怒江上游裸腹葉須魚的年齡結(jié)構(gòu)與生長特性

李 釗，朱峰躍，劉明典，王 起，劉紹平，段辛斌

(1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)科學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，上海 201306；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223)

魚類的生長具有顯著的環(huán)境適應(yīng)性[1]，對魚類年齡和生長特性的研究不僅是其生物學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是科學(xué)利用和有效保護(hù)其種群資源的重要基礎(chǔ)[2]。怒江發(fā)源于青藏高原地區(qū)，青藏高原特殊的地理位置和生態(tài)環(huán)境使生活在該地區(qū)的魚類表現(xiàn)出與其他地區(qū)魚類不同的生長特點(diǎn)。裸腹葉須魚(PtychobarbuskaznakoviNikoisky)是怒江上游主要的裂腹魚代表，占據(jù)著重要的生態(tài)位。由于怒江上游(察瓦龍縣至那曲縣江段)特殊的地理環(huán)境和當(dāng)?shù)刈诮绦叛鼋o魚類調(diào)查造成了客觀限制，目前有關(guān)此江段裸腹葉須魚年齡與生長的研究還比較缺乏，對其在江段中的種群結(jié)構(gòu)和生長狀況還不清楚。本研究于2017年5—6月及9—10月在怒江上游開展調(diào)查，共采集225尾裸腹葉須魚標(biāo)本，對比脊椎骨和微耳石兩種年齡材料分析了其年齡結(jié)構(gòu)情況[3]，通過耳石輪徑與年齡的關(guān)系進(jìn)行生長退算、擬合生長方程、生長速度和生長加速度方程分析了裸腹葉須魚生長特征，以期為評估裸腹葉須魚的生態(tài)適應(yīng)性規(guī)律積累資料，為資源管理和物種保護(hù)提供支撐。

1 材料與方法

1.1 樣本的采集

2017年5月和9月在怒江上游察瓦龍縣至那曲縣江段設(shè)置6個(gè)采樣站點(diǎn)開展調(diào)查(圖1)。采用定制復(fù)合刺網(wǎng)[4]、三層流刺網(wǎng)(內(nèi)層網(wǎng)目7.5 cm，外層網(wǎng)目18 cm)等漁具，共采集裸腹葉須魚225尾，其中各個(gè)采樣點(diǎn)平均每天的漁獲數(shù)量為(9.06±9.17)條、漁獲重量為(638.91±526.3)g?，F(xiàn)場測量新鮮狀態(tài)下樣本魚的體長(L)和全長(TL)(精確至1 mm)、體重(W)(精確至0.01 g)。分別取微耳石和脊椎骨(顱后第3-7節(jié))作為年齡鑒定材料，去除表面雜質(zhì)，用酒精清洗后，編號保存在無水乙醇中，帶回實(shí)驗(yàn)室處理，同時(shí)使用佳明GPSMAP 62sc手持式GPS、金洋LS45-2旋杯式流速儀、YSI pro/plus手持式溶氧儀測量環(huán)境因子，海拔精確到1 m、水溫精確到0.1 ℃。

圖1 研究樣本采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Sampling locations in the Nujiang River

1.2 年齡鑒定方法

(1)脊椎骨 從試管中取出脊椎骨，將脊椎骨在沸水中煮5～10 min，用尖頭鑷子和細(xì)毛刷將附著在脊椎骨表面的肌肉和結(jié)締組織刷洗干凈，置入乙醚中除去表面鈣質(zhì)，二甲苯透明后，在顯微鏡下觀察、拍照。

(2)微耳石 從試管中取出微耳石，清洗去除表面雜質(zhì)，用熱熔膠固定于載玻片上，待冷卻凝固后，依次400號、1500號和3000號水砂紙細(xì)磨拋光至輪紋清晰可見，待打磨制成微耳石磨片后，用二甲苯透明，中性樹脂固定，在顯微鏡下觀察、拍照。

