中华鲎(Tachypleus tridentatus)是世界现仅存四种鲎之一, 隶属于节肢动物门(Arthropoda)、有螯亚门(Chelicerata)、肢口纲(Merostomata)、剑尾目(Xiphosura)、鲎科(Limulidae), 是潮间带底栖动物, 现如今在我国主要分布于广东、广西和海南(洪水根, 2011; Luo et al, 2020; Miao et al, 2020; 蔡立哲等, 2021)。鲎血可用于制备鲎试剂, 鲎试剂广泛应用于临床诊断和药品检测等领域(颉晓勇等, 2021)。人为干扰(过度捕捞、海岸带围垦、沿海基建开发利用等)和环境污染等问题造成中华鲎资源在近40年中呈严重衰减趋势(Carmichael et al, 2015; Smith et al, 2017; John et al, 2018; Fu et al, 2019; Liao et al, 2019; 鲍虞园等, 2021), 致使鲎血资源危机隐现, 我国医疗卫生检测安全受到威胁。如今新冠疫情导致对鲎试剂需求增加, 宜及时平衡鲎资源保护和利用之间关系, 采取合理措施促进中华鲎资源量稳定恢复。

人工繁育和增殖放流是恢复中华鲎资源的有效措施(洪水根等, 2002; 朱俊华等, 2020; Xu et al, 2021), 目前野外放流和人工养殖均处于探索阶段, 尚缺乏科学的野外放流规程和成熟的人工养殖体系。行为是动物对内外界环境作出的宏观应答反应, 是动物最重要的生命特征, 动物行为随环境变化而变化(张东, 2013; 李为等, 2021)。截至目前, 中华鲎稚鲎行为特征尚未有相关研究报道。根据鲎的生活史特征, 其栖息地主要由满潮线(产卵场与孵育场)、潮间带(稚鲎栖息地)和亚潮带(海水深10~30 m, 成鲎栖息地) 3部分构成(洪水根, 2011; Xu et al, 2021)。底栖动物行为与不同底质情况息息相关。底质环境适宜时, 相应底栖动物种类丰富(李少文等, 2017), 但底栖动物若栖息在不适宜的底质上, 其生长和存活则会受抑制甚至死亡(孟珊等, 2020)。中华鲎稚鲎具潜沙习性, 对底质类型存在一定要求。本研究在实验室内设置8种不同底质比例的泥沙底质类型, 研究不同底质类型对中华鲎稚鲎行为特征的影响, 探讨中华鲎稚鲎对不同比例泥沙类型的选择和偏好, 以期为野外增殖放流计划的设计与实施、放流适宜地点的选择以及稚鲎人工养殖环境的优化提供科学理论依据。

1 材料与方法 1.1 实验材料

实验于2021年7月在中国水产科学研究院南海水产研究所进行。实验所用中华鲎2龄稚鲎取自湛江中国水产科学研究院南海水产研究所中华鲎研究基地, 将其暂养于实验室水族缸(45 cm×55 cm×45 cm)适应15 d后, 挑选体形完整、活力强的2龄中华鲎64只, 头胸甲宽(1.072±0.064) cm, 体重(0.097±0.015) kg。实验所用泥沙均来自广东省湛江市中华鲎自然栖息地的泥沙质滩涂。

1.2 实验条件

暂养期间每天18:00投喂孵化好的丰年虾幼虫, 投喂量均为总体质量的3%, 定时清除残饵和粪便。实验期间, 稚鲎培育在室内水族缸(2个, 50 cm× 30 cm×30 cm)进行, 水深5 cm, 采用3个2 cm高的玻璃隔板将每个水族缸均分成4个面积相等的区域(图 1), 每个区域设置不同比例的泥沙类型, 共8种底质类型(表 1)。每天换水和排污1次, 日换水量80%。养殖用水为经过滤消毒的自然海水, 水温(23±2) ℃, 盐度29±2, pH 7.6±0.2, 溶解氧≥4.0 mg/L。实验采用自然光照。

