采用交叉合作的方式开发大西洋海扇(Placopecten magellanicus)的养殖技术

《Aquaculture》:A cross-hatchery collaborative approach to developing hatchery techniques for the Atlantic Sea scallop, Placopecten magellanicus

【字体: 时间:2025年11月20日 来源:Aquaculture 3.9

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  该研究通过缅因州三家孵化场四年的合作实验,探讨了大西洋海扇幼虫养殖的技术优化。结果显示,Mook Sea Farm通过标准化操作和持续改进,成功将幼虫变态期缩短至24天,存活率显著提升,并验证了缓冲液、水流系统和藻类饮食对幼虫生长的关键作用。研究强调商业规模化生产需依赖多机构协作、经验积累和系统化流程优化,同时指出水质管理、微生物调控和变态期监测是未来重点方向。

  Atlantic海扇贝(Placopecten magellanicus)正在成为缅因州水产养殖业的重要组成部分,补充了野生海扇贝的国内市场供应。尽管全球大多数成功的水产养殖产业都依赖商业育苗场,但在海扇贝幼体阶段解决养殖方法中的固有问题仍然是一个主要障碍。海扇贝的幼体阶段可以持续长达45天,这使得其成为一项挑战,尤其是结合幼体对环境条件的敏感性和育苗场成本。虽然在海扇贝育苗生产方面有一些小规模研究成功的记录,但可重复的、大规模的幼体生产仍然难以实现且不可靠。本文讨论了在三家育苗场(Mook Sea Farm,缅因大学的Darling Marine Center和Downeast Institute)进行的四年幼体实验中的发现和剩余挑战,其中Mook Sea Farm在连续四年中成功生产了海扇贝幼体。Mook Sea Farm的幼体生长率从2021年到2024年增加了88%,导致设置时间减少了九天,并首次记录到海扇贝幼体在24天内达到变态成熟。这些结果表明,持续的育苗努力可能缩短幼体阶段,使育苗生产更具经济可行性。然而,Downeast Institute和Darling Marine Center在晚期幼体D阶段仍面临高死亡率的挑战,需要进一步的研究来识别主要的压力源和缓解策略。

海扇贝原产于北美洲大西洋沿岸的大陆架,从加拿大纽芬兰到美国北卡罗来纳州的哈特拉斯角。它们是美国最珍贵的渔业之一的目标,2021年捕获量接近20,000吨,价值近6.71亿美元。海扇贝是双壳类软体动物,其两片壳由加压肌连接在一起,而加压肌是海扇贝渔业的主要目标产品。海扇贝寿命可达20年,成年个体在壳高达到89毫米时可被收获。海扇贝在两年后达到性成熟,其繁殖能力随着年龄和体型的增加而提高。在缅因州沿海水域,繁殖发生在夏季末和秋季初,成熟的个体将精子和卵子直接释放到水体中,外部受精发生。繁殖可能由多种因素触发,包括水温变化、其他正在繁殖的海扇贝的存在、水体的扰动或潮汐。

尽管海扇贝在缅因州的水产养殖业中仍是一个小产业,但其发展速度非常快。2022年的产量价值约10万美元,而2023年的产量价值接近60万美元。海扇贝需要深水和冷水资源以实现最佳生长,缅因州的海扇贝养殖场位于卡斯科湾到 Schoodic半岛的水深12米或更深的区域。水产养殖业通常从自然环境中收集幼体(刚定居的幼年海扇贝)作为种子,使用 spat bags 进行收集。这些 spat bags 是由聚乙烯网制成的,孔径为1.5毫米,填充了Netron?,一种坚硬的人工网,然后悬挂在水体下层,并放置在已知野生海扇贝床附近或下游。六到九个月后,spat collectors 被回收,幼体被移除。Netron?作为基质,鼓励自由游动的幼体在水体中漂浮时定居在spat collector bags 内部。每个袋子可能产生1000到10,000只幼体,具体取决于位置,且年际产量也会有所不同。除了显著的空间和时间变化,袋子可能会丢失、严重污染或收集其他双壳类幼体,使得野生幼体策略成为一种不可预测且有风险的海扇贝水产养殖种苗来源。

