在日本海深海海底采集的端足类动物（Pseudorchomene sp.）在饲养过程中的生长速率和呼吸速率

《Regional Studies in Marine Science》：Growth and respiration rates during rearing of amphipods ( Pseudorchomene sp.) collected from the deep-sea floor in the Sea of Japan

本研究在日本海对深海磷虾（Pseudorchomene sp.）进行了长达4年的饲养实验，发现其成年个体需3年（约1000天）达到17毫米体长，最大体长可达27.7毫米，需约5.9年。氧消耗率与体重呈正相关，成年个体单位体重耗氧量显著低于幼体。该数据为甲烷水合物开发中的生物环境影响评估提供了关键参数。

　　本研究聚焦于日本海深海环境中的一种小型甲壳类动物——深海 amphipod（拟弓虾属，Pseudorchomene sp.），旨在评估其生长周期、代谢特征以及这些特性对深海资源开发可能产生的环境影响。随着深海资源开发的推进，特别是甲烷水合物的勘探与利用，了解深海生物的生态特征变得愈发重要。深海生物通常生活在极端的环境条件下，如低温、低氧和高硫化氢浓度等，这些条件对其生存和繁殖具有深远影响。因此，通过深入研究这类生物的生长与代谢模式，有助于更准确地预测资源开发对深海生态系统的潜在影响，并为环境影响评估提供科学依据。

研究团队通过在深海区域（深度600–1,000米）使用诱饵陷阱采集了活体 amphipod，并在实验室条件下进行了长达数年的培养实验。实验过程中，他们记录了 amphipod 的生长速率、蜕皮次数及蜕皮间隔等关键数据。这些数据不仅有助于了解 amphipod 的生命历程，还能够为生态模型的构建提供重要参考。通过观察不同大小的个体（从3.2–27.7毫米），研究人员发现，个体达到17毫米以上被认为是成年阶段，这需要经历大约12次蜕皮，间隔时间在40至122天之间，耗时约3年。然而，要达到最大尺寸27.7毫米，预计需要约6年时间，这表明 amphipod 的生长过程缓慢，且存在显著的生长阶段差异。

研究还发现，个体的氧气消耗速率与其大小密切相关。当个体尺寸在9至24毫米之间时，其氧气消耗速率在0.9至9.5 μl O? ind?1 h?1 范围内变化。这一发现表明，随着个体的成长，其代谢需求逐渐增加。对于深海生态系统而言，氧气消耗速率是一个关键参数，因为它不仅影响个体的生存状态，还可能对整个生态系统的物质循环和能量流动产生影响。此外，氧气饱和度和溶解氧浓度是实验室培养过程中非常重要的指标，它们决定了是否需要更换培养水，同时也对培养容器的大小和更换频率产生影响。

深海 amphipod 在生态系统中扮演着重要角色。它们没有浮游幼虫阶段，因此其扩散主要依赖于成年个体的迁移。这一特性使得 amphipod 的分布呈现出明显的区域性特征，而不是全球性广泛分布。它们在食物链中占据多种营养级，从食草性到食腐性，甚至包括杂食性，这使得它们在深海环境中具有广泛的生态适应性。作为“海洋的清洁者”，amphipod 在分解有机物、促进物质循环和将营养传递给高营养级捕食者方面发挥着关键作用。因此，研究 amphipod 的生态特征不仅有助于理解深海生态系统的复杂性，也为评估深海资源开发可能带来的生态影响提供了重要的基础数据。

研究中采用的实验方法具有一定的创新性。通过使用特制的诱饵陷阱，研究人员能够在不破坏深海环境的前提下采集活体 amphipod。这些陷阱的设计能够维持深海环境的水温与溶解氧水平，从而减少对 amphipod 的应激反应。实验过程中，研究人员使用了多种设备，包括光学溶解氧传感器、pH传感器和水温传感器，以确保培养水的环境条件与自然环境尽可能接近。同时，为了测量个体的生长情况，研究人员采用图像分析技术，结合显微镜观察和数字图像处理软件（如ImageJ）来精确记录个体的长度变化。此外，实验还涉及对个体的湿重和干重进行测定，并分析其碳和氮含量，以进一步探讨其代谢特性。

实验结果显示，不同大小的 amphipod 具有不同的蜕皮间隔和生长速率。例如，在蜕皮次数达到10次之前，个体的蜕皮间隔较短，而在超过10次蜕皮后，间隔时间明显延长。这表明，amphipod 在达到一定体长后，其生长速度减缓，这可能与能量分配策略有关。例如，个体在成熟后可能将更多能量用于繁殖而非持续生长，从而导致生长速率下降。此外，个体的氧气消耗速率与体重呈负相关，即随着体重的增加，单位体重的氧气消耗量降低。这一现象在多种生物中都有观察到，表明更大的生物可能在代谢效率上具有优势，能够更有效地利用有限的资源。

本研究的意义在于，它为深海资源开发提供了关键的生态数据支持。日本海的深海区域不仅是重要的渔业资源区，还富含甲烷水合物，这些资源的开发可能对深海生态系统造成严重影响。通过了解 amphipod 的生长周期和代谢特性，研究人员可以更好地预测资源开发对这些生物种群的潜在影响，并制定相应的保护措施。例如，如果资源开发导致某些区域的氧气浓度下降，那么 amphipod 的生存能力可能受到显著影响，进而影响整个生态系统的稳定性。

此外，研究还指出，深海 amphipod 的生命周期和代谢模式可能与其他深海生物存在相似之处。例如，它们的生长速率和蜕皮间隔可能与某些深海甲壳类动物相似，而氧气消耗速率的差异则可能与栖息地的环境条件相关。因此，本研究的结果不仅适用于 Pseudorchomene sp.，还可能为其他深海生物的研究提供参考。例如，某些深海甲壳类动物的代谢特征可能与 Pseudorchomene sp. 相似，而它们的分布范围可能更广，因此在环境影响评估中需要考虑更多因素。

研究还提到，尽管实验中采集的个体数量有限，但这些数据仍然具有代表性。研究人员在实验过程中克服了多个挑战，包括培养水的温度控制、氧气饱和度的维持以及个体的生存状态监测。通过长期培养，他们成功地观察到了 amphipod 的生长过程，并获得了关于其生命周期和代谢特征的重要信息。这些信息不仅有助于构建更精确的深海生态模型，还能够为环境影响评估提供科学依据。

总之，本研究通过对 Pseudorchomene sp. 的长期培养和详细观察，揭示了其生长模式、代谢特征以及在深海生态系统中的生态角色。这些发现对于评估深海资源开发对生态环境的影响具有重要意义，同时也为未来深海生物研究提供了新的方向。通过进一步研究 amphipod 的繁殖行为、性二态性以及与其他深海生物的相互作用，可以更全面地理解深海生态系统的复杂性，并为可持续的资源开发提供科学支持。