浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的生长、性成熟和死亡特征研究

裴如德，麻秋云，田思泉，张云飞，范青松

（1. 上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306； 2. 上海科技馆自然史研究中心，上海 200041；3. 浙江省海洋水产养殖研究所，浙江温州 325000）

鳞鳍叫姑鱼 (Johnius distinctus) 和皮氏叫姑鱼(J. belangerii) 同为石首鱼科、叫姑鱼属常见的小型经济鱼类，两者生活史特征相似，个体大小较为接近 (体长200 mm以下)，是生活在泥沙底质的中下层暖水性鱼类，以底栖生物为主要食物来源，夏季为其主要产卵繁殖期；捕捞方式以底拖网为主，春、夏季为其主要捕捞季节[1-5]。

目前国内外关于这2种鱼类生态学和生活史特征的研究较少，主要集中在群落结构中的重要性指数[6-9]、资源密度[10-12]以及食性分析[13]、耳石形态[14]、环境污染对其生活史的影响[15-16]等方面。近年来对皮氏叫姑鱼的基础生物学研究较多，如马鞍列岛皮氏叫姑鱼体长分布、雌雄比例、性腺成熟度随月份的变化[17]，流沙湾皮氏叫姑鱼肥满度随月份的变化[18]，厦门海域皮氏叫姑鱼优势体长组的季节变化、雌雄比例与体长的关系、繁殖特性及生长死亡参数[19]等。然而，对鳞鳍叫姑鱼的研究匮乏，仅见部分学者对台湾省西南海域、闽江口、北部湾鳞鳍叫姑鱼体长-体质量关系的研究[20-22]。

皮氏叫姑鱼和鳞鳍叫姑鱼是我国东海、南海等多个海域生物群落中的重要鱼类，也是生态系统中的饵料生物[6-9,23-29]，在生态学研究上具有重要意义。近年来，由于捕捞强度加大、环境污染和气候变化等因素的综合影响，浙江南部近海等海域传统经济性鱼类资源出现显著衰退，皮氏叫姑鱼和鳞鳍叫姑鱼等小型鱼类在生态系统中的重要性上升，在渔业中的占比逐渐增加[17,30]。目前我国大力推进海洋经济种类的科学管理，研究分析这2种叫姑鱼的生物学特征对理解东海生态系统和促进其渔业科学管理有重要意义。本文研究了浙江南部近海皮氏叫姑鱼和鳞鳍叫姑鱼的生长、年龄、性成熟和死亡等生物学特征，以期为浙江南部近海渔业资源的合理开发和科学管理提供基础参考资料。

1 材料与方法

1.1 数据来源

2种叫姑鱼的生物学样品于2015—2018年采自浙江南部温州、台州近海水域(图1)，各季度调查中每个站点随机选取30尾留样，不足30尾的全取。在实验室对采集的样品按照《海洋调查规范》(海洋生物调查GB/T 12763.6—2007) 进行生物学测定，测定内容包括体长、体质量、性别、性腺发育程度等，其中体长精确到1 mm，体质量精确到0.1 g。13个航次调查共采集鳞鳍叫姑鱼1 020尾，皮氏叫姑鱼874尾 (表1)。

表1 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的样本数量Table 1 Sample size of J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

图1 2015—2018年浙江南部近海渔业资源调查站位图Figure 1 Sampling stations of fishery resources survey in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

1.2 体长和体质量关系

鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的体长和体质量关系用幂指数公式[31]描述：

对数化后为：

式中：W为体质量；L为体长；a为生长条件因子；b为异速生长因子。为探讨体长和体质量关系的年份、季节和性别异质性，本文使用广义线性模型 (Generalized linear model, GLM) 和21个线性混合效应模型 (Linear mixed effects model, LMEM)分别研究鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的体长-体质量关系。21个LMEM模型在截距loga和斜率b上分别加入季节、年份和性别随机效应 (表2)。因鳞鳍叫姑鱼冬季样本数量较少 (仅5尾)，不具有代表性，因此分析季节异质性时，只有春、夏、秋3季。赤池信息量准则 (Akaike information criterion, AIC )和均方根误差 (Root mean square error, RMSE) 最小的模型为最优模型。