全球成功的培养壳类产业通常依赖于育苗场,而不是依赖于野生种苗的收集。野生幼体收集的不可预测性,尤其是其空间和时间上的变化,使得这种方法无法成为可靠和可持续产业的来源。1963年,Loosanoff和Davis首次发表了双壳类育苗技术,使得缅因州在1970年代中期能够建立商业性的东部牡蛎(Crassostrea virginica)育苗场。一旦牡蛎育苗场建立,缅因州的牡蛎水产养殖业开始蓬勃发展,并在2023年产生了近1100万美元的捕捞价值。尽管海扇贝尚未在美国实现商业性育苗生产,但其他扇贝物种正在通过育苗场培育。例如,中国和美国的海湾扇贝(Argopecten irradians)由育苗场生产,加勒比地区的彩纹扇贝(Argopecten gibbus)和法国西部的大型扇贝(Pecten maximus)也在育苗场进行生产。这些育苗场使用典型的东北美国牡蛎育苗方法(静态培养并每天排水和筛选)以及高度的技术掌握。

育苗场的主要优势在于封闭和可控的系统,可以通过优化变量来减少死亡率并最大化选定物种的生长率。一旦育苗场协议建立,可以选择性繁殖计划可以用来解决产业问题,如缩短上市时间、提高抗病性以及选择其他理想的表型特征,如肉质、壳的形态和颜色。此外,可靠的种苗来源可以允许农民提前规划,并全年提供产品,这与目前缅因州沿岸东部牡蛎农民的情况一致。

自1990年代以来,美国和加拿大的研究人员定期调查海扇贝的育苗生产。文献中报告的参数包括育苗方法、幼体培养条件和幼体饮食。对于海扇贝育苗场的育苗方法,有报道指出使用热冲击和水体扰动的方法(Culliney 1974;Martha's Vineyard Shellfish Group 1996;Feindel 2000)。幼体培养水温保持在13–15°C,Culliney 1974;Martha's Vineyard Shellfish Group 1996;Feindel 2000;Neima和Kenchington 1997;Pernet等 2003a 和 2003b)。Feindel(2000)和Pernet等(2003b)研究了微藻饮食,建议高含量的必需脂肪酸DHA、EPA和花生四烯酸(ARA)以及高甘油三酯(TAG)含量的饮食。虽然这些研究规模的试验在隔离条件下成功,且在幼体培育方法上取得了一些进展,但美国的商业规模幼体生产仍未实现。

海扇贝具有最长的幼体期之一,需要多达45天才能成功定居。这个漫长的幼体期是育苗生产的主要障碍之一,尤其是在结合幼体对环境条件的敏感性和育苗场成本的情况下。然而,缅因州在本地双壳类物种的育苗技术开发和优化方面有着长期且成功的历史,包括东部牡蛎(Crassostrea virginica)、蓝贻贝(Mytilus edulis)和软壳蛤(Mya arenaria)。这种经验与知识,加上产业成员对海扇贝水产养殖的兴趣增加,促使了另一项海扇贝育苗的产业/研究合作努力。

本文描述了在缅因州三家育苗场进行的四年合作研究中的方法和发现,讨论了用于培育海扇贝幼体的技术。我们的目标是确定培育海扇贝幼体从受精到定居的养殖方法。长期目标是通过跨育苗场的工作,提供一种方法用于海扇贝幼体的商业规模生产,这对于解决困难问题至关重要。

在2021年,缅因州水产养殖创新中心(MAIC)召集了一个由研究人员、商业育苗场和东北美国有丰富冷水育苗经验的机构组成的联盟,以应对海扇贝育苗生产的挑战。这个联盟被称为育苗实施团队(HIT),他们每周两次会议,分享育苗方法,设计实验性试验,并解决出现的问题。在合作开始时,HIT制定了关于海扇贝受精、幼体培育和定居的共识协议。方法在每年进行修订,以应对培育过程中的挑战。Mook Sea Farm(MSF)是这个合作中唯一一家持续且成功培育幼体至定居的育苗场,他们的最新方法总结如下。详细的幼体培育标准操作程序可在附录A中找到。

