刀鱭、鳳鱭和湖鱭矢耳石的形態(tài)學(xué)比較研究

姜 濤,楊 健,劉洪波,沈新強(qiáng)

(1.上海海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海 201306;2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 淡水漁業(yè)研究中心,中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境與資源重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫 214081;3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 東海水產(chǎn)研究所,上海 200090)

鱭屬(Coilia)魚(yú)類隸屬于鯡形目 科(Engraulidae),其中刀鱭(Coilia nasus)和鳳鱭(Coilia mystus)為其中的兩種重要的經(jīng)濟(jì)魚(yú)類。刀鱭分為洄游型和定居型兩類,其中洄游型主要分布于長(zhǎng)江、錢塘江、甌江口等地區(qū);定居型(常被稱為湖鱭Coilia nasus taihuensis)主要分布在太湖、巢湖等長(zhǎng)江下游湖泊中[1]。刀鱭資源由于過(guò)度捕撈和水體污染而日益匱乏[2-4],小型化、低齡化、種群結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化現(xiàn)象也日益嚴(yán)重[5]。鳳鱭主要分布于中國(guó)東南沿海,其又可以分為長(zhǎng)江、錢塘江等幾個(gè)生態(tài)型[6]。其中長(zhǎng)江鳳鱭是目前長(zhǎng)江口地區(qū)唯一能形成魚(yú)訊的經(jīng)濟(jì)類漁獲對(duì)象。但是由于連年的高強(qiáng)度捕撈以及天然產(chǎn)卵場(chǎng)破壞和水體的污染使鳳鱭個(gè)體小型化、資源量下降嚴(yán)重[7,8]。如何更好地利用和保護(hù)鳳鱭以及刀鱭資源已成為當(dāng)前重要的課題。

迄今,對(duì)于刀鱭、鳳鱭、湖鱭形態(tài)的分類標(biāo)準(zhǔn)尚存不足,如刀鱭和鳳鱭在外部形態(tài)上較為相近,傳統(tǒng)的區(qū)分手段主要通過(guò)臀鰭條數(shù)和縱列鱗數(shù)等,但這些可數(shù)性狀存在重復(fù)和交叉[9];同時(shí),由于主要采用的是魚(yú)體外部形態(tài)的數(shù)據(jù),其與魚(yú)體生理?xiàng)l件關(guān)系密切,變異較多;再有,對(duì)于湖鱭是否可以作為一個(gè)亞種仍存爭(zhēng)議[10-12]。耳石是一種位于魚(yú)體內(nèi)耳前庭區(qū),用于聽(tīng)覺(jué)和身體平衡的硬組織,是硬骨魚(yú)類中最先鈣化的結(jié)構(gòu)。魚(yú)體內(nèi)一共有3對(duì)耳石,其中較大的一對(duì)為矢耳石(sagitta),其余兩對(duì)為星耳石(asteriscus)和微耳石(lapillus)。耳石的主要成分為碳酸鈣(CaCO3)并含有有機(jī)物及一些微量元素,一旦形成很少發(fā)生再吸收現(xiàn)象,比較穩(wěn)定[13]。 近年來(lái),不同種屬、種群間耳石形態(tài)存在著差異的現