（生态学专业论文）胭脂鱼仔、稚鱼耳石微结构及标记研究.pdf

胭脂鱼仔、稚鱼耳石微结构及标记研究 生态学专业 研究生付自东指导教师宋昭彬岳碧松 胭脂鱼( m y x o c y p r i n u sa s i a t i c u s ) 是我国特有的珍稀鱼类，研究其耳石 微结构特征将推动其早期生活史阶段的年龄生长、死亡率、补充量、种群识 别等方面的研究。2 0 0 3 年从宜宾水陆生珍稀动物研究所采集了人工繁殖的胭 脂鱼仔鱼，2 0 0 4 和2 0 0 5 年分别从四川省农科院水产研究所、重庆万州水产研 究所采集人工繁殖的胭脂鱼受精卵，带回实验室孵化、饲养。本文研究了胭 脂鱼仔、稚鱼的耳石微结构特征，确证了耳石日轮，探讨了营养条件、光照 和温度对胭脂鱼耳石生长轮沉积的影响，并探索了对胭脂鱼仔鱼进行大规模 标记的耳石标记方法。主要结果如下： 1 仔鱼的耳石上可观察到原基、中心核和生长轮等。耳石原基一般为l 2 个，少数有3 4 个；中心核一般为1 个，少数具有双中心核。初孵仔鱼耳石 形状不规则，待生长轮沉积开始后耳石变为圆形。随着仔鱼的发育，微耳 石逐渐变形，在第2 4 d 观察到的耳石形状变为蚌状，耳石中心稍偏向一 端；矢耳石的形状经历了从圆形到两端略突到梨形的变化，在第2 4 d 的 时候两端略突，到第2 9 d 时候变为梨形。、 2 刚出膜的胭脂鱼仔鱼耳石上未形成生长轮，出膜后第二天矢耳石和微耳石 上均形成第一个轮纹，之后每天形成一个轮纹。生长轮数与日龄呈线性相关， 相关方程为：矢耳石，n 一0 4 1 2 1 9 + 0 9 6 7 4 9 7 d ( r 2 = o 9 7 9 2 9 ，n = 3 1 2 ，p 0 0 0 1 ) ；微耳石，n = o 7 4 7 1 + 0 8 5 6 1 8 d ( r 2 = o 9 6 9 5 l ，n = 3 1 1 ，p o 0 0 1 ) 。统 计检验表明，回归斜率和1 0 无显著差异( t - t e s t ，矢耳石，p = o 3 0 1 4 4 9 ；微 耳石，p = o 5 1 6 9 2 6 ) ，可确认胭脂鱼耳石生长轮具有日沉积规律，为同轮。 胭脂鱼仔鱼多数耳石上存在标记轮，均出现在内源营养期，但三批胭脂鱼仔 鱼耳石标记轮位置略有差异，其中万州样本标记轮多出现在第3 5 轮，四川 省水产研究所样本多出现在第1 4 轮，宜宾水陆生珍稀动物研究所样本多位 于第l - 2 轮。 3 胭脂鱼仔、稚鱼耳石半径( r ) 与体长( l ) 成线性相关，相关方程为：矢 耳石，1 1 - - - 3 8 3 6 3 + 3 6 2 7 4 6 l ，( r 毡o 9 5 7 5 5 ，n = 6 5 ，p 0 0 0 1 ) ；微耳石 r - 一1 8 0 0 6 + 1 8 5 9 8 7 l ，( r 2 = o 9 5 6 6 1 ，n = 6 5 ，p o 0 0 1 ) 。 4 营养条件可能影响胭脂鱼耳石的生长轮沉积。主要表现在：( 1 ) 当食物不 足时，仔鱼体长同耳石半径之间的相关性降低；( 2 ) 在完全饥饿条件下生长的 仔鱼，卵黄囊完全吸收后耳石臼轮宽度变窄，在光学显微镜下检测到的日轮数 小于生长天数；( 3 ) 投饵频率不影响耳石生长轮的沉积率。 5 水温对胭脂鱼仔、稚鱼耳石日轮有较大的影响，表现在：( 1 ) 昼夜温度波 动影响日轮的清晰度和对比度，在恒温条件下饲养仔鱼的耳石上几乎观察不 到轮纹；当昼夜温差较小时，耳石轮纹清晰度和对比度都较低；饲养水温昼 夜波动大时，耳石上沉积的生长轮清晰度和对比高。( 2 ) 温度周期影响耳石 的生长轮数目，自然条件下，在一个2 4 h 的温度周期内形成一个轮纹，但当 改变温度周期为1 2 h 、3 6 h 、4 8 h 时，相应地耳石在1 2 h 、3 6 h 、4 8 h 的时间内 形成一个轮纹，而不再是每天形成一个轮纹，这点可用于对胭脂鱼耳石的热 标记。( 3 ) 耳石大小( r ) 与仔、稚鱼所经历的积温( t ) 呈正相关，相关方 程为：矢耳石，r l o 2 0 4 + 0 4 6 6 3 8 4 t ，( r 2 = o 9 7 9 0 3 ，n = 6 4 ，p o 0 0 1 ) ；微 耳石：r = 1 2 0 1 7 + 0 2 3 6 5 3 6 t ，( r 2 = o ，9 8 0 4 8 ，n = 6 3 ，p o 0 0 1 ) 6 光照周期的改变不影响胭脂鱼仔鱼耳石日轮的形成。 7 利用荧光物质对胭脂鱼仔鱼浸泡可在其耳石上形成荧光标记环，标记效果 同荧光物质、浸泡浓度和鱼龄等因素相关。实验表明，利用1 5 0m g 几茜素络 合物( a l i z a r i nc o m p l e x o n e ，a l c ) 溶液浸泡胭脂鱼仔鱼2 h 以上均可取得很好 的标记效果；当浸泡液浓度相同时，同龄不同个体之间标记环荧光反应强度 差别不大，不同日龄阶段标记效果则相差很大，低龄个体标记环荧光反应较 强。 