在MSF,成年种贝来自Cobscook湾(2021年)、Hurricane Island Center for Science and Leadership(2021–2024年)以及Darling Marine Center的实验农场(2022–2024年)。Cobscook湾的种贝是野生收集的,而Hurricane Island和DMC的种贝是在实验租赁站点用灯笼网培育的。种贝要么在静态水箱中过夜,要么立即诱导受精。所有可见的生物污损组织都被用刀去除,并用刷子和过滤海水彻底清洁。雄性和雌性被分开并放置在分别装有充气、15°C过滤海水的水箱或托盘中。使用15°C海水作为热冲击,以促进受精,因为用于保存种贝的海水温度是19–21°C。在托盘中加入一升微藻,以帮助刺激受精。当托盘中的温度达到17°C时,水箱中的水被排干并更换。动物被密切监测受精情况,一旦雌性开始释放卵子,就被立即移除并放置在单独的浅黑色盘中。一旦雄性开始受精,5–10毫升来自受精雄性的精子被加入含有雌性的托盘中,以进一步鼓励卵子释放。如果受精没有发生,种贝会被交替放置在15°C和8°C的海水中或翻转以促进受精。这可以重复多次以促进受精。如果受精失败,种贝会被包裹在湿润的海水中并存放在冰箱中过夜,以防止在放回保存系统时发生自体受精。第二天会进行额外的受精尝试。

卵子通过200微米的筛网去除任何粪便、伪粪便和其他杂质,然后汇集在20升的水箱中,保持在15°C。卵子在释放后30分钟内被受精,并每10分钟搅拌一次,以确保精子和卵子的充分混合,防止卵子从悬浮中沉降,直到大约95%的卵子显示出可见的极体。受精后,MSF在装入水箱前用20微米的筛网清洗卵子三次,以防止多精受精。受精卵被装入幼体水箱,每毫升15–20个卵子。卵子在轻微充气的幼体水箱中保持不受干扰,直到幼体在第3天达到D阶段发育。

幼体水箱填充了15°C、1微米过滤的海水,并用碳酸钠(Pure Original Ingredients天然洗涤碳酸钠)和蒸馏水缓冲剂将pH值调整为8.29–8.31。MSF的育苗海水还经过紫外线灭菌(26毫焦耳/平方厘米)并过夜老化。水箱通过气石或通过底部阀门的空气注入进行轻微充气。在育苗术语中,排水是指将水箱的水排到细网筛上以保留幼体,然后用新的海水重新填充水箱。在幼体第3天,进行第一次排水,之后在2021和2022年每两天进行一次排水。在2023和2024年,排水在周一、周三和周五进行。水箱缓慢排水到浸在过滤海水中的细网筛中。当幼体开始在筛网上积累时,筛网会被轻轻喷洒到装有5升1微米过滤海水的20升桶中。在排水过程中,水箱的侧面会被冲洗,但底部不会。当水箱排干后,幼体会被计数,水箱会被清洗。健康的幼体会通过“沉浮”方法重新放入水箱中。也就是说,游泳的幼体被返回水箱,排水桶被重新填充海水并保留10–15分钟,让剩余的幼体下沉或游动。游泳的幼体被从排水桶中倒出并重新放入水箱。任何在这一过程中没有浮到水面的幼体都会被短暂观察以确认其是否死亡或濒死,然后再被淘汰。

