青岛近海许氏平鲉年龄与生长特性的研究❋

2015-03-18庄龙传叶振江中国海洋大学水产学院山东青岛66003集美大学水产学院福建厦门360

中国海洋大学学报(自然科学版) 2015年8期

庄龙传，叶振江❋❋，李军(. 中国海洋大学水产学院，山东青岛 66003； .集美大学水产学院，福建厦门 360)

青岛近海许氏平鲉年龄与生长特性的研究❋

庄龙传1，叶振江1❋❋，李军2
(1. 中国海洋大学水产学院，山东青岛 266003； 2.集美大学水产学院，福建厦门 361021)

2004年3月—2005年1月逐月在青岛近海采集许氏平鲉(Sebastesschlegelii)样本共计147尾，以矢耳石为年龄鉴定材料对其年龄和生长特性进行了研究。耳石边缘增长率分析表明，许氏平鲉耳石年轮形成的周期为1年，6～7月是年轮形成高峰期。协方差分析和残差平方和分析表明，许氏平鲉的体长与体重、年龄与生长关系在雌雄性别间无显著性差异(P>0.05)，其体长(L)与体重(W)的关系式为W=1.750×10-5×L3.084(r2=0.990，P<0.05)；使用年龄和体长的实测值拟合其生长，Von-Bertalanffy体长生长方程为Lt=367.211×(1-e-0.576×(t- 0.399))(r2=0.943，P<0.05)。分析表明，在耳石形态与重量各测量参数中，耳石重量(Wotolith)与年龄(t)的线性相关性最密切(r2=0.942)，其关系式为Wotolith=-0.023+0.035t。平均百分比误差指数(IAPE)结果显示，耳石重量可以作为青岛近海许氏平鲉年龄鉴定的有力手段(IAPE=8.3%)。与1980年代相比，青岛近海许氏平鲉生长加快,显示出资源进一步衰退的迹象。

许氏平鲉；耳石；年龄鉴定；生长

许氏平鲉(Sebastesschlegelii)又名黑鲪，属于鲉形目(Scorpaeniformes)鲉科(Scorpaenidae)平鲉属(Sebastes)，是中国近海习见冷水性底层鱼类，营半定居性生活，常栖息于近岸岩礁地带、清水砾石区域及海藻丛生的海区、洞穴中，无远距离洄游习性[1]。许氏平鲉生长较快，味道鲜美，为中国北方海域具有重要经济价值的名贵鱼类，也是近海增殖和人工养殖的重要对象。

数十年来高强度的捕捞压力，兼之渔场环境的巨大变迁，使得青岛近海渔业资源整体呈现持续衰退的趋势[2-4]。生长是影响经济鱼类种群数量变动的重要生物学指标之一，亦在一定程度上表征着鱼类资源量的变动状况。目前，关于许氏平鲉的研究报道内容主要集中于基础生物学和人工苗种培育方面[5-6]，而对于其年龄鉴定及生长特性的研究则仅见于陈大刚等早期的报道[7]。对于许氏平鲉近年来的年龄与生长、资源状况缺乏科学评估，不利于对其进行保护与合理开发。耳石(Otolith)是硬骨鱼类在生长过程中沉积于内耳内淋巴囊中的结石[8]，其年轮的明暗环带交替的模式具有非常稳定的年周期性[9-10]。近年来研究表明，鱼类耳石重量及形态指标亦可用于鱼类年龄鉴定[11-12]，且不同的耳石测量参数其估算年龄的精确度存在差异[13]。

本研究以矢耳石为年龄鉴定材料对青岛近海许氏平鲉的年龄和生长特性进行研究，主要目的在于：(1)确证耳石年轮形成的时期及周期；(2)分析许氏平鲉的年龄和生长特性；(3)分析各耳石测量参数与年龄的关系，探讨各耳石测量参数用于估算年龄的可靠性。