表2 浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼体长体质量关系的拟合模型及其评价指标Table 2 Candidate models to describe length-mass relationship for J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province and their AIC and RMSE values

1.3 年龄和体长关系

使用von Bertalanffy生长方程[32]分别描述鳞鳍叫姑鱼与皮氏叫姑鱼的年龄-体长关系：

式中：L∞为极限体长；t0为理论生长起始年龄；k为趋近极限体长的相对速率。分别按10 mm体长分组，采用FiSAT II 软件中的ELEFAN I方法[33]进行体长频率分析，估算L∞和k。使用Pauly经验公式[34]估算t0：

1.4 性成熟特征

分别将鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼繁殖期性腺成熟度Ⅲ期及以上个体视为性成熟个体，采用Logistic曲线[35]，拟合性成熟概率与体长关系：

式中：π为个体性成熟与否；Bernoulli为伯努利分布；P为性成熟概率；r为瞬时性成熟速度；L50%为初次性成熟体长 (50%性成熟体长)。

1.5 死亡特征

使用FiSAT II 软件中的长度变换渔获曲线法，分别估算鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的总死亡系数(Z)。使用Pauly经验公式[34]估算自然死亡系数 (M)：

式中：T为鱼类栖息海域年平均温度；根据调查海域表层温度数据，对鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼渔获物加权求平均温度，分别为21.1和19.7 ℃。根据式 (7) 和 (8) 计算捕捞死亡系数 (F) 和开发率 (E)：

2 结果

2.1 体长体质量组成

浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼样品体长介于32.9～209.0 mm，平均为 (115.7±27.1) mm，优势体长组为88.6～142.8 mm，占样本总数的72.5% (图2-a)。皮氏叫姑鱼样品体长介于43.0～202.0 mm，平均为(136.3±36.5) mm，优势体长组为99.9～172.8 mm，占样本总数的67.0% (图2-b)。鳞鳍叫姑鱼体质量介于0.4～188.2 g，平均为 (37.8±24.7) g，优势体质量组为13.2～62.6 g，占样本总数的82.8% (图2-c)；皮氏叫姑鱼体质量介于1.5～183.9 g，平均为 (63.8±39.3) g，优势体质量组为24.5～103.1 g，占样本总数的 59.4% (图 2-d)。

图2 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼 (a、c) 和皮氏叫姑鱼 (b、d) 的体长与体质量分布Figure 2 Distribution of body length and body mass of J. distinctus (a, c) and J. belangerii (b, d) in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

2.2 体长与体质量关系

浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼的体长与体质量关系为W=4.02×10-6L3.34(R2=0.98)。模型中，截距loga和斜率b上同时加入季节和年份随机效应的LMEM模型AIC和RMSE最小，拟合效果最优(表2，模型19)。该模型中，a和b的固定效应分别为8.57×10-6和3.18，加入随机效应后a和b分别介于 1.51×10-6～4.09×10-6和 3.06～3.33。该模型结果显示，在浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼体长-体质量关系中，季节影响最显著，年份次之，性别无显著影响。在体长-体质量关系曲线中，体长大于150.0 mm后，相同体长情况下，鳞鳍叫姑鱼的增重率春季最快，秋季次之，夏季最慢；2016年最快，2015年最慢 (图 3-a1、3-a2)。

皮氏叫姑鱼体长与体质量关系为W=5.63×10-6L3.26(R2=0.98)。模型中，截距loga加入季节和性别随机效应的LMEM模型AIC和RMSE最小，拟合效果最优 (表2，模型14)。该模型中，a和b的固定效应值分别为6.65×10-6和3.22，加入随机效应后a介于 6.19×10-6～6.91×10-6。该模型结果显示，在浙江南部近海皮氏叫姑鱼体长-体质量关系中，季节影响最显著，性别影响较小。在体长-体质量关系曲线中，相同体长情况下，皮氏叫姑鱼的增重率春季最快，其次为秋季和夏季，冬季最慢，雌性的增重率快于雄性 (图3-b1、图3-b2)。总体上，在相同体长下，鳞鳍叫姑鱼的增重率快于皮氏叫姑鱼 (图 4)。