1.3 实验方法

每种泥沙类型投放8尾稚鲎, 适应24 h后开始实验, 利用监控摄像系统(镭威视安防监控, 18帧/s, 具夜间红外模式)监测水族缸中鲎行为动态, 实验持续7 d。对录像文件进行分析并记录稚鲎对不同比例泥沙类型的选择和栖息状态: 头胸甲裸露于泥沙外水中记为“栖息”, 头胸甲部分或全部钻入底质记为“潜沙”, 在水中游动记为“游泳”。将稚鲎埋栖频率与栖息频率的比值定义为“相对埋栖率”, 用以表征栖息方式; 将某种泥沙类型上稚鲎的埋栖频率与所有泥沙类型(不包括砾石底)上埋栖频率总数的比值定义为“埋栖选择性”, 用以表征稚鲎埋栖时对各不同比例的泥沙类型的偏好性。每天12:00记录每种泥沙类型中8尾稚鲎的去留情况, 作为后一天各底质稚鲎数量初始数据。

实验时间划分为凌晨(0:00~5:30, 日出前)、上午(5:30~11:00)、中午(11:00~13:00)、下午(13:00~18:30)和夜晚(18:30~24:00)5个时间段, 记录不同时间段稚鲎行为状态。

1.4 数据处理

运用SPSS 22.0数据分析软件, 对每天视频数据进行分析, 采用单因素方差(One-way ANOVA)分析底质类型对中华鲎稚鲎在各不同比例的泥沙类型中单次平均游泳时间、游动个体比例和不同行为时间分配的影响, P < 0.05代表差异显著, P < 0.01代表差异极显著。若差异显著, 再采用Duncan’s多重比较分析组间差异。采用双因素方差(Two-way ANOVA)分析不同时间段和不同比例的泥沙类型对中华鲎稚鲎在各底质相对埋栖率、埋栖选择性和栖息选择性的影响。

2 结果 2.1 不同比例的泥沙类型中稚鲎行为特征

单因素方差分析显示, 不同比例的泥沙类型稚鲎潜沙和游泳行为时间分配差异显著, P < 0.05 (表 2)。MS中稚鲎用于潜沙的时间比例(19.80%)显著低于AA (95.87%)、AB (98.39%)和SA (98.45%) (P < 0.05)。SS中稚鲎用于游泳的时间比例(0.02%)显著低于AA (0.24%)、AR (0.18%)、MS (0.11%)、SA (0.11%)和NS (0.08%) (P < 0.05)。稚鲎处于爬行和仰卧的时间在不同比例的泥沙类型上无显著差异(P > 0.05)。结果显示, 稚鲎偏好在含淤泥较多的底质中潜沙; 栖息在有泥沙环境下的稚鲎用于游泳的时间比例高于砾石底。

2.2 不同类型底质上稚鲎游泳时间和游动个体比例

单因素方差分析显示, 不同比例的泥沙类型稚鲎单次平均游泳时间差异显著, P < 0.05。稚鲎在8种底质上的单次平均游泳时间按由大到小顺序排列依次为: AR > SS > CS > MS > SA > AB > NS > AA。Duncan’s多重比较分析显示, SS与AB之间稚鲎单次平均游泳时间差异显著(P < 0.05), AR与NS、AA和AB之间稚鲎单次平均游泳时间差异均显著(P < 0.05), 其余各组之间稚鲎单次平均游泳时间差异均不显著(P > 0.05) (图 2)。