幼体被喂食由三种微藻组成的混合饮食,每毫升30,000个细胞,包括Isochrysis galbana(克隆T-ISO)、Diacronema(以前称为Pavlova)lutheri和Chaetoceros mulleri。每种微藻的比例根据三个生命阶段有所不同。早期喂食,从幼体第3天到幼体壳高达到75微米,是60%的I. galbana和40%的D. lutheri。后期喂食,定义为平均壳高达到75微米,由40%的I. galbana、20%的D. lutheri和40%的C. mulleri组成。一旦幼体显示出变态成熟的迹象,D. lutheri的比例会增加到40%,并与其他微藻一起喂养。

幼体被测量以评估生长,并被计数以确定存活的幼体数量,每两天进行一次。测量幼体(壳高和壳长)开始于变态到D阶段完成之后。

在MSF,当幼体显示出变态成熟的生理迹象(如发育出眼斑和在排水桶中形成粘液筏),会将设置材料放入幼体水箱中。在放入水箱之前,设置材料会浸泡在稀释的漂白剂和淡水溶液中至少一小时,然后用淡水彻底冲洗,并在海水中的浸泡至少过夜以形成生物膜,因为有生物膜的基质能收集更多幼体(Pearce和Bourget,1996)。MSF测试了三种设置材料:(1)带有向下流动气流的150微米浮屏,(2)填充了9毫米Netron?网的spat bags,以及(3)在设置完成后放置在spat bags中的Netron?网卷。在将设置材料引入幼体水箱后,排水继续每两天进行一次,直到仍有未附着的幼体在水中游动。一旦幼体被设置,排水减少到每三天进行一次。设置期通常持续约一周。

在2024年初,进行了访谈以调查不同育苗场之间的差异,以更全面地了解育苗程序和协议。尽管使用了共享的操作程序,每个育苗场的设计和管理都是独特的,这些差异导致了每个育苗场成功培育海扇贝幼体的能力不同。访谈日程由HIT和提交给缅因大学人类受试者保护机构(IRB)进行批准(IRB 2024-02-02),该研究被归类为免除类别2。完整的访谈日程可在附录B中找到。

在MSF和Downeast Institute(DEI)的育苗场管理人员和技术人员进行了面对面的访谈,共进行了两次,每次由两名工作人员参加。访谈内容涉及如何处理进水、幼体水箱的培养条件、排水和喂养程序,以及他们对三年海扇贝幼体工作的总体印象和想法。访谈大约持续60分钟,并进行了录音。录音由人工转录,并回顾了关键的育苗过程差异。这些访谈的数据与DMC的信息进行了整理和比较。育苗场过程比较分析来自访谈回应的数据被补充了育苗场技术人员在实验性试验期间记录的笔记,以及后来在HIT会议中讨论的内容。

从所有三个育苗场(MSF、DMC和DEI)在四年内(2021–2024)收集的生长和死亡率数据进行了分析。所有数据都经过质量保证,并在软件R(版本4.4.2)中进行了可视化和分析,使用了tidyverse、ggpubr和RColorBrewer包。每个试验中每种处理的平均百分比存活率和标准差从幼体第3天的D阶段幼体装箱开始计算,除了2021年的育苗试验,其中百分比存活率在第1阶段和第2阶段分别计算。从受精后天数和壳高测量(从幼体第3天开始)开发了线性回归模型,以确定每个试验中每种处理的平均线性生长率。每个试验进行了单因素方差分析和双样本t检验,以确定在0.05水平上的显著性。

除了按年份和育苗场分析每个实验性试验外,还对MSF的2021至2024年的数据进行了单独的多年分析,以确定生长和存活率如何随着重复成功的试验而变化。所有试验中每种实验的平均生长率通过每年的线性回归模型确定。为了比较存活率,每个试验中每种处理的平均百分比存活率和标准差在添加设置材料的那天计算。

