基于耳石微结构的黄、渤海蓝点马鲛幼鱼日龄与生长

朱庆环，田永军*，张弛，叶振江，徐宾铎

( 1.中国海洋大学 水产学院，山东 青岛 266003)

1 引言

蓝点马鲛（Scomberomorus niphonius）隶属鲈形目（Perciformes）鲭科（Scombridae），栖息于近海中上层[1]，是黄渤海重要的大型经济鱼类[2]。蓝点马鲛孵化后个体在产卵场附近水域索饵，进行育幼生长[3]。蓝点马鲛当年幼鱼即可作为补充群体加入到捕捞群体中，占蓝点马鲛秋汛渔获物的90%以上[2]。

研究鱼类生长规律，是资源动态评估和渔业管理的基础[4–5]，幼鱼的存活和生长很大程度上决定了补充强度，进而影响世代强度和丰度[6–8]。过去对于蓝点马鲛生长的研究集中于仔稚鱼[9–10]或成鱼阶段[11]，而对蓝点马鲛幼鱼生长的研究较少。邱盛尧等[12]根据1963 年至1991 年收集的样本生物学信息，分析了黄、渤海蓝点马鲛当年幼鱼的Von Bertalanffy 生长方程及其生长参数的年代际波动，并提出其生长加快的趋势。近年来随着气候变化、捕捞作业方式和捕捞管理策略的改变，蓝点马鲛年龄结构、生长和繁殖生物学特性发生了变化，小型化和低龄化趋势不断加剧[2,13]，为了解蓝点马鲛补充群体现状，有必要对其年龄和生长等基础生物学进行深入的研究。

通过耳石微结构可以推算鱼类的孵化日期，基于体长和日龄的关系可以建立起鱼类的生长模型。耳石微结构分析越来越多的用于仔稚鱼及幼鱼的日龄鉴定、孵化期推算和生长特性的研究[14–18]。本文利用2016 年和2017 年在黄、渤海近海采集的蓝点马鲛幼鱼样本，通过耳石微结构分析，推算蓝点马鲛幼鱼的日龄和孵化日期，建立生长方程，进而研究其生长规律，以期为研究蓝点马鲛生物学及补充群体的保护和管理提供参考。

2 材料与方法

2.1 样本采集和处理

本研究于2016 年9−10 月和2017 年8−10 月在莱州、威海、青岛、吕四近海从商业刺网及拖网调查的渔获物中获取蓝点马鲛幼鱼（young-of-the-year，YOY）。其中莱州样本来自海区37.0°～38.5°N，119°～1 2 1°E；威海样本来自海区3 6.5°～3 8.0°N，121.5°～123.0°E；青岛样本来自海区35.5°～37.0°N，119.5°～121.5°E；吕四样本来自海区32°～34°N，120.5°～122.5°E（图1）。样本冰冻保存后运回实验室。

在实验室将蓝点马鲛幼鱼样本解冻，参照《海洋调查规范.海洋生物调查》（GB/T 12763.6−2007）进行生物学测定，包括叉长（Fork Length，FL）、体质量（Body Weight，BW）、摄食强度及性腺成熟度等。叉长和体质量的测定分别精确到1 mm 和0.1 g。

2.2 研究方法

2.2.1 耳石处理

摘取矢耳石清洁干燥，置于2 mL 离心管保存，选取右耳石，使用调配好的树脂于圆筒形模具中进行包埋。待硬化后，沿着经过耳石原基的横截面方向进行切割，获得厚度为800 μm 的横截面切片，使用热熔胶将其固定于载玻片。依次利用400 目、800 目和1 200目的防水砂纸研磨，直至耳石原基可见，利用0.3 μm氧化铝水绒布抛光。切片进行双面研磨和抛光，以获得清晰的耳石微结构。

2.2.2 日龄和孵化日期

蓝点马鲛耳石轮纹形成的日周期性和第1 日轮（初次摄食标记轮）形成的时间已经得到确认[19–20]，本实验将第1 日轮形成时间定为第5 日龄，蓝点马鲛幼鱼日龄以耳石日轮数加4 计算，孵化日期则由捕捞日期减去日龄确定。本实验将第 1 日轮形成时间定为第 5 日龄，蓝点马鲛幼鱼日龄(Daily age, D)以耳石日轮数加 4 计算，孵化日期则由捕捞日期减去日龄确定。