单因素方差分析显示, 不同比例的泥沙类型稚鲎游动个体比例差异显著(P < 0.05)。8种不同比例的泥沙类型上稚鲎游动个体比例按由大到小顺序排列依次为: CS > AA > AR > NS > MS = SA > SS > AB。Duncan’s多重比较分析显示, CS与MS、AB和SA之间稚鲎游动个体比例差异均极显著(P < 0.001) (图 3)。此外, NS与CS和AB之间稚鲎游动个体比例差异均显著(P < 0.05), SS与CS和AB之间稚鲎游动个体比例差异均显著(P < 0.05), AA与CS和AB之间稚鲎游动个体比例差异均显著(P < 0.05), AR和AB之间稚鲎游动个体比例差异均显著(P < 0.05), 其余各组之间稚鲎游动个体比例差异均不显著(P > 0.05)。

2.3 稚鲎对不同比例的泥沙类型的栖息选择性

2龄稚鲎在凌晨、上午、中午、下午和夜晚5个时间段内选择栖息在不同比例的泥沙类型上的比例有所差异, 均值为37.25%。5个时间段选择栖息在8种不同比例的泥沙类型上的稚鲎数量按由大到小顺序依次为: (1) 凌晨: SS > MS > AR > NS > SA > AA; (2) 上午: SS > NS > MS > CS; (3) 中午: AA > NS > SS=AR=SA; (4) 下午: SS > MS > AB; (5) 夜晚: SS > NS=AB > AA= CS > MS (表 3)。

2.4 稚鲎在不同比例的泥沙类型上的栖息方式 2.4.1 稚鲎在不同比例的泥沙类型上的相对埋栖率

2龄稚鲎在8种不同比例的泥沙类型上的相对埋栖率按由大到小顺序依次为: SA (95.47%)、AB (86.80%)、AA (83.33%)、AR (82.00%)、SS (58.33%)、MS (45.33%)、CS (42.67%)。5个不同时间段相对埋栖率按由大到小顺序依次为: 中午(75.81%)、凌晨(71.10%)、下午(70.14%)、上午(69.95%)、夜晚(65.76%) (图 4)。在5个不同时间段中, 上午和夜晚之间稚鲎在8种不同比例的泥沙类型上的相对埋栖率差异显著(P < 0.05), 其余各时间段之间差异不显著(P > 0.05)。

2.4.2 稚鲎在不同比例的泥沙类型上的埋栖选择性

稚鲎凌晨在不同比例的泥沙类型中埋栖选择性由高到低依次为: SS (25.33%)、AR (25.26%)、MS (17.33%)、SA (16.33%)、AA (15.75%); 上午稚鲎埋栖选择性依次为: AA (27.02%)、SS (20.67%)、AR (19.26%)、MS (14.00%)、CS (12.67%)、AB (6.38%); 中午稚鲎埋栖选择性依次为: AR (31.88%)、SS (24.25%)、AA、AB和SA (15.89%)、MS (0.12%); 下午稚鲎埋栖选择性依次为: AA (33.11%)、SS和MS (25.19%)、AB (16.51%); 夜晚稚鲎埋栖选择性依次为: SS (37.36%)、AR (32.56%)、AA (26.32%)、AB (2.56%)、SA (1.20%) (图 5)。稚鲎在上午和下午两时间段内稚鲎埋栖选择性差异显著(P < 0.05), 在上午和夜晚两时间段内稚鲎埋栖选择性差异极显著(P < 0.01)。其余时间段之间稚鲎埋栖选择性差异不显著(P > 0.05)。