在2021年的实验性试验中,MSF比较了流动培养和静态培养方法在两个阶段中的应用。在第一阶段(即从第0天到幼体达到75微米,发生在幼体第9天),幼体在静态水箱中培养,两种不同的装箱密度:5个幼体/毫升和10个幼体/毫升。在第二阶段(大于75微米),幼体被分为三种处理:静态培养在5个幼体/毫升密度下,流动培养在5个幼体/毫升密度下,以及流动培养在20个幼体/毫升密度下。第二阶段的静态处理被缓冲至8.3–8.4,因为第一阶段的pH值下降到7.57。在幼体第37天,静态5个幼体/毫升处理的幼体存活率为33%(±10%),这比流动20个幼体/毫升处理的6%(±4%)更高,但这种存活率的差异在0.05水平上不显著(p=0.07)。静态5个幼体/毫升处理的生长率比流动20个幼体/毫升处理显著高46%(p<0.0001)(表1;图3A)。静态处理的幼体在第33天达到变态成熟,此时将设置材料放入水箱中。流动处理的幼体未能达到定居阶段,由于高死亡率在第37天被丢弃,存活下来的幼体也没有显示出即将定居的迹象。定居在第46天完成,之后幼体被转移到DMC,在第48天。

尽管所有育苗场都试图尽可能标准化其核心实践和方法,但每个育苗场对核心程序进行了不同的修改,以确定该合作是否能优化这些核心程序。合作的一个核心教训是学习每个育苗场的经验,并随着时间推移不断学习。因此,我们按试验的顺序呈现了试验结果,以展示育苗场合作方法的实用性。

在2021年的实验性试验中,MSF比较了流动培养和静态培养方法在两个阶段中的应用。在第一阶段(即从第0天到幼体达到75微米,发生在幼体第9天),幼体在静态水箱中培养,两种不同的装箱密度:5个幼体/毫升和10个幼体/毫升。在第二阶段(大于75微米),幼体被分为三种处理:静态培养在5个幼体/毫升密度下,流动培养在5个幼体/毫升密度下,以及流动培养在20个幼体/毫升密度下。第二阶段的静态处理被缓冲至8.3–8.4,因为第一阶段的pH值下降到7.57。在幼体第37天,静态5个幼体/毫升处理的幼体存活率为33%(±10%),这比流动20个幼体/毫升处理的6%(±4%)更高,但这种存活率的差异在0.05水平上不显著(p=0.07)。静态5个幼体/毫升处理的生长率比流动20个幼体/毫升处理显著高46%(p<0.0001)(表1;图3A)。静态处理的幼体在第33天达到变态成熟,此时将设置材料放入水箱中。流动处理的幼体未能达到定居阶段,由于高死亡率在第37天被丢弃,存活下来的幼体也没有显示出即将定居的迹象。定居在第46天完成,之后幼体被转移到DMC,在第48天。

在2021年的实验性试验中,DEI也比较了静态和流动培养方法在两个阶段中的应用,除了有一个流动处理和一个静态处理(均装箱密度为5个幼体/毫升)在第二阶段。在此次试验中没有进行缓冲处理。在生长或死亡率方面,静态和流动处理之间没有显著差异(图3E),但幼体在第21天经历了非常高的死亡率,并被丢弃。

在2022年的实验性试验中,MSF只使用了静态处理。在2022年,HIT关注了pH缓冲对幼体生长和存活的影响,部分原因在于2021年MSF的静态水箱在第二阶段进行了缓冲,因此无法将静态与流动处理的影响与缓冲与未缓冲处理的影响分开。三种处理被测试:无缓冲对照组、碳酸钠缓冲和MSF用于牡蛎培养的专有缓冲溶液。MSF的专有缓冲处理在第32天的存活率比碳酸钠缓冲(p=0.04)和无缓冲处理(p=0.03)更高,达到46%(±0.13)的幼体存活率(图2B)。然而,处理之间的生长率没有显著差异(图3B)。设置材料在第32天被引入水箱中,定居在第40天完成。

