5.生理學

    魚身體的基本結構是蛋白質。蛋白質有好幾層的結構。基本結構由組成的氨基酸序列決定,而氨基酸的結構則由他們的碳原子、氫原子..等原子的序列決定,大多數蛋白質的二級結構是基本的環,類似一條辮子。當辮子在由微弱地被氫束縛連接的各種不同的環上面摺疊的藉時候,就形成三的結構。它是決定蛋白質的外部形狀的三級結構,例如酶及它如何與 '受器' 連結,通常是透過細胞的表面上的其他分子

5.1.新陳代謝,鰓與體長大小

    在絕對零度以上的溫度必定有熱量干擾存在,其影響為破壞蛋白質的三重結構, 如此會把蛋白質轉化為無效的。因此,動物必須要中斷此蛋白質分子的轉化,把蛋白質變成本身的組織並且重新把蛋白質合成。這是動物必須消耗能源以維持身體存活的理由,縱使它不任何事,也不生長。哺乳動物與鳥類維持大略一定的體溫,啟動脢系統以使蛋白質合成率與熱量干擾匹配,此機制發生於 37 38℃。

    除了一些大的鯖魚與鯊魚以外,魚類不能夠維持一定的體溫,不同的外部溫度會有不等量的熱量干擾及及隨之產生的蛋白質轉化。因此,魚的新陳代謝率必須要隨著溫度而改變,這是必須的,由於它需要再合成蛋白質。

    然而,必須了解的是,魚類的氧氣消耗量,並不是它的氧氣需求量,而是經由鰓的氧氣供給量,也就是,如果魚能夠得到更多氧,將會使用更多的氧。因此,我們不能使用魚的耗氧量來估算魚的真正需要氧的量。鰓的成長率與體重的成長率比較相對地較小,也就是,同種魚當它變得比較大時,其鰓區與體重的比率變小。 因此,在特定的活動率下,大的魚將比相同的種的小魚較快把氧氣耗光,反之亦然。

5.1.1.表格 5.1

FishBase 的十個有成長參數的魚種,至少有一個長度-重量的關係與三個記錄,(每一單位體重的鰓區與耗氧量。)

俗名

學名

海鱒

Salmo trutta trutta

金魚

Carassius auratus auratus

黑鰭冰魚

Chaenocephalus aceratus

川鰈

Platichthys flesus

角膜白斑

Stizostedion vitreum

Mrigal

Cirrhinus mrigala

鰹魚

Katsuwonus pelamis

丁鱥

Tinca tinca

鯉魚

Cyprinus carpio carpio

R oach

Rutilus rutilus

5.1.2.練習 5.1

學生的作業:     

l         從表 5.1 選擇一個魚種。 為該魚種估計體重與鰓區之間,以及體重與耗氧量之間的log-log關係的指數値,以此方程式計算最大體重,並與已知特定棲息地中最大體長的魚種比較。[提示: 「魚種摘要」的頁中的「Max. size & age」連結有特定棲息地中魚類最大體長。]

l         計算魚停止生長的每單位重量鰓區與每單位重量耗氧量料。[提示: Lmax and L 可能與此有關]

FishBase中與新陳代謝相關的主題:

鰓區與大小:

見圖54-55 鰓區表格; 氧表格

 

            如果想要列出 FishBase 中有「鰓區」訊息的魚種,請在www.fishbase.org/search.cfm 點選「依主題搜尋」,點選「鰓區」。

 

如果想要看鰓區體重關係圖, 請由「科名搜尋」,選擇「曲線圖」,在「科的曲線圖」中,點選「鰓區曲線圖」。

5.2.攝食量

    像其他的異營性的生物,魚需要食物存活與生長。在生態系中營養(覓食)關係與能量流主要地定義各種不同種的功能。以下為二個呈現單一魚種消費的方法:

l         個體的層次,也就是,特定大小魚對特定類型食物的消費量,以每日消費量(Rd)來表示或

l         族群的層次, 也就是,單一年齡結構族群(B)的消耗重量(Q),以族群加權的每單位生物量消費重量來表示(Q/B)

    有許多方法可以用來估計魚的日消費量列如:研究魚在一天中每個時間的胃內容物變化、直接觀察穴居魚類..等等,另一個技術是用每日耗氧量估計魚的每日消耗量,這是合理的,由於氧氣消耗量最後會與食物消耗量結合產生ATP(adenosine triphosphate,用來供應內部新陳代謝的物質) 有一個食人魚Pygocentrus nattereri的例子可供說明,Pauly (1994)

使用多(log)線性迴歸來分析資料,對於預測新陳代謝率(C, in mg02 h-1)已經有相當的成果,在小的 Pygocentrus nattereri 中:模示:

C = 0.387 W0.539 O21.13                                                         5.1)

    W是魚的活體重量以 g 為單位,O2是水的含氧量以mg 1-1為單位。總適合度是好的 (R=0.950);指數的標準差,分別是 0.163 0.205,自由度 4 度。依此處所給之小範圍重量、相對來說標準差大的估計值、與低自由度的前提下,不應當假定P. nattereirO2消耗與體重的斜率是顯著不同於Winberg(1960)的發現,因為大部份的魚都比孔雀魚大,即介於0.7-0.8之間。這表示上列的公式只能在重量範圍小的時後使用,在這裡 20 160 g