兩種材料均用顯微鏡觀察年輪特征并鑒定年齡，采用Olympus DP73專業(yè)顯微數(shù)碼CCD進(jìn)行拍照。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)處理、方程擬合采用Microsoft Excel 2016軟件，作圖采用Origin 8.0，圖片處理采用Photo-shop CC軟件，顯著性分析采用SPSS 13.0軟件。先對裸腹葉須魚體長、體重及微耳石輪徑三者之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，再進(jìn)行生長退算，進(jìn)一步擬合出裸腹葉須魚體長和體重的關(guān)系，生長方程、生長速度和生長加速度和生長參數(shù)，具體參照殷名稱[5]的方法，具體方程為：

生長退算方程：選用線性、對數(shù)、多項(xiàng)式、乘冪、指數(shù)五種回歸模型對體長(L，mm)和微耳石半徑(R，μm)進(jìn)行擬合，選取相關(guān)系數(shù)R2值最大的方程進(jìn)行裸腹葉須魚的生長退算。

體長(Lt)、體重(Wt)生長方程用Von Bertalanffy生長方程(VBGF方程)進(jìn)行擬合：

Lt=L[1-e-k(t-t0)]

Wt=W

式中，L、W分別指漸進(jìn)體長、漸進(jìn)體重，k為生長參數(shù)，t為年齡，t0為初始生長年齡。VBGF方程采用F檢驗(yàn)驗(yàn)證其回歸顯著性，用χ2檢驗(yàn)其曲線擬合度。

裸腹葉須魚體長與體重關(guān)系用冪函數(shù)進(jìn)行擬合：

W=aLb

式中，a、b均為常數(shù)，a為生長條件因子，b為冪指數(shù)系數(shù)。

體長相對增長率(GL)、體重相對增長率(GW)和生長指標(biāo)(CL)計(jì)算公式分別為：

GL=[Lt+1-Lt)/Lt×100%

GW=[Wt+1-Wt)/Wt×100%

CL=[lnLt+1-lnLt)×Lt

生長速度方程：

dL/dt=Lke-k(t-t0)

dW/dt=bwke-k(t-to)

生長加速度方程：

d2L/dt2=-Lk2e-k(t-to)

d2W/dt2=bWk2e-k(t-to)[be-k(t-to)-1]

式中：t為年齡，L、W分別指漸進(jìn)體長、漸進(jìn)體重，k為生長參數(shù)，t為年齡，t0為理論起點(diǎn)生長年齡[6]。

2 結(jié)果

2.1 年齡材料的選擇與鑒定

裸腹葉須魚兩種年齡鑒定材料上都有比較清晰的輪紋，各有獨(dú)立的特征。

脊椎骨椎體呈雙凹型，在入射光下，可見從中心至邊緣由寬而透明的亮帶和窄而不透明的暗帶相間排列，形成一圈圈的同心環(huán)帶，每個(gè)暗帶邊緣定為1個(gè)年輪(圖2-A)。

微耳石形狀不規(guī)則，整體呈橢圓形，磨片在顯微鏡透射光下觀察，中心部位有一個(gè)顏色稍暗的圓形或橢圓形的核，紋路寬、沉積深的輪紋區(qū)組成暗帶，紋路窄、沉積淺的輪紋區(qū)組成明帶，明帶和暗帶相間排列，每個(gè)暗帶的邊緣定為1個(gè)年輪(圖2-B)，靠近內(nèi)核中心區(qū)輪紋較為清晰，外端輪紋較為稀疏，并有交叉，整體較易辨識。