关键词：胭脂鱼仔、稚鱼耳石微结构日轮饥饿温度光照周 期耳石标记 i i s t u d i e so no t o l i t hm i c r o s t r u c t u r ea n d m a r k i n g i nl a r v a la n d j u v e n i l ec h i n e s e s u c k e r f u z i d o n g d i r e c t e db ys o n gz h a o b i na n d y u eb i s o n g a b a t r a c t 耵圮c h i n e s es u c k e r ( m y x o c y p r i n u sa s i a t i c u s ) i sa ne n d e m i cf i s ht oc h i n a t h es t u d i e so ne a r l yl i f eh i s t o r ys t a g eo ft h i ss p e c i e s , a n di t sr e s o u r c ep r o t e c t i o n a n de v a l u a t i o no ft h er e l e a s i n gp r o g r a mi nt h ef u t u r ew i l lb e n e f i tm u c hf r o mt h e e x a m i n a t i o na n da n a l y s i so fo t o l i t hm i e r o s t r u c u t r ei nt h i sf i s h i n2 0 0 3 ，t h el a r v a e a n d j u v e n i l e so f c h i n e s es u c k e rw e r es a m p l e di nh a t c h e r yo f r a r ea q u a t i ca n i m a l r e s e a r c hi n s t i t u t eo f b i i li ns i c h u a np r o v i n c e i n2 0 0 4a n d2 0 0 5 t h ef e r t i l i z e d e g g sw e r ec o l l e c t e df r o ms i c h u a nf i s h e r i e sr e s e a r c hi n s t i t u t ea n dc h o n g q i n g w a n z h o uf i s h e r i e sr e s e a r c hi n s t i t u t e ，r e s p e c t i v e l y , a n dt h e nw e t et r a n s f e r r e di n t o l a b o r a t o r yi nc o l l e g eo fl i f es c i e n c e s ，s i c h u a nu n i v e r s i t yf u rr e a r i n g o t o l i t h m i c r o s t r u c t u r eo fl a r v a ea n dj u v e n i l e sw a se x a m i n e da n da n a l y z e d t h ee f f e c t so f f o o d , w a t e rt e m p e r a t u r ea n dp h o t o p e r i o do ni n c r e m e n td e p o s i t i o ni no t o l i t h sw e r e i n v e s t i g a t e d ，t o o a l s o ，f l u o r e s c e n ta n dt h e r m a lm a r k i n go no t o l i t h sw e r es t u d i e d i n l a r v a lc h i n e s es u c k e r t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s b o t hs a g i t t aa n dl a p i l l u sa p p e a r e db e f o r el a r v ah a t c h i n g ，w h i l et h ea s t e r i s c u s a p p e a r e d13d a y sa f t e rh a t c h i n g 弧ep r i m o r d i u m , n u c l e u sa n di n c r e m e n t sw e r e o b s e r v e do no t o t l i t h s n l ep r i m o r d i u ma n dn u c l e u sw e r er o u n do ro v a li ns h a p e t h en u m b e ro fp r i m o r d i 啪w a sl 2e x c e p tf o raf e wa b n o r m a lo t o l i t h sw i t h3 , - 4 p