怒江上游裸腹叶须鱼的年龄结构与生长特性

李 钊，朱峰跃，刘明典，王 起，刘绍平，段辛斌

(1.上海海洋大学水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306；2.中国水产科学研究院长江水产研究所，武汉 430223)

鱼类的生长具有显著的环境适应性[1]，对鱼类年龄和生长特性的研究不仅是其生物学研究的基础，也是科学利用和有效保护其种群资源的重要基础[2]。怒江发源于青藏高原地区，青藏高原特殊的地理位置和生态环境使生活在该地区的鱼类表现出与其他地区鱼类不同的生长特点。裸腹叶须鱼(PtychobarbuskaznakoviNikoisky)是怒江上游主要的裂腹鱼代表，占据着重要的生态位。由于怒江上游(察瓦龙县至那曲县江段)特殊的地理环境和当地宗教信仰给鱼类调查造成了客观限制，目前有关此江段裸腹叶须鱼年龄与生长的研究还比较缺乏，对其在江段中的种群结构和生长状况还不清楚。本研究于2017年5—6月及9—10月在怒江上游开展调查，共采集225尾裸腹叶须鱼标本，对比脊椎骨和微耳石两种年龄材料分析了其年龄结构情况[3]，通过耳石轮径与年龄的关系进行生长退算、拟合生长方程、生长速度和生长加速度方程分析了裸腹叶须鱼生长特征，以期为评估裸腹叶须鱼的生态适应性规律积累资料，为资源管理和物种保护提供支撑。

1 材料与方法

1.1 样本的采集

2017年5月和9月在怒江上游察瓦龙县至那曲县江段设置6个采样站点开展调查(图1)。采用定制复合刺网[4]、三层流刺网(内层网目7.5 cm，外层网目18 cm)等渔具，共采集裸腹叶须鱼225尾，其中各个采样点平均每天的渔获数量为(9.06±9.17)条、渔获重量为(638.91±526.3)g。现场测量新鲜状态下样本鱼的体长(L)和全长(TL)(精确至1 mm)、体重(W)(精确至0.01 g)。分别取微耳石和脊椎骨(颅后第3-7节)作为年龄鉴定材料，去除表面杂质，用酒精清洗后，编号保存在无水乙醇中，带回实验室处理，同时使用佳明GPSMAP 62sc手持式GPS、金洋LS45-2旋杯式流速仪、YSI pro/plus手持式溶氧仪测量环境因子，海拔精确到1 m、水温精确到0.1 ℃。

图1 研究样本采样点示意图Fig.1 Sampling locations in the Nujiang River

1.2 年龄鉴定方法

(1)脊椎骨 从试管中取出脊椎骨，将脊椎骨在沸水中煮5～10 min，用尖头镊子和细毛刷将附着在脊椎骨表面的肌肉和结缔组织刷洗干净，置入乙醚中除去表面钙质，二甲苯透明后，在显微镜下观察、拍照。

(2)微耳石 从试管中取出微耳石，清洗去除表面杂质，用热熔胶固定于载玻片上，待冷却凝固后，依次400号、1500号和3000号水砂纸细磨抛光至轮纹清晰可见，待打磨制成微耳石磨片后，用二甲苯透明，中性树脂固定，在显微镜下观察、拍照。

两种材料均用显微镜观察年轮特征并鉴定年龄，采用Olympus DP73专业显微数码CCD进行拍照。

1.3 数据统计与分析

数据处理、方程拟合采用Microsoft Excel 2016软件，作图采用Origin 8.0，图片处理采用Photo-shop CC软件，显著性分析采用SPSS 13.0软件。先对裸腹叶须鱼体长、体重及微耳石轮径三者之间的相关关系进行分析，再进行生长退算，进一步拟合出裸腹叶须鱼体长和体重的关系，生长方程、生长速度和生长加速度和生长参数，具体参照殷名称[5]的方法，具体方程为：

生长退算方程：选用线性、对数、多项式、乘幂、指数五种回归模型对体长(L，mm)和微耳石半径(R，μm)进行拟合，选取相关系数R2值最大的方程进行裸腹叶须鱼的生长退算。

