本文综述了光照与投礁方式对棘皮动物行为及生理生态学特征影响的研究进展,并通过一系列的室内实验研究了光照强度、光照周期和不同类型人工参礁对刺参行为、生长、能量收支、耗氧率及排氨率的影响。研究结果总结如下:1本实验对体重(30.27±3.08)g的刺参(Apostichpus japonicus Selenka)在自然光、全黑暗及15lx、30lx、60lx、125lx、250lx和500lx等6种光强下的行为特性进行了研究。结果表明:1、自然光下刺参存在显著的昼伏夜出行为节律,其在拂晓的5:00至6:00以及黄昏的19:00至20:00间存在迅速移入、移出参礁的行为转变过程。2、刺参在全黑暗条件下亦存在昼伏夜出行为节律,但是其摄食活动时间更长、活动的节律性较弱。3、不同光照强度下,光照时段刺参在光照侧分布比率DR与光强I的关系式为:lgDR=0.351[lg(I+6)]3-1.922[lg(I+6)]2+ 2.751lg(I+6)+0.557 (0≤I≤500);5.18lx及更弱光照下,光强的变化对刺参行为无显著影响(礁外刺参数量≥44%),其行为节律主要受机体内生物钟支配;在5.18lx~278lx光照范围内,随光照的增强刺参出现避光行为的比率逐渐增加(43.96%→8.17%);278lx及更强光照下刺参行为受到光照较强的影响(≤8.17%),并且光强的增加对刺参影响不再显著增强。2本实验对体重(29.73±0.23)g的刺参(Apostichpus japonicus Selenka)在0L:24D、3L:21D、6L:18D、9L:15D、12L:12D、15L:9D、18L:6D、21L:3D和24L:0D等9种光照周期下的行为特性进行了研究。结果表明:1、刺参在全黑暗(0L:24D)或全光照(24L:0D)条件下存在显著的昼伏夜出行为节律(P<0.05),但是其摄食、活动时间较自然光相应的延长或缩短,活动节律性均较弱;并且刺参在全黑暗条件下比全光照条件下具有更短的“昼伏”及更长的“夜出”状态。2、6~12h光照时间的光照周期处理下,刺参均存在一个逐渐移入参礁的过程和两个逐渐移出参礁的过程;该行为主要受其内在生物钟节律控制,同时还受到光照信号的诱导。3、光照时间的长短显著地影响刺参的行为,除3L:21D外,“白昼”时段分布在参礁外的刺参数量随光照时间的延长呈增加趋势(P<0.05),但每天6、9、15h光照与12h光照下刺参全天分布在参礁外的平均比率无显著差异(P>0.05)。3本实验研究了不同种类人工参礁对刺参行为特性的影响。实验结果表明:1、8种不同材料显著影响人工参礁对刺参的聚集效果(P<0.05),其聚集效果由大到小顺序如下:石块>水泥管>编织袋>瓦片>PVC管>低压聚乙烯管>木板>波纹板,其中前5种人工参礁的集参效果显著地优于后3种(P<0.05)。2、4个不同培养时间人工参礁的集参效果均优于未培养过的参礁,且1M(月)、1.5M和2M显著地优于未培养参礁(0M)(P<0.05);其中,1.5M人工参礁的集参效果最佳,显著地优于除2M外的所有处理(P<0.05)。3、不同颜色的人工参礁显著地影响刺参的遮蔽行为,绿色参礁的集参效果显著地优于白色参礁(P<0.05),其它颜色人工参礁集参效果间差异不显著(P>0.05)。4本文研究了光照强度对刺参生长、能量收支和生化组成的影响。实验光照强度为0lx、100lx、500lx、1000lx、2000lx和3000lx,实验共持续56天。实验结果表明:1、实验条件下,刺参的特定生长率(SGRw)随光照强度的增加逐渐增加,在2000lx达到最大(1.50±0.12%),并且显著地高于其它处理(P<0.05),随后逐渐减小,其大小顺序为:2000lx>3000lx>1000lx>500lx>0lx>100lx。2、刺参摄食率(FIw)随光照强度的增加逐渐增加,在2000lx达到最大(25.10±1.51%),并且显著地高于其它处理(P<0.05),随后逐渐减小。3、6种光照强度下,刺参食物转化率(FCEw)间的差异未达到显著水平(P>0.05)。4、不同光照强度下刺参的能量分配比例各异。其中,生长耗能占摄食能的比例(G/C)间差异不显著(P>0.05);粪能占摄食能的比例(F/C)随光照强度的增加而增加,在2000lx达到最大(56.98±4.25%),并且显著地高于其它处理(P<0.05),随后逐渐减小;排泄能和呼吸能占摄食能的比例(U/C,R/C)变化趋势与F/C相反,2000lx达到最小(7.49±0.04%、29.72±4.20%),显著地低于其它处理(P<0.05)。5、伴随光照强度的增加,刺参粗蛋白、粗脂肪含量均逐渐降低。实验结果表明,光照强度通过影响刺参的摄食率和能量分配比例,从而对其生长乃至生化组成产生影响。5本文研究了光照周期对刺参生长、能量收支和生化组成的影响。实验光照周期为0L:24D、10L:14D、12L:12D、14L:10D和24L:0D,实验共持续56天。实验结果表明:1、实验条件下,刺参的特定生长率(SGRw)随光照时间的延长逐渐增加,在14L:10D达到最大(1.24±0.04%),显著地高于除12L:12D外的所有处理(P<0.05),然后逐渐减小,其大小顺序为:14L:10D>12L:12D>10L:14D>0L:24D >24L:0D。