r i m o r d i a t h en u m b e ro fn u c l e u sw a so n l yo n ee x c e p tf o raf e wo t o l i t h sw i t h2 n i n u c l e i t h ef i r s ti n c r e m e n ti no t o l i t h sw a si d e n t t i f f e do nt h es e c o n dd a ya f t e rh a t c h i n g t h er e g r e s s i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tt h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e i n c r e m e n tn u m b e ri no t o l i t h sa n dd a i l ya g eo fl a r v a ea n dj u v e n i l e s t h er e g r e s s e d e q u a t i o n sw e r e ：s a g i t t a , n = - 0 4 1 2 1 9 + 0 9 6 7 4 9 7 d ( r z = o 9 7 9 2 9 ，n = 3 1 2 ，p 0 0 0 1 ) ； l a p i l l u s ，n = 0 7 4 7 1 + 0 8 5 6 1 8 d ( r 2 = o 9 6 9 5 1 n = 3 1 1 p 0 0 0 1 ) t - t e s ts h o w e dt h a t t h es l o p e sd i d n td i f f e r e df r o m1 0 i tc o u l db ec o n s i d e r e dt h a tt h ei n c r e m e n t si n o t o l i t h so fl a r v a ea n dj u v e n i l e sd e p o s i t e dd a i l y , a n dc o u l db er e g a r d e da sd a i l y g r o w t hi n c r e m e n t s i nm o s ts a m p l e s ，t h ef i r s tf o u ri n c r e m e n t sw e r ei d e n t i f i e da s c h e c k s t h ec h e c k sw e r ec o m p o s e do f3i n c r e m e n t sm o s t l y , t h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eo t o l i t hs i z ea n dt h ef i s hs i z e 1 r i 圮 r e g r e s s e de q u a t i o nb e “代e no t o l i t hr a d i u sa n db o d yl e n g t ho f f i s hw a s ：s a g i t t a , r ，3 8 3 6 3 + 3 6 2 7 4 6 l ，( r 2 = o 9 5 7 5 5 ，n = 6 5 ，p 0 0 0 1) ；l a p i l l u s ， r = - 1 8 0 0 6 + 1 8 5 9 8 7 l ，( r t = 0 9 5 6 6 1 ，n = 6 5 。p 0 0 0 1 ) t h ed e p o s i t e dr a t ea n dw i d t ho fi n c r e m e n t sw e r ea f f e c t e db ys t a l - v a t i o n n 峙 i n c r e m e n tw i d t hd e c r e a s e dd r a m a t i c a l l y , a n di n c r e m e n tn u m b e rw a sl e s st h a nt h e g r o w i n gd a y sa f t e rc o m p l e t e l ya b s o r p t i o no fy o l ks a ci ns t a r v e dl a r v a e t h e r ew a s n ol i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nb o d yl e n g t ha n do t o l i t hr a d i u si ns t a r v e dl a r v a e t h e f r e q u e n c i e so f f e e d i n gd i d n ta f f e c to nd e p o s i t e dr a t eo f i n c r e m e n t s ，w h i l