1 材料与方法

1.1 标本采集及耳石的制备

2004年3月～2005年1月，从青岛近海的定置网和钓渔具渔获物中逐月采集野生许氏平鲉标本共计147尾，体长范围为78～370mm，体重范围为17～1548g。标本组成情况见表1。所有标本在生鲜状态下在实验室进行常规生物学测定，测量体长(精确至1mm)和体重(精确至1g)，解剖观察性腺以确定其雌雄性别。摘取左右矢耳石(以下简称为耳石)，以清水洗净并用超声波清洗机进一步清洗，于40℃下烘干30min，称重(精确至0.01mg)并保存于离心管中作为年龄鉴定材料。

表1 许氏平鲉标本采样时间与数量Table 1 List of the sampling date and the number of Sebastes schlegelii specimens collected monthly

1.2 耳石图像采集

根据耳石在鱼体内耳中的位置状态，将耳石靠近鱼体头部的部分称为前部,靠近鱼体尾部的部分称为后部,朝向鱼体背部的部分称为背部,朝向鱼体腹部的部分称为腹部，将耳石面向体中轴一侧成为内侧面，背向体中轴一侧称为外侧面[14]。将耳石完全浸于去离子水中,使用Nikon SMZ800解剖显微镜及配套的图像采集系统在20×放大倍数下观察耳石轮纹特征并分别采集耳石内、外侧面图像(见图1)。经观察，耳石外侧面的中心核区及年轮明暗环带特征较内侧面更为清晰明显，易于计数和测量。因此本研究统一选用耳石外侧面图像进行年轮计数和轮径测量。

(Rn：年轮半径；Rotolith：耳石半径。Rn: The distance between otolith core and annuli; Rotolith: Otolith radius.)

1.3 耳石测量与年轮计数

许氏平鲉耳石的中心核基本位于耳石中央位置，但解剖镜下观察发现1+龄以上个体耳石后缘轮廓较不规则，不易准确定位其最大突出部边缘，因此本研究统一选取中心核到耳石前侧的最大突出部边缘的直线距离作为耳石半径(Otolith radius，Rotolith)，沿着耳石径方向测量耳石中心核到第n年轮(不透明带外缘)间的距离即为第n年轮半径(Rn)(见图1)。耳石上的年轮确认和计数依照常规方法[15]。随机挑选30对耳石进行年轮计数，发现年轮数目在左右耳石间无差异(配对样本t检验，P>0.05)，因此统一使用右耳石作为年龄鉴定材料。对所有耳石的年轮数进行2次判读，2次判读间隔1个月，每次观测顺序完全随机。如果2次的读数相同，表示其结果是可取的；如果读数不一致，则进行复核以确定耳石的正确轮纹数目。个别高龄鱼的耳石, 由于中心部位较肥厚，轮纹计测困难，需用砂纸研磨至轮纹清晰后再进行计测。许氏平鲉为体内受精的卵胎生鱼类，山东近海的许氏平鲉繁殖盛期在5月上、中旬[7]。因此，作者假设繁殖盛期的中点5月10日为样本的出生日期，则依据采样时间和年轮形成情况将各样本通过年轮计数得到的相对年龄转换为绝对年龄[10]。

使用生物图像处理软件Image-Pro Plus 6.0对所有耳石的耳石径、各年轮半径以及耳石形态参数进行测量(见图1)，本研究中测量的耳石形态参数如下：

耳石长(Otolith length，Lotolith) 耳石从前部到后部的长度。

耳石宽(Otolith height，Hotolith) 耳石从背部到腹部的长度。

耳石面积(Otolith area，Aotolith) 耳石实际的二维面积。

配对样本t检验结果显示，左右耳石的重量及各形态参数(以下统称为耳石测量参数)均无显著差异(P>0.05)。因此，分析中统一使用右耳石测量参数。

1.4 数据处理和分析

观测耳石标本中年轮形成的情况，使用边缘增长率(Marginal increment rate)对年轮形成进行分析。其中，2+龄及2+龄以上个体的边缘增长率k通过以下公式计算：