在2022年的实验性试验中,DEI继续研究流动培养方法的潜力,因为如果确定可行,流动培养系统将大大降低育苗场的成本。测试了静态处理和两种不同的流动速率,即“快速”流动速率为1.1升/分钟和“慢速”流动速率为0.6升/分钟。处理从幼体第12天开始(大约当所有幼体达到75微米的壳高),所有处理都使用碳酸钠缓冲。在生长和存活率方面,处理之间没有显著差异(图3F);幼体经历了高死亡率(“崩溃”)并被丢弃在第25天。流动培养水箱的适当充气证明是一个挑战;当充气不足时,幼体会粘附在banjo过滤器上。然而,在充气过多的情况下,幼体的存活率可能会降低,可能由于湍流混合。蠕动泵的问题也导致偶尔的过量喂养,而且在幼体第21天,流动培养水箱由于泵故障没有喂养过夜。

在2023年的实验性试验中,MSF重复了2022年的处理,使用标准的碳酸钠缓冲。测试了碳酸钠和小苏打缓冲(9:1的比例)溶液,因为这种组合在15°C海水中的碳酸钙饱和度最高。在2023年,处理之间在生长或存活率上没有显著差异(图2D,图3D)。幼体在第28天达到变态成熟,此时将设置材料放入水箱中。定居在第35天完成。

在2023年的实验性试验中,DEI研究了水箱形状对静态培养幼体的影响。这一修改被建议为实验变量,因为MSF在其成功的试验中使用了600升的扁平底部水箱来培育海扇贝幼体,而DEI和DMC使用了锥形底部水箱。水箱形状影响排水过程中水的流动,HIT假设锥形水箱在排水时会产生涡流,这可能对水箱中的幼体造成压力。测试了三种水箱:335升的扁平底部水箱、400升的锥形底部水箱和3400升的大型立方水箱。这些大型立方水箱被用来复制由Fermes Marines du Québec Inc.(2014)报告的系统,他们使用了10,000升的水箱来培养海扇贝幼体。扁平底部和锥形底部水箱每两天进行一次排水,而立方水箱由于水的体积,部分排水每四天进行一次,完全排水每四天进行一次。在锥形底部和扁平底部水箱之间,生长或存活率没有显著差异(图3G);但幼体培养在第25天崩溃并被丢弃。立方水箱培养在第26天被丢弃。在立方水箱培养的后期,孵化场技术人员报告了由纤毛虫引起的污染。

在2023年的实验性试验中,DMC将幼体暴露在三种温度条件下:11°C、14°C和17°C。所有处理都使用了碳酸钠缓冲。11°C处理的生长率比14°C(2.47 μm/天)和17°C处理(2.73 μm/天)分别慢31%(p < 0.0001)和46%(p < 0.0001)(表1,图3I)。所有处理之间的存活率没有显著差异;培养在第29天由于高死亡率被丢弃。在17°C培养的后期,DMC报告了由纤毛虫引起的污染。

在2024年的实验性试验中,MSF测试了三种不同的微藻饮食。他们假设一旦幼体足够大可以摄入Tetraselmis,添加Tetraselmis可能会增加幼体的脂质储存,从而减少变态阶段的死亡率。高脂质的Tetraselmis菌株(如MC2菌株)已被证明可以增加东部牡蛎(Crassostrea virginica)在变态后的生长率(Wikfors等,1996),并且Tetraselmis常被包含在混合微藻饮食中,用于幼体牡蛎和其他双壳类软体动物(Helm等,2004)。第一种饮食是“标准饮食”,即HIT在所有以前试验中使用过的饮食,已在方法部分描述。第二种饮食(称为“变态前增加D. lutheri的饮食”)在幼体平均壳高小于75微米时由60%的I. galbana和40%的Chaetoceros calcitrans组成,在75微米到120微米壳高时由50%的I. galbana和50%的C. mulleri组成,一旦幼体达到120微米,由20%的I. galbana、40%的D. lutheri和40%的C. mulleri组成。第三种饮食(称为“变态前添加Tetraselmis(MC2菌株)”)在幼体平均壳高小于75微米时由60%的I. galbana和40%的C. calcitrans组成,在75微米到150微米壳高时由50%的I. galbana和50%的C. mulleri组成,一旦幼体超过150微米,由20%的I. galbana、20%的C. mulleri、40%的D. lutheri和20%的Tetraselmis(MC2菌株)组成。三种喂养处理之间在幼体存活率或生长率上没有显著差异(表1,图2D,图3D)。然而,幼体在第24天达到变态成熟,此时将Netron?放入所有水箱中作为定居基质。定居在第36天完成。