ea f f e c t e d o nt h er e l m i o nb e t w e e nb o d yl e n g t ha n do t o l i t hr a d i u s t h ec l a r i t ya n dc o n t r a s to fi n c r e m e n t si no t o l i t h sw e r ea f f e c t e db yd i e lw a t e r t e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o n 1 1 l er i n g sa l m o s tc o u l d n tb ei d e n t i f i e di no t o l i t h so f l a r v a er e a r i n gu n d e rc o n s t a n tw a t e rt e m p e r a t u r e ，w h i l ew e r ev e r yc l e a rw h e nt h e i a r v a ew e r er e a r e du n d e rw a t e rt e m p e r a t u r e sw i t hg r e a td i e lf l u c t u a t i o n s n e p e r i o do fw a t e rt e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o na f f e c t e di n e r e m e n tf o r m a t i o ni no t o l i t h s w h e n1 a r v a ew e r er e a r e du n d e rt h ep e r i o d so f w a t e rt e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o n6h e a t ： 6c h i l l ，2 4h e a t ：1 2c h i l l ，3 6h e a t ：1 2c h i l l ，i n c r e m e n t sd e p o s i t e dd u r i n g1 2 h r s ， 3 6 h r sa n d4 8 h r s ，r e p e c t i v e l y , w h i c hd i f f e r e df r o mt h ed e p o s i t e dp e r i o do f2 4 h r s u n d e rn a t u r a lw a t e rt e m p e r a t u r ef l u c t u a t i o n t h i sc o u l db eu s e da st h e r m a l m a r k m go f o t o l i t h si nl a r v a la n d j u v e n i l ec h i n e s e s u c k e r t h ep h o t o p e r i o dd i d n ta f f e c t r e do nt h ed a i l yi n c r e m e n t sf o r m a t i o ni nl a r v a l c h i n e s es u c k e r f l u o r e s c e n tm a r k sw e r ei d e n t i f i e do no t o l i t h so f1 a r v a ei m m e r s e di ns o l u t i o n s o ff l u o r e s c e n ts u b s t a n c e s t h em a r k i n ge f f e c tw a gr e l a t e dt ot h ec o n c e n t r a t i o no f f l u o r e s c e n ts u b s t a n c e s i m m e r s i n gd u r a t i o na n ds i z eo ff i s h e s o u rs t u d i e ss h o w e d t h a ta l i z a r i nc o m p l e x o n e ( a l c ) w a gas u i t a b l es u b s t a n c ef o ro t o l i t hm a r k i n go f c h i n e s es u c k e rf r y , a n dt h eo p t i m u mw a gi m m e r s i n gi n1 5 0 2 0 0m g ls o l u t i o n s f o ra b o v e2h o u r s k e yw a r d s ：c h i n e s es u c k e r ( m y x o c y p r i n u sa s i a t i c u