体长(Lt)、体重(Wt)生长方程用Von Bertalanffy生长方程(VBGF方程)进行拟合：

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

Wt=W

式中，L、W分别指渐进体长、渐进体重，k为生长参数，t为年龄，t0为初始生长年龄。VBGF方程采用F检验验证其回归显著性，用χ2检验其曲线拟合度。

裸腹叶须鱼体长与体重关系用幂函数进行拟合：

W=aLb

式中，a、b均为常数，a为生长条件因子，b为幂指数系数。

体长相对增长率(GL)、体重相对增长率(GW)和生长指标(CL)计算公式分别为：

GL=[Lt+1-Lt)/Lt×100%

GW=[Wt+1-Wt)/Wt×100%

CL=[lnLt+1-lnLt)×Lt

生长速度方程：

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

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

生长加速度方程：

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

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

式中：t为年龄，L、W分别指渐进体长、渐进体重，k为生长参数，t为年龄，t0为理论起点生长年龄[6]。

2 结果

2.1 年龄材料的选择与鉴定

裸腹叶须鱼两种年龄鉴定材料上都有比较清晰的轮纹，各有独立的特征。

脊椎骨椎体呈双凹型，在入射光下，可见从中心至边缘由宽而透明的亮带和窄而不透明的暗带相间排列，形成一圈圈的同心环带，每个暗带边缘定为1个年轮(图2-A)。

微耳石形状不规则，整体呈椭圆形，磨片在显微镜透射光下观察，中心部位有一个颜色稍暗的圆形或椭圆形的核，纹路宽、沉积深的轮纹区组成暗带，纹路窄、沉积浅的轮纹区组成明带，明带和暗带相间排列，每个暗带的边缘定为1个年轮(图2-B)，靠近内核中心区轮纹较为清晰，外端轮纹较为稀疏，并有交叉，整体较易辨识。

控制点理论是1966年罗特对归因理论的发展。他认为，关键控制点是个体在与周围环境相互作用过程中，个体认识到控制自己生活的心理力量。同时，人们对行为的产生有两种看法，即认为结果与自己的行动是不相关的（外部控制），或结果与自己的行动有直接的关系（外部控制），控制点的类型不同表明对同一件事情的归因也不同。控制点理论应用在高校大学生综合素质测评中，首先需要成立测评小组，其次是确定控制点，再次可以确定部分关键点的限值，最后建立监控方法和纠偏措施。

图2 怒江上游裸腹叶须鱼两种年龄材料及年轮特征(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)

在进行两种年龄材料对年龄的判识中，发现微耳石的轮纹较为清晰，规律性较强，而脊椎骨在起始轮和边缘轮的判定上存在较大误差。对裸腹叶须鱼两种年龄鉴定材料进行两次判读，时间间隔为一周，并对两种材料的判读能力进行统计，微耳石为93.68%(n=196)，脊椎骨为85.57%(n=183)，耳石与脊椎骨的吻合率为80.35%，在3龄以下7龄以上吻合率较低，在3-7龄吻合率最高，最终选择微耳石的年龄数据并测量轮径。

2.2 体长、体重和年龄结构

怒江上游左贡至那曲江段裸腹叶须鱼体长、体重频率分布如图3、图4所示，其体长为65～395 mm，平均体长为(165±57)mm，其中优势体长组为101～250 mm，占总样本的78.48%，其体重为3.08～656.62 g，平均体重为(68.06±73.68)g，其中优势体重组范围在0～150 g，占总样本的91.11%。

图3 裸腹叶须鱼体长频率分布图Fig.3 Body length distribution of P.kaznakovi

图4 裸腹叶须鱼体重频率分布Fig.4 Body weight distribution of P.kaznakovi

怒江上游左贡至那曲江段裸腹叶须鱼年龄频率分布如图5所示，年龄鉴定结果表明，裸腹叶须鱼种群由1～10龄和13龄11个年龄组组成，优势年龄组为1～5龄，占样本总数的85.33%，其中4龄鱼数量最多，占样本总数的27.56%，年龄组8～13龄最少，占样本总数的2.22%，高龄鱼较少。另外将雌雄样本的体长与体重差异按年龄分组进行T检验，结果显示雌雄个体的生长无明显差异。因此，在随后的分析过程中，不分雌雄直接采用总体样本进行分析。

图5 裸腹叶须鱼年龄频率分布Fig.5 Age distribution of P.kaznakovi

2.3 生长特征

2.3.1 体长与体重的关系

用Keys公式对裸腹叶须鱼体长(L，mm)-体重(W，g)关系进行拟合得到：W=2×10-5L2.864 4(R2=0.989 3，n=225)(图6)。幂指数b=2.864 4，用t检验法检验体长、体质量回归方程的幂指数b与3之间的差异，结果显示t

2.3.2 生长退算

对裸腹叶须鱼体长(L，mm)和微耳石半径(r，mm)进行拟合，结果发现乘幂的相关系数最大(R2=0.933 6)，对数的相关系数最小(R2=0.897 4)，其关系式为：L=172.18X1.346 1，(n=196)。裸腹叶须鱼体长与微耳石半径相关关系如图7所示。

