrap法估计样本中位数偏差、标准误差(standard error)及95%置信区间(confidence interval); 对各组数据开展Kruskal-Wallis秩和检验, 若各组间存在显著差异, 则采用Wilcoxon秩和检验进行组间两两比较^[11], 判断香螺对不同饵料生物的摄食喜好及摄食节律差异显著水平, 以P < 0.05作为差异显著水平, P < 0.01作为差异极显著水平。

本研究所有分析皆在Excel 2007和R 4.2.3统计软件中完成。

2 实验结果 2.1 摄食行为

本实验中所观察到的香螺摄食活动大致分为以下4个过程: 1)投食前: 投放饵料生物前, 香螺自然分布于池底及池壁, 极个别个体爬出水—气交界面, 且多聚集于角落, 很少见到活动。2)搜索食物: 投放饵料生物约1 h后, 香螺水管明显从前沟伸出, 朝着饵料爬行, 爬行速度较快, 且具备明显方向性, 趋食行为明显。3)锁定及摄取食物: 香螺吻极长且灵活, 可达体长的2~3倍, 摄食开始后, 香螺趴伏在饵料表面或饵料周围, 伸出长吻利用前端的口及其内齿舌刮取食物; 摄食时口吻部位并不能准确锁定可食部分, 口吻部位来回弯折扭动探索; 摄食时极畏光, 以强光刺激头部, 香螺立即停止摄食。4)摄食后: 摄食结束后, 鳀鱼仅剩鳍条及鱼骨等较难食用部分, 肌肉及内脏均被完全摄食。

2.2 摄食偏好 2.2.1 自助法检验特定饵料摄食指数

以Boostrap法抽样1 000次所得95%置信区间内均包含本次实验样本中位数, 表明本次实验中位数可代表抽样整体; 鳀鱼及卤虫置信区间差值较小, 长牡蛎虽置信区间较大, 但0以下部分可忽略, 故本次实验结果能基本代表香螺对此3种饵料摄食喜好趋势; 对海湾扇贝的特定摄食指数置信区间跨度较大, 且上限较高, 表明其对海湾扇贝摄食喜好性可能受其他非生物因素影响较大(表 1)。

2.2.2 香螺对不同饵料摄食指数比较

香螺对4种饵料摄食喜好总体达到差异极显著水平(P < 0.01), 在其他饵料生物存在情况下, 香螺对长牡蛎摄食水平在统计学上为不摄食; 对鳀鱼摄食指数最高, 为0.290, 但与卤虫差异不显著; 香螺对4种饵料生物摄食喜好程度为鳀鱼> 卤虫 > 海湾扇贝 > 长牡蛎, 两种贝类组间差异不显著, 相较于两种贝类, 香螺对卤虫和鳀鱼摄食指数达到差异极显著水平; 香螺对两种贝类摄食指数极差均较大, 表明其对此两种贝类摄食随机性较大(图 2)。

2.3 摄食节律 2.3.1 自助法检验区间摄食指数

以Boostrap法抽样1 000次, 香螺各时间段区间摄食指数95%置信区间均包含其中位数, 且夜间及日间摄食指数置信区间差值较小, 表明本次实验基本可代表抽样总体结果; 晨昏区间摄食指数标准误及置信区间差值均较大, 表明其晨昏期间摄食行为差异较大, 且受习性外其他非生物因素影响较大(表 2)。

2.3.2 香螺不同区间摄食指数比较

香螺昼夜间摄食指数差异极显著(P < 0.01), 香螺夜间区间摄食指数最高, 相较于日间及晨昏区间段, 达到统计学差异极显著水平, 表明单位时间内香螺夜间摄食个体占比更多, 摄食活动最为强烈; 晨昏区间摄食指数高于日间区间摄食指数, 且达到差异显著水平。总体而言, 香螺摄食活动受昼夜节律影响较大, 呈现夜间 > 晨昏 > 日间趋势, 具有明显的昼夜节律性(图 3)。

3 讨论 3.1 香螺摄食行为分析

本研究中, 香螺在未投入饵料生物时明显聚集于池底角落。在此前对香螺幼体的研究中, 聚集行为被认为是对低温等不适环境胁迫的响应^[12]。本研究中实验条件较为适宜, 并未观察到香螺交配行为, 除光照条件差异外, 池底角落与其他区域不存在环境条件差异, 可认为其聚集行为是一种对强光刺激的响应。很多水产动物具有趋弱光习性, 在腹足类动物养殖实践中, 创造暗光环境也较为常见, 皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)^[13]及方斑东风螺(Babylonia areolata)^[14]分别采用提供遮蔽物、铺沙等手段创造适宜水产动物生活的条件, 在香螺的养殖中, 也应为其提供适当的遮蔽物以躲避强光照射, 从而减少其应对环境胁迫产生的能量消耗。

香螺在搜索食物时, 爬行过程方向性明显。此前腹足类动物研究中, 方斑东风螺^[14]等腐食性螺类对食物反应敏感, 具备明显的趋食性; 以活体双壳贝类为食的脉红螺(Rapana venosa)^[15]对食物反应较为迟钝, 存在饵料诱导时, 爬行仍不具方向性。而且, 香螺摄食方式与方斑东风螺较为类似, 均是利用口吻部内齿舌刮取食物, 与脉红螺等利用强大的足部包裹窒息食物差异较大。因此, 香螺对食物敏感性高应是与其较弱的捕食能力相对应的, 在自然条件下, 香螺以鱼、虾等动物尸体及贝类为食^[9], 获得食物随机性较高, 使其对食物气味的刺激更为敏感, 捕食效率更高。

