青海湖裸鯉不同繁殖群體繁殖特性的比較研究*

謝振輝 呂紅健 付 梅 趙榮榮 陳靈涵史建全 祁洪芳 姚維志①

(1. 西南大學(xué)動物科技學(xué)院 西南大學(xué)漁業(yè)資源環(huán)境研究中心 國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系重慶綜合試驗(yàn)站 重慶 400715；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島市海水魚類種子工程與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青島 266071；3. 青海湖裸鯉救護(hù)中心 西寧 810016)

青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)，又名湟魚，屬于高原裂腹魚類，僅分布在青海湖及其水系(Tong et al, 2015)。青海湖裸鯉作為湖中特有的本土硬骨魚類，是在青海湖的形成發(fā)展過程中經(jīng)過長期演化的魚種，是湖中唯一的經(jīng)濟(jì)魚類，處于青海湖整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的核心地位(武云飛等, 1991; 王玉嬌等,2014)。從20 世紀(jì)60 年代初～90 年代末，由于受到自然環(huán)境和人為因素的雙重干擾，加之繁殖力低和生長緩慢的特性，導(dǎo)致青海湖裸鯉的資源量由開發(fā)利用前的6.9 億尾降至不足0.25 億尾(Tong et al, 2015; 蔣鵬等, 2009; 陳大慶等, 2011)。2004 年，青海湖裸鯉被《中國物種紅色名錄》收錄并列為瀕危物種(汪松等,2004)。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，青海湖裸鯉一直是當(dāng)?shù)卣蛯W(xué)者關(guān)注和重點(diǎn)保護(hù)的對象，并采取了封湖育漁、增殖放流和修設(shè)洄游通道等資源保護(hù)措施(史建全等, 2009)。僅2018 年，在青海湖沙柳河就投放裸鯉幼魚(1 齡)約1100 萬尾(未發(fā)表數(shù)據(jù))。

青海湖位于海拔為3200 m 的青藏高原，是中國最大的半咸水湖泊。由于青海湖極端的水文環(huán)境，如高鹽、低溫、低溶氧和食物匱乏等，青海湖裸鯉的生長十分緩慢(Walker et al, 1995; 李吉均等, 1998)，大約3 年才能達(dá)到性成熟的個(gè)體大小(張信等, 2005)。每年的5～7 月，性成熟的個(gè)體集群到青海湖周邊各淡水支流進(jìn)行產(chǎn)卵(Cao et al, 2009)，一般根據(jù)洄游至淡水支流的不同，將其分為不同的產(chǎn)卵群體。Tian 等(2019)研究表明，這種季節(jié)性繁殖受到內(nèi)在和外在信號的嚴(yán)格控制。目前，對青海湖裸鯉繁殖特性的研究，特別是針對不同繁殖群體間繁殖特性的比較研究仍然缺乏。此外，隨著向湖區(qū)投放裸鯉幼魚數(shù)量的逐漸增多，研究人員不得不考慮是否應(yīng)該針對不同的繁殖群體采取不同的增殖措施，以便更加有效地養(yǎng)護(hù)其野生資源。

因此，本研究嘗試比較不同繁殖群體的繁殖特性，包括性比(Sex ratio, SR)、生物學(xué)最小型(Biological minimum size, BMS)、性成熟系數(shù)(Gonadosomatic index,GSI)、絕對繁殖力(Total fecundity, Ft)和相對繁殖力(Relative fecundity, Fr)，進(jìn)而從繁殖生物學(xué)角度來驗(yàn)證不同繁殖群體的分化趨勢，為不同青海湖裸鯉野生群體的資源養(yǎng)護(hù)措施，特別是增殖放流策略的優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

本研究自2017 年7 月～2018 年6 月，在青海湖的洱海、大湖、黑馬河口、布哈河口、泉吉河口和沙柳河口6 處采樣點(diǎn)，使用30 m 三層刺網(wǎng)共采集青海湖裸鯉樣本295 尾，不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉樣本的基本信息見表1，各采樣點(diǎn)設(shè)置見圖1。性成熟青海湖裸鯉一般按照洄游河流進(jìn)行分群，因此，采樣點(diǎn)按照地理平均分布，且盡量采集河口繁殖群體的原則進(jìn)行設(shè)置。

