三峡库区木洞江段翘嘴鲌早期生长特征研究

朱其广王 健杨少荣高 欣曹文宣

(1. 中国科学院水生生物研究所, 水生生物多样性与保护重点实验室, 武汉 430072；2. 中国科学院大学, 北京 100049； 3. 中国长江三峡集团公司, 成都 610041)

三峡库区木洞江段翘嘴鲌早期生长特征研究

朱其广1,2王 健1,2杨少荣1,3高 欣1曹文宣1

(1. 中国科学院水生生物研究所, 水生生物多样性与保护重点实验室, 武汉 430072；2. 中国科学院大学, 北京 100049； 3. 中国长江三峡集团公司, 成都 610041)

2013 年9—10 月在三峡库区木洞江段采集翘嘴 鲌(Culter alburnus)幼鱼, 摘取微耳石进行耳石微结构分析, 推算了翘嘴 鲌幼鱼的日龄及孵化日期, 探讨其早期生活史阶段的生长特征。结果显示, 采集97尾翘嘴鲌幼鱼, 体长范围为40—98 mm 。翘嘴 鲌幼鱼的微耳石形状为不规则扁椭球形, 耳石横截面磨片上具有一个核和一个原基。耳石原基的直径为11.6—27.8 μm, 平均值为(18.6±3.8) μm。耳石核中心到第一个生长轮的距离为(13.0±4.7) μm 。翘嘴 鲌幼鱼的日龄为44—104d, 推算其孵化日期为2013 年6 月9 日至8 月17日, 高峰期为2013 年7 月9 日至7月22 日。耳石半径与体长、日龄与体长之间均呈显著的线性关系(P＜0.05)。耳石日轮宽度随着日龄的增加不断变化显示, 三峡库区翘嘴 鲌早期生活史阶段的生长速率不断变化, 日平均生长率为0.774 mm/d。

三峡水库； 鲌翘嘴 ； 微耳石； 日龄； 早期生长

自 Pannella[1]发现鱼类的耳石日轮以来, 关于耳石微结构特征及其在鱼类早期生活史中的应用研究越来越多[2—6]。鱼类耳石日轮可应用于日龄鉴定, 孵化期推算, 以及早期生长的研究[2]。通过统计耳石上日轮的数目, 结合第一日轮出现的时间, 可以鉴定仔幼鱼的日龄[2,4], 同时还可以推算出孵化日期和亲鱼的繁殖时间； 另一方面, 日轮的宽度直接反映了鱼体的日生长速度[2], 通过测量日轮宽度, 可以了解鱼类的早期生长状况。

翘嘴鲌 (Culter alburnus)隶属于鲤形目(Cypriniformes)鲤科(Cyprinidae)鲌亚科(Culterinae), 是三峡蓄水前库区的主要鱼类[7,8]。 有关翘嘴红 鲌人工繁殖[9]、养殖[10]、遗传[11]、营养[12]和早期胚胎发育[13]等方面已有不少研究报道。但是, 在三峡水库蓄水后, 翘嘴 鲌在库区的繁殖特征和早期生活史阶段的生长特征缺少研究。因此, 本研究对库区翘嘴 鲌幼鱼耳石的微结构进行分析, 推算个体的日龄及孵化日期, 分析其早期生活史阶段的生长特征, 为掌握翘嘴鲌种群资源补充规律和现状, 保护三峡水库野生鱼类资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样本采集

根据已有的研究结果, 鲌翘嘴 体 1龄组的理论体长为105 mm[14]。2013年9月19日至10月3日,在三峡水库木洞江段(29°34′N, 106°50′E)(图 1), 采集到97 鲌

尾翘嘴 幼鱼样本。样本逐尾进行生物学测量后(体长测量精确到1 mm, 体重测量精确到0.1 g),保存在95%乙醇中带回实验室进行进一步处理。

1.2 耳石磨片制备

取出微耳石, 经95%乙醇清洗、晾干后置于96孔培养板中保存。用无色指甲油将微耳石的凹面朝上黏于载玻片上, 自然风干后, 用2000号砂纸加水打磨, 不时在显微镜下观察, 直至打磨到能清楚看到耳石生长中心轮纹。然后, 用水洗净耳石磨片, 再用抛光纸抛光至轮纹完全清晰。最后, 用丙酮将指甲油溶解, 翻面, 风干。用相同方法打磨耳石另一面,洗净风干即可直接用无色指甲油封片。

