达里湖瓦氏雅罗鱼耳石质量与年龄关系

徐聚臣，段友健，骆小年，蔡忠璐，何 宇，刘 旋，刘嘉诚，韩牧轩，孙立孝

(1.大连海洋大学 水产与生命学院，辽宁 大连 116021；2.达里湖渔场，内蒙古 赤峰 024000)

鱼类硬组织上所具有的轮纹一直被广泛用作鱼类年龄鉴定工作。耳石作为鱼体内部沉积的钙化结石组织，在其形成过程中由于形成了清晰的轮纹形态结构和保持了稳定化学组成，从而记录了个体生活史中丰富的信息[1]。Reibisch[2]最早发现耳石上的年轮，1971年Pannella[3]首先报道了银无须鳕(Merlucciusbilinearis)耳石上存在日轮，此后耳石开始作为常见材料运用到鱼类年龄鉴定工作中。后续研究发现，由于耳石具有不断生长的特点[4]，耳石质量分析也成为鉴定或辅助鱼类年龄的一种方法。

达里湖又称为达里诺尔湖，位于内蒙古贡格尔草原，是内蒙古第二大内陆湖泊，属于典型的高碱碳酸盐型半咸水湖泊，pH 超过9.6，地质证据和湖泊演化历史表明，该湖是在全新世晚期以来，在数千年的时间内由淡水湖泊快速演化而成[5]。由于过高的碱度和pH以及Ca2+的缺乏，湖里仅存有瓦氏雅罗鱼(Leuciscuswaleckii)、鲫鱼(Carassiusauratus)、达里湖高原鳅(Triplophysadalaica)和麦穗鱼(Pseudorasboraparva)4种鱼类[6]。其中，瓦氏雅罗鱼具有极强的耐寒耐盐碱能力，是达里湖中最主要的经济鱼类。当前达里湖鱼类资源受全球性气候周期性波动、鸟类捕食以及人类经济活动的影响，渔业资源量明显减少。瓦氏雅罗鱼是达里湖内的优势种类，在生态系统中扮演着重要角色，其资源量的变动、消失或者迁徙会引起湖泊生态系统结构和功能的失衡。鱼类的年龄鉴定对渔业资源的评估具有重要的意义，达里湖瓦氏雅罗鱼的年龄生长的研究目前主要集中在以鳞片作为年龄鉴定材料方面。解玉浩等[7]认为，该鱼鳞片的年轮特征与鲤鱼(Cyprinuscarpio)较为相近。张建明等[8]的研究表明，该鱼年龄组成以3龄和4龄为主，且年龄组成简单。安晓萍等[9]的研究同样表明，3～4龄为该鱼的主要年龄组成，但渔获物中未出现1龄样本。蔡忠璐等[10]对达里湖瓦氏雅罗鱼微耳石、鳞片、脊椎骨、鳃盖骨和匙骨5种年龄鉴定材料进行了比较，结果表明，耳石鉴定结果吻合率最高，是达里湖瓦氏雅罗鱼的最佳年龄鉴定材料。笔者旨在研究达里湖瓦氏雅罗鱼微耳石质量和年龄的关系，为其在后续年龄鉴定乃至渔业资源保护方面提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 样品来源

2017年5月至2018年1月期间，在内蒙古达里湖按季度4次随机采集瓦氏雅罗鱼404尾，在新鲜状态下测量其全长、体长(精确至1 mm)和体质量(精确至0.1 g)等常规生物学指标，并提取左、右微耳石。

1.2 耳石处理

耳石编号后采用酒精浸泡清洗去除薄膜和黏液，将耳石放入烘箱中以60 ℃烘干24 h，用电子天平称量其左右耳石的质量(精确至0.0001 g)。使用热熔胶将耳石统一按一定方向固定于载玻片上[11]，依次用1000#、1200#、1500#、2000#砂纸适当打磨，打磨过程中要将砂纸湿润，防止耳石打磨碎裂，然后用抛光纸抛光，再将热熔胶高温熔化取下耳石，用透光率更高的透明指甲油将打磨的平面固定在载玻片上翻面打磨，同样方法打磨耳石另一方向，打磨过程中需频繁在显微镜下观察，直至出现清晰轮纹。方法参照文献[12]，确定并读取年龄。根据具体年轮特征和采样时间将读取年龄四舍五入至整数龄。

