刺参现状研究
前言
刺参具有丰富的营养及药用价值,名列海味八珍之首,作为海洋牧场增殖和多营养层次综合养殖的重要物种之一,同时也是中国继鱼、虾、贝、藻四次海水养殖浪潮后的第五次海水养殖浪潮的重要对象之一。刺参养殖业推动了沿海地区的经济结构调整与水产行业前景的繁荣发展,与此同时,也极大促进了刺参在海水养殖业绿色健康发展方面的生态价值。
刺参概述
刺参又名仿刺参,分类上属于海参纲、仿刺参属、游走亚门、棘皮动物门、楯毛目、刺参科。依据刺参触手的形态、管足以及是否有呼吸树。

刺参(又名“沙噀”)为扁圆筒形状,两侧较中间而言稍细一些,身体较为柔软,同时有一定伸缩性,体长可达到20~40cm,体宽一般为3~6cm。刺参腹面像脚掌较为平坦,腹面处不规则的三纵带排列为刺参管足,吸盘位于末端具有吸附功能。
刺参背面有4~6行的圆锥状疣足,略突出成为隆起的肉刺,为变形的管足。刺参口位于体前部稍偏于体腹面处,刺参肛门则在其体后部稍偏于体背面处。刺参生殖孔在其背后距离头部1~3cm的间步带上,该孔只有在刺参生殖季节可以较为清楚的辨认。

1.刺参的习性
刺参多喜在含盐度较高的海区活动,从潮间带到水深处均有分布,且较多生活在潮间带的岩礁碎石与泥沙交界处,岩石的背流较静处、隐蔽处和海藻植物生长地则为刺参最喜的栖息地。白天刺参栖息在岩石缝隙隐蔽处,到了晚上爬出觅食,在爬行时主要靠肌肉的收缩与舒张,作波浪式向前匍匐运动。
刺参以触手抓取位于岩石泥砂表层上的贝类的幼虫、水生动植物、海藻的碎片、木屑腐殖质、硅藻、桡足类连同细菌和泥沙等一起送入口中,有“海底清道夫”的称号。刺参在白天相对不活跃,因此摄食量不多,到了夜间刺参开始运动与进食,摄食量也随之增加。

当生活海域温度提高到20℃以上时,刺参摄食与运动逐渐减少,身体随之变硬,多栖息于石块或乱石缝隙等隐蔽地,并且刺参消化道开始退化直到缩为细线状,刺参的此习性即为夏眠。当夏去秋至,水温回归到18℃以下后,刺参逐渐苏醒活跃,开始进食。刺参的生长速度在一定程度受水温高低与进食量的制约导致出现阶段性的变化。
刺参由于受环境温度的影响,一年中只有大概半年的时间正常进食,因此刺参与其他水产动物相比其生长速度较为缓慢,需要2~3年生长方能达到商品规格。当刺参突然遭遇物理化学刺激或所处水质条件过差以及海水温度短时间突然变化时,刺参的内脏器官会从其肛门排出,刺参的这种生理现象即称之为“排脏”。

刺参的再生能力相对较强,在适合其生长的情况下可以生长出一副全新的消化道,其触手和肉刺等在被切断后的一个月左右就可以重新长出。但无论是排脏抑或受伤后的再生,刺参的生长速度和存活率都会受到严重影响,哪怕生长恢复后,刺参之后的生长速度也会出现变慢的趋势。在自然条件下,威胁刺参存活的动物主要包括:部分蟹类、海星类以及鲷科鱼类。
2.刺参的食性
刺参普遍生活在有机物质较为丰富的海底。据研究可知刺参的发育阶段依次为受精卵、囊胚期、原肠期、耳状幼体、樽形幼体、五触手幼体、稚参、幼参及成参。当刺参进入樽形幼体阶段后,才可以进行附着运动,之前都处于浮游阶段。刺参浮游阶段的食物来源以浮游单细胞藻类为主,到了樽形幼体阶段主要以摄食底栖硅藻为主。

刺参幼参与成参的摄食习性相同,以摄食海底泥沙表面的有机碎屑、海洋动物、腐殖质、海藻植物碎片、单细胞藻类和细菌为主。刺参的食性和摄食生理与大多水产动物存在较大区别。由于刺参的口径较小,同时摄食速度也较慢,食物大多是粉状或者微小颗粒物。刺参的食物来源受生长阶段与其栖息地的条件状况影响较大。
有研究表明体重2.0-2.5g以下的幼参,其肠道内容物除了有部分泥沙,更多的是附着性底栖硅藻和各种动植物碎屑等,并且随着刺参体质量的增大,其肠道内含物中泥沙的比重也越来越大。因此,华汉峰研究表明刺参依靠其触手进行摄食活动,消化道内含物有多种颗粒物,贝类动物碎片,藻类植物碎屑。

在显微镜下可以清晰看到刺参消化道中有多种微生物和超小型底栖生物。张宝琳等对灵山岛水域的刺参消化道内含物进行研究,也验证了刺参主要摄食海洋动植物碎屑这一说法。已有学者对刺参与其他水产动物同时混合饲养进行了研究,刺参在只进食贝类粪便的情况下取得了不错的生长效果,此结果与刺参的生理食性有密切联系。
3.刺参肠道含量
海泥占比最高,其次是沙粒和甲壳类外骨骼,此外还有绿藻、无脊椎动物等。刺参在不同的发育阶段所使用的人工配合饲料成分也有所不同。刺参幼体阶段大多投喂盐藻、叉鞭金藻等单细胞藻类、光合细菌以及酵母等代用性饵料;到了稚幼参阶段大多采用大型海藻磨碎液、底栖硅藻以及人工配合饲料等;而成参根据养殖方式和环境状况来决定人工配合饲料和大型藻类的选用等。