1.3 日龄

翘嘴鲌耳石轮纹是否具有日周期以及第一日轮出现的时间还没有研究确认, 也没有鲌亚科其余种类日轮形成规律可以借鉴, 故本实验参照其他鲤科鱼类(草鱼[15]), 假定翘嘴鲌耳石轮纹具有日周期,第一日轮在孵化后第2天出现。故翘嘴鲌幼鱼日龄以耳石日轮数目加 1计算, 孵化日期由捕捞日期减去日龄确定。

1.4 生长

在Olympus BX51 显微镜下, 使用耳石微结构图像分析系统( Ratoc System Engineering, Tokyo)沿着耳石短轴进行轮纹计数并测量日轮宽度和耳石短轴半径。

1.5 统计分析

耳石半径与体长的关系、日龄与体长的关系采用线性回归分析, 统计分析软件为SPSS 17.0。

图1 三峡水库木洞江段翘嘴 鲌幼鱼采样点位置(图中145 m、175 m表示三峡水库的水位线)Fig. 1 Sampling sites in the Mudong section of the Three Gorges Dam Reservoir

2 结果

2.1 耳石形态及日轮

翘嘴 鲌幼鱼体长范围为40—98 mm。幼鱼微耳石形状为不规则扁椭球形, 前端较尖细, 后端略膨大。耳石上有一个圆形或椭圆形的生长中心, 为耳石核(Nucleus) (图2a), 其直径为11.6—27.8 μm, 平均值为(18.6±3.86) μm。中心核内具有一个暗黑色的圆形或椭圆形结构, 为耳石原基(Primordium) (图2a) 。环绕核的周围有多条明暗相间的窄纹, 明带和暗带构成的环纹即为生长轮(Growth ring) , 暗带的形成定义为日轮沉积。离核最近的暗带称为第一日轮, 耳石核中心到第一个生长轮的距离为(13.0±4.7) μm。靠近原基的轮纹间距较窄, 环纹较圆, 之后轮纹间距变宽, 环纹亦呈长圆形, 环纹在耳石长轴(背腹轴)上排列较疏且不清晰, 短轴上较密但清晰(图2b)。

2.2 孵化时间

97 尾翘嘴 鲌幼鱼的日龄为44—104d, 根据采样日期推算翘嘴 鲌在三峡水库的孵化日期为6月9日至8月17日, 其中56.7%的孵化期在7月9日至7月22日(图3)。

2.3 早期生活史阶段的生长特征

翘嘴 鲌幼鱼的体长、体重呈幂指数关系, 幂指数值接近 3(t=1.929, P＞0.05), 为匀速生长类型(图4)。体长和体重关系的回归方程为: W=2×10-5L2.8721(R2= 0.9528,n =97)。

耳石半径(r) 为 187.9—392.7 μm, 平均值为(287.4 ± 42.3) μm。耳石半径( R) 与体长(L) 间呈显著的线性关系(P＜0.05)(图 5), 回归方程: L=15.35+ 0.175r (R2=0.58, n=97, P＜0.05)。

日龄(A)与体长(L)亦呈显著的线性关系(P＜0.05) (图 6) , 回归方程: L=10.08+0.774A(R2=0.45, n=97, P＜0.05)。

图3 三峡水库翘嘴鲌幼鱼孵化日期Fig. 3 The hatching dates of the juveniles of C. alburnus in the TGD Reservoir

图4 三峡水库翘嘴鲌幼鱼的体长与体重的关系Fig. 4 The regression relationship of the body length and the body weight of C. alburnus in the TGD Reservoir

图5 三峡水库翘嘴鲌幼鱼的耳石半径(r)与体长(L)回归Fig. 5 The regression relationship of the body length (L) and the otolith radius (r) of C. alburnus juveniles collected in the TGD Reservoir

