2023年6月23日
气候变化正在全球范围内影响珊瑚礁生态系统。来自 离体 水产养殖系统有助于支持生态恢复与科研工作。本文介绍了可用于促进内育型石珊瑚长期养护的投喂与珊瑚培养技术 离体 已概述。
我们的实验室致力于研究珊瑚在气候变化中的耐受性与恢复力,并探索异地水产养殖的作用。具体而言,我们的目标是在实验室中培育可用于生态修复和科学研究的珊瑚。在过去几年中,珊瑚异地水产养殖取得了重大进展,包括能够在广幅产卵型和孵育型珊瑚中诱导其繁殖,并完成整个珊瑚生命周期。
在实验室中维持孵育型珊瑚的长期繁殖通常非常具有挑战性,其繁殖通常在数月后便会停止。然而,我们发现,如果将珊瑚置于定制的米索培养箱中共同培养,并为其提供补充食物,它们便能够每月持续产生幼体。
总体而言,我们对摄食和温度各自如何影响珊瑚繁殖已有较好的理解,但二者之间的交互作用仍相对缺乏研究。例如,异养作用在较高温度下可能表现出与较低温度下不同的益处或局限性。利用我们所描述的实验方案,可以在异地养殖系统中对珊瑚群体进行长期的有效喂养和培养,并最终在群体水平上追踪其繁殖情况,从而有助于推断在海洋变暖背景下异养作用对繁殖和补充过程的影响。
首先,在培养箱中横置一根带凹槽的杆(也称为悬挂杆),用于固定悬挂珊瑚群体。将珊瑚群体置于两个较大的环之间,确保这两个环牢固地固定在群体周围,以保证其在水中悬挂时的稳定性。将鱼线顶部较小的环钩入悬挂杆的凹槽中。
从一个独立的喂养水箱中采集两升海水,倒入卤虫孵化容器中。接着,将气泵连接到与孵化容器底部相连的管路上,在加入卤虫卵囊之前让其运行约10分钟。等待期间,使用天平称取八克卤虫卵囊。
10 分钟后,将量取的卤虫卵倒入孵化容器中。接着,将喂养容器放入喂养水箱中以准备喂养水箱,确保其顶部保持在水面以上。将喂养容器角落管的外端连接至气泵,由气泵向气石供气,以保证喂养期间水体的充分循环。
为了强化卤虫无节幼体的营养,在预定投喂时间前两小时,向孵化容器中加入1.5 mL的营养强化剂。两小时后,关闭向孵化容器供气的阀门。将光源置于孵化容器底部后,用纸板箱将其覆盖,以隔绝环境光。
让光线照射容器底部五分钟,使卤虫无节幼体被吸引至底部,从而将活的卤虫无节幼体与空卵壳分离。五分钟后,移去盒子和光源,在孵化容器下方放置一个三升的量筒。
将管路从孵化容器上拆下,使卤虫无节幼虫和海水溶液流入量杯中,收集一升该溶液。在靠近饲喂水箱的位置,将卤虫无节幼虫和海水溶液通过孔径为100微米的筛网过滤,以分离卤虫无节幼虫与海水。随后,用饲喂水箱中的水在筛网内将卤虫无节幼虫冲洗两次。
将过滤器放入喂养槽中,以释放卤虫无节幼体。接着,搅拌槽内水体,使无节幼体均匀分布于整个槽内。将带有附着珊瑚群体的每个悬挂杆从培养槽转移至喂养槽。
确保悬挂杆牢固地横置于饲喂槽顶部。饲喂四小时后,将悬挂杆从饲喂槽中取出,移除珊瑚群体。用各自培养槽中的海水彻底冲洗每株珊瑚,以去除残留的卤虫无节幼体。
将带有附着珊瑚的悬挂杆放回各自培养缸中。为了定量用于珊瑚喂养实验的卤虫无节幼体,在两个时间点采集样品。每个时间点使用三支注射器,分别从喂养容器的表层、中层和底层各采集 20 mL 水样。
将采集的水样转移至各个500 mL烧杯中。随后,向烧杯中加入180 mL约60摄氏度的热水,以实现1:10的稀释比例。从烧杯中取2 mL水样,分别加入六孔板的每个孔中。
接下来,在体视显微镜下将放大倍数设为6.5倍,统计每个孔中卤虫无节幼体的数量。在珊瑚摄食实验前后对卤虫无节幼体进行密度测定,结果显示,在初始时间点(T零)的评估中,两种温度处理组之间无显著差异。经过两周和四周的培养后,两种温度处理组在摄食后的卤虫无节幼体密度均有所降低。
在三个评估时间点中的任何一个时间点,不同温度处理组之间的摄食前密度或摄食后密度均无差异。将幼虫收集容器完全浸入培养罐中。接着,将珊瑚群体浸入幼虫容器中,确保两者均保持在水面以下。
然后将幼虫收集容器的把手钩在悬挂杆上。次日早晨,将鱼线从悬挂杆上取下,小心地将一个种群从其幼虫收集容器中取出,并立即放回培养缸中。
接下来,将幼虫收集容器从水箱中取出,放置在量杯上方。用一根手指轻轻按压瓶盖,然后将其拧开。将量杯中的水倒入碗中。
使用3 mL移液器将幼虫转移到50 mL离心管中,并手动计数培养皿中的幼虫。该方法可用于评估鹿角杯形珊瑚(Pocillopora acuta)群体在不同温度和喂养处理条件下的繁殖产出。在28摄氏度下培养的群体,未喂食时释放的幼虫数量多于喂食时;而在24摄氏度下培养的群体则呈现相反趋势,即喂食群体产生的幼虫数量多于未喂食群体。
所有群体的繁殖均发生在满月之前。幼虫释放的平均月相日数范围为农历第6.5天至第11.1天。然而,不同处理组之间仅在未投喂28摄氏度组与投喂24摄氏度组之间观察到显著差异:前者在月相周期较早时繁殖,后者则在月相周期较晚时繁殖。
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本研究探讨了气候变化对珊瑚礁生态系统的影响,并分析了异地水产养殖在珊瑚修复中的作用。研究阐述了旨在促进在实验室环境中长期维持孵育型石珊瑚的有效喂养与培养技术。
可靠的异地珊瑚培养方案可对影响繁殖产出的环境和营养变量进行受控研究,从而增强在珊瑚修复与保护研究中的预测信心。标准化的喂养和温度调控操作流程有助于对珊瑚抗逆性进行可重复的定量评估,直接为生态系统干预的转化策略提供依据。这些能力使异地水产养殖成为气候适应型生物技术中开展假设驱动研究和规模化亲本群体供应的关键平台。
这种离体珊瑚培养方法从早期发现到临床前验证均有涉及,既支持机制性研究,也具备用于修复技术流程的准备能力。