2.2.3 生长轮纹读取

在Olympus BX53 显微镜（物镜×20，目镜×10）下采用透射光观察耳石切片，调整焦距和亮度，使用CCD 拍摄耳石横截面的全景图像。利用ImageJ 软件分析耳石横截面微结构图像，沿着腹侧日轮最清晰的生长轴从第1 日轮到近端面边缘进行计数，部分不清晰的生长轮纹数由邻近区域的生长轮纹数推算。每一样本由同一观察者进行3 次独立计数[21]，时间间隔至少1 个月，若几次计数的结果误差在10%以内则取其平均值，否则样本被摒弃。

2.2.4 环境数据获取

根据NOAA AVHRR 资料，建立莱州、威海、青岛和吕四近海（图1）2016 年和2017 年的日平均海水表面温度数据集，获取蓝点马鲛孵化期的平均海水表面温度。

2.3 统计分析

2.3.1 生长模型

本文采用以下几种备选生长模型拟合蓝点马鲛幼鱼的生长：

线性生长模型：

式中，Yt为叉长（或体质量），单位为mm（或g）；t 为日龄，单位为d；k 为相对生长速率的参数；Y∞表示渐近叉长（或体质量）；t0表示鱼类叉长（或体质量）为0 时的理论日龄；a、b、h、g 为常数。

图 1 蓝点马鲛幼鱼的采样位置示意图Fig. 1 Sampling locations of YOY Scomberomorus niphonius

应用相关指数（即拟合度，R2）和赤池信息准则（Akaike Information Criterion，AIC）选择最适模型，R2越大、AIC 值越小表示模型的拟合效果越好。AIC值计算公式为式中，n 为样本数；RSS 为残差平方和；k 为模型中参数个数。

2.3.2 生长率

采用绝对生长率（Absolute Growth Rate，AGR）和特定生长率（Specific Growth Rate，SGR）[22–25]来分析蓝点马鲛幼鱼的生长，其计算方程分别为式中，Y2为t2时叉长（或体质量）；Y1为t1时叉长（或体质量）；SGR 代表每日生长率百分比, SGR 单位为%/d；AGR单位为mm/d 或g/d。本研究采用的时间间隔为10 d。

2.3.3 数据分析

采用相关分析检验叉长（体质量）与日龄之间的关系，显著性水平P=0.01。数据采用Excel2016 软件进行分析，生长模型和生长率用OriginPro9.0 进行分析。

3 结果

3.1 耳石微结构

矢耳石横截面中心为一暗色的耳石原基，所有耳石均只有一个原基，自第一日轮开始的明暗相间的环纹即为日生长轮，暗带的形成定义为日轮沉积的标志。从原基到耳石边缘依次为核心区、不透明区和透明区。核心区内日轮由圆形逐渐变为椭圆形，轮纹间距逐渐增大；不透明区颜色较暗，生长轮相对较宽；透明区主要沿背腹轴和内侧面方向继续沉积，日轮相对较窄，宽度多变（图2）。

3.2 日龄和孵化日期

实验获得了215 尾蓝点马鲛幼鱼的耳石日龄数据，日龄范围为64～151 d，平均日龄为（98.0±23.1）d，优势日龄组为71～90 d，占总体的55%，日龄最小的为64 d，叉长197 mm，体质量63.0 g，最大的151 d，叉长452 mm，体质量706.1 g（表1，表2）。推定的孵化日期为2016 年5 月8 日至6 月15 日以及2017 年5月3 日至6 月10 日。两年的平均孵化高峰期为5 月20 日至6 月3 日，平均孵化日期在4 个采样区域间呈由南向北依次推迟趋势（表1）。平均孵化期显示出2017 年早于2016 年（P＜0.01），孵化时海水表面温度平均为17.3℃，两年间没有显著差异（P＞0.05，图3）。

