温度对中华倒刺鲃不同生理生态性能的影响:驯化有益假说的验证

驯化有益假说(Beneficial acclimation hypothesis)认为生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。然而,由于动物不同生理生态性能对环境驯化的响应可能不一致,那么,测试表型性状的选择对驯化有益假说的验证就尤为关键。为此,整合表征动物生存适合度的不同生理生态性能并探究其对环境驯化的响应模式就十分必要。以我国长江中上游广泛分布的中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)为对象,考察了驯化温度(18℃、28℃)和测试温度(18℃、28℃)及其交互作用对该物种有氧运动能力和无氧运动能力的影响,为驯化有益假说等相关假说的验证提供参考。研究发现,中华倒刺鲃不同生理生态性能对温度驯化的响应存在差异:(1)驯化温度对表征中华倒刺鲃无氧运动能力的快速启动游泳无显著影响(除最大加速度外)(P>0.05),研究数据倾向于支持无益假说(No-advantage hypothesis);(2)驯化温度对表征中华倒刺鲃有氧运动能力的临界游泳速度(Critical swimming speed,Ucrit)和最大代谢率(Maximum metabolic rate, MMR)影响显著(P<0.05),18℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR均优于28℃驯化-18℃测试下的Ucrit和MMR,结果部分支持驯化有益假说和冷有益假说(Cooler is better hypothesis);(3)驯化温度、测试温度、游泳速度对中华倒刺鲃的运动代谢率(Active metabolic rate,MO2)和单位距离能量消耗(The energetic cost of transport, COT)影响显著(P<0.05)。值得关注的是,当游泳速度小于30 cm/s时,驯化温度对MO2和COT无影响,结果支持无益假说;而当游泳速度大于30 cm/s时,在特定的流速下经过28℃驯化的中华倒刺鲃无论在28℃还是18℃的测试环境下MO2和COT均较低,结果倾向于支持热有益假说(Warmer is better hypothesis)。研究结果提示:驯化有益假说并不具有普遍性,热驯化相关假说的验证不仅受表型性状选择的影响,而且还与测试的环境选择压力有关。

驯化有益假说研究进展

驯化有益假说(beneficial acclimation hypothesis,BAH)认为,生物表型的适应性变化会增强其在诱导这些变化产生的环境中的生理机能或适合度。该假说自提出以来,其合理性与普适性一直存在较大争议。本文解析了BAH的理论内涵,综述了BAH的主要正向支持性证据以及反向否定性证据,并对BAH验证存在的问题进行总结和展望。

东方蝾螈幼体热耐受性和游泳表现的热驯化响应

特定物种的热驯化能力决定着其是否能成功耐受环境温度的改变,在应对未来气候变暖的趋势中扮演重要角色。为评估有尾类两栖动物的热驯化反应,在3个恒定水温(15、20℃和25℃)中驯化东方蝾螈(Cynops orientalis)幼体4周,测定驯化后幼体在不同测试温度下的运动(游泳)表现、临界低温(CT_(Min))与临界高温(CT_(Max))。结果显示:驯化与测试温度均显著影响蝾螈的游泳速度;驯化温度亦影响蝾螈的CT_(Min)和CT_(Max),但不影响可耐受温度范围(TRR)。驯化与测试温度的交互作用对蝾螈泳速的影响显著,表明驯化温度可改变其游泳表现的热敏感性。经某一温度驯化后蝾螈泳速似乎在相同测试温度下表现最好,该结果可能支持驯化有益假说。CT_(Min)和CT_(Max)随驯化温度的升高而增加,表明:低温驯化可提高动物抗低温能力,而高温驯化提高其抗高温能力。两栖类动物热耐受性与运动表现热驯化反应的种间变异可能与栖息地热环境的差异有关。