图6 三峡库区木洞江段翘嘴鲌幼鱼的日龄(A)与体长(L)线性回归分析Fig. 6 The regression relationship of the body length (L) and the daily age (A) of C. alburnus juveniles collected in the TGD Reservoir

耳石的第1至第10 个日轮平均宽度的范围为2.4—3.6 μm, 宽度随日龄增加而变窄。第11至第 35个日轮间轮纹宽度逐步变宽, 范围为2.6—5.1 μm。第 36至第 49个日轮宽度趋于平稳, 范围为 4.9—5.3 μm。第50个日轮以后, 日轮间轮纹宽度逐步变窄, 范围为3.7—4.9 μm(图7)。

3 讨论

图7 鲌翘嘴 幼鱼耳石日轮宽度的变化Fig. 7 Trajectory of the width of the increments of the lapillus of C. alburnus juveniles collected in the TGD Reservoir

研究结果显示, 鲌翘嘴 的微耳石形态与其他鲤科鱼类的微耳石形态相似, 为不规则扁椭球形, 前端较尖细, 后端略膨大[14,15]。耳石只有一个中心核和一个原基。耳石上生长轮在耳石长轴上排列较疏而在短轴上排列较密。短轴上具有清晰的微结构特征。目前, 鲌翘嘴 耳石日轮的日周期和第一日轮的形成时间还没有研究确认。在以后的研究中, 需要在实验室人工孵化和培育仔稚鱼, 以确定耳石轮纹日周期和第一日轮出现的时间。

研究结果显示, 鲌三峡水库翘嘴 幼鱼的孵化日期为6月9 日至8月17日, 高峰期为7月9 日至7月22 日。已有的研究结果显示, 鲌翘嘴 的繁殖季节为5—7月, 高峰期为6—7月[16]鲌。三峡水库翘嘴孵化较已有的研究结果有所延长, 可能由于三峡蓄水水温下降, 导致性成熟较晚的翘嘴鲌 繁殖推迟[17]。

研究结果显示, 三峡水库翘嘴 鲌幼鱼耳石半径与体长、日龄与体长均呈显著的线性关系。这说明耳石可以反映鱼体的生长。已有的研究也显示, 耳石日轮宽度可以反映个体的日生长率[18—20], 日龄与体长的回归方程斜率为鱼类的日平均生长率, 轮纹越宽表明日生长越快。三峡库区木洞江段翘嘴鲌早期生活史阶段的日平均生长率为0.774 mm/d。根据翘嘴 鲌幼鱼耳石日轮宽度的变化分析(图6), 三峡库区江段翘嘴 鲌早期生活史阶段的生长速率在不断的变化。大致呈现先慢再快后慢的规律, 这有可能是由于在卵黄吸进到食性转换为外源性的初期, 摄食障碍导致生长速率受阻, 后由于对环境的适应及索饵能力的增强, 呈现出生长速率加快, 此后由于个体的增大, 对饵料资源的需求增大导致种内或种间竞争增大导致生长速率受阻等。

致谢:

中国科学院水生生物研究所鱼类生态学与资源保护学科组工作人员在样本采集上提供了帮助, 谢松光老师为耳石数据读取提供了帮助, 刘焕章老师对稿件提出宝贵意见, 在此一并表示感谢！

[1] Pannela G. Fish otoliths: daily growth layers and periodical patterns [J]. Science, 1971, 173(4002): 1124—1127

[2] Campana S E, Neilson J D. Microstructure of fish otoliths [J]. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 1985, 42(5): 1014—1032

[3] Yan T M, Hu J X, Yang T, et al. Study on the otolith development and the formation of increments in larvae and juvenileof Chuanchia labiosa [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2014, 38(4): 764—771 [严太明, 胡佳祥, 杨婷, 等. [骨唇]黄河鱼耳石早期形态发育和轮纹特征研究. 水生生物学报, 2014, 38(4): 764—771]