图3 浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼 (a) 和皮氏叫姑鱼 (b) 的体长-体质量关系异质性Figure 3 Variations of length-mass relationship of J. distinctus (a) and J. belangerii (b) in offshore waters of southern Zhejiang Province

图4 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的体长-体质量关系Figure 4 Length-mass relationship of J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

2.3 生长参数

估算得出鳞鳍叫姑鱼的L∞=216.83 mm，k=0.84；皮氏叫姑鱼的L∞=207.38 mm，k=0.63。由Pauly经验公式估算理论生长起始年龄，鳞鳍叫姑鱼t0=-0.18，皮氏叫姑鱼t0=-0.25。根据求得的生长参数，绘制了2种叫姑鱼的von Bertalanffy生长曲线 (图 5)。

图5 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼生长曲线Figure 5 Growth curve of J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

2.4 性腺与性成熟特征

864尾鳞鳍叫姑鱼有性腺数据，雄雌比为1∶0.38，性腺成熟度Ⅱ期的占53.4%，Ⅲ期及以上的仅24.2%。782尾皮氏叫姑鱼有性腺数据，雄雌比为1∶0.91，性腺成熟度为Ⅱ期的占47.4%，Ⅲ期及以上的仅占39.1% (图6)。鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼初次性成熟体长分别为133.1和128.9 mm，两者体长和性成熟概率关系 (图7) 为：

图6 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼性腺成熟度的季节组成Figure 6 Seasonal variation of maturity of J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018

图7 2015—2018年浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼体长和性成熟概率关系灰色横线为50%的性成熟概率。Figure 7 Relationship between length and maturity rate of J. distinctus and J. belangerii in offshore waters of southern Zhejiang Province from 2015 to 2018 The grey horizonal line represents the 50% maturity rate.

2.5 死亡特征

图8 根据体长变换渔获曲线估算鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼总死亡系数Figure 8 Estimation of total morality based on length-converted catch curve of J. distinctus and J. belangerii

3 讨论

3.1 体长-体质量关系分析

本研究通过比较2种叫姑鱼的各项生物学特征，发现栖息地环境和繁殖模式相似的鳞鳍叫姑鱼与皮氏叫姑鱼的体质量差异较大，相同体长条件下，鳞鳍叫姑鱼体质量更大。在鱼类体长-体质量关系方程中，生长条件因子a和异速生长因子b共同决定了鱼类的生长模式。其中a与鱼类饵料基础、栖息地水文条件等环境因素有关[32]，a越大，说明该水域生活环境条件越利于鱼类生长。

本研究通过线性混合效应模型得到的皮氏叫姑鱼 a 介于 6.19×10-6～6.91×10-6，相对其他区域的研究结果较小 (表3)，这可能由环境因素影响所致。马鞍列岛、闽江口、厦门海域、珠江口、北部湾等处于岛礁区，有大型河流入海、影响较大的河口、湾区域及低纬度区域，水文条件、饵料生物数量等生长栖息环境均优于浙江南部近海[6,36]。b一般介于2.5～3.5，可以判断鱼类是否为等速生长[37]。本研究得到的皮氏叫姑鱼b为3.22，说明浙江南部近海皮氏叫姑鱼为正异速生长，除了珠江口与台湾西南部外，与其他研究结果一致，数值和福建沿岸较为接近。种群差异可能是导致不同海域皮式叫姑鱼生长模式出现差异的原因[17]，浙江南部近海皮氏叫姑鱼和福建沿岸皮氏叫姑鱼同属东海南部种群，b较为接近。对鳞鳍叫姑鱼生物学、体长-体质量关系的研究相对较少，且各研究结果差异较大，本研究得到的a、b与台湾西南部[20](W=3.95×10-5L2.88)、闽江口[21](W=1.33×10-5L3.1)、北部湾[22](W=1.75×10-5L3.03)均不同，相关的地域差异还需要更多的研究和分析。

表3 不同海域皮氏叫姑鱼生长、死亡参数Table 3 Growth and mortality parameters of J. belangerii in different China's seas