表1 不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉的基本數(shù)據(jù)Tab.1 Basic data of G. przewalskii from different sampling sites

圖1 青海湖裸鯉采樣點(diǎn)示意Fig.1 Sampling sites of G. przewalskii in Qinghai Lake

1.2 樣本處理

采樣現(xiàn)場對魚體樣本進(jìn)行體長、全長、體重、純體重和性腺重等常規(guī)生物學(xué)測量，全長和體長精確到1 mm，體重、純體重以及性腺重精確到0.1 g。樣本鑒定性別并記錄性腺發(fā)育時(shí)期后，使用10%福爾馬林對雌性樣本的卵巢進(jìn)行固定，卵巢將用于后續(xù)繁殖力計(jì)算。本研究采用臀鱗作為年齡鑒別的材料(熊飛等,2006)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究中，SR 指在一個(gè)繁殖群體中，雌性個(gè)體數(shù)量與雄性的比值。BMS 指魚類初次達(dá)到性成熟的最小體長或體重，稱為生物學(xué)最小型。Ft指在繁殖季節(jié)，一個(gè)青海湖裸鯉雌性個(gè)體成熟卵巢(包括Ⅳ末和V期)中卵細(xì)胞的絕對數(shù)量。Fr是指一個(gè)雌性青海湖裸鯉的Ft與純體重(Wp，即空殼重)的比值，即單位重量所含有的可能排出的卵子的數(shù)量，用公式表示如下：

樣本GSI 由性腺重(Wg)與Wp的比值再乘100%得到：

數(shù)據(jù)使用Excel 2016 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。使用單因素方差(One-way ANOVA)分析不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉的GSI、Ft和Fr。使用成對數(shù)據(jù)t 檢驗(yàn)(Two-samples t test)比較同一采樣點(diǎn)雌雄性樣本間的GSI。使用0.05差異顯著性水平，數(shù)據(jù)處理軟件使用SPSS 23.0。

2 結(jié)果

2.1 性比

在采集的295 尾樣本中，雌雄個(gè)體分別為195 尾和100 尾，SR(♀∶♂)為66.1%∶33.9%。單獨(dú)分析不同繁殖群體的SR，大湖、黑馬河口、布哈河口和沙柳河口繁殖群體的性比均大于 2 (♀∶♂)，分別為71.1%∶28.9%、69.6%∶30.4%、72.2%∶27.8%和68.2%∶31.8%，4 個(gè)群體雌性個(gè)體數(shù)量是雄性的2 倍多；洱海繁殖群體的SR 略低，為56.3%∶43.7%，但雌性個(gè)體的數(shù)量仍多于雄性；然而，泉吉河口繁殖群體的SR 為45.1%∶54.9%，是唯一雌性個(gè)體數(shù)量小于雄性的繁殖群體(圖2)。

圖2 青海湖裸鯉不同繁殖群體的性比Fig.2 Sex ratio of G. przewalskii from different spawning stocks

2.2 生物學(xué)最小型

本研究中，6 個(gè)繁殖群體的雌雄樣本BMS 信息見表2，雌性的BMS 均大于雄性。從表2 可以看出，綜合6 個(gè)繁殖群體的所有魚體樣本，雌性個(gè)體BMS 為5 齡，體長為157 mm，體重為42.5 g，為布哈河口采集樣本；雄性個(gè)體BMS 年齡為4 齡，體長為124 mm，體重為24.5 g，為沙柳河口采集樣本(表2)。其中，洱海群體雄性和雌性個(gè)體的BMS 均最大。

表2 不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉的生物學(xué)最小型Tab.2 Biological minimum size of G. przewalskii from different sampling sites

2.3 性成熟系數(shù)

6 個(gè)繁殖群體的雌性個(gè)體平均GSI 為(15.48±0.49)% (Mean±SE)，雄性為(6.92±0.32)% (Mean±SE)。不同群體內(nèi)部雌性樣本 GSI 均顯著大于雄性樣本GSI(P＜0.05)。此外，沙柳河口雌性樣本GSI 顯著(P＜0.05)大于洱海、大湖雌性樣本的GSI，而與其他群體間差異不顯著(P＞0.05)(表3)。其中，沙柳河口雌性個(gè)體GSI 最大，為(19.67±1.36)% (Mean±SE)，洱海群體GSI 最小，為(10.28±1.36)% (Mean±SE) (表3)。此外，本研究所有雄性群體 GSI 間差異不顯著(P＞0.05)(表3)。

