福寧灣潮間帶灘涂海泥中顆粒有機(jī)碎屑的游離氨基酸測定

有機(jī)碎屑是許多沒有脊椎動(dòng)物和少數(shù)海洋魚類的食物來源，在碎屑鏈中發(fā)揮著重要作用。大多數(shù)海洋魚類仔魚均以活生物作為開口攝食的餌料,但有些海洋魚類如大彈涂魚(Boleophthalmuspectinirostris)仔魚開口攝食海泥中的顆粒有機(jī)碎屑(張其永等1988)。作者于2004～2005年在福建省霞浦縣長沙村和臺江村開展大彈涂魚土池育苗和室內(nèi)育苗研究,采用福寧灣潮間帶灘涂表層海泥投喂仔稚魚,證實(shí)海泥中的顆粒有機(jī)碎屑是大彈涂魚仔魚開口攝食的基礎(chǔ)餌料之一(張其永等2005;蔡珠金等2005)。為了評估潮間帶灘涂海泥中顆粒有機(jī)碎屑的營養(yǎng)價(jià)值,本研究對福建省福寧灣粉砂質(zhì)粘土(Siltyclay)中的顆粒有機(jī)碎屑生物組成及其游離氨基酸組成進(jìn)行了分析,為大彈涂魚人工育苗篩選適口餌料提供科學(xué)依據(jù),并為研究潮間帶灘涂食物鏈提供基礎(chǔ)資料。1材料和方法1.1顆粒有機(jī)碎屑形態(tài)及生物種類組成分析采集福建省福寧灣潮間帶灘涂表層海泥樣品(粉砂質(zhì)粘土),在高潮區(qū)設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn),間距為100m,采樣深度為3cm。用5%福爾馬林液固定保存,在OlympusBX51顯微鏡和LeicaDMIL倒置顯微鏡下觀察顆粒有機(jī)碎屑形態(tài)及其生物種類組成,并顯微拍照。原生動(dòng)物擬鈴蟲種類參考王家楫和倪達(dá)書的分類方法鑒定(Wang等1932;Nie1934;Wang1936;Nie等1947)。底棲硅藻種類鑒定參考金德祥等(1982)。另取福爾馬林液固定后的粉砂質(zhì)粘土海泥樣品制作涂片,用番紅染色,自然風(fēng)干后用中性樹膠封片,鏡檢觀察顆粒有機(jī)碎屑中的微球菌(薛廷耀等1960)。1.2分析方法的制備粉砂質(zhì)粘土海泥樣品自然風(fēng)干后磨細(xì)過篩。稱取0.5g于15ml聚丙烯離心管中,5ml1mol/LHCl提取,振蕩混勻0.5h,經(jīng)24h沉淀后離心,取上清液,同法再提取1次,合并上清液,1mol/LNaOH調(diào)節(jié)pH至7～9,過濾定容至25ml。取10μl樣品于衍生管,加入70μlWatersAccQ-Fluor硼酸鹽緩沖溶液,渦旋混勻,加入20μlAccQ-Fluor衍生劑,保持渦旋10s,室溫放置1min后用石臘膜封口,在55℃烘箱內(nèi)加熱10min,過濾后進(jìn)樣分離分析。Waters2695型高效液相色譜儀配2475型熒光檢測器,進(jìn)樣量10μl,激發(fā)波長250nm,發(fā)射波長395nm,柱溫37℃。游離氨基酸含量單位以μmol/kg(干質(zhì)量海泥)表示。2結(jié)果2.1有機(jī)碎屑顆粒形態(tài)特征福寧灣潮間帶灘涂表層粉砂質(zhì)粘土海泥中含有豐富的顆粒有機(jī)碎屑和粉砂顆粒(Siltygrain)。以數(shù)量計(jì)算,顆粒有機(jī)碎屑平均占21.92%,粉砂顆粒平均占78.08%;以體積計(jì)算,顆粒有機(jī)碎屑平均占54.27%,粉砂顆粒平均占45.73%(n=30)。有機(jī)碎屑顆粒大小懸殊,其長徑5.3～95.0μm,平均46.08±27.52μm;短徑5.0～65.7μm,平均34.05±18.33μm(n=48)。顆粒有機(jī)碎屑形態(tài)多樣化,呈圓球形、近圓球形、橢圓球形和長橢圓球形,也有呈棒形、近方形、梯形、五角形和三角形。