控制點(diǎn)理論是1966年羅特對歸因理論的發(fā)展。他認(rèn)為，關(guān)鍵控制點(diǎn)是個(gè)體在與周圍環(huán)境相互作用過程中，個(gè)體認(rèn)識到控制自己生活的心理力量。同時(shí)，人們對行為的產(chǎn)生有兩種看法，即認(rèn)為結(jié)果與自己的行動(dòng)是不相關(guān)的（外部控制），或結(jié)果與自己的行動(dòng)有直接的關(guān)系（外部控制），控制點(diǎn)的類型不同表明對同一件事情的歸因也不同?？刂泣c(diǎn)理論應(yīng)用在高校大學(xué)生綜合素質(zhì)測評中，首先需要成立測評小組，其次是確定控制點(diǎn)，再次可以確定部分關(guān)鍵點(diǎn)的限值，最后建立監(jiān)控方法和糾偏措施。

圖2 怒江上游裸腹葉須魚兩種年齡材料及年輪特征(A:脊椎骨 B:微耳石)Fig.1 Two materials for age determination and annulus characteristics ofP.kaznakovi in the upper Nujiang River(A: vertebra B:lapillus)

在進(jìn)行兩種年齡材料對年齡的判識中，發(fā)現(xiàn)微耳石的輪紋較為清晰，規(guī)律性較強(qiáng)，而脊椎骨在起始輪和邊緣輪的判定上存在較大誤差。對裸腹葉須魚兩種年齡鑒定材料進(jìn)行兩次判讀，時(shí)間間隔為一周，并對兩種材料的判讀能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，微耳石為93.68%(n=196)，脊椎骨為85.57%(n=183)，耳石與脊椎骨的吻合率為80.35%，在3齡以下7齡以上吻合率較低，在3-7齡吻合率最高，最終選擇微耳石的年齡數(shù)據(jù)并測量輪徑。

2.2 體長、體重和年齡結(jié)構(gòu)

怒江上游左貢至那曲江段裸腹葉須魚體長、體重頻率分布如圖3、圖4所示，其體長為65～395 mm，平均體長為(165±57)mm，其中優(yōu)勢體長組為101～250 mm，占總樣本的78.48%，其體重為3.08～656.62 g，平均體重為(68.06±73.68)g，其中優(yōu)勢體重組范圍在0～150 g，占總樣本的91.11%。

圖3 裸腹葉須魚體長頻率分布圖Fig.3 Body length distribution of P.kaznakovi

圖4 裸腹葉須魚體重頻率分布Fig.4 Body weight distribution of P.kaznakovi

怒江上游左貢至那曲江段裸腹葉須魚年齡頻率分布如圖5所示，年齡鑒定結(jié)果表明，裸腹葉須魚種群由1～10齡和13齡11個(gè)年齡組組成，優(yōu)勢年齡組為1～5齡，占樣本總數(shù)的85.33%，其中4齡魚數(shù)量最多，占樣本總數(shù)的27.56%，年齡組8～13齡最少，占樣本總數(shù)的2.22%，高齡魚較少。另外將雌雄樣本的體長與體重差異按年齡分組進(jìn)行T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示雌雄個(gè)體的生長無明顯差異。因此，在隨后的分析過程中，不分雌雄直接采用總體樣本進(jìn)行分析。

圖5 裸腹葉須魚年齡頻率分布Fig.5 Age distribution of P.kaznakovi

2.3 生長特征

2.3.1 體長與體重的關(guān)系

用Keys公式對裸腹葉須魚體長(L，mm)-體重(W，g)關(guān)系進(jìn)行擬合得到：W=2×10-5L2.864 4(R2=0.989 3，n=225)(圖6)。冪指數(shù)b=2.864 4，用t檢驗(yàn)法檢驗(yàn)體長、體質(zhì)量回歸方程的冪指數(shù)b與3之間的差異，結(jié)果顯示t

2.3.2 生長退算

對裸腹葉須魚體長(L，mm)和微耳石半徑(r，mm)進(jìn)行擬合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乘冪的相關(guān)系數(shù)最大(R2=0.933 6)，對數(shù)的相關(guān)系數(shù)最小(R2=0.897 4)，其關(guān)系式為：L=172.18X1.346 1，(n=196)。裸腹葉須魚體長與微耳石半徑相關(guān)關(guān)系如圖7所示。