在2024年的实验性试验中,DEI也测试了两种不同的微藻饮食。第一种饮食(称为“标准饮食”)是HIT在之前的幼体试验中使用过的标准饮食,已在方法部分描述。第二种饮食(称为“新饮食”)在幼体第6天由100%的I. galbana喂养,直到幼体平均壳高达到160微米,由70%的I. galbana和30%的C. mulleri喂养,从160微米到眼斑发育阶段,由40%的I. galbana、40%的C. mulleri和20%的Tetraselmis组成,最后在设置阶段由30%的I. galbana、30%的C. mulleri、20%的D. lutheri和20%的Tetraselmis组成。藻类细胞大小在这些试验中被标准化。在第25天,存活率没有显著差异;但标准饮食的生长率比新饮食显著高50%(p < 0.0001;表1,图3H)。所有培养经历高死亡率,并在第27天被淘汰。

在2024年的实验性试验中,DMC测试了紫外线处理(46毫焦耳/平方厘米)和非紫外线处理的水体,以确定MSF使用紫外线灭菌处理海水用于海扇贝幼体培养的潜在影响。在生长或存活率方面,处理之间没有显著差异(图3J);培养在第28天由于高死亡率被丢弃,此时存活率降至1%。在DMC,藻类污染在17°C培养的后期被注意到。

MSF的幼体平均生长率在每一年都有所提高,无论幼体培养是否崩溃(图3)。在MSF,2021年的平均生长率为3.2(±0.70)微米/天,但在2024年增加到6.0(±0.23)微米/天,增加了88%(图4)。在MSF,添加设置材料的时间,即观察到所有水箱中的幼体出现眼斑,从2021年的第33天减少到2024年的第24天,减少了九天(图4)。此外,MSF在幼体显示出变态成熟迹象时的平均存活率逐年提高。在2024年,所有处理的平均存活率为70%(±8.3%),这比2023年的21%(±10.7%)有显著增加(图5)。

MSF在前四年合作中的结果,以及关于培育海扇贝幼体的育苗场协议的开发,表明通过持续的投资、育苗场参与和沟通,可以实现海扇贝幼体的商业规模生产。此外,这项研究表明,合作的育苗场需要详细记录育苗场之间的差异,包括设施设计、人员配备、进水水质和内部程序,这些信息可以用于反思性分析。这些信息,结合幼体试验的定量结果,可用于修订培养程序,以推动海扇贝育苗水产养殖的知识前沿。

进水在各个设施中被处理的方式不同。在MSF,进水被袋式过滤器过滤至1微米,然后进行紫外线灭菌(26,000微瓦/平方厘米/秒),并使用钛冷却器在水箱中过夜冷却至15°C。头水箱的水也被监测pH、温度和盐度。在DEI,进水首先通过沙过滤器过滤,然后通过袋式过滤器过滤至1微米,并在水箱填充时再次通过1微米袋式过滤器过滤。DEI不需要冷却,因为环境水温适合培养。在DMC,进水通过袋式过滤器过滤至1微米,并使用循环热交换系统冷却。水在填充幼体水箱前通过袋式和罐式过滤器进行再过滤。

幼体水箱的形状和大小在各个育苗场之间以及每年之间有所不同。MSF使用620升的扁平底部水箱,而DEI使用400升的锥形底部水箱。DMC在2023年使用了15升的锥形水箱,在2024年使用了80升的锥形水箱。DEI并不总是使用海水缓冲,在幼体试验中仅缓冲至8.25,而MSF和DMC则针对pH值8.29–8.31进行缓冲。在MSF,水箱中的水质参数(即pH、溶解氧、盐度和温度)被测量并每天记录,而DEI没有跟踪这些信息,DMC仅在排水时测量pH和温度。