以往对鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼体长-体质量关系的研究侧重于整体分析，忽略了其生长过程中的时空差异，本研究通过线性混合效应模型发现2种叫姑鱼体长-体质量关系有显著的季节差异，增重率均在春季最高。皮氏叫姑鱼产卵期为4—7月[5,23]，本研究春季航次为5月，此时性腺成熟度较高，增重率最高；秋季为两者索饵洄游期，摄食利用率较高；夏季为产卵后期，群体中有大量幼体补充，整体生长速度较快，增重率也较高。而皮氏叫姑鱼越冬洄游阶段，摄食较少，增重率较低。为全面了解鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼生长特征的时空差异，今后应从生长空间差异性、幼鱼成鱼差异性入手，进一步分析研究这2种叫姑鱼体长-体质量关系。

3.2 生长死亡参数分析

鱼类生长、死亡参数是分析其群体资源动态的重要指标。通过比较发现，浙江南部近海与其他海域皮氏叫姑鱼的极限体长、生长速率、理论生长起始年龄、总死亡系数等参数有一定差异 (表3)，极限体长与厦门湾接近，总死亡系数介于厦门湾和厦门海域、福建沿岸之间，自然死亡系数大于其他海域，显示了不同海域栖息地环境和种群结构的差异性。捕捞死亡系数和开发率反映了各海域皮氏叫姑鱼捕捞强度的差异，总体来看，厦门湾、福建沿岸和厦门海域开发强度接近，而浙江南部近海开发强度最低。Gullan[39]提出开发率为0.5是渔业资源群体开发的临界点，本研究中皮氏叫姑鱼开发率E低于该临界点，即资源未过度开发，因此该渔业目前可在实施养护和管理的基础上适度开发。

3.3 性成熟特征分析

浙江南部近海皮氏叫姑鱼雄雌比 (1∶0.91) 与厦门海域[19](1∶0.87) 接近，与马鞍列岛[17](0.59∶1)、胶州湾[40](1∶0.7) 的差异较大，这需要结合营养条件、生长、年龄、季节、捕捞方式等进一步研究。50%性成熟体长值在渔业管理中有着广泛应用，是确定开捕体长的重要生物学参考点[41-43]，本研究中由繁殖期皮氏叫姑鱼样本求得的50%性成熟体长为128.9 mm，接近于马鞍列岛[17](雌性124.8 mm，雄性136.4 mm)。因本研究未考虑性腺成熟度、性比的季节和体长组的差异，今后需从不同海域环境条件、繁殖特征等进行更多相关研究。

对不同海域皮氏叫姑鱼与鳞鳍叫姑鱼的生活史特征参数进行直接对比，会受样本数量、采样时间跨度、站点数量、样本捕捞获取方式等因素的影响。如台湾西南海域鳞鳍叫姑鱼样本数量为151尾，本研究为1 020尾；皮氏叫姑鱼流沙湾样本数为541尾，本研究为874尾；采样时间跨度马鞍列岛皮氏叫姑鱼为1年月度调查，厦门海域和福建沿岸为2年4个季度调查航次，北部湾为2年8个季度调查航次，本研究为4年13个季度调查航次；厦门海域皮氏叫姑鱼设7个调查站位，福建沿岸为24个，本研究为42个。因此，相较而言，本研究的时空跨度更长，样本采集更多，有助于获得准确性和精确性更高的研究结果。此外，马鞍列岛皮氏叫姑鱼样本用底拖网和刺网获取，珠江口用尖尾罟网，本研究用底拖网，不同网具的选择性差异可能导致样本对种群结构的代表性不同。

4 结论

本文分析了浙江南部近海鳞鳍叫姑鱼和皮氏叫姑鱼的生长、繁殖和死亡等生物学特征。总体上，2种叫姑鱼的生物学特征既有相似性又有差异性。2种鱼的体长-体质量关系均有显著季节差异，春季增重率最高，均为异速生长鱼类，性腺成熟度组成均以Ⅱ期为主；相同体长下，鳞鳍叫姑鱼体质量更大；相同年龄下，鳞鳍叫姑鱼体长更大，生长速度也更快；鳞鳍叫姑鱼初次性成熟的体长更大，自然死亡系数更高，开发率高于皮氏叫姑鱼。本研究结果为该海域2种鱼类的生物学研究提供了基础资料，并可为其资源评估和渔业可持续开发利用提供参考依据。