    對於在含氧量6 mg O21-1水中的一條 100 g 的魚,每日能源消費 (Q) 的估計能使用 Wakeman等人 (1979),的方式可從這獲得預測消耗 35 mgh-1,也就是,841 mgO2 day-1

Rd=((DW + RESP)/0.75                                                         5.2)

Rd 是消耗率,也就是每日能源消耗量以 kcal 計算,DW (每日)成長量的能源量, RESP 是耗氧量。

    第一個von Bertalanffy公式的衍生結果(也就是,成長率)以濕重(wet weight)表示

dw/dt = 3KW ((W/W)1/b-1)                                                             5.3).

    代入以下數值,W = 756 gK = 0.893/365 = 0.00245 day-1and b = 3,對一隻體重100 g的魚,每日成長量0.706g,對應到 0.706 kcal,前提為魚濕重(wet weight)的卡路里是一致不變的(Brett & Blackburn 1978)

    有關紅色食人魚的身體組織成分 (Junk 1976, in Smith 1979) 的可用資訊是 8.2% 脂肪,15.0% 蛋白質與 4.4% 灰,與其他的魚並沒有非常明顯的差異(Bykov 1983)。因此,如果假設 oxycaloric 等於0.00325 kcalmg-1 O2,如同其他的魚一樣 (Elliot and Davidson 1975),上面的計算結果會由841 mg O2 day-1 變為 2.733 kcal day-1,因此

Rd=(0.706+2.733)/0.75                                                         5.4) .585 kcal day-1 對於一個 100 g 的食人魚而言。 食物轉變效率(K1 = (dw/dt)/ Rd Ivlev 1966)將會是 K1=0.154

5.2.1.練習 5.2

學生的作業:      使用表 2的魚種,計算每單位重量的鰓區與維持耗氧量。 [提示:當他們接近 W 的時候,魚停止生長 (體全長和尾叉長之間的轉換參考一張圖片)]

FishBase中有關消費量的主題:

每日消費量:

消費量表 與在 營養生態學 中的攝食量的連結

 

在魚種摘要頁中,點選「消費量」連接更多的訊息。

 

            如果要在 FishBase 中列出有每日消費量訊息的魚種, 請使用「依主題搜尋」,點選「消費量」選項www.fishbase.org/search.cfm

 

5.3.使用經驗模型估算攝食量

上一節中,處理魚的每日消費量的方法,導出的估計值,適合單一大小或單一年齡()。然而魚群是由不同大小(年齡)所組成,體型小與年齡小的魚比體型大與年齡大的魚多。 因此,從一個適合特定大小(範圍)估算出來的一個 (或一些) 日消費量的推論,推論到一個包含各種大小的族群,需要有關族群大小(年齡)結構的知識。FishBase中有實施這種推論的方法。

很多這種推論,從日消費量到族群加權攝食量估計 (Q/B),近幾年來已經被使用, 特別地 Palomares Pauly (1998) 這些Q/B 的估算能被用於經驗模型,與其他容易估計的參數,能用來預測其他魚種Q/B,一個類似的公式:

 

log Q/B = 7.964 0.204logW 1.965T + 0.083A + 0.532h + 0.398d     5.5)


 Q/B 是攝食量W 漸近的重量 g 為單位,T'=1000/(C+273) A尾鰭的aspect ratio = h2/s,草食動物h=1與d=0,食屑動物h=0 與 d=1食肉動物 h=0 與 d=0

在這裡,關鍵值是尾鰭的「面比」(aspect ratio),在圖 5.1 .高尾鰭「面比」的魚較低尾鰭「面比」的魚,消費較多的食物,其他事則大約相同。顯然地,上列的公式(5),不能夠被使用在,不以尾鰭作為主要推進器官的魚 (例如鰻魚)。其他的方法能被用於類似的情況。

5.3.1.      5.1

 

5.3.2.練習 5.3

學生的作業:

l         使用FishBase鑑定魚種,使用3個含有寬範圍的尾鰭面比的魚種照片:一個尾鰭面比大約 1,一個尾鰭面比大約 3-4, 與一個尾鰭面比超過 7[提示:使用一個透明方格,計算尾鰭佔據多少方格單位,應該可以幫助你估計鰭區域。]

l         使用面比,身體大小與棲息地的溫度推估Q/B,使用上一節的公式(5),與:(a) 一個食草的食性;或 (b) 一個肉食性的食性。 [提示: 這個公式也在「生活史工具」頁中使用。]

FishBase中與攝食量相關的主題:

攝食量

www.fishbase.org/manual/FishBaseThe_POPQB_Table.htm

 

如果要取得有攝食量訊息的魚種清單,請在 www.fishbase.org/search.cfm 中使用「依主題搜尋」,選擇「攝食量」鈕扣。

 

或使用學名搜尋特定的魚種,並且選擇「生活史工具」或者「魚種摘要」,點選「攝食量」以連接更多的關於攝食量的資訊。