s ) ，l a r v a ea n d j u v e n i l e s ， o t o l i t hm i c r o s t r u c t u r e ，d a l l yg r o w t hi n c r e m e n t s ，s t a r v a t i o n , 一 一w a t e rt e m p e r a t u r e ，p h o t o p e r i o d ，o t o l i t hm a r k i n g v 第一章绪论 1 1 胭脂鱼的资源及研究现状 胭脂鱼( m y x o c y p r i n u sa s i a t i c u s ) 属鲤形目( c y p r i n i f o r m e s ) 胭脂鱼科 ( c a t o s t o m i d a e ) ，该科鱼类在全世界约有7 0 种( n e i l s o n ，1 9 9 1 ) ，其中绝大多 数种类分布于北美洲，在亚洲仅有亚口鱼( c a t o s t o m u sc a t o s t o m u s ) 和胭脂鱼 ( m y x o c y p r i n u sa s i a t i c u s ( b l e e k e r ) ) 分布，亚i z l 鱼除分布于西伯利亚外，也见 于北美洲，为两大陆所共有，而胭脂鱼则仅见于我国长江和闽江，是我国也 是亚洲特有的珍稀鱼类，被列为国家二级水生野生保护动物，在鱼类系统分 类学和动物地理学研究上有重要的科学价值。该鱼个体较大，体型奇特，体 色艳丽，是重要的观赏鱼类之一，过去在分布区中有较高的产量，有重要的 经济意义。但是，近几十年来，由于对胭脂鱼的过度捕捞、长江和岷江等胭 脂鱼主要生存水域的环境污染，以及胭脂鱼自身性成熟晚、野外成活率低等 原因，其野外资源量已急剧下降。四川省宜宾市渔业社1 9 5 8 年统计，该鱼在 岷江中曾占渔获量的1 3 以上( 四川i 省长江水产资源调查组，1 9 7 5 ) ，1 9 6 0 年代在宜宾扁窗子库区渔获量还占1 3 ，但到1 9 7 0 年代葛洲坝水利枢纽建成 之前，资源量就已经明显减少，到7 0 年代中期已降至2 ( 湖北省水生生物 研究所，1 9 7 6 ) ，如今已无法形成产量，在长江和岷江中仅有零星误捕报道， 而闽江胭脂鱼种群几近绝迹。 目前，有关胭脂鱼的研究主要集中在繁殖生物学和苗种培育( 蔡明艳， 1 9 9 2 ) 及养殖( 苏红红，2 0 0 3 ) 方面，同时也见一些关于资源现状及恢复途 径( 谭永丰等，2 0 0 0 ) 和遗传分析( 孙玉华等，2 0 0 3 ) 的研究报道。蔡明艳 等( 1 9 9 2 ) 于1 9 8 7 1 9 8 9 年连续三年利用在葛洲坝下游捕获的成熟亲鱼进行 人工繁殖，并对其胚前，胚后发育作了连续观察，记述了各发育阶段的形态 特征及生态适应性；张春光等( 2 0 0 0 ) 较详细地描述了胭脂鱼早期发育阶段 的形态特征；孙玉华等( 2 0 0 3 ) 分析了长江中游两个胭脂鱼群体的遗传结构， 结果表明群体之间表现了较为明显的遗传分化。 1 2 检测分析胭脂鱼耳石微结构特征的意义 年龄、生长、摄食、死亡以及种群数量变动等是鱼类生态学研究的主要 内容，但对于早期生活史阶段的仔稚鱼及1 龄以下的幼鱼，该方面的研究还 比较欠缺，主要的原因在于年龄( 日龄) 鉴定的困难。耳石日轮( d a i l yg r o w t h i n c r e m e n ti no t o l i t h ) 的发现则解决了这一难题，大大促进了鱼类早期生活史 的研究。自2 0 世纪7 0 年代以来，耳石微结构研究领域迅速发展起来，成为 研究鱼类早期生活史的基础，耳石微结构的检测与分析技术是当今鱼类生态 学及渔业生物学研究中的一项重要而公认的技术，成为研究鱼类早期生活史、 年龄、生长、补充量、洄游、死亡和种群结构等的重要手段。 关于胭脂鱼耳石微结构研究尚未见报道，确证其耳石日轮，研究耳石微 结构特征及其生态学机理，将推动其早期生活史阶段的年龄、生长、死亡率、 补充量、种群识别等方面的研究，为探讨其繁殖、洄游习性、早期死亡因素 和天然资源量的动态变化等提供新的方法，并为国内鱼类耳石微结构研究积 累资料。探讨环境因子对耳石生长轮沉积规律的影响，研究温度法和化学法 标记耳石的效果，建立大规模标记胭脂鱼早期鱼苗的方法，将为提高杯记鱼 苗的存活率，跟踪放流后的洄游分布习性，以及科学评价放流增殖效果等研 究提出新的思路。 1 3 研究的目的和内容 本文将通过对胭脂鱼仔、稚、幼鱼的耳石微结构特征的系统检测和其生 态学意义的深入探讨，以及采用化学法和压力法标记其耳石的标记效果的比 较分析，建立研究胭脂鱼早期生活史阶段的种群生态学特征、调查天然资源 量以及有效评价人工放流增殖效果等的新方法。 主要研究内容包括系统地检测和分析人工养殖胭脂鱼仔、稚、幼鱼期的 耳石微结构特征；研究耳石生长和鱼体生长之间的关系，为用耳石日轮退算 鱼体的生长打下基础；研究耳石生长同环境条件之间的关系；研究耳石标记 技术，为人工放流保护作技术上的准备。 第二章鱼类耳石微结构的研究和应用 耳石是存在于真骨鱼类内耳膜迷路内，起平衡定向和听觉作用的硬组织， 主要由碳酸钙构成。