3.3.對H2S暴露耐受性的個(gè)體發(fā)育變化

我們確定了在每個(gè)溫度條件下，不同發(fā)育階段暴露于H2S和低氧24小時(shí)后的平均存活率（圖6和7）。在相似的H2S濃度范圍內(nèi)，隨著幼蟲的發(fā)育，平均存活率呈上升趨勢（圖6）。特別是在人工飼養(yǎng)的菲律賓蛤仔中，從殼頂幼蟲階段到完長幼蟲階段，在所有溫度條件下平均存活率都有顯著提高（圖6）。

圖6. 人工受精獲得的菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）幼體在三種溫度處理下，進(jìn)行24小時(shí)暴露實(shí)驗(yàn)后，H?S濃度與平均存活率關(guān)系的個(gè)體發(fā)育變化。

從完長幼蟲到營浮游生活后的稚貝階段（0.7毫米殼長），平均存活率的變化因水溫而異。在20°C下，完長幼蟲和附著后稚貝之間的平均存活率沒有明顯差異：存活率相對較高（97.1%-100%）（圖6a）。然而，在24°C下，在H2S濃度范圍10-30 mg/L內(nèi)，平均存活率從完長幼蟲的73.9%-75.6%提高到附著后稚貝的100%（圖6b）。在28°C下，平均存活率隨著H2S濃度的增加呈下降趨勢，并且在相似的H2S濃度范圍內(nèi)，完長幼蟲和附著后稚貝之間的存活率沒有明顯差異（圖6c）。

當(dāng)對所有發(fā)育階段在24°C下進(jìn)行暴露實(shí)驗(yàn)時(shí)，人工孵化稚貝的平均存活率在相似的H2S濃度范圍內(nèi)隨著體型增大呈下降趨勢；平均存活率從100%（21.0 mg/L H2S,0.7毫米殼長）下降到70%（16.2 mg/L,2.5毫米殼長），然后進(jìn)一步下降到46.7%（21.2 mg/L,5.3毫米殼長）（圖6b）。

在24°C下暴露于H2S加低氧24小時(shí)后，從六條潮灘捕獲的野生稚貝也觀察到類似的存活率下降趨勢；在此溫度下，在H2S濃度范圍13.5-14.9 mg/L內(nèi)，平均存活率從6.9毫米殼長時(shí)的53.3%顯著下降到11.9毫米殼長時(shí)的10%（圖7b）。在28°C下，存活率在較低的H2S濃度范圍內(nèi)就出現(xiàn)下降：暴露于低氧加H2S 24小時(shí)后，在3.3-3.5 mg/L的H2S濃度下，存活率從6.9毫米殼長時(shí)的93.3%下降到11.9毫米殼長時(shí)的20%（圖7c）。

圖7. 日本三河灣六條潮灘野生菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）幼體進(jìn)行24小時(shí)暴露實(shí)驗(yàn)后，H?S濃度與平均存活率關(guān)系的個(gè)體發(fā)育變化。

4.討論

4.1.對低氧和H2S暴露耐受性的個(gè)體發(fā)育變化

本研究揭示了菲律賓蛤仔早期生活階段對低氧和H2S暴露耐受性的個(gè)體發(fā)育變化。在24°C下，暴露于H2S（范圍0.2-42.6 mg/L）24小時(shí)后的平均存活率隨著浮游幼蟲的生長呈上升趨勢，并且在開始底棲生活后的小規(guī)格稚貝（平均殼長0.7毫米）中沒有出現(xiàn)死亡。菲律賓蛤仔在附著前后對低氧和H2S暴露的耐受性增強(qiáng)，可能反映了其對在不利條件下沉降到底部的適應(yīng)。在其他雙殼類物種中也報(bào)道了隨著幼蟲發(fā)育進(jìn)展，對環(huán)境脅迫因子的耐受性增加。例如，菲律賓蛤仔殼頂幼蟲在25°C下暴露于低氧水（DO,0.51 mg/L）72小時(shí)后存活率降至0%，而完長幼蟲即使在更長時(shí)間暴露于低氧水（DO,0.32 mg/L；暴露120小時(shí)；存活率13.3%）后也未完全死亡。此外，剛附著后的稚貝（0.38毫米殼長）在暴露于低氧水（DO,0.36 mg/L）120小時(shí)后存活率仍相對較高（85.7%）。我們當(dāng)前的研究表明，菲律賓蛤仔在幼蟲后期和附著后的稚貝階段，對低氧和H2S聯(lián)合暴露的耐受性增強(qiáng)。這些結(jié)果意味著，在底層水體經(jīng)常出現(xiàn)低氧和H2S的富營養(yǎng)化沿海區(qū)域（例如，東京灣；以及三河灣），菲律賓蛤仔幼蟲和稚貝在附著過程中的存活機(jī)會增加了。