图6 裸腹叶须鱼体长、体重的关系Fig.6 Relationship between body length and body weight of P.kaznakovi

图7 裸腹叶须鱼体长与微耳石半径相关关系Fig.7 Relationship between body length and scale radius of P.kaznakovi

表1 裸腹叶须鱼实测体长和退算体长

采用上述关系式对其进行生长退算，退算各年龄组的退算体长。T检验显示，各个年龄组的退算体长与实测体长之间并无显著差异(P>0.05)，说明退算体长较为可信(表1)。

2.3.3 生长方程

体长(Lt)、体重(Wt)生长方程用Von Bertalanffy生长方程(VBGF方程)进行拟合，得出怒江上游裸腹叶须鱼体长和体重生长方程为：

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

根据上述生长方程计算裸腹叶须鱼各年龄的理论体长和理论体重，并绘制体长、体重生长曲线(图8)。如图8所示，体长生长曲线为抛物线型，随着年龄的增加逐渐趋缓，趋向于渐近值，体重生长曲线为S型，随着年龄的增加其斜率先增加后减小，最后趋近于渐近值。

采用表观生长指数φ(φ=log10k+2×log10L)来比较不同文献中估算的生长参数[7],计算得怒江上游裸腹叶须鱼的表观生长指数φ为4.478 5。

图8 怒江上游裸腹叶须鱼生长方程体长、体重生长曲线Fig.8 Growth curve of P.kaznakovi in the upper Nujiang River

2.3.4 生长速度、生长加速度和生长拐点

用裸腹叶须鱼体长、体重生长方程对t求一阶、二阶导数，得到体长和体重的生长速度和加速度方程如下：

生长速度：

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

生长加速度方程：

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

根据上述裸腹叶须鱼生长速度、生长加速度方程作图(图9、图10)。

如图9所示，体长生长速度曲线不具拐点，随年龄的增长而下降，下降趋势逐渐减缓最后趋近于0，为正值；体长生长加速度不具拐点，随年龄增长逐渐上升，上升趋势逐渐减缓最后趋近于0，为负值，表明其体长生长的速度随着年龄的增加而减小，而减小的程度随着年龄的增加也是逐渐减小的。

图9 体长生长速度和体长生长加速度曲线Fig.9 Growth rate curve and accelerated growth rate curve of body length of P.kaznakovi

如图10所示，体重生长速度具有明显的拐点，拐点处的d2W/dt2=0，拐点年龄用公式：ti=t0+lnb/k，ti=16.27，对应的体长li=455.36 mm，对应体重wi=823.42 g。体重生长速度具有拐点，拐点年龄为16.27龄，16.27龄以前体重增长速度逐渐递增，递增幅度逐渐减小，16.27龄时体重生长速度达到最大值，之后体重增长速度逐渐减小，递减幅度逐渐增大，为正值；体重生长加速度也具有明显的拐点(0～10龄)，拐点年龄以前先增加后减小，为正值，拐点年龄16.27龄时体重生长加速度为0，(体重生长速度达到最大值)，拐点年龄以后体重生长加速度先减小后增加(20～30龄)，为负值，逐渐趋向于0，表明裸腹叶须鱼体重逐渐增加到渐近值。

图10 体重生长速度和体重生长加速度曲线Fig.10 Growth rate curve and accelerated growth rate curve of body weight of P.kaznakovi

2.3.5 生长指标

用体长相对增长率(GL)、体重相对增长率(GW)和生长指标(CL)计算公式分别计算GL、GW、CL，通过生长方程求出退算体长和退算体重(表2)。

表2 裸腹叶须鱼体长和体重的生长指标

结果显示裸腹叶须鱼随着年龄的增加，退算体长、退算体重也是逐年增加，4-9龄体长增长率、体重增长率、生长指标数值都是随着裸腹叶须鱼年龄的增加而降低，2龄的裸腹叶须鱼GL、GW最大，4龄CL 最大，9龄GL、GW、CL最小。