顆粒有機(jī)碎屑的顏色多為黃褐色和黃綠色,有些是淺黃褐色、深黃褐色、淺黃綠色、深黃綠色和紅褐色。粉砂顆粒粒徑為4.0～37.0μm,平均17.18±9.63μm(n=60),粉砂質(zhì)粘土不含有游離氨基酸。2.2顆粒有機(jī)碎屑的種類具有生物群落的顆粒有機(jī)碎屑包含原生動(dòng)物擬鈴蟲(Tintinnopsis)、底棲硅藻和細(xì)菌(主要是微球菌Micrococcus),偶見許水蚤(Schmackeria)卵粒和海洋線蟲(Marinenematode)。擬鈴蟲生長發(fā)育在顆粒有機(jī)碎屑的表面及其內(nèi)部,每粒碎屑含有擬鈴蟲可多達(dá)8～10個(gè),主要種類有細(xì)弱擬鈴蟲(Tintinnopsisgracilis)、圓鈍擬鈴蟲(T.rotundata)、腫狀擬鈴蟲(T.turgita)、百樂擬鈴蟲(T.beroidea)和妥肯丁擬鈴蟲(T.tocantinensis),其中細(xì)弱擬鈴蟲為優(yōu)勢種。顆粒有機(jī)碎屑內(nèi)的細(xì)弱擬鈴蟲外殼長8.0～60.0μm,平均22.31±14.89μm;口徑3.0～24.0μm,平均10.69±5.93μm(n=46)。擬鈴蟲在顆粒有機(jī)碎屑內(nèi)生長發(fā)育后游離懸浮于水體中。懸浮于水體中的細(xì)弱擬鈴蟲比顆粒有機(jī)碎屑內(nèi)的細(xì)弱擬鈴蟲個(gè)體大,其外殼長16.3～97.5μm,平均39.56±18.55μm;口徑7.5～25.3μm,平均13.21±4.73μm(n=46)。在顆粒有機(jī)碎屑上附有底棲硅藻或其空殼,出現(xiàn)的硅藻種類有輻射圓篩藻(Coscinodiscusradiatus)、美麗斜紋藻(Pleurosigmaformosum)、布紋藻(Gyrosigma)、舟形藻(Navicula)、海生斑條藻(Grammatophoramarina)、盾卵形藻(Cocconeisscutellum)、洛倫菱形藻(Nitzschialorenziana)、卵形菱形藻(N.cocconeiformis)、尖錐菱形藻(N.acuminata)、奇異菱形藻(N.paradoxa)和筒柱藻(Cylindrothecagracilis)等種類,以菱形藻占優(yōu)勢(見表1)。從番紅染色涂片觀察到顆粒有機(jī)碎屑中的微球菌密度為483個(gè)細(xì)胞/0.01mm2～821個(gè)細(xì)胞/0.01mm2,平均621.53±115.14個(gè)細(xì)胞/0.01mm2(n=50)。換算為單位干質(zhì)量海泥,微球菌密度可高達(dá)7.728×109個(gè)細(xì)胞/g～13.136×109個(gè)細(xì)胞/g,平均9.944×109±1.844×109個(gè)細(xì)胞/g(n=50)。顆粒有機(jī)碎屑因其含有游離氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)而成為微球菌繁育的培養(yǎng)基質(zhì)。2.3游離氨基酸檢測應(yīng)用柱前衍生高效液相色譜法測定了福寧灣潮間帶灘涂表層粉砂質(zhì)粘土海泥中的顆粒有機(jī)碎屑游離氨基酸(FAA)含量,表2列出了顆粒有機(jī)碎屑中15種游離氨基酸含量、游離氨基酸總量以及游離氨基酸占氨基酸總量的百分組成。分析表明,顆粒有機(jī)碎屑游離氨基酸總量為385.3～569.7μmol/kg,平均473.24±62.40μmol/kg,樣品間變異系數(shù)為14.74%(n=5)。檢測的15種游離氨基酸含量依次為甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸、賴氨酸、谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。