表3 不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉的性成熟系數(shù)Tab.3 GSI of G. przewalskii from different sampling sites

2.4 絕對繁殖力和相對繁殖力

本研究中，所有青海湖裸鯉雌性樣本的平均Ft為6910.94 粒，平均Fr為49.91 粒/g。其中，沙柳河口Ft為(10699.40±613.91)粒、Fr為(82.68±4.63)粒/g，均大于其他群體；黑馬河口Ft為(3338.18±324.25)粒、Fr為(21.88±2.10)粒/g，均最小。沙柳河口繁殖群體Ft顯著高于大湖、黑馬河口、布哈河口與泉吉河口(P＜0.05)；泉吉河口和沙柳河口的Fr顯著高于洱海、大湖、黑馬河口與布哈河口(P＜0.05)(表4)。

3 討論

3.1 性比

SR 是魚類種群結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，其在一定程度上影響種群數(shù)量的變動，對于繁殖群體來說尤為重要(Alonzo et al, 2004)。趙利華(1982)研究表明，20 世紀(jì)60 年代和80 年代青海湖裸鯉種群性比(♀∶♂)分別為1.7∶1 和3.7∶1。史建全等(2000)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，1997年和1998 年青海湖裸鯉的性比(♀∶♂)分別為1.4∶1 和1.9∶1。本研究所采集青海湖裸鯉總體性比(♀∶♂)為1.95∶1，雌性個(gè)體數(shù)量約為雄性個(gè)體的2 倍。本研究結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)一致，即青海湖裸鯉雌雄數(shù)量關(guān)系一直是雌性多于雄性，且與1998 年調(diào)查數(shù)據(jù)基本相同。

表4 不同采樣點(diǎn)青海湖裸鯉的繁殖力Tab.4 Fecundity of G. przewalskii from different sampling sites

魚類大多數(shù)是雌雄異體，行兩性生殖(Brito et al,2003; Guimaraes-Cruz et al, 2005)，在一個(gè)魚類群體中，雄性個(gè)體的比例或數(shù)量偏大，可能會影響群體的結(jié)構(gòu)和繁殖潛力(Ospina-Alvarez et al, 2008)。換句話說，在一個(gè)群體中，性別比例發(fā)生變化，雄性個(gè)體數(shù)量增加，群體的繁殖潛力會出現(xiàn)降低的趨勢(Smith et al,2018)。本研究中，除泉吉河口繁殖群體外，其余繁殖群體的SR(♀∶♂)均大于1。基于以上理論，6 個(gè)繁殖群體的繁殖潛力從大到小依次為布哈河口＞大湖＞黑馬河口＞沙柳河口＞洱海＞泉吉河口。胡安等(1975)研究發(fā)現(xiàn)，在繁殖時(shí)期，青海湖裸鯉產(chǎn)卵場雄性個(gè)體數(shù)量要多于雌性，而在湖區(qū)雌性多于雄性，但總體上雌性個(gè)體數(shù)量多于雄性。因此，本研究中，不同采樣群體間SR 的差異可能與采樣地點(diǎn)和采樣時(shí)間有關(guān)。此外，隨著近年來青海湖裸鯉種群數(shù)量的迅速增長，也不應(yīng)輕易排除不同繁殖群體間SR 差異是由群體分化引起的可能性。

3.2 生物學(xué)最小型

魚類性成熟不僅與年齡有關(guān)，也與個(gè)體的大小有關(guān)(Aim, 1959; Stearns et al, 1986; 蘇錦祥, 1980)，魚類即便是年齡達(dá)到了性成熟年齡，個(gè)體太小也不能性成熟。本研究中的青海湖裸鯉為重復(fù)產(chǎn)卵類型魚類，綜合本次調(diào)查6 個(gè)采樣點(diǎn)的研究結(jié)果，雌性青海湖裸鯉BMS 的年齡為5 齡，體長為157 mm，體重為42.5 g；雄性BMS 的年齡為4 齡，體長為124 mm，體重為24.5 g。與陳大慶等(2006)的調(diào)查結(jié)果(雌性BMS 為170 mm，雄性BMS 為130 mm)相似，然而，卻明顯小于史建全等(2000)的調(diào)查結(jié)果(雌性BMS 為220 mm，雄性BMS 為190 mm)。因此，推斷雌性和雄性青海湖裸鯉部分繁殖群體的初次性成熟體型，較20 世紀(jì)初仍然處于小型化階段。