排水时间因各个育苗场的水箱体积不同而有所变化。在MSF,排水一个水箱大约需要一个半小时。在此期间,幼体会被定期喷洒到排水筛网中,然后放入充气的桶中。幼体在桶中停留30到40分钟,然后被倒出到清洗和重新填充的水箱中。在DEI和DMC,排水更快,幼体在桶中停留的时间较短(通常在DMC和DEI中为15分钟),尽管这些桶没有充气。

喂养方面,偶尔需要在微藻饮食中进行替换,这取决于哪种藻类在培养中生长良好。在DEI,如果C. mulleri生长不足,偶尔会用C. calcitrans替换。在DMC,如果一种藻类生长不足,会增加其他两种藻类的比例。MSF在所有年份中都对藻类细胞大小进行了标准化,而DMC和DEI直到2024年的试验才考虑细胞大小,这意味着他们使用了不同的藻类比例,而不仅仅是当需要替换时。此外,各个育苗场的喂养协议有所不同。MSF和DMC会在早上取水样以计算当天的喂养量,而DEI通常通过观察水箱的水色来估算喂养量,而不是进行细胞计数。

各个育苗场之间的显著差异在于它们的设计和管理目的不同。MSF作为一家商业牡蛎育苗场,全年雇佣并运营,其主要目标是牡蛎幼体的最优生产。因此,该设施配备了用于进水和幼体培养的监控和警报系统,并且工作人员经过多年的幼体牡蛎培养培训。相比之下,DMC是一所学术机构,它主持多种海洋研究项目,主要不是为了幼体壳类的培养而设计。尽管DMC的试验涉及有经验的育苗场人员,但该育苗场主要由研究生和本科生实习生组成。DMC缺乏MSF那样的广泛经验。DEI与DMC有类似的结构特征,但更注重教育和研究,同时保持更商业化的组件,以生产多种冷水壳类,如牡蛎、软壳蛤(Mya arenaria)和蓝贻贝(Mytilus edulis)。

在访谈结束时,育苗场工作人员被问及哪些因素对培育海扇贝幼体的成功率贡献最大。DEI的工作人员指出清洁度是一个优势,并避免对幼体进行分级是一个好的方法,因为过去他们经历了高死亡率。MSF的工作人员提到一致性,这是商业背景下的一个关键因素,并强调通过系统和工作人员的监控来保持幼体培养的稳定性。DMC的工作人员指出保持幼体水箱温度的恒定是一个优势,并且他们在两个育苗季节中成功诱导种贝受精。

育苗场工作人员还被问及在他们看来,与幼体海扇贝工作最困难的方面是什么。DEI的工作人员指出高死亡率且原因不明是培养中的最大挑战。MSF的工作人员提到海扇贝幼体的长培养期和它们对环境参数的“普遍敏感性”。此外,诱导种贝受精可能会有挑战——“即使是一个有成熟性腺的个体有时也会拒绝受精,即使使用了所有技巧。”DMC的工作人员报告称设施问题是主要因素,例如藻类培养失败、实验室空间的停电和水箱破损,这些都可能对幼体死亡率产生影响。

在这一合作研究中,三家缅因州育苗场尝试在连续的四个育苗季节中培育海扇贝幼体。其中一家育苗场Mook Sea Farm在连续四年中成功生产了定居的海扇贝幼体,而三家育苗场都观察到随着幼体生长速度的加快,尽管在接近定居大小时死亡率较高,生长速度逐年提高。在MSF,添加设置材料的时间,即所有水箱中观察到眼斑的出现,从2021年到2024年减少了九天,从幼体第33天到第24天。此外,MSF在幼体显示出变态成熟迹象时的平均存活率也随着时间的推移而提高。在2024年,所有处理的平均存活率为70%(±8.3%),这比2023年的21%(±10.7%)有显著增加。这些结果表明,通过持续的努力、育苗场的参与和沟通,可以实现
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