3 讨论 3.1 不同比例泥沙类型对稚鲎埋栖行为的影响

水生动物通过调节形态、生理和行为等策略适应复杂多变的生态环境(Thomson et al, 2012; 杨亚等, 2021)。行为生态学是行为学与生态学的交叉学科, 是生态学领域重要的研究范畴, 在栖息地保护与修复、渔业资源保护与增殖、水生动物养殖与开发利用等方面意义重大(刘子俊等, 2019; 李娇等, 2020)。有学者推测放流的稚鲎可能被捕食者捕食, 也可能迁移到放流点以外的其他区域(Tanacredi et al, 2009)。本研究从不同行为时间分配来看, 稚鲎较多时间潜藏于底质中, 较少时间裸露于底质表面活动(如爬行、游泳等)。底质可蓄积和释放水体营养盐, 有机物含量丰富, 可为稚鲎提供食物来源(Entrekin et al, 2007; 孟珊等, 2020)。北部湾海域中华鲎成鲎食源以双壳类为主(郭清扬等, 2021), 稚鲎平均营养生态位宽度与成鲎相比较大, 稚鲎(1~6龄)在野外的食物来源主要依赖沉积物有机质(Kwan et al, 2021), 稚鲎也捕食小型底栖动物(Zhou et al, 2004)。从行为生态学角度分析, 稚鲎浅藏于底质中有利于躲避天敌的捕食, 底质可为底栖动物应对突变的环境提供避难场所(Brown, 2003; 孟珊等, 2020)。资料显示部分扁体软骨鱼类(Chiu et al, 2004)、北太平洋赤蠵龟(Caretta Caretta) (Seney et al, 2007)、澳洲小嘴鸻(Charadrius semipalmatus) (Tsipoura et al, 1999)、半蹼矶鹞(Calidris pusilla) (Tsipoura et al, 1999)等为稚鲎和鲎卵的常见捕食者。此外, 光照或许是导致稚鲎潜沙时间较长的另一原因, 稚鲎可能因为躲避强光照埋栖入底质中, 此推测有待后续进行深入研究。

相对埋栖率结果显示, 在不同比例的泥沙类型中, 稚鲎在含淤泥底质中埋栖时间较在沙质底质中埋栖时间长。稚鲎长时间埋栖时在泥中受外界因素影响较在沙中小, 所处环境更稳定, 使得稚鲎偏好在泥中长时间埋栖。埋栖选择性结果显示, 稚鲎喜爱在淤泥占较大比例的泥沙类型(AR、AA)中埋栖, 对于沙质类型, 稚鲎偏好在细砂中埋栖。泥粒度小, 结构相对稳定, 而沙由于粒度较大, 缓冲能力较弱, 易受外界环境因素变化的影响(刘冉等, 2017)。此外, 稚鲎头胸甲较软, 不似成鲎般坚硬, 沙粒较硬, 稚鲎潜沙时能力有限, 难以推开粒径较大的沙粒潜入底质中。而泥主要成分为淤泥, 质地柔软, 稚鲎较易钻入其中。因此野外稚鲎放流时应首选潮间带泥沙质类型, 而不是远离近岸的较深海域。资料显示目前放流苗种多为1龄稚鲎, 常见放流方式为将鲎苗打包搬上船只运至码头或较深海域后投入海水中, 朱俊华等(2020)提出最佳放流方式是在海水退潮期间将稚鲎放流至已知稚鲎生境滩涂, 显而易见此种稚鲎放流方法缺乏行为生态学理论支撑, 同时也为放流后稚鲎的监测提升难度。

3.2 不同比例泥沙类型对稚鲎栖息行为的影响

在裸露于底质表面时, 稚鲎偏好栖息于沙质类型。该研究结果与美洲鲎相关研究结果类似, 美洲鲎避开泥质区域, 栖息在沙表面(Botton et al, 1988)。沙质底质较泥质底质拥有较多的孔隙, 通透性相对较好, 含氧量充足, 可为鲎生命活动提供充足氧气(Vasquez et al, 2015)。而泥相比于沙吸附能力更强, 对营养盐的释放量较小(吴俊锋等, 2011)。其次, 熊千龄(2006)研究发现底质粒度越小, 含营养物质越丰富, 可为细菌生长繁殖供给营养, 泥质类型中细菌数量较沙质高。此外, 稚鲎在沙上爬行时, 沙层可支撑其躯体活动, 且稚鲎螯肢可依靠抓握沙粒以维持自身平衡。泥质类型因其主要组成成分为淤泥, 质地松软, 无法为稚鲎在其上方活动提供有效支撑力。

