刺参生活史关键阶段的摄食行为生理特征及其适应策略

Apostichopus japonicus is an important species of mariculture in China. Dormancy and reproduction is the key points in the life cycle of A. japonicus, but the changing characteristics and adaptive strategies of feeding behavior and digestive physiology during these periods are poorly studied. Feeding strategy in industrial aquaculture, and developments of aquaculture and harvesting facilities in shallow sea depend on the surport of feeding behavior characteristic. Based on the youth fund, the project will focus on the synergy pattern of feeding behavior and digestive physiology, and the adaptive strategy of feeding behavior in the key phases of A.japonicus’ life cycle. With the integrated application of aquatic organism behavioral research platform and tagging and monitoring techniques, the tentacles movement and feeding rhythm before and after dormancy and reproduction are studied, and the relationship between feeding behavior and dormancy time and gametogenesis is clarified. The variations of digestive enzymes and endocrines are studied, and the synergy pattern of feeding and digestive physiology is revealed. The mutual relationships between individual feeding behavior and group movement, competition and reproduction behavior are studied. The feeding behavior and its adaptive strategy in the key phases of dormancy and reproduction of A. japonicus are systematically clarified, and the feeding behavior and survival strategy is revealed. The above results will support the formulating of feeding strategy and developments of aquaculture and harvesting facilities of A. japonicus.

刺参是我国重要的海水养殖对象，休眠和繁殖是刺参生活史中的关键环节，但对其前后和过程中摄食行为与消化生理的变动特征和适应策略的研究相对薄弱，而工厂化养殖投喂策略制定、浅海增养殖设施及诱捕装置研发有赖于摄食行为特征的支撑。项目将在已结题青年基金的基础上，聚焦刺参摄食行为与消化生理之间的协同模式、刺参摄食行为特征在生活史关键阶段的适应策略两个关键科学问题，综合应用水生生物行为学研究平台和标记监测技术，研究刺参在休眠和繁殖前后的触手运动、摄食节律等行为变动特征，查明摄食行为与休眠时间、配子产生等相关关系；研究刺参消化酶、内分泌等变动特征，揭示刺参摄食与消化生理之间的协同模式；研究刺参个体摄食行为与群体运动、竞争、繁殖行为之间的相互关系，系统阐明刺参摄食行为特征及其在休眠和繁殖等生活史关键阶段的适应策略，为刺参投喂策略的制定和增养殖设施及诱捕装置的研发提供理论依据。

刺参是我国北方重要的海水养殖经济物种，其工厂化养殖投喂策略制定、浅海增养殖设施及诱捕装置研发有赖于刺参摄食行为生态学的系统研究。本项目重点关注刺参生活史关键阶段摄食行为与消化生理的变动特征与协同模式以及个体和群体摄食行为特征的关系，以期阐释刺参在不同生活史阶段的适应策略。在刺参生活史特定阶段摄食行为变动特征方面，综合运用高清摄影、红外摄影等技术对受控环境和野外自然条件下的刺参的摄食行为进行研究，结果表明温度、水流、食物颗粒大小均对刺参触手运动时间和频率产生影响，且野外自然环境下的触手伸缩频率高于实验室条件下的触手频率；对刺参繁殖和夏眠等生活使关键阶段摄食行为的研究结果表明刺参摄食量和摄食率在繁殖期各阶段差异显著，且呈现逐渐下降趋势，但饵料利用率差异不显著；夏眠期间仍有部分个体仍存在摄食行为，表明刺参摄食行为对高温的响应存在极大的个体间差异，且因高温而导致的消化道组织退化是造成刺参夏眠期摄食行为下降的原因。在刺参摄食行为与消化生理特征协同模式研究方面，查明了刺参规格、光照周期、温度等对刺参消化酶活力或内分泌激素水平的影响，对不同规格的刺参在触手运动、摄食节律、摄食率、排粪率和消化酶活力等方面的研究结果表明刺参摄食节律和消化生理随个体生长发生相应的变化，且刺参具有调节消化功能的能力，从而为即将到来的摄食活动做好准备；刺参在繁殖期对碳氮有机质的出现下降，且刺参肠道中淀粉酶活力与胰蛋白酶活力同时下降，表明繁殖会抑制刺参消化生理；刺参繁殖期消化活力的下降与肠道生理状态变化有关，主要表现为氧化应激水平增加与线粒体代谢水平下降两个方面。在刺参个体摄食行为与群体行为特征关系方面，研究发现当刺参遇到同伴时会绕开或攀爬过去继续运动，食物资源与种内同伴没有交互作用，当种群密度上升后，刺参总运动时间显著上升；刺参繁殖阶段运动耐力的变化特征与摄食量、摄食率及表观消化率息息相关；在夏眠前后，刺参24h内的总运动路程差异显著；刺参繁殖期不同阶段能量收支变化研究结果表明刺参在繁殖期用于性腺生长能量比例逐渐上升，但用于体组织生长能量比例呈显著下降趋势，且用于生存的能量支出比例也呈逐渐下降趋势。研究为刺参投喂策略的制定和增养殖设施及诱捕装置的研发提供理论依据。