生产实践中大型藻类使用率较高的有鼠尾藻和马尾藻等。刺参人工配合饲料的组成主要为鱼粉、大型藻类的干粉物、海泥等。养殖户在实际养殖过程中普遍选取一定量的海藻干粉和海泥混合后投喂刺参,此种比例的饲料不仅诱食性差,还容易败坏养殖水质。由此可见,在刺参饲养过程中饵料的选择极为重要。
4.摄食的方式
海参摄食的方式受到触手形状的影响,摄食过程中触手的形状和功能二者相辅相成。沉积食性的海参触手为楯状,其以海底表面的各种沉积物为食物,摄食方式有以下两类:海参位于泥沙区域时,则依靠楯状触手挑选泥沙部表面的泥沙物摄食;海参位于岩石区域时,用楯状触手挑选碎石表面的颗粒物摄食;悬浮食性的海参触手为枝状,其主要摄食在海水中悬浮的浮游动物与植物。

有研究发现北大西洋海参主要摄食水中的多种浮游藻类,如中心圆筛藻、柔软角毛藻、中防骨条藻,也会摄食小型甲壳类和这些动物的卵与幼虫。也有学者认为海参可能不存在选择性摄食,而是在消化时选择性利用其摄入体内的有机物。同时发现一些沉积食性海参,咽部摄入物中有机物的含量要高于所处环境附近沉积物中的有机物含量。
刺参消化生理研究
1刺参的消化系统
刺参消化道的发育水平以及分化水平并不高,同时刺参不同部分的消化道其生理功能均不同。刺参的消化系统可分为口、咽、食道、胃、肠及排泄腔和肛门,肠道又可分为前肠、中肠和后肠。刺参的口部有二十个触手呈环状排布,触手有较多分支呈树枝状,每个分支又可分为更细小的分支。

口下方为刺参的咽部,石灰环位于此处附近,石灰环后便为刺参的食道。刺参的食道相对较为短细,为淡黄色,刺参的胃在食道的下端,较短且呈红褐色。刺参食道和胃的粘膜层是假复柱状上皮,消化酶活力相对较低。刺参的肠道位于胃囊下端,是消化食物和吸收营养的主要器官。刺参的前肠占整个肠道长度的四分之一。
DeRidder和Jangoux研究发现刺参前肠可以分泌出较多的粘液有润滑和粘合食物的作用。刺参的中肠与前肠的长度几乎相同,中肠的上皮组织有很多的高而窄的褶皱,柱状细胞顶端的微绒毛较为密集,能够消化吸收更多的表面积。刺参中肠沿腹中线到肛门的这段,颜色不深且较为弯折的是后肠。刺参的前肠和中肠主要负责摄食食物的消化吸收。

刺参没有特定的消化腺,所以其前肠和中肠能够分泌消化酶,具有类似消化腺的作用。肠的末端膨大成为泄殖腔,具有排泄和辅助呼吸的双重功能。由于刺参具有夏眠这一独特的生理现象,刺参在夏眠期间时体重下降幅度约30%-40%。
刺参的消化道长度以及重量随水温变化而出现周年性变化。王吉桥等研究结果显示刺参在水温较高时消化道变短的同时重量也减轻,而水温下降后刺参的消化道变长,重量也随之增加。王吉桥等根据刺参的夏眠习性将其分为:消化道最长且最重的活动期。

消化道开始出现变短同时重量出现变轻的夏眠前期;消化道长度最短且消化道重量最轻的夏眠期和消化道出现变长同时重量开始回升的恢复期。因此,为了促进刺参的有效生长,必须将水温控制在合理范围内以提高养殖效率。
2.刺参摄食消化率
刺参摄入的食物不同则消化率也有所不同,如刺参摄入泥沙物中的有机物质的消化率大概是15%,明显低于摄入其他食物时的消化率。华汉峰研究表明水温并不会显著影响到刺参对所摄食食物的消化吸收速度,食物在刺参肠道的消化时间通常为两小时左右,最长达到三个半小时。

Sun等研究发现刺参对以酒糟、鱼粉和鼠尾藻等为主要组成的人工配合饲料的消化率达到40.6-63.9%。不同生长阶段的刺参对同一种饵料的消化率也不同,体重为3g的幼参在摄食盐藻时消化率可达到76.4%,不过消化吸收率最大的是鞭毛藻和细菌类、硅藻、动物性的碎屑(蟹肉),为87%,而体质量为20g的刺参摄食相同的饵料时消化率则有所降低,为67.5%。
3.隋锡林的研究结果
摄入的饵料在刺参中肠时氮的平均消化率为28.9%,碳的平均消化率为15.7%;饵料在后肠时,氮的平均消化率升高至52.4%而碳的平均消化率增加为57.1%。刺参对食物的消化吸收效率低于鱼类,这可能是由于其缺乏专门的消化腺,消化酶活力相对较弱所致。

结论
目前已在刺参的消化道中检测到胰蛋白酶、胃蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、酯酶、纤维素酶和磷酸酶(酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)等十多种消化酶。不同消化酶活力会随着刺参的发育阶段不同而发生相应变化。
比如,从耳状幼体到稚参阶段淀粉酶活力会逐渐增加,但褐藻酸酶的活力会逐渐降低。刺参的淀粉酶活力低于蛋白酶,淀粉酶活力会随着刺参的生长发育而不断提高,刺参的生长一定程度上受其影响。

消化酶中活力最高的是蛋白酶,它分布于消化道的各部分,蛋白酶的作用是辅助刺参将所摄取沉积物中的蛋白进行消化分解为多肽与氨基酸,从而有助于被肠道吸收。脂肪酶有催化油脂水解的作用,脂肪酶活力与其它几种消化酶相比,脂肪酶活力最低。