3 讨论

3.1 年龄鉴定材料的选取与准确性的关系

用于鱼类年龄鉴定的材料包括脊椎骨、鳃盖骨、鳍条、鳞片和耳石等[8]，不同鱼类最理想的年龄鉴定材料也是不同的[9-10]，以往裂腹鱼亚科鱼类年龄鉴定材料中也多以耳石材料[2，11]和鳞片[12-13]为主，脊椎骨、鳃盖骨、鳍条作为辅助鉴定材料，但对于高龄个体而言，使用鳞片鉴定年龄往往存在准确性降低的缺陷[14]。本研究选取脊椎骨和微耳石两种年龄材料进行裸腹叶须鱼的年龄判读。对比两种年龄材料对年龄的判别能力，微耳石为93.68%，脊椎骨为85.57%，也表明微耳石对年龄的判别能力较优于脊椎骨。从处理材料的简易程度角度，脊椎骨具有取材方便和较易处理优点，但由于脊椎骨中心区域的轮纹难以确定,导致早期的生长年轮标志不易辨识,也致使高龄个体脊椎骨的年轮读数往往低于实际值，在对年龄进行判读时误差比较大。微耳石虽然处理耗时，但微耳石轮纹较为清晰，规律性较强，误差相对较小。综合比较，微耳石是裸腹叶须鱼较为理想的年龄鉴定材料。这与李飞等[15]对赠曲裸腹叶须鱼研究有差异，其最佳年龄鉴定材料为鳞片，而与王宇峰[16]对金沙江上游裸腹叶须鱼年龄与生长的研究相同。

3.2 年龄结构

本研究在采集样本时应用的复合刺网等渔具对裸腹叶须鱼个体体长的选择性较小，能较准确地反映其实际年龄结构，裸腹叶须鱼的年龄范围由1～13年龄组组成，其中优势年龄组为3～5龄，占样本总数的66.22%，其中4龄鱼数量最多，占样本总数的27.56%，年龄组8～13龄个体分布较少，仅占样本总数的2.22%，低龄组个体数量多，高龄组个体数量较少。李飞等[15]研究中，3～5龄个体占样本总数的81.39%,8～10龄个体占样本总数的4.65%，而王宇峰[16]研究中，4～6龄占样本总数的70.93%，大于10龄个体占样本总数的2.91%。三个不同地点的裸腹叶须鱼均显示出低龄组个体数量较多，高龄组个体数量较少，这与其他裂腹鱼类的研究结果如色林错裸鲤和四川裂腹鱼的年龄结构[2,17]的分布特征类似。

3.3 生长特征

本研究中裸腹叶须鱼体长为65～395 mm，平均体长为(165±57)mm，体重为3.08～656.62 g，平均体重为(68.06±73.68)g，体长体重关系式为W=2×10-5L2.864 4。Li等[18]研究发现裂腹鱼类的k值一般在0.1/年左右，而k值在0.05～0.10的鱼类属于生长缓慢型的鱼类[19]，本研究k值为0.061 5，说明怒江上游裸腹叶须鱼也具有生长缓慢的特点。生长特征指数φ综合了L和k的效应，可以很好地比较不同地理种群的生长性能，φ值越大表明该种鱼生长性能越好[26]。综合已有研究(表3)，对比几种裂腹鱼亚科的φ值发现一般裂腹鱼属>叶须鱼属>裸裂尻鱼属和裸鲤属，这可能与不同鱼属所在区域的环境差异以及不同鱼种的生长潜力有关，而表3中相应鱼属渐进体长L、渐进体重W的大小变化情况也体现出了这一特点；此外不同鱼属的生长性能也可能与裂腹鱼亚科鱼类的特化等级有关，其进化关系为：裸裂尻鱼属和裸鲤属>叶须鱼属>裂腹鱼属[25]。对比李飞等[15]和王宇峰[16]的各项生长参数的研究结果发现，本研究结果与前者差异较小，与后者差异较大，原因可能与研究的区域位置有关，本研究主要调查的是整个怒江上游西藏段全境的裸腹叶须鱼生长特征，与赠曲和金沙江上游具有明显的区域性特征不同，也可能与不同流域位置鱼类的生态适应性改变有关，具体原因还有待于更进一步的采样调查。

表3 裸腹叶须鱼与其他几种裂腹鱼亚科鱼类的比较

注：其中b为幂指数系数、k为生长参数，L、W分别指渐进体长、渐进体重，φ为表观生长指数。

3.4 怒江上游裸腹叶须鱼的保护建议

现有的研究表明，裸腹叶须鱼种群已出现衰退趋势，加之其生长缓慢，自我修复能力比较差，需要加大对其资源保护。基于其种群保护现状以及分布的地域特点，建议从以下方面入手：(一)当地政府引导藏民加大宣传力度保护现有资源；(二)在怒江上游江段建立种质资源基地，突破裸腹叶须鱼规模化人工繁育技术，并开展人工增殖放流；(三)合理规划怒江上游水电资源的开发与利用，水电项目要充分考虑对渔业资源的影响；(四)查明裸腹叶须鱼关键栖息地的分布位置和规模，提出鱼类保护区规划；(五)建立裸腹叶须鱼活体库种质资源库及迁地保护群体，建立种质资源保存群体。