3.3 生长模型

相关分析表明，叉长与日龄存在显著相关性（r=0.893，P＜0.01）。对比备选生长模型（表3），Logistic 生长模型的AIC 值最小且R2最大，叉长与日龄的关系符合Logistic 生长模型（图4），渐近叉长FL∞为439.7 mm，其关系式为

图 2 蓝点马鲛幼鱼矢耳石横截面微结构（红线表示日轮计数轴）Fig. 2 Microstructure of transverse section of sagittal otolith from YOY Scomberomorus niphonius (red line indicates the counting axis)

图 3 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼孵化日期频率分布直方图及其对应的海水表面温度变化曲线Fig. 3 Frequency distribution histogram of calculated hatching date of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea and its corresponding change carve of sea surface temperature

表 1 各采样区域蓝点马鲛幼鱼的叉长、体质量、日龄和孵化日期Table 1 Fork length, body weight, daily age and calculated hatching date of YOY Scomberomorus niphonius in each sampling region

表 2 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼日龄组成Table 2 Age composition of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

相关分析表明，体质量与日龄存在极显著相关性（r=0.856，P＜0.01）。研究发现（表4），Logistic 生长模型的AIC 最小且R2最大，体质量与日龄的关系符合Logistic 生长模型（图5），渐近体质量BW∞为506.6 g，其关系式为

3.4 生长率

叉长平均绝对生长率和特定生长率分别为2.45 mm/d和0.85 %/d，最大绝对生长率（5.20 mm/d）和最大特定生长率（1.89 %/d）出现在91～100 d，整体来看，绝对生长率和特定生长率随着日龄增大微弱减小，但变化不明显。体质量平均绝对生长率和特定生长率别为5.33 g/d 和2.68 %/d，最大绝对生长率（16.56 g/d）和最大特定生长率（6.22 %/d）分别出现在111～120 d 和91～100 d，整体上，绝对生长率随日龄增大先增大后减小，特定生长率随着日龄增大而减小（图6，图7）。

4 分析与讨论

图 4 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼叉长与日龄的关系Fig. 4 The relationship of FL and daily age of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

表 3 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼叉长生长模型的参数与AIC 的比较Table 3 The comparison of R2 and AIC of FL growth of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

表 4 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼体质量生长模型的参数与AIC 的比较Table 4 The comparison of R2 and AIC of BW growth model of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

耳石的形态变化和鱼体形态发育特征存在对应关系，刘志远等[26]根据大黄鱼（Larimichthys crocea）仔稚鱼不同发育阶段矢耳石形态发育和微结构特征，反演了大黄鱼早期生活史阶段的生长发育特征。蓝点马鲛卵黄囊期、前弯曲期的矢耳石形态最初近似圆形，随后前后方向拉伸逐渐变为椭圆形，幼鱼和成鱼耳石形状相对固定。对于较高日龄的幼鱼，耳石横向的或斜向的截面最适合显示矢状耳石的生长模型[27–28]。耳石和鱼体生长具有一定的协同性[29–30]，日轮宽度通常可以用作生长的代表，反映个体生长史[31]。从核心至耳石边缘，蓝点马鲛幼鱼耳石日轮呈现出先增宽后变窄的趋势。

产卵期和孵化期的迟早主要是以水温为转移[32–33]，导致了物候现象的纬度差异和年际波动，4 个区域的蓝点马鲛产卵期的差异反映了各地春季海水升温的迟早。两个年份之间进行比较，2017 年春季升温较快，平均孵化时间较2016 年提前约1 周。本研究发现蓝点马鲛的平均孵化时间对应的海水表面温度为17.3℃，这与姜屹倩等[34]报道的蓝点马鲛胚胎发育的最适水温范围（15～21℃）相吻合。蓝点马鲛的产卵和孵化与其饵料生物有着密切联系。蓝点马鲛鱼卵仔稚鱼阶段的死亡率极高（一般超过95%），快速的生长有利于缩短仔稚鱼阶段的持续时间[10,20,35]。日本鳀（Engraulis japonicus）、斑鰶（Konosirus punctatus）等鲱形目（Clupeiformes）鱼类在5 月中、下旬进入产卵期，为蓝点马鲛仔稚鱼提供了饵料生物环境[9,33,36]。本文通过耳石日轮计数推定蓝点马鲛孵化高峰期为5 月下旬至6 月初，该时间适宜的温度和丰富的食物条件有利于蓝点马鲛仔稚鱼的积极觅食和快速生长，利于提高存活率[37]。