圖6 裸腹葉須魚體長、體重的關(guān)系Fig.6 Relationship between body length and body weight of P.kaznakovi

圖7 裸腹葉須魚體長與微耳石半徑相關(guān)關(guān)系Fig.7 Relationship between body length and scale radius of P.kaznakovi

表1 裸腹葉須魚實(shí)測體長和退算體長

采用上述關(guān)系式對其進(jìn)行生長退算，退算各年齡組的退算體長。T檢驗(yàn)顯示，各個(gè)年齡組的退算體長與實(shí)測體長之間并無顯著差異(P>0.05)，說明退算體長較為可信(表1)。

2.3.3 生長方程

體長(Lt)、體重(Wt)生長方程用Von Bertalanffy生長方程(VBGF方程)進(jìn)行擬合，得出怒江上游裸腹葉須魚體長和體重生長方程為：

Lt=699.57[1-e-0.061 5(t+0.842 9)]

根據(jù)上述生長方程計(jì)算裸腹葉須魚各年齡的理論體長和理論體重，并繪制體長、體重生長曲線(圖8)。如圖8所示，體長生長曲線為拋物線型，隨著年齡的增加逐漸趨緩，趨向于漸近值，體重生長曲線為S型，隨著年齡的增加其斜率先增加后減小，最后趨近于漸近值。

采用表觀生長指數(shù)φ(φ=log10k+2×log10L)來比較不同文獻(xiàn)中估算的生長參數(shù)[7],計(jì)算得怒江上游裸腹葉須魚的表觀生長指數(shù)φ為4.478 5。

圖8 怒江上游裸腹葉須魚生長方程體長、體重生長曲線Fig.8 Growth curve of P.kaznakovi in the upper Nujiang River

2.3.4 生長速度、生長加速度和生長拐點(diǎn)

用裸腹葉須魚體長、體重生長方程對t求一階、二階導(dǎo)數(shù)，得到體長和體重的生長速度和加速度方程如下：

生長速度：

dL/dt=43.02e-0.061 5(t+0.842 9)

生長加速度方程：

d2W/dt2=30.52e-0.061 5(t+0.842 9)[2.864 4e-0.061 5(t+0.842 9)-1]

根據(jù)上述裸腹葉須魚生長速度、生長加速度方程作圖(圖9、圖10)。

如圖9所示，體長生長速度曲線不具拐點(diǎn)，隨年齡的增長而下降，下降趨勢逐漸減緩最后趨近于0，為正值；體長生長加速度不具拐點(diǎn)，隨年齡增長逐漸上升，上升趨勢逐漸減緩最后趨近于0，為負(fù)值，表明其體長生長的速度隨著年齡的增加而減小，而減小的程度隨著年齡的增加也是逐漸減小的。

圖9 體長生長速度和體長生長加速度曲線Fig.9 Growth rate curve and accelerated growth rate curve of body length of P.kaznakovi

如圖10所示，體重生長速度具有明顯的拐點(diǎn)，拐點(diǎn)處的d2W/dt2=0，拐點(diǎn)年齡用公式：ti=t0+lnb/k，ti=16.27，對應(yīng)的體長li=455.36 mm，對應(yīng)體重wi=823.42 g。體重生長速度具有拐點(diǎn)，拐點(diǎn)年齡為16.27齡，16.27齡以前體重增長速度逐漸遞增，遞增幅度逐漸減小，16.27齡時(shí)體重生長速度達(dá)到最大值，之后體重增長速度逐漸減小，遞減幅度逐漸增大，為正值；體重生長加速度也具有明顯的拐點(diǎn)(0～10齡)，拐點(diǎn)年齡以前先增加后減小，為正值，拐點(diǎn)年齡16.27齡時(shí)體重生長加速度為0，(體重生長速度達(dá)到最大值)，拐點(diǎn)年齡以后體重生長加速度先減小后增加(20～30齡)，為負(fù)值，逐漸趨向于0，表明裸腹葉須魚體重逐漸增加到漸近值。