1.3 数据统计分析

瓦氏雅罗鱼左、右微耳石的质量的成对t检验结果表明，左、右耳石无显著质量差异(P>0.05)，统一采用左侧耳石称量质量。分别采用直线、幂函数、指数函数和多项式4种回归方程拟合耳石质量与体长、年龄之间的关系以及体长与年龄之间的关系。选用相关系数(r2)最高的作为最优拟合方程。数据分析与图表制作使用Excel 2010和SPSS 25软件完成。

2 结 果

2.1 瓦氏雅罗鱼耳石轮纹特征

耳石磨片在透光条件下，由中央核心区向边缘逐渐变淡(图1)。轮纹中较宽的亮带与较窄的暗带交替出现，其分别对应夏季的快速生长期和冬季的缓慢生长期。透明带与不透明带交界处即为年轮。年轮在靠近核心区分布间距较为宽大，向核外则逐渐缩小。

图1 瓦氏雅罗鱼微耳石磨片年轮特征Fig.1 Annual ring characteristics of lapillus of Amur ide L.waleckii

2.2 瓦氏雅罗鱼年龄结构

将404个样本年龄分布、耳石质量和体长汇总整理(表1、图2)。由表1、图2可见，鉴定的瓦氏雅罗鱼最小年龄为1龄，最大年龄为13龄。该种群以3龄和4龄鱼为优势，占总样本数的58.6%，其中3龄鱼127尾，占总样本数31.4%，4龄鱼110尾，占总样本数27.2%。

表1 瓦氏雅罗鱼各年龄组耳石质量、体长与体质量统计分布Tab.1 Statistical distribution of otolith weight,body length and body weight of Amur ide L.waleckii in each age group

图2 瓦氏雅罗鱼各年龄组样本数量分布Fig.2 The sample number distribution of Amur ide L.waleckii in different age groups

2.3 耳石质量与体长、年龄的关系

对所得数据进行分析，以相关系数(r2)作为选择指标，选择r2最高的作为最佳拟合方程。

耳石质量与年龄关系：mO=-0.0445A2+1.9601A-1.3978(r2=0.8772)

(1)

耳石质量与体长关系：mO=0.00001L2.5454(r2=0.8619)

(2)

体长与年龄关系：L=-2.0062A2+35.717A+70.04(r2=0.7484)

(3)

耳石质量/体长与年龄的关系：mO/L=0.0001A2+0.0068A+0.0056(r2=0.8257)

(4)

式中，mO为耳石质量，A为年龄，L为体长。

由拟合方程(表2)可以看出，除耳石质量与体长最佳拟合方程为幂函数外，其余均为多项式。在多项式拟合方程中，高次多项式拟合方程的相关系数略高于低次多项式，但由于多次多项式方程较二次多项式相关系数提高并不显著，且拟合方程形式过于复杂。故在此选用二次多项式最佳。

表2 耳石质量与年龄拟合多项式方程Tab.2 The fitting polynomial equations between otolith weight and age

2.4 耳石质量与体长的重叠度

瓦氏雅罗鱼各年龄组间耳石质量和体长均有不同程度的重叠(图3、图4)，各年龄组耳石质量平均重叠度为48.7%，体长重叠度达77.3%。7龄以下瓦氏雅罗鱼的耳石质量平均重叠度为46.2%，8龄、9龄及10龄瓦氏雅罗鱼的耳石质量与体长的重叠度分别为100%、82.5%、97.3%；7龄以下瓦氏雅罗鱼的体长平均重叠度为62.5%，8至10龄的平均重叠度为86.4%。高龄个体的耳石质量和体长因样本量太少而不具有统计学意义。

图3 瓦氏雅罗鱼耳石质量与年龄分布Fig 3 Distribution between otolith weight and age of Amur ide L.waleckii

图4 瓦氏雅罗鱼体长与年龄分布Fig 4 Distribution between body length and age of Amur ide L.waleckii

2.5 用耳石质量检验耳石年龄读数的准确性

通过拟合方程可见，用耳石质量作为指标与年龄、体长等建立的关系方程其相关系数(r2)均在0.82以上，明显高于体长与年龄的拟合方程的相关系数(r2=0.7484)。且耳石质量与年龄的相关性比与体长的相关性更高[方程(1)r2>方程(2)r2]，说明耳石质量与年龄关系更加紧密。因此，可选用耳石质量进行年龄鉴定。