蓝点马鲛幼鱼的生长受饵料、温度、光照、盐度、溶解氧等方面的影响，不同地理区域、性别、生长发育阶段所适合的生长方程也有差异。在本文所研究的4 个海区，蓝点马鲛幼鱼的生长模式呈现出一定的差异，以所有样本的平均生长曲线为基准，吕四近海的幼鱼生长较慢，在60～100 日龄区间，青岛近海的幼鱼个体生长较慢，120 日龄后，个体生长高于平均生长（图4，图5）。不同海域间蓝点马鲛幼鱼生长的差异可能是由食物条件的差异引起的。北黄海和渤海比南黄海具有更高的磷酸盐浓度[38]，夏季山东半岛南岸近海初级生产力高于黄海南部近海海域[39]。因此相较于吕泗海域，山东近海的3 个采样地浮游动植物饵料条件更加优越，通过食物链和食物网作用于蓝点马鲛鱼的生长。本研究中蓝点马鲛幼鱼性腺成熟度均为Ⅰ期，不能分辨雌雄。在幼鱼阶段，随着日龄增大，蓝点马鲛鱼的叉长生长减慢，体质量的主要生长期在120 日龄前（图5 至图7）。

一般在拟合鱼类早期生长时，Gompertz 模型使用较多，宋超[10]发现蓝点马鲛仔稚鱼叉长和日龄比较符合指数模型或Gompertz 模型。基于蓝点马鲛叉长−体质量的匀速生长，牟秀霞等[13]采用Von Bertalanffy 模型描述成鱼的生长规律。本研究发现，蓝点马鲛幼鱼叉长和体质量均适合Logistic 生长模型。Logistic 模型不仅适用于鱼类整个生命周期的生长，而且能够描述对应于季节性温度变化的阶段性生长，尤其适用于描述鱼类体质量的“S 型”（图4）生长特征[24]。

图 5 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼体质量与日龄的关系Fig. 5 The relationship of BW and daily age of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

图 6 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼叉长及体质量的绝对生长率Fig. 6 AGR of FL and BW of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

图 7 黄、渤海蓝点马鲛幼鱼叉长及体质量的特定生长率Fig. 7 SGR of FL and BW of YOY Scomberomorus niphonius in the Yellow Sea and Bohai Sea

邱盛尧等[40]将蓝点马鲛资源开发利用划分为4 个阶段，即原始阶段（1962 年以前）、发展阶段（1962–1976 年）、充分利用阶段（1977–1989 年）和过度利用阶段（1990 年以后），这4 个阶段对应的蓝点马鲛幼鱼生长至9 月下旬时平均叉长分别为169 mm、174 mm、322 mm 和362 mm。本研究发现蓝点马鲛幼鱼9 月下旬时平均叉长可达400 mm，早期生长较以往进一步加快。据报道野生蓝点马鲛初孵仔鱼培育20～25 d就能得到全长50 mm 以上的蓝点马鲛鱼苗[41]，表现出巨大的生长潜力。在本研究所取的幼鱼阶段（2～5月龄），蓝点马鲛叉长日平均绝对生长率为2.45 mm/d，比大多数野生海洋鱼类生长更快。在日龄为131～140 d发现了叉长和体质量的负增长，可能是采样地的差异造成的，该日龄组的蓝点马鲛幼鱼样本大多数（89%）来自吕四近海（图4，图5）。

捕捞强度的增加和竞争种（其他高营养级捕食者）的资源衰退，促进了蓝点马鲛生长的加快[12]。全球变暖背景下，温度升高也有利于蓝点马鲛早期生长加快[10,42]，这也可能是幼鱼生长速率发生年代际变化的原因[43–44]。捕捞进化、气候环境变化的影响以及个体发育特征，可能是今后深入研究蓝点马鲛生长需要进一步探讨的重要因素。