圖10 體重生長速度和體重生長加速度曲線Fig.10 Growth rate curve and accelerated growth rate curve of body weight of P.kaznakovi

2.3.5 生長指標(biāo)

用體長相對增長率(GL)、體重相對增長率(GW)和生長指標(biāo)(CL)計(jì)算公式分別計(jì)算GL、GW、CL，通過生長方程求出退算體長和退算體重(表2)。

表2 裸腹葉須魚體長和體重的生長指標(biāo)

結(jié)果顯示裸腹葉須魚隨著年齡的增加，退算體長、退算體重也是逐年增加，4-9齡體長增長率、體重增長率、生長指標(biāo)數(shù)值都是隨著裸腹葉須魚年齡的增加而降低，2齡的裸腹葉須魚GL、GW最大，4齡CL 最大，9齡GL、GW、CL最小。

3 討論

3.1 年齡鑒定材料的選取與準(zhǔn)確性的關(guān)系

用于魚類年齡鑒定的材料包括脊椎骨、鰓蓋骨、鰭條、鱗片和耳石等[8]，不同魚類最理想的年齡鑒定材料也是不同的[9-10]，以往裂腹魚亞科魚類年齡鑒定材料中也多以耳石材料[2，11]和鱗片[12-13]為主，脊椎骨、鰓蓋骨、鰭條作為輔助鑒定材料，但對于高齡個(gè)體而言，使用鱗片鑒定年齡往往存在準(zhǔn)確性降低的缺陷[14]。本研究選取脊椎骨和微耳石兩種年齡材料進(jìn)行裸腹葉須魚的年齡判讀。對比兩種年齡材料對年齡的判別能力，微耳石為93.68%，脊椎骨為85.57%，也表明微耳石對年齡的判別能力較優(yōu)于脊椎骨。從處理材料的簡易程度角度，脊椎骨具有取材方便和較易處理優(yōu)點(diǎn)，但由于脊椎骨中心區(qū)域的輪紋難以確定,導(dǎo)致早期的生長年輪標(biāo)志不易辨識,也致使高齡個(gè)體脊椎骨的年輪讀數(shù)往往低于實(shí)際值，在對年齡進(jìn)行判讀時(shí)誤差比較大。微耳石雖然處理耗時(shí)，但微耳石輪紋較為清晰，規(guī)律性較強(qiáng)，誤差相對較小。綜合比較，微耳石是裸腹葉須魚較為理想的年齡鑒定材料。這與李飛等[15]對贈(zèng)曲裸腹葉須魚研究有差異，其最佳年齡鑒定材料為鱗片，而與王宇峰[16]對金沙江上游裸腹葉須魚年齡與生長的研究相同。

3.2 年齡結(jié)構(gòu)

本研究在采集樣本時(shí)應(yīng)用的復(fù)合刺網(wǎng)等漁具對裸腹葉須魚個(gè)體體長的選擇性較小，能較準(zhǔn)確地反映其實(shí)際年齡結(jié)構(gòu)，裸腹葉須魚的年齡范圍由1～13年齡組組成，其中優(yōu)勢年齡組為3～5齡，占樣本總數(shù)的66.22%，其中4齡魚數(shù)量最多，占樣本總數(shù)的27.56%，年齡組8～13齡個(gè)體分布較少，僅占樣本總數(shù)的2.22%，低齡組個(gè)體數(shù)量多，高齡組個(gè)體數(shù)量較少。李飛等[15]研究中，3～5齡個(gè)體占樣本總數(shù)的81.39%,8～10齡個(gè)體占樣本總數(shù)的4.65%，而王宇峰[16]研究中，4～6齡占樣本總數(shù)的70.93%，大于10齡個(gè)體占樣本總數(shù)的2.91%。三個(gè)不同地點(diǎn)的裸腹葉須魚均顯示出低齡組個(gè)體數(shù)量較多，高齡組個(gè)體數(shù)量較少，這與其他裂腹魚類的研究結(jié)果如色林錯(cuò)裸鯉和四川裂腹魚的年齡結(jié)構(gòu)[2,17]的分布特征類似。