同时, 本实验中香螺在摄取饵料时, 伸长口吻探索饵料, 不具备直接找到可食部分的能力, 且强光刺激即停止摄食。软体动物视觉研究发现, 除头足类动物外, 其他软体动物的视觉仅仅能辨别光暗^[16]。对同为腹足纲鹰翼螺(Strombus raninus)的研究表明, 其只具备简单的眼睛, 其视网膜阵列不足以支撑清晰的辨别物体, 但拥有更高的光敏感性^[17]。这解释了香螺即使在近处也无法准确地锁定食物位置, 且光照刺激停止摄食的行为模式。在香螺人工养殖过程中, 应当将饵料生物聚堆投放, 且营造黑暗环境, 以减少摄食过程中的能量消耗, 优化摄食环境, 提升用于生长等环节的能量供给。

3.2 香螺摄食喜好分析

本研究中, 香螺对4种饵料均有摄食, 但其对长牡蛎的摄食在统计学达到不摄食水平, 表明其虽食性广泛, 但摄食长牡蛎优先级很低, 这与在脉红螺^[18]及中华蛸(Octopus sinensis)^[19]等肉食性贝类中的研究一致。这一现象可用最优觅食理论(optimal foraging theory)^[20-21]解释, 即长牡蛎较难通过包裹窒息等手段短时间杀死, 自然条件下捕食其他贝类或动物尸体相较于捕食长牡蛎可以用最少的能量获取最大的营养补给, 长期的适应性选择使得香螺在人工养殖条件下对长牡蛎软体部捕食偏好较低。香螺对海湾扇贝摄食指数较低, 这种现象在长蛸(O. minor)^[22]相关研究中也有发现, 可能是由于海湾扇贝非土著物种, 长期以来的协同进化使得香螺更倾向于摄食本地物种^[23], 香螺对双壳贝类的摄食偏好尚需在土著贝类共同作为活体饵料条件下进行后续实验验证。

另外, 香螺虽对两种贝类摄食指数中位数值均较低, 但自助法检验表明香螺对海湾扇贝的特定摄食指数95%置信区间跨度大, 且上限较高, 说明在其他饵料存在条件下, 香螺对海湾扇贝的摄食随机性较大。之前研究表明, 海湾扇贝外套膜可以单独作为香螺饵料, 但诱食性较差^[24], 这与本研究结果一致, 这也暗示存在人工驯化香螺将海湾扇贝作为主要饵料的可能。鳀鱼及卤虫摄食指数中位数置信区间差值小, 且特定摄食指数较高, 说明相较于双壳贝类, 香螺对鱼类及甲壳类动物尸体摄食喜好性更高。之前的研究表明, 香螺虽然为次级消费者^[25], 但与脉红螺等肉食性螺类喜食活体贝类不同, 其更偏向于腐食食物链^[9], 这与本研究结果相一致。因此, 在香螺人工养殖过程中, 应当选择以鳀鱼、卤虫等低值鱼类或甲壳类为主要饲料材料, 适当添加贝类加工副产物。

3.3 香螺摄食节律分析

生物节律是生物体为了适应昼夜变化而形成的, 行为、代谢和免疫等多种生理指标以大约24 h为周期的节律变化过程^[26]。水生动物摄食节律分为日间摄食、夜间摄食、晨昏摄食及无明显节律4种。本研究中, 香螺具有明显的夜间摄食习性。在脉红螺^[27]、方斑东风螺^[14]、管角螺(Hemifusus tuba)^[28]及皱纹盘鲍^[29]等腹足类动物的研究中, 均存在昼伏夜出的觅食习性, 这与本研究结果相一致。这可能是由于腹足类动物活动能力较弱, 为躲避天敌所进化出的一种本能反应。本研究中, 香螺在白天仍有饵料生物存在的条件下, 仍基本无摄食行为, 这与方斑东风螺^[14]及皱纹盘鲍^[30]中的研究不一致。可能是香螺对食物的选择范围较宽, 一些活体的贝类及蠕虫均可成为其食物来源, 自然界中食物来源稳定性较高, 故其摄食节律较其他腹足类动物受食物丰富度影响更小。

同时, 经自助法检验, 香螺晨昏摄食指数95%置信区间差值较大, 且其置信区间上限很高, 表明香螺晨昏期间摄食行为可能受饥饿状态等条件影响更多, 具备晨昏摄食驯化潜力。但其日间摄食指数95%置信区间差值很小, 且极差很小, 虽有离群点表明其具备生物学日间摄食能力, 但总体上, 香螺日间摄食驯化潜力极低。因此, 在人工养殖过程中应尽量选择傍晚投喂, 以减少饵料损耗及对水质的污染。

4 结论

本研究认为香螺具备明显的趋食方向性, 摄食方式主要是通过齿舌刮取食物, 进食时无法准确锁定可食部分, 进食时需要提供暗光环境, 对鳀鱼及卤虫具有明显摄食喜好, 摄食节律为夜间摄食型。在养殖实践过程中, 应为香螺提供适当的遮蔽物及弱光环境, 以鱼类及甲壳类生物为主要生物饵料, 采取将饵料聚堆并于黄昏投喂的养殖模式。