蛋氨酸未檢出,色氨酸在酸性緩沖液中被破壞而未檢出。甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸、賴氨酸、谷氨酸和丙氨酸是顆粒有機(jī)碎屑中含量較高的游離氨基酸,這6種游離氨基酸百分組成分別為16.41%、15.95%、13.32%、7.29%、6.96%和6.91%。賴氨酸和谷氨酸比較穩(wěn)定,樣品間變異系數(shù)分別為6.03%和7.83%;絲氨酸和丙氨酸含量則不穩(wěn)定,樣品間變異系數(shù)分別為40.78%和33.78%。顆粒有機(jī)碎屑中含有8種必需氨基酸(EAA),其含量依次為賴氨酸(34.50±1.86μmol/kg)>精氨酸(24.16±4.67μmol/kg)>蘇氨酸(22.30±2.87μmol/kg)>纈氨酸(17.02±3.09μmol/kg)>組氨酸(15.46±4.11μmol/kg)>異亮氨酸(15.24±2.45μmol/kg)>亮氨酸(12.96±2.35μmol/kg)>苯丙氨酸(10.36±2.47μmol/kg)。從表2可以看出,必需氨基酸總量為119.1～174.4μmol/kg,平均152.00±19.57μmol/kg,樣品間變異系數(shù)為14.39%(n=5)。必需氨基酸占氨基酸總量的百分組成為28.57%～37.37%,平均32.26%±3.06%,樣品間變異系數(shù)為10.60%,顯示顆粒有機(jī)碎屑中必需氨基酸含量相對較高,而且較為穩(wěn)定。呈味氨基酸為天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸,其中天冬氨酸和谷氨酸又被稱為鮮味氨基酸,顆粒有機(jī)碎屑中的天冬氨酸和谷氨酸含量較低,分別僅占氨基酸總量的5.81%和6.96%(見表2)。3混合營養(yǎng)期lma(1)牟德海等(2002)對大亞灣東部大鵬澳中心的沉積物柱樣(采樣深度為60cm)應(yīng)用柱前衍生高效液相色譜法測定了沉積物柱樣中的15種游離氨基酸,其總量在820～2690μmol/kg之間。這15種游離氨基酸總量隨深度而以指數(shù)曲線降低,天冬氨酸、甘氨酸、組氨酸和苯丙氨酸的摩爾分?jǐn)?shù)隨深度而上升,蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸和異亮氨酸的摩爾分?jǐn)?shù)隨深度而下降。甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和絲氨酸在沉積物柱樣中的含量較高。本研究也應(yīng)用同樣分析方法對福寧灣潮間帶灘涂表層粉砂質(zhì)粘土海泥測定了15種游離氨基酸,其中甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸、賴氨酸、谷氨酸和丙氨酸含量較高,與大亞灣沉積物柱樣含量較高的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸和絲氨酸相類似。但由于兩海區(qū)的緯度和采樣的深度明顯不同,以及樣品之間顆粒有機(jī)碎屑含量的變化,因此福寧灣潮間帶表層海泥與大亞灣潮下帶沉積物中的游離氨基酸測定值則有所差異,大亞灣沉積物柱樣中的游離氨基酸總量明顯較高。(2)顆粒有機(jī)碎屑不僅是濾食性海洋無脊柱動(dòng)物的食物源(Lenz1977),有些海洋魚類的仔、稚、幼魚也攝食碎屑。