3.3 生長特征

本研究中裸腹葉須魚體長為65～395 mm，平均體長為(165±57)mm，體重為3.08～656.62 g，平均體重為(68.06±73.68)g，體長體重關(guān)系式為W=2×10-5L2.864 4。Li等[18]研究發(fā)現(xiàn)裂腹魚類的k值一般在0.1/年左右，而k值在0.05～0.10的魚類屬于生長緩慢型的魚類[19]，本研究k值為0.061 5，說明怒江上游裸腹葉須魚也具有生長緩慢的特點(diǎn)。生長特征指數(shù)φ綜合了L和k的效應(yīng)，可以很好地比較不同地理種群的生長性能，φ值越大表明該種魚生長性能越好[26]。綜合已有研究(表3)，對比幾種裂腹魚亞科的φ值發(fā)現(xiàn)一般裂腹魚屬>葉須魚屬>裸裂尻魚屬和裸鯉屬，這可能與不同魚屬所在區(qū)域的環(huán)境差異以及不同魚種的生長潛力有關(guān)，而表3中相應(yīng)魚屬漸進(jìn)體長L、漸進(jìn)體重W的大小變化情況也體現(xiàn)出了這一特點(diǎn)；此外不同魚屬的生長性能也可能與裂腹魚亞科魚類的特化等級有關(guān)，其進(jìn)化關(guān)系為：裸裂尻魚屬和裸鯉屬>葉須魚屬>裂腹魚屬[25]。對比李飛等[15]和王宇峰[16]的各項(xiàng)生長參數(shù)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究結(jié)果與前者差異較小，與后者差異較大，原因可能與研究的區(qū)域位置有關(guān)，本研究主要調(diào)查的是整個(gè)怒江上游西藏段全境的裸腹葉須魚生長特征，與贈(zèng)曲和金沙江上游具有明顯的區(qū)域性特征不同，也可能與不同流域位置魚類的生態(tài)適應(yīng)性改變有關(guān)，具體原因還有待于更進(jìn)一步的采樣調(diào)查。

表3 裸腹葉須魚與其他幾種裂腹魚亞科魚類的比較

注：其中b為冪指數(shù)系數(shù)、k為生長參數(shù)，L、W分別指漸進(jìn)體長、漸進(jìn)體重，φ為表觀生長指數(shù)。

3.4 怒江上游裸腹葉須魚的保護(hù)建議

現(xiàn)有的研究表明，裸腹葉須魚種群已出現(xiàn)衰退趨勢，加之其生長緩慢，自我修復(fù)能力比較差，需要加大對其資源保護(hù)?；谄浞N群保護(hù)現(xiàn)狀以及分布的地域特點(diǎn)，建議從以下方面入手：(一)當(dāng)?shù)卣龑?dǎo)藏民加大宣傳力度保護(hù)現(xiàn)有資源；(二)在怒江上游江段建立種質(zhì)資源基地，突破裸腹葉須魚規(guī)?；斯し庇夹g(shù)，并開展人工增殖放流；(三)合理規(guī)劃怒江上游水電資源的開發(fā)與利用，水電項(xiàng)目要充分考慮對漁業(yè)資源的影響；(四)查明裸腹葉須魚關(guān)鍵棲息地的分布位置和規(guī)模，提出魚類保護(hù)區(qū)規(guī)劃；(五)建立裸腹葉須魚活體庫種質(zhì)資源庫及遷地保護(hù)群體，建立種質(zhì)資源保存群體。