在膜迷路的椭圆囊、球囊和听壶中各具有微耳石 ( 1 a p i l l u s ) 、矢耳石( s a g i t t a ) 和星耳石( a s t e r i s e u s ) - - 对。 p a n n e l l a 于1 9 7 1 年在( s c i e n c e ) ) 上发表文章首次报道鱼类耳石日轮( d a i l y g r o w t hi n c r e m e n ti no t o l i t h ) 后，耳石微结构( o t o l i t hm i c r o s t r u c t u r e ) 研究引起 了国内外学者的浓厚兴趣并不断发展起来，耳石日轮的存在已在海、淡水硬 骨鱼类中得到普遍证实( j o n e s ，1 9 8 6 ) 。当今，耳石微结构的检测与分析已成 为鱼类生态学及渔业生物学研究中的一项重要而公认的技术，为准确研究鱼 类的种群生态学特征提供了新途径，极大地推动了鱼类早期生活史的研究， 不仅具有一定的理论意义，而且有较广泛的应用前景( 宋昭彬等，2 0 0 1 ) 2 1 耳石的显微结构 耳石上具有一个生长中心，称为中心核( c e n t r a ln u c l e a r ) 。中心核的数 目在不同的鱼类耳石上不同，多数只有一个中心核，少数有两到多个，耳石 的中心核由碳酸钙的不定形体( a m o r p h o u ss t r u c t u r e ) 组成，其余部分则由碳 酸钙的针状霰石晶体( a r a g o n i t ec r y s t a l ) 规则排列而成( g e f f e n ，1 9 8 3 ) 。中心 核的中心是耳石原基( p r i m o r d i u m ) ，大多数鱼类耳石只有一个原基，有的鱼 类耳石出了一个中心原基外，还有多个附属原基( z h a n g ，1 9 9 2 ) 。中心核外为 由快生长带( f a s tg r o w t hz o n e ) 和慢生长带( s l o wg r o w t hz o n e ) 组成的日轮 ( p a n n e l l a , 1 9 7 1 ) ，c a m p a n a 等认为耳石生长轮由增长带( i n c r e m e n t a lz o n e ) 和 间歇带( d i s c o n t i n u o u sz o n e ) 组成，前者宽且透明，主要成分为碳酸钙，后者窄 而不透明，主要成份为有机质( c a m p a n a e ta 1 ，1 9 8 5 ) 。 2 2 耳石的微化学结构 c a m p a n a 等1 9 9 7 年组织四个国家1 2 所大学和研究所共同测量了细须石 首鱼( m i c r o p o g o n i a su n d u l a t u s ) 的耳石元素组成，其中9 6 2 的耳石重量由 c a c 0 3 组成，o 7 为痕量元素构成，余下的3 1 为有机质( c a m p a n ae ta 1 ， 1 9 9 7 ) 。现已发现，耳石中含有钙、铝、锶、铁、纳、钾、氯、氮、硫等多种 化学元素( e d m o n d s 。1 9 8 9 ) 。 m u g i y a ( 1 9 9 4 ) 以耳石中4 5 c a 所做的实验表明，耳石的无机化程度虽然较 鳞片和骨组织高得多，但活性很低，进入鳞片和骨组织的钙可以随着运输代 谢或因其它部位的吸收而减少，而一旦沉积在耳石中则非常稳定，难以被再 动用；同时，耳石的无机化速度虽然比鳞片和骨组织缓慢，但却是不断生长 的硬组织。耳石的这种相对稳定的性质，从信息的输入及其存储上而言，是 耳石获得最佳信息载体机能的基础。 c a m p a n a ( 1 9 9 9 ) 经过2 0 多年的研究认为，耳石作为一种内部标记，记录了 鱼类整个生命历程里所经过的水环境特征，比如温度、盐度、化学元素组成 等信息。周围水环境特征的改变导致耳石微量和痕量元素组成的改变，通过 获得周围水环境的相关信息，可以在个体和种群等层次上估计鱼类的迁移模 式和栖息地等方面的情况。 水域中水和沉积物的元素组成和含量存在地域差别，鱼类通过直接吸收 和食物链两条途径，将水中的元素摄入体内，并经过一系列的代谢、循环， 沉积在体内各组织中，鱼类活动水域的化学信息犹如生活史的指纹，通过耳 石生长轮永久性地保存下来。对生长轮中这些化学元素的测定和分析，可将 鱼类过去生存环境再现出来，其基础是水化学环境的地域性差别( j a m e s ， 2 0 0 3 ) 。 2 3 耳石生长的研究 2 3 1 第一个生长轮的出现时间 不同的种类，初次形成日轮的时间存在差异。通常情况下，初次形成日 轮的时间可能在：孵化前、孵化时、初次摄食时、卵黄完全吸尽时、孵化后1 4 天、4 5 日龄时等( j o n c s ，1 9 8 6 ) 。罗非鱼( o r e o c h r o m i sa u r e u s ) ( k a r a l d r ia n d h a m m e r , 1 9 8 9 ) 的第一个日轮在孵化前形成，舌齿鲈( d i c e n t r a r c h u s l a b r a x ) ( r e e t a l ，1 9 8 6 ) 在孵化后几天形成，霍氏白鲑( c o r e g o n u s h o y i ) ( r i c ee ta 1 ，1 9 8 5 ) 在初次摄食时形成。