[4] Song Z B. Studies on characteristics of otolish microstructure in larval and juvenile grass carp, sliver carp, black carp and bighead from the Yangtze River [D]. Thesis for Doctoral of Science. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan. 2000 [宋昭彬. 四大家鱼仔幼鱼耳石微结构的特征及其应用研究. 博士学位论文, 中国科学院水生生物研究所, 武汉. 2000]

[5] Xie S, Watanabe Y. Hatch date-dependent differences in early growth and development recorded in the otolith microstructure of Trachurus japonicus [J]. Journal of Fish Biology, 2005, 66(6): 1720—1734

[6] Xie S, Watanable Y, Saruwatari T, et al. Growth and morphological development of sagittal otoliths of larval and early juvenile Trachurus japonicus (Temminck et Schlegel) [J]. Journal of Fish Biology, 2005, 66(6): 1704—1719

[7] Cao W X, Yu Z T, Xu Y X, et al. Preliminary evaluation on the impacts of the Three Gorges Dam on the Yangtze River fish resources and research on methods of resource propagation [C]. Proceedings for the Impact of Yangtze Three Gorges Project on Ecological Environment and Conservation Measures. Beijing: Science Press. 1987, 3—17 [曹文宣, 余志堂, 许蕴 玕, 等. 三峡工程对长江鱼类资源影响的初步评价及资源增殖途径的研究. 长江三峡工程对生态与环境影响及其对策研究论文集. 北京: 科学出版社. 1987, 3—17]

[8] Ding R H. Analysis of Fishery Environment and Status in the Three Gorges Reservoir [C]. Chengdu: Sichuan Science Press. 1987 [丁瑞华. 三峡水库库区渔业环境和渔业现状分析. 成都: 四川科学出版社. 1987]

[9] Mi G Q, Gu Z M, Huang X M, et al. Study on the artificial propagation techniques of Erythroculer ilishaefornis [J]. Journal of Zhejiang Ocean University (Natural Science), 2004, 23(1): 64—67 [宓国强, 顾志敏, 黄鲜明, 等. 翘嘴红鲌 人工繁殖技术研究. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2004, 23(1): 64—67]

[10] Yao J, Tan L Z. The introduction and domestication experiment of Erythroculter ilishaeformis [J]. Journal of Aquaculture, 2002, 2: 26—27 [姚军, 谈灵珍. 太湖白鱼引种驯养试验. 水产养殖, 2002, 2: 26—27]

[11] Chen J, Li Q, Wang G Y, et al. Analysis of the hybrid F1between Erythroculter ilishaeformis♀×Ancherytherythroculter nigrocauda ♂ by AFLP marker technique [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2014, 38(5): 891—896 [陈见, 李清,王贵英, 等. 翘嘴红鲌 (♀)× 黑尾近红鲌 (♂)杂种F1的AFLP分析. 水生生物学报, 2014, 38(5): 891—896]

[12] Wang G Q, Zhou H Q, Dong Y L. Studies on the optimum protein requirement of fingerling topmouth culter [J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2004, 26(5): 556—560 [王桂芹, 周洪琪, 董永利. 翘嘴红鲌 幼鱼最适蛋白需求量的研究. 吉林农业大学学报, 2004, 26(5): 556—560]

[13] Gu Z M, Zhu J J, Jia Y Y, et al. Research on embryonic and postembryonic development of Erythroculter ilishaeformis Bleeker of Taihu Lake [J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2008, 2: 204—214 [顾志敏, 朱俊杰, 贾永义, 等.太湖翘嘴红鲌 胚胎发育及胚后发育观察. 中国水产科学, 2008, 2: 204—214]

[14] Hu Z Y. Studing on growth characteric and population control of Culter alburnus Basilewsky in Nianyu Shan reservoir [D]. Huazhong Agricultural University. 2007 [胡正友. 鲇鱼山水库翘嘴鲌 生长特性与种群控制研究. 华中农业大学. 2007]