2、5种光照周期下,刺参摄食率(FIw)随光照时间的延长先增加然后减小,10L:14D、12L:12D和14L:10D(15.48±0.16%)显著地高于连续黑暗(0L:24D)和连续光照(24L:0D)(13.83±0.16%)(P<0.05)。3、5种光照周期下,刺参食物转化率(FCEw)所受影响有与FIw相似,14L:10D>12L:12D>10L:14D >0L:24D>24L:0D。4、5种光照周期下,呼吸和排泄耗能占摄食能的比例(R/C,U/C)间差异不显著(P>0.05);生长占摄食能量的比例(G/C)间差异显著(P<0.05),且0L:24D显著地低于10L:14D(P<0.05);刺参排粪能占摄食能的比例(F/C)所受影响与G/C相反,14L:10D显著地高于0L:24D(P<0.05)。5、随光照时间的延长,刺参组织内粗蛋白、粗脂肪含量均逐渐降低,在14L:10D达到最低(41.10±0.16%、5.37±0.05%),然后逐渐增加;而刺参体能值的变化趋势与之相反。实验结果表明,光照周期通过影响刺参的摄食率、食物转化率和能量分配比例,从而对刺参的生长及生化组成产生影响。6本文研究了刺参在4种光照强度和4种光照周期相互搭配下的生长、能量收支及生化组成。实验设0L:0D-0lx、10L:14D-1000lx、10L:14D-2000lx、10L:14D- 4000lx、14L:10D-1000lx、14L:10D-2000lx、14L:10D-4000lx、24L:0D-1000lx、24L:0D-2000lx和24L:0D-4000lx等共计10种光照处理,实验持续56天。实验结果表明:1、光照强度和光照周期均显著地影响刺参的生长(SGRw),且交互作用显著(FP=35.019,FLI=11.429,F=3.100;P<0.05),刺参在14L:10D和2000lx条件下具有较快的生长。2、光照强度和光照周期均显著地影响刺参的摄食率(FIw),且交互作用显著(FP=15.411,FLI=15.501,F=21.866;P<0.05),随光照时间的延长和光照强度的增加,FIw先逐渐上升而后下降。3、光照周期显著地影响刺参食物转化率(FCEw),光照强度作用不显著,但两者交互作用影响显著(FP =18.416,F=8.845;P<0.05;FLI =2.549;P>0.05);适宜的光照条件下(2000lx、14L:10D),刺参具有较高的FCEw。4、随光照时间的延长及光照强度的增加,刺参的含水量与生长表现出一致的变化趋势,而脂肪含量与能值则与生长表现出相反趋势。实验结果表明,不同光照强度和光照周期通过影响刺参的摄食率,同时光照周期还影响刺参的食物转化率,从而影响刺参的生长及生化组成。7本实验采用静水法研究了16℃下,体重(11.43±0.68)g的刺参在6种光照强度下的耗氧率和排氨率。实验光照强度为0lx、100lx、500lx、1000lx、2000lx和3000lx,光照周期为12L:12D。实验结果表明:1、6种光照强度下,刺参耗氧率随光照强度的增加先逐渐下降而后上升,3000lx>0lx>100lx>500lx>1000lx> 2000lx。其中,2000lx下刺参的耗氧率显著地低于其它处理(P<0.05),而3000lx显著地高于除0lx外的其它处理(P<0.05)。2、刺参的排氨率随光照强度的增加先逐渐下降后上升,0lx>3000lx>100lx>500lx>1000lx>2000lx。其中,2000lx下刺参的排氨率显著地低于其它处理(P<0.05),0lx显著地高于除3000lx外的其它处理(P<0.05),而3000lx显著地高于500lx和1000lx(P<0.05),但与100lx差异不显著(P>0.05)。3、刺参主要以脂肪和碳水化合物为代谢为底物,仅代谢底物中的脂肪比例随着光照强度的增加先上升而后下降。8本实验采用静水法研究了16℃下,体重(13.71±1.71)g的刺参在5种光照周期下耗氧率和排氨率的昼夜变化节律。实验光照周期为0L:24D、10L:14D、12L:12D、14L:10D和24L:0D,光照强度为2000lx。实验结果表明:1、5种光照周期下,刺参的耗氧率和排氨率均存在昼夜波动,且波峰大多出现在“夜间”,而低谷多出现在“白天”;连续光照(24L:0D)和连续黑暗(0L:24D)条件下昼夜波动较大。2、光照周期显著地影响刺参的平均耗氧率(P<0.05),且连续光照和连续黑暗下刺参的耗氧率显著地高于具有一定光照时间的光照周期(10L:14D、12L:12D和14L:10D)(P<0.05)。3、光照周期显著地影响刺参的平均排氨率(P<0.05),且连续光照和连续黑暗下刺参的排氨率显著地高于一定光照时间的光照周期(P<0.05)。4、不同光照周期下,刺参的O:N值范围为12.16~27.45,相互之间差异显著(P<0.05),且连续光照和连续黑暗下刺参的O:N值显著地低于10L:14D、12L:12D和14L:10D(P<0.05)。