对草鱼( 常剑波等，1 9 9 4 ) 、鳙( 解玉浩等，1 9 9 5 a ) 、香 鱼( 解玉浩等，1 9 9 5 b ) 、大银鱼( 富丽静等，1 9 9 7 ) 的研究表明，耳石上第 一个日轮一般在孵化后第二天形成。r a d t k e ( 1 9 7 8 ) 曾推测胚胎发育缓慢的鱼第 一个生长轮在出膜前形成，发育快的鱼在卵黄囊吸尽后或初次摄食是形成。 但实验证明并不完全如此，就是相同种类所处实验环境不同或不同的种群， 也可能得出不同的结果( f l o k v o r de ta 1 ，1 9 9 7 ) 。因此，对每一种鱼的初次成 轮时间，都有必要通过实验饲养和观察确认。 2 3 2 影响耳石日轮沉积的因素 2 3 2 1 光周期 光照周期对耳石生长轮沉积率的影响目前还未形成比较一致的看法。 t a n a k a 等( 1 9 8 1 ) 对尼罗罗非鱼( t i l a p i an i l o t i c a ) 稚鱼的研究表明，光暗循 环明显影响耳石轮纹的形成：不正常的光周期会破坏底鳝( f u n d u l u s h e t e r o c l i t u s ) ( r a d t k ea n dd e a n , 1 9 8 2 ) 的耳石轮纹的日沉积规律；a l h o s s a i n i 和 p i t c h e r ( 1 9 8 8 ) 报道，光周期对鲽( p o e u r o n e c t e sp l a t e s s al ) 稚鱼耳石上沉积 的生长轮的数目有显著的影响，随着光照时间的延长，生长轮的沉积率增加， 在2 4 l 条件下产生的生长轮显著多于1 2 l ：1 2 d 条件下产生的生长轮。相反， 完全光照不影响川鲽( p l a t i c h t h y ss t e l l a t u s ) ( c a m p a n a & n e i l s o n , 1 9 8 2 ) 的耳石 生长轮沉积率，完全黑暗不影响大鳞大马哈鱼( o n c o r h y n c h u st s c h a w y t s c h a ) ( n e l s o n g e e n , 1 9 8 2 ) 的耳石生长轮日沉积率。这表明耳石生长轮的形成可 能受内源性节律的调节。 2 3 2 2 水温对日轮形成的影响 温度影响鱼体的新陈代谢速度，对耳石日轮的形成也会有很大的影响。 低温可能导致耳石生长轮的沉积率低于l 轮天，甚至停止沉积。t a u b e r t 和 c o b l e ( 1 9 7 7 ) 认为，蓝腮太阳鱼( l e p o m i sm a c r o c h i r u s ) 的日轮停止沉积是 由于水温低于1 0 引起的。当水温在5 时，红大马哈鱼( o n c o r h y n c h u s n e r k a ) 稚鱼的耳石生长轮便停止形成( m a r s h a l l p a r k e r ，1 9 8 2 ) 。 在影响耳石生长轮形成的环境因素中，很少考虑昼夜水温周期性变化对 生长轮沉积的影响。昼夜水温周期性变化能增强生长轮的对比度和清晰度 ( b r o t h e r s 。1 9 8 1 ) 。n e i l s o n 等( 1 9 8 5 ) 发现，不同温度下，小鲑鱼 ( o n c o r h y n c h u st s h a w y t s c h a ) 生长轮沉积率为l 轮d ，但是，变温组比恒 温组的生长轮更规则，对比度更好，更易观察。 一些学者认为，生长轮的形成不依赖昼夜温度的周期性变化。恒温不影响 幼鲑耳石日轮的沉积率( w r i g h te ta 1 ，1 9 9 1 ) 。其它一些研究表明，较小 的温度波动也不影响生长轮的沉积率( r a d t k e d e a n ，1 9 8 2 ) ，但温度波动容 易导致亚日轮( s u b d a i l yi n c r e m e n t ) 的产生( n e i l s o n g e e n ，1 9 8 2 ) 。 2 3 2 3 投饵频率和摄食水平对日轮形成的影响 饥饿通常会使沉积的生长轮数目减少( r a d t k e f e y ，1 9 9 6 ) ，但饥饿2 周的红大马哈鱼的生长轮日沉积规律不受影响( m a r s h a l l p a r k e r ，1 9 8 2 ) ， 维氏双边鱼( a m b a s s i sv a c h e l l ir ) 在饥饿和摄食条件下，耳石上皆沉积 日轮( m o l o n y c h o a t 。1 9 9 0 ) 。 对大鳞大马哈鱼稚鱼的研究发现，一天多次投饵比一次投饵产生明显多的 生长轮，但生长轮数与投饵频率间没有直接的比例关系( n e i l s o n g e e n ，1 9 8 2 ) 。而对其它一些种类的研究发现，多次投饵并不影响日轮的形成 ( t a u b e r t c o b l e 1 9 7 7 ) 。 