[15] Chang J B, Deng Z L, Sun J Y, et al. Daily increments of otoliths in larvae and juveniles of grass carp,Ctenopharygodon idellus [A]. Sixtieth Anniversary of the Founding of China Zoological Society Memorial Volume Dedicated to the Hundredth Anniversary of the Birthday of the Late Prof. Sisan Chen [C]. Chinese Technology Press. 1994, 323—329 [常剑波, 粦邓中 , 孙建贻, 等. 草鱼仔幼鱼耳石日轮及日龄研究. 见: 中国动物学会成立60 周年:纪念陈桢教授诞辰100 周年论文集. 1994, 323—329]

[16] Xu P C. The biology of the whitefish (Erythroculter ilishaeformis) and the significance for propagation in Taihu Lake [J]. Journal of Fisheries of China, 1984, 8(4): 275—285 [许品诚. 太湖翘嘴 鮊红 的生物学及其增殖问题的探讨. 水产学报, 1984, 8(4): 275—285]

[17] Guo W X, Wang H X, Xia Z Q, et al. Effects of Three Gorges and Gezhouba reservoirs on river water temperature regimes [J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2009, 28(6): 182—187 [郭文献, 王鸿翔, 夏自强, 等. 三峡-葛洲坝梯级水库水温影响研究. 水力发电学报, 2009, 28(6): 182—187]

[18] Zhang G, Wu L, Duan M, et al. Hatch dates and early growth for juveniles of the four major carps from different sections of the middle Yangtze River [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2013, 37(2): 306—313 [张国, 吴朗, 段明, 等. 长江中游不同江段四大家鱼幼鱼孵化日期和早期生长的比较研究.水生生物学报, 2013, 37(2): 306—313]

[19] Tzeng W N, Yu S Y. Effects of starvation on the formation of daily growth increments in the otoliths of milkfish, Chanos chanos (Frskal), larvae [J]．Journal of Fish Biology, 1992, 40(1): 39—48

[20] Radtke R, Fey D P. Environmental effects on primary increment formation in the otoliths of newly-hatched Arctic charr [J]．Journal of Fish Biology, 1996, 48(6): 1238—1255

STUDIES ON THE OTOLITH MICROSTRUCTURE, THE DAILY AGE AND THE GROWTH OF CULTER ALBURNUS JUVENILES AT EARLY DEVELOPMENTAL STAGES IN THE MUDONG SECTION OF THE THREE GORGES RESERVOIR

ZHU Qi-Guang1,2, WANG Jian1,2, YANG Shao-Rong1,3, GAO Xin1and CAO Wen-Xuan1
(1. Key Laboratory of Aquatic Biodiversity and Conservation, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China； 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China； 3. China Three Gorges Corporation, Chengdu 610041, China)

We collected ninety-seven juveniles of Culter alburnus in the Mudong reach of the Three Gorges Reservoir (TGR) from September to October in 2013. We examined the otoliths to estimate their hatching period and growth during the early developmental stages. The typical body length of the juveniles ranged from 40 to 98 mm. Their otoliths were in anomalistic and elliptic shapes and had one rostral protrusion. There was one nucleus and one primordium on the transverse plane of the otolith. The diameter of the primordium ranged from 11.6 to 27. 8 μm and the mean value was 18.6±3.8 μm. The distance between the central nucleus and the first increment was 13.0±4.7 μm. The hatching period of these juveniles ranged from 44 to 104 days. Thus, we estimated that their hatching time window was 9 June to 17 August in 2013, and the peak period was from 9 July to 22 July in 2013. There was a significant linear relationship between the radius of the otolith, the daily age, and the body length (P＜0.05). The increments of the Otolith constantly changed, indicating a continuous change in the growth rate of C. alburnus at the early developmental stages. The average daily growth rate was 0.774 mm/d.

The Three Gorges Reservoir； Culter alburnus； Otolith； Hatch dates； Early growth

文献标识码:A

1000-3207(2015)05-0983-06

10.7541/2015.128

2015-02-13；

2015-05-25

中国长江三峡集团科研项目(CT-12-08-1)； 国家自然科学基金(31201727)； 长江三峡工程生态与环境监测系统(JJ [2015]-010)资助

朱其广(1985—), 男, 湖北黄石人； 博士； 主要从事鱼类生态学研究。E-mail: zhuqiguang@foxmail.com

高欣, E-mail: gaoxin@ihb.ac.cn