然而，在稚貝階段，與幼蟲階段相反，隨著稚貝的生長，對H2S的耐受性減弱，這可能是由于在H2S暴露的缺氧條件下，能量獲取、儲存和消耗的代謝平衡發(fā)生了變化。食物消耗是能量輸入的主要來源。然而，菲律賓蛤仔在遇到低氧水時(shí)會關(guān)閉貝殼，并停止濾食和呼吸，以抵御惡劣條件。thereby,they switch the energetic pathway from aerobic metabolism to anaerobic metabolism using the energy reserves(such as glycogen)stored in their bodies.雙殼類物種中，較大個(gè)體通常比較小個(gè)體擁有相對于體型更大的能量儲備。維持生命所需的能量也隨著生長而增加，正如多種雙殼類物種中所報(bào)道的。例如，冰島扇貝（Chlamys islandica）的耗氧率隨其體重呈異速增長（體重0.1、1和6克時(shí)，耗氧率分別為0.5、1.0和2.2 mL），這意味著其代謝需求隨體型增大而增加。因此，如果由于低氧和H2S暴露等環(huán)境脅迫因素的影響，在饑餓條件下，較大規(guī)格的菲律賓蛤仔稚貝的能量消耗率增加，導(dǎo)致能量儲備耗盡，那么這些較大個(gè)體可能會發(fā)生更高的死亡率。然而，據(jù)我們所知，目前尚無關(guān)于菲律賓蛤仔早期生活階段與體型相關(guān)的能量平衡的信息；這個(gè)問題需要在未來進(jìn)行研究，以闡明低氧和H2S暴露期間較大規(guī)格稚貝死亡率增加的原因。

此外，蛤仔因暴露于低氧和H2S而導(dǎo)致死亡的生理過程仍不清楚。如果蛤仔在遇到富含硫化物的低氧水上升流之前沒有儲存足夠的能量，它們可能會餓死。或者，蛤仔在暴露于低氧和H2S期間可能無法持續(xù)關(guān)閉貝殼，從而導(dǎo)致直接暴露于含有致死水平H2S的周圍低氧水中。這些假說應(yīng)在未來研究中加以驗(yàn)證，以理解環(huán)境低氧和H2S暴露導(dǎo)致的死亡機(jī)制。

4.2.水溫對低氧和H2S暴露耐受性的影響

在相似的H2S濃度范圍內(nèi)，我們觀察到菲律賓蛤仔幼蟲和稚貝在較高水溫下的存活率較低。令人驚訝的是，在20°C左右，盡管暴露于低氧加高濃度H2S（27-29 mg/L）24小時(shí)，完長幼蟲以及小規(guī)格稚貝（0.7毫米殼長）的存活率仍保持在至少90%，這表明附著前后的幼蟲和稚貝在約20°C時(shí)對H2S暴露具有很高的耐受性。然而，當(dāng)水溫升至28°C時(shí)，暴露于低氧加相似H2S濃度范圍（27-29 mg/L）24小時(shí)后的存活率大幅下降至40%（完長幼蟲）和16.7%（小規(guī)格稚貝，0.7毫米殼長）（見圖3）。一般來說，環(huán)境水溫的升高會增強(qiáng)雙殼類物種的代謝活動，導(dǎo)致能量消耗增加。例如，牡蠣（Crassostrea virginica）的心率隨著環(huán)境溫度的升高而增加：平均心率從水溫12-15°C時(shí)的約10次/分鐘，增加到16-19°C時(shí)的40次/分鐘，再到28-31°C時(shí)的110次/分鐘。貽貝（Mytilus edulis）在20°C和25°C時(shí)的耗氧率分別是在5°C時(shí)觀察到的近兩倍和三倍。因此，在較高溫度下能量消耗的增加可能會加速體內(nèi)儲存能量的耗盡，從而降低菲律賓蛤仔幼蟲和稚貝的存活率，如第4.1小節(jié)所述。

4.3.長時(shí)間和間歇性暴露于低氧和H2S的影響

暴露于低氧和H2S的持續(xù)時(shí)間也影響了菲律賓蛤仔稚貝的死亡率。在24°C水溫下，小規(guī)格稚貝（0.7毫米殼長）暴露于低氧加3-21 mg/L H2S 24小時(shí)未觀察到死亡（見圖3），而當(dāng)它們暴露于相似H2S濃度范圍的低氧加H2S 48小時(shí)后，小規(guī)格稚貝（0.8毫米殼長）的存活率出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性下降（3 mg/L時(shí)存活率47%，13或25 mg/L時(shí)為0%；見圖5）。同樣，來自野生種群的稚貝（11.3-11.9毫米殼長）暴露于低氧加3.5 mg/L H2S 24小時(shí)后的存活率從80%下降到暴露于4.2 mg/L 48小時(shí)后的47%。這些結(jié)果表明，長時(shí)間暴露于低氧和H2S會降低菲律賓蛤仔稚貝的存活率，可能是由于暴露期間在饑餓條件下儲存的能量儲備耗盡所致，如第4.1小節(jié)所述。

相比之下，菲律賓蛤仔稚貝（0.9毫米殼長）在24°C下暴露于低氧加2.5 mg/L H2S的存活率從不間斷48小時(shí)暴露的47%（圖5a）提高到間歇性48小時(shí)暴露（首次暴露于H2S 24小時(shí)，隨后24小時(shí)再氧化[不投喂的休息期]，然后第二次暴露于H2S 24小時(shí)）的73%（圖5c）。這一結(jié)果表明，當(dāng)通過暫時(shí)再氧化停止暴露時(shí)，菲律賓蛤仔稚貝對低氧和H2S暴露的耐受性可以在一定程度上恢復(fù)，盡管在休息期間未對稚貝進(jìn)行投喂。

成功承受重復(fù)的低氧和H2S暴露可能取決于三個(gè)因素：（1）再氧化期間產(chǎn)生的ATP量；（2）作為ATP合成來源的能量儲備（例如糖原）的個(gè)體差異；（3）先前暴露于低氧和H2S對生理功能（例如攝食和呼吸）造成的損害程度。