(1)式中：Rotolith为耳石半径；Rn为耳石中心核到最后一个年轮的距离；Rn-1为中心核到倒数第二个年轮的距离。

如果只有一个年轮(1+龄)，则使用以下2个公式计算其边缘增长率k[9]：

(2)

式中：m为校正系数；R1和R2分别为各2+龄及2+龄以上个体的第1和第2年轮半径。则1+龄个体的边缘增长率为：

(3)

式中R1为各1+龄个体的第1年轮半径。

使用公式W=aLb，拟合体长与体重的相关关系。

以体长为协变量进行协方差分析，检验各耳石测量参数在雌雄性别间的差异。使用SPSS V.19.0的精确法随机抽样从总样本中随机抽取100尾样本，分别拟合其各耳石测量参数与年龄的线性和幂函数回归关系，依据拟合优度r2确定最佳拟合公式[16]。使用各最佳拟合公式估算剩余47尾样本的年龄，拟合估算年龄与耳石年轮观测得来的实测年龄的线性相关关系，依据平均百分比误差指数(IAPE)评估各耳石测量参数的估算年龄相对于实测年龄的精确度[13]。

本研究中所有统计分析均使用SPSS V.19.0软件处理，其中的差异显著水平均设置为P<0.05。

2 结果

2.1 耳石年轮特征及确证

在解剖镜反射光下，可以清晰地看到围绕中心核同心圆交替排列的透明带和不透明带。反射光暗背景下，透明带为暗色，不透明带为亮色，1条透明带和1条不透明带组成1个年轮标志(见图1(b))。

使用耳石边缘分析法确定年轮的形成周期，边缘生长率均值的逐月变化见图2。由图2可知，许氏平鲉耳石年轮的形成周期为1年。其中，6～7月的边缘增长率最低，是新轮完成的高峰期。

图2 耳石边缘增长率均值逐月变化图(平均值±标准误)

根据耳石年轮读数，实验雄性和雌性样品由0+～5+龄个体组成。

2.2 体长与体重的关系

对雌、雄的体长体重关系进行协方差分析，结果显示两性间无显著差异(P>0.05)。雌雄个体合并后的体长与体重关系用幂函数拟合，得到体长与体重相关关系式为：

W=1.750×10-5×L3.084，(n=147，r2=0.990，P<0.05)，式中：W为体重(g)；L为体长(mm)。其关系曲线见图3。Pauly[17]的t检验结果表明，幂指数b与3之间无显著差异(t=1.18

2.3 Von-Bertalanffy体长生长方程

许氏平鲉雌雄个体的年龄体长的散点图基本重合，残差平方和(ARSS)分析表明雌雄生长不存在显著性差异(P>0.05)。使用非线性回归拟合雌雄个体合并后的Von-Bertalanffy体长生长方程为(见图4)：

图3 体长与体重的关系曲线

图4 许氏平鲉体长生长曲线

Lt=367.211×(1-e-0.576×(t-0.399))，(n=147，r2=0.943，P<0.05)。

2.4 各耳石测量参数与年龄的关系

配对样本t检验结果显示，各耳石测量参数在雌雄个体间差异均不显著(P>0.05)，因此在分析中不考虑雌雄性别。使用SPSS V.19.0的精确法随机抽样从总样本中随机抽取100尾样本，拟合各耳石测量参数与年龄之间线性和幂函数回归关系式，依据拟合优度r2确定各最佳拟合公式[16](见表2)。由表2可知，各耳石测量参数与年龄均呈显著线性相关(P<0.05)。其中，以耳石重量与年龄的线性相关性最为密切(r2=0.942)。

使用各线性回归关系式估算剩余47尾样本的年龄，拟合估算年龄与耳石年轮观测得来的实测年龄的线性回归关系(见表3和图5)。结果表明，各线性回归关系均显著(P<0.05)。K-S双样本检验显示，各估算年龄与实测年龄间均无显著差异(P>0.05)。比较平均百分比误差指数(IAPE)可知，耳石重估算年龄最为精确(IAPE=8.3%)，其后依次是耳石面积(IAPE=14.6%)、耳石宽(IAPE=20.4%)和耳石长(IAPE=22.1%)。

表2 许氏平鲉各耳石测量参数与年龄(t)的相关关系Table 2 The relationships between otolith morphometric and age (t) in Sebastes schlegelii

表3 耳石测量参数估算年龄(因变量)与实测年龄(自变量)的线性回归关系

表4 各研究中许氏平鲉生长参数的比较

注：b—体长-体重关系系数。Note:b- parameter of the weight-length relationship.