资料显示新生稚鲎具有视觉, 可绕过障碍物(Chabot et al, 2004)。本研究单次平均游泳时间分析表明栖息在泥质类型上的稚鲎单次平均游泳时间较其他泥沙类型长。推测出现该结果的原因可能是由于泥中的稚鲎游泳时会连带一些淤泥混于底质上方水层, 造成水体浑浊, 鲎视野不清晰, 影响稚鲎呼吸和运动, 等水层中的淤泥沉降一段时间后稚鲎恢复视野才落回泥沙表面。游动个体比例结果显示栖息在粗砂上的稚鲎游动个体比例较大, 这可能是由于粗砂底质孔隙较大, 气体交换相对容易, 稳定性较差, 受外界环境影响大, 稚鲎多迁移向其他适宜泥沙类型栖息, 可视为一种适应性行为。

3.3 稚鲎昼夜活动节律

在5个不同时间段中, 夜晚和凌晨2个时间段稚鲎活动较活跃, 这与美洲鲎相关研究结果一致。Borst等(2002)和Chabot等(2004)研究发现美洲鲎稚鲎在夜间具较高活动性, 在凌晨的某一时间段钻入沙中埋栖。日本囊对虾(Marsupenaeus Japonicus) (蒋湘等, 2016)、竹鱼(Trachurus trachurus) (Aguzzi et al, 2020)、大鲵(Meflobatrachus davidians) (陈云祥等, 2006)、丁鱥(Tinca tinca) (Herrero et al, 2005)等水生动物均与鲎具有类似活动节律。

发现稚鲎昼夜活动节律对于中华鲎人工养殖具有重要意义。稚鲎人工培育的适宜饵料应减少在白天时段投喂而调整为夜晚和凌晨2个时间段内投喂, 以维持养殖水质环境稳定并减少饵料浪费。另外, 针对野外放流稚鲎的跟踪监测也适宜选择尝试在夜晚进行, 因大部分稚鲎(84.50%)白昼潜入底泥中埋栖, 夜晚才钻出底质表面活动。

3.4 特殊行为

实验发现, 稚鲎在不同泥沙类型上的埋栖方式不同, 在沙质类型中稚鲎头胸甲全部埋入沙中而剑尾暴露于沙面, 而在泥质类型中稚鲎全部埋栖入泥中。上述行为特征除与泥沙硬度有关外, 爬行时躯体半埋在沙中是稚鲎在强烈阳光照射下降低体温的一种策略(Brown, 2003)。此外, 砾石底上稚鲎爬行时躯体与缸底约呈45°角, 且躯体左右摇晃但未侧翻, 形似“不倒翁”, 推测可能的原因为稚鲎无底质抓握和支撑, 受水流因素影响较大, 后续可进一步开展水流因素对稚鲎行为的影响研究。

此外, 本研究发现稚鲎存在类似“拥抱”式的“急救”行为。当爬行中的稚鲎遇到仰卧不动的其他稚鲎时, 先用螯肢触碰对方, 若对方有反应则立即离开, 若对方不做出反应, 稚鲎则攀附于其上方并与其相向拥抱(口对口, 螯肢相互攀附)约1~2 min后离开, 在稚鲎离开后部分被“急救”的仰卧稚鲎翻转身体开始爬行, 行为较活跃。后续可对该种特殊行为开展深入研究。

4 结论

在凌晨、上午、中午、下午、夜晚5个时间段中, 稚鲎在夜晚和凌晨活动较活跃。稚鲎较多时间潜藏于泥沙中, 较少时间裸露于泥沙表面活动(如爬行、游泳等), 偏好在含淤泥较多的泥沙类型中潜沙, 且在泥质和泥沙质类型中埋栖时间较在沙质类型中埋栖时间长。在裸露于泥沙表面时, 稚鲎偏好栖息于沙质类型。同时, 栖息在有泥沙环境下的稚鲎用于游泳的时间比例高于砾石底。故在野外放流和人工养殖稚鲎时, 应优选泥沙质类型作为稚鲎的栖息地。