由图2和图5可见，瓦氏雅罗鱼的年龄组成分布和耳石质量分布趋势十分相似 。χ2检验的结果显示，年龄分布频率和耳石质量分布频率之间无显著差异(P>0.05)。由此也可以看出，由耳石质量鉴定瓦氏雅罗鱼的年龄是可行的。

图5 瓦氏雅罗鱼微耳石质量分布Fig 5 Weight distribution of lapillus in Amur ide L.waleckii

2.6 用耳石质量直接估算年龄

图6 瓦氏雅罗鱼推算年龄与计数年龄分布Fig.6 Distribution of estimated age and counting age of Amur ide L.waleckii

3 讨 论

3.1 耳石质量估算鱼类年龄的优点

诸多研究表明，耳石作为鱼类年龄的鉴定材料，其稳定性和准确性优于其他骨质材料[13-17]。尤其对于高龄个体的年龄鉴定，耳石能够降低读龄过程中的误差[18-20]。目前最常见的耳石处理方法有直接观察、断裂灼烧和包埋打磨。后两者方法操作较为复杂，而直接观察多用于耳石小而薄的鱼种[21]。因此，耳石质量推断年龄是一种新的年龄鉴定方法。有研究表明[22-25]，耳石质量和年龄关系密切，其质量随年龄的增大呈线性增加，耳石质量可以作为许多鱼类的年龄鉴定材料。由于耳石获取较为简单，且其质量可以被准确重复测定。诸多学者已使用该方法进行鱼类年龄的测定，并认为该方法相比于读取耳石轮纹具有方法快捷、操作简单等优点[26-30]。

3.2 耳石质量作为达里湖瓦氏雅罗鱼年龄鉴定的可行性

根据对达里湖水环境调查显示[31-32]，近年来达里湖水位连年下降，导致其水化学常规指标普遍上升。碱度均值由44.9 mmol/L增至53.6 mmol/L，盐度由6.24 g/L增至6.46 g/L。张玉等[33]在2007年5月的调查显示，此时湖水平均溶解氧水平达到8.04 mmol/L，pH为7.11～9.82。在达里湖这种高盐碱高pH的水体中生活的瓦氏雅罗鱼具有生长速度缓慢、寿命较长的特点。Pawson[34]对金色小沙丁鱼(Sardinellaaurita)的研究表明，对生长速度过快的鱼类，耳石质量鉴定年龄的方法不一定准确。因此对于瓦氏雅罗鱼这类生长缓慢，寿命较长的种类，使用耳石质量鉴定年龄不失为一种好的方法。

本试验结果显示，瓦氏雅罗鱼耳石质量和年龄呈显著相关。通过不同年龄组耳石质量与体长分布图及耳石质量与年龄分布图可见，耳石质量受年龄影响较大，和年龄之间存在一定函数关系。用耳石质量推算的年龄和实际年龄对比并无明显差异，因此，可以认为耳石质量可以作为瓦氏雅罗鱼年龄鉴定的手段。

3.3 存在的问题与展望

使用耳石质量鉴定年龄目前还存在如何提升精确度和准确度的问题。使用耳石质量直接推测年龄与直接读取耳石轮纹鉴定年龄相比，还是缺乏更加准确直观的判断效果。目前对耳石生长机理研究并不完全清楚，已有诸多研究表明，耳石的生长在一定程度上受到体长生长及水环境的影响，如安氏新银鱼(Neosalanxanderssoni)，其矢耳石长半径与体长存在线性关系[35]。因此对耳石形成和生长机理研究的深入对建立更加合理的数学模型有着巨大的帮助。

瓦氏雅罗鱼作为一种高价值的经济鱼类，长期捕捞和急剧的气候变化会导致种群一定程度上的年龄组成结构单一，这种情况对建立的数学模型精确度会产生一定影响。所以，针对高龄鱼样本还需要进一步探讨。尽管如此，使用耳石质量鉴定瓦氏雅罗鱼年龄具有科学性和客观性，相对于其他年龄鉴定方法，其过程简单、经济、快捷的优点均使得其在年龄鉴定和渔业资源评估等工作中有广泛的应用价值。