①Coastal waters of southern Shandong province； ②Coastal waters of Qingdao

(a 耳石重量估算年龄与实测年龄；b 耳石长估算年龄与实测年龄；c 耳石宽估算年龄与实测年龄；d 耳石面积估算年龄与实测年龄。a:The observed age and age estimated from otolith weight,b:The observed age and age estimated from otolith length,c:The observed age and age estimated from otolith height,d:The observed age and age estimated from otolith area.)

图5 实测年龄与各耳石测量参数估算年龄的比较

Fig.5 Comparison of the observed age and age estimated from otolith morphometrics

3 讨论

鱼类的生长是遗传因素与栖息环境之间相互作用的结果，不同的鱼类往往有着不同的生长方式、生长过程与生长规律，甚至同一种群由于不同历史时期的栖息环境、食物条件和捕捞强度的变化，生长情况也会有相应的变化。作者将本研究中的生长参数与陈大刚等[7]的进行比较，结果如表4所示。山东南部近海与青岛近海在地理划分上十分相近，因此在渔业生产和管理中可将2次研究的对象视为同一渔业群体。体长-体重关系系数b值为反映鱼类生长发育状况的特征参数。本研究中许氏平鲉的b值为3.084，与陈大刚等[7]报道的结果相比略小，但两者都较接近于3，这说明青岛近岸海域能够满足许氏平鲉生长的物质营养条件，鱼体生长状况良好，体内营养物质能够正常积累。有研究表明生命周期很短的种类，在1年或2年内即能接近渐进体长L∞，其k值往往很高；而生长周期长的鱼种，其体长经多年才能达到或接近渐进体长L∞，其k值则较低[18]。本研究中许氏平鲉的生长参数k值较陈大刚等[7]的研究结果显著上升，由0.221提高到0.576，分析其原因可能与该鱼种资源量持续下降、相对饵料基础得以改善有关。而L∞值则表现出相反的趋势，由480.340下降到367.211，这与Moreau[19]揭示的L∞和k值之间存在负相关相一致。综上，作者认为多年来环境与捕捞压力的巨大变化使得青岛近海许氏平鲉的生长特性发生了显著的适应性变化，呈现出生长显著提速的资源持续衰退特征。

根据鱼类耳石年轮来进行年龄鉴定是一项费时费力的工作，而且要求耳石的读取人员具有良好的专业经验与技能。因此，有学者提出采用另一种更客观、经济和易于操作的方法鉴定年龄，即使用一些耳石形态测量参数来直接估算年龄[13]。本研究中，作者通过将各估算年龄与实测年龄进行比较来评估各耳石测量参数进行年龄鉴定的可靠性。结果发现，耳石长、耳石宽和耳石面积虽然与年龄呈显著的线性回归关系，但估算年龄的精确度并不理想(IAPE>10%)，尤其对低龄个体(≤1龄)的年龄表现有明显的低估(见图5)。而相比之下，耳石重量与年龄的线性相关性更为密切(见表3)，并且应用耳石重量估算的年龄与实测年龄在样本的整个年龄段都拟合良好(见图5)，年龄估算精确度比较理想(IAPE=8.3%)。由此可知，各耳石测量参数中，耳石重量是反映许氏平鲉个体年龄的理想指标，可直接应用于该鱼种的年龄鉴定。有研究表明，对一个新样本，只需用100 尾随机样本即可建立或校正耳石重量与年龄之间线性回归关系并用于年龄估算[11]。因而在对许氏平鲉进行年龄与生长研究时，使用耳石重量估计个体年龄是一种快速、精确且易于操作的有效手段。

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