白亞口魚(Catostomuscommersoni)幼魚體長39～70mm,攝食碎屑、無脊椎動(dòng)物和藻類,其幼魚前腸內(nèi)的碎屑量與無脊椎動(dòng)物和藻類量呈反比,7月間白亞口魚幼魚前腸內(nèi)的無脊椎動(dòng)物和藻類占95%干質(zhì)量(DM),10月間無脊椎動(dòng)物和藻類量已降低,碎屑量卻高達(dá)90%以上干質(zhì)量(Ahlgren1990)。海七鰓鰻(Petromyzonmarina)和北方魚吸鰻(Ichthyomyzonfossor)幼魚皆以碎屑為食,年平均攝食碎屑占97.79%、藻類占2.12%和細(xì)菌占0.09%干質(zhì)量(Sutton等1994)。大彈涂魚從仔、稚、幼魚直到成魚都或多或少地?cái)z取顆粒有機(jī)碎屑。在土池育苗條件下,大彈涂魚前期仔魚從孵化后2日齡至4日齡(混合營養(yǎng)期),除了依靠吸收卵黃囊和油球?yàn)閮?nèi)源營養(yǎng)以外,還攝食含有擬鈴蟲的顆粒有機(jī)碎屑以及橈足類無節(jié)幼體(張其永等2005),其稚魚和早期幼魚發(fā)育階段也攝食少量顆粒有機(jī)碎屑(顏開強(qiáng)等1991),從其幼魚到成魚仍以底棲硅藻和顆粒有機(jī)碎屑為主食(朱友芳等1993)。大彈涂魚仔魚是碎屑食物鏈起點(diǎn)的捕食者。顆粒有機(jī)碎屑是微球菌的培養(yǎng)基質(zhì)。擬鈴蟲的體前端小膜口緣區(qū)(AZM)圍成纖毛列,能夠?yàn)V食海泥碎屑中的微球菌和微型硅藻。因此,在潮間帶灘涂形成了顆粒有機(jī)碎屑、微球菌、微型硅藻、擬鈴蟲和大彈涂魚的食物鏈營養(yǎng)關(guān)系。(3)魚類胚胎和前期仔魚發(fā)育階段是從卵黃或卵黃囊中獲取氨基酸營養(yǎng)。在吸收內(nèi)源營養(yǎng)的生長發(fā)育過程中,游離氨基酸庫中的FAA含量不斷降低,后期仔魚卵黃囊和油球消失后,必須攝取外源營養(yǎng)以滿足代謝的需求。Ronnestad等(1992)研究游離氨基酸對于大菱鲆(Scophthalmusmaximus)卵和仔魚的重要性,不同批產(chǎn)出的受精卵,其游離氨基酸含量為55～90nmol/卵,游離氨基酸的吸收與卵黃和卵黃囊的消耗相平行,約有70%的游離氨基酸為代謝基質(zhì)所用,其他30%聚合為魚體蛋白。Sivaloganathan等(1998)報(bào)道尖吻鱸(Latescalcarifer)受精卵含有游離氨基酸25.3nmol/卵,當(dāng)仔魚卵黃囊和油球即將完全吸收時(shí),其中的21.5nmol/卵游離氨基酸已被利用。尖吻鱸從受精卵到受精后100h,約有14%的總能量代謝取之于游離氨基酸。在大彈涂魚室內(nèi)育苗過程中,仔魚混合營養(yǎng)期死亡率高(蔡珠金等2005),如何篩選大小適宜而且富含營養(yǎng)的餌料至關(guān)重要。仔、稚魚的餌料營養(yǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)與仔、稚魚的營養(yǎng)需求相吻合。研究表明,各種生物餌料的游離氨基酸含量不同,Helland等(2003)報(bào)道長角寬水蚤(Temoralongicornis)游離氨基酸含量為2.4±0.7～19.9±1.7nmol/個(gè),不論長角寬水蚤無節(jié)幼體或成體是否占優(yōu)勢,其游離氨基酸均無顯著差異。經(jīng)過DHASelcoTM和維生素營養(yǎng)強(qiáng)化的鹵蟲(Artemiafranciscana),其游離氨基酸含量為0.67±0.14nmol/個(gè),長角寬水蚤的FAA含量比鹵蟲高3.58～29.70倍。長角寬水蚤的FAA與福寧灣粉砂質(zhì)粘土中顆粒有機(jī)碎屑FAA相比較,長角寬水蚤的FAA含量高5.07～42.05倍,可見橈足類長角寬水蚤(包括其無節(jié)幼體和成體)富含F(xiàn)AA,橈足類長角寬水蚤