此外，本研究比較6 個(gè)繁殖群體的BMS 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同群體雌雄個(gè)體的BMS 差異較大。魚類的生長與其周圍的生態(tài)因子息息相關(guān)，如溫度、鹽度、光照和餌料等(Borowsky, 1973; Sohn, 1977; 陳大剛,1997; 趙文, 2011)。本研究中，除洱海群體外，其余5 個(gè)群體分別位于5 條河流的河口處，水環(huán)境條件受河流的徑流量、人類活動、降雨和冰川融化等影響較大，5 條河流的河口處水文條件差異較大。此外，洱海群體的雌雄性BMS 大于其他5 個(gè)群體。洱海作為位于青海湖東的一個(gè)淡水湖泊(王基琳等, 1986)，由于周邊人類活動較多，生活污水為水體帶來豐富的營養(yǎng)鹽，增加了洱海水體的初級生產(chǎn)力；另外，人類活動還間接減少了鳥類的捕食。上述因素均為洱海中青海湖裸鯉的生長創(chuàng)造了優(yōu)良的環(huán)境條件，從而造成洱海中青海湖裸鯉BMS 大于其他群體的結(jié)果。

3.3 性成熟系數(shù)

GSI 是魚體繁殖投入的一個(gè)重要指標(biāo)，能夠反映魚類性腺發(fā)育程度和魚體能量在性腺和軀體之間的分配比例(Smith et al, 2018)。本研究調(diào)查得到所有青海湖裸鯉雌性個(gè)體平均GSI 為15.48%，雄性樣本僅為6.92%。這與張信等(2005)的調(diào)查結(jié)果類似，其青海湖裸鯉雌性個(gè)體平均 GSI 為 18.95%，雄性為7.02%，即雌性卵巢的 GSI 要遠(yuǎn)大于雄性精巢的GSI(殷名稱, 1995)。

Brewer 等(2008)研究表明，僅僅通過GSI 來分析魚類的繁殖周期是片面的，因?yàn)椴煌敝巢呗缘姆N群內(nèi)部和種群間的GSI 存在差異。本研究首次對不同產(chǎn)卵群體間的GSI 進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，不同群體內(nèi)部雌性個(gè)體GSI 顯著大于雄性個(gè)體(P＜0.05)。除洱海、大湖2 個(gè)群體外，其他4 個(gè)群體雌性GSI 均是雄性的2 倍多。這種現(xiàn)象體現(xiàn)了在繁殖期間親魚將能量主要分配給卵巢，使卵黃足夠沉積，以保證受精卵發(fā)育成為仔魚(殷名稱, 1995)。

此外，不同群體之間，沙柳河口雌性個(gè)體GSI顯著大于洱海和大湖漁場(P＜0.05)，而與其他群體之間無差異(P＞0.05)。各群體雄性個(gè)體 GSI 無差異(P＞0.05)。研究表明，影響硬骨魚類性成熟的環(huán)境因素不是單獨(dú)存在的，而是相互作用的結(jié)果(殷名稱,1995)，且部分環(huán)境因素的作用機(jī)制尚不清楚(溫海深等, 2001)。推測環(huán)境差異是造成不同雌性群體GSI 出現(xiàn)差異的外源性因素，如溫度和鹽度(Louiz et al, 2009)。Brewer 等(2008)指出，魚類的生長狀況可能會影響GSI 的大小，因?yàn)樾韵俚闹亓咳Q于體重，即性腺重和體重不一致，就會使得GSI 值出現(xiàn)偏差(Hails et al,1982)。總之，青海湖裸鯉雌性群體之間GSI 的差異可能與環(huán)境以及魚類的生長狀況有關(guān)，但也不排除本研究未提到的外源性和內(nèi)源性因素導(dǎo)致的差異，而雄性個(gè)體GSI 無差異可能是因?yàn)樾坌詡€(gè)體受環(huán)境制約較少所致(溫海深等, 2001)。