2 4 耳石微结构检测和分析在鱼类生态学研究中的应用 耳石微结构的研究内容通常包括耳石生长轮和耳石微量化学( o t o l i t h m i c r o c h e m is t r y ) 的检测与分析两个方面。当今，耳石微结构技术已成为鱼 类生态学及渔业生物学研究中一项重要而公认的技术，为准确研究鱼类的繁 殖与种群生物学特征提供了新途径，具有广泛的应用前景。 6 2 4 1 年龄鉴定 鱼类年龄鉴定通常使用鱼体的钙化组织包括鳞片、脊椎骨、鳍条和耳石 等，但对大多数种类来讲，用耳石鉴定年龄更可靠。耳石通常是硬骨鱼类中 最先钙化的结构，并表现出年沉积率，而且在遭遇饥饿等不良环境条件时仍 能继续生长( m a r s h a l le ta 1 ，1 9 8 2 ：c a m p a n a ，1 9 8 3 a ) ，并且一旦形成便保持 不变( c a m p a n a ，1 9 8 3 b ) ，因而成为生活史事件的永久记录形式。 已有的研究表明，大多数鱼类的耳石生长轮表现为每日沉积一轮 ( j o n e s ，1 9 8 6 ) ，通过统计耳石上的日轮数，结合第一轮出现的时间，就可鉴 定鱼类的年龄。 由于受潮汐及月亮圆缺的影响，一些鱼类的耳石上还出现以每两个星期 或每月为周期的生长轮形式( p a n n e l l a ，1 9 7 1 ) ，也可用于年龄鉴定。 在用耳石鉴定年龄时，对耳石的选择也很重要。很多学者采用矢耳石， 少数采用微耳石。在实际应用中，应根据不同的种类，不同的生活环境选择 不同的耳石。 此外，由于标记轮，亚日轮的存在以及第一日轮出现的时间的差异，往 往也给年龄鉴定带来误差，实际应用中应引起注意。 2 4 2 早期生长的研究 日轮技术的应用，使鱼类早期生活史阶段的年龄鉴定不再困难。当己知个 体的年龄和长度时，就可得到种群生长曲线，鱼类早期生活阶段的生长数据 可拟合不同的曲线( 宋昭彬，2 0 0 0 ) ，理论上讲，一旦耳石鱼体大小关系确定， 就可单从耳石退算出过去某一年龄对应鱼体的大小，这便是生长退算( g r o w t h b a c k c a l c u f a t i o n ) 。传统的回归退算法是先通过对种群的取样，测量得到鱼 体长度和耳石大小，再通过回归分析得到鱼体大小关系，见方程( 1 ) 。如将 某一年龄a 对应的耳石大小0 a 带入方程，便可得到年龄a 时的鱼体长度l a 。 l a = b 矾+ d( i ) 该方法的缺陷在于未考虑个体问的差异，通常只能用于平均长度的退算， 对个体不适用。f r a s e r - l e e 退算法( f r a s e r - l e eb a c k c a l c u l a t i o n ) 则考虑了 这一点，其方法如下： l a = d + ( l 。一d ) o c l o a( 2 ) 7 方程( 2 ) 中l c 和o c 分别为捕捞到时的鱼体大小和耳石大小。 但是，回归退算法和f r a s e r - l e e 退算法容易给退算带来偏差，使用时要 小心( c a m p a n a , 1 9 9 0 ) 。因为这两种方法都假设耳石和鱼体的生长始终成比 例( 或存在线性关系) ( m a r s h a l le ta 1 ，1 9 8 2 ) ，并且能通过对种群的随机取 样而准确估计回归参数( c a m p a n a , 1 9 9 0 ) 。但一些报道表明，耳石大小和鱼 体大小不一定成比例生长，生长快的鱼耳石相对较小( b e s t g e ne ta 1 ，1 9 9 8 ) 。 亚适度或极端环境条件可能会减弱耳石大小与鱼体大小的关系( m o s e g a a r d e l ； a 1 ，1 9 8 8 ) 。 c a m p a n a ( 1 9 9 0 ) 对不同退算方法的比较后发现，消除生长退算偏差的方 法是从生物学意义，而不是从统计学方法定义鱼体耳石曲线的截距。生物截 距法( b i o l o g i c a li n t e r c e p tp t o c e d u r e ) 便是遵循这一原则，不仅使退算更准确， 而且可以减少或消除l e e 氏现象。其方程如下： l a = l e + ( o a - o c ) ( l c l o ) ( o c 0 0 ) 1( 3 ) 方程( 3 ) 中，l o 和o o 指在生物截距时的鱼体和耳石大小，通常取刚 出膜时的鱼体和耳石大小。和f r a s e r - l e e 退算法一样，该方法也假定每一个 个体在整个生活史阶段，鱼体和耳石生长成比例，但与前者不同的是，生物 截距值是孵化时鱼体和耳石大小的均值，此时二者是成比例的。 2 4 3 产卵期，孵化期和产卵场的推导 通过对仔、稚、幼鱼耳石的显微检测，鉴定出日龄，再结合其日轮的初 次出现时间以及胚胎发育持续时间，便能推导出鱼类的孵化期和产卵时间， 统计分析可得到该种鱼的繁殖期以及繁殖高峰期。p o w l e s 等( 1 9 8 8 ) 用该技 术退算了金鲈( p e r c a f l a v e s c e n s ) 的产卵期和孵化期。日本学者用耳石日轮分 别估计了日本鳗鲡( a n g u i l l a a p o n i c a ) 和柳叶鳗( i e p t o e e