3.4 繁殖力

魚類的繁殖力體現(xiàn)了物種或種群對環(huán)境變化的適應(yīng)性(Levanduski et al, 1988)，青海湖裸鯉的繁殖能力較弱，熊飛(2003)與張霞等(2018)研究表明，這與其極端的生存環(huán)境有關(guān)。本研究采集所有青海湖裸鯉的Ft平均為6910.94 粒，F(xiàn)r平均為49.91 粒/g。此結(jié)果高于秦桂香等(2001)調(diào)查得到的青海湖裸鯉Ft為4407 粒、Fr為28.11 粒/g，同時(shí)，也高于熊飛(2003)統(tǒng)計(jì)得到的青海湖裸鯉的Ft為4337.81 粒、Fr為27.09粒/g 的研究結(jié)果。此外，此研究結(jié)果與20 世紀(jì)60 年代調(diào)查數(shù)據(jù)相比，F(xiàn)t明顯低于當(dāng)時(shí)的16242 粒，而Fr卻高于當(dāng)時(shí)的28.75 粒/g(胡安等, 1975)?；隰~類隨著年齡和體重的增加，而Fr會降低的理論(Murua et al,2003; Cakmak et al, 2018)，推測青海湖裸鯉呈現(xiàn)個(gè)體小型化的趨勢，這一結(jié)論與BMS 的結(jié)果一致。

本研究結(jié)果顯示，6 個(gè)群體間Ft和Fr存在不同程度的差異。沙柳河口的Ft和Fr均最大，分別為(10699.23±613.91)粒和(82.68±4.63)粒/g；黑馬河口最小，分別為(3338.18±324.25)粒和(21.88±2.10)粒/g，且二者的Ft和Fr均存在顯著差異(P＜0.05)。Ganias(2013)提出，魚類不同群體的繁殖模式選擇主要受其生境的影響。據(jù)此推斷，6 個(gè)繁殖群體的Ft和Fr的差異，有可能是其生存環(huán)境的差異所引起的(Witthames et al, 1995)，但也不排除繁殖策略(Brewer et al, 2008)以及個(gè)體大小不同(Kjesbu et al, 1996、1998)等因素的作用。此外，張春霖等(2005)與王朝溪等(2015)對青海湖裸鯉遺傳多樣性的研究表明，不同繁殖群體具有固定的洄游模式以及交配對象。據(jù)此推斷，不同青海湖裸鯉群體間繁殖力的差異也可能是由不同群體遺傳特性的差異所引起的，此推論有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著封湖育漁、增殖放流和修設(shè)洄游通道等資源保護(hù)措施的實(shí)施，青海湖裸鯉的資源量迅速增加。但是，青海湖裸鯉的個(gè)體小型化的問題仍然存在。此外，不同繁殖群體的SR、BMS、GSI、Ft和Fr均存在不同程度的差異。以上研究結(jié)果均從繁殖生物學(xué)角度證明了不同繁殖群體間出現(xiàn)了分化趨勢或已經(jīng)分化。不難推測這一分化趨勢，會隨著青海湖裸鯉資源量的進(jìn)一步增加，以及青海湖面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，將愈加明顯。這一研究結(jié)論也有待從分子生物學(xué)角度進(jìn)行印證。此外，青海湖中不同群體之間個(gè)體的遷移對不同群體繁殖特性的影響，也應(yīng)作為未來青海湖裸鯉研究的一個(gè)重要部分。綜上所述，在保護(hù)和擴(kuò)大青海湖裸鯉產(chǎn)卵場的同時(shí)，封湖育魚和增殖放流政策應(yīng)該繼續(xù)實(shí)施，但對青海湖裸鯉資源量的保護(hù)，應(yīng)“分群”進(jìn)行，即針對青海湖中不同群體制定不同的漁業(yè)資源保護(hù)措施和增殖放流策略。最后，為了更好地了解和評價(jià)青海湖裸鯉繁殖特性差異的原因，還需要進(jìn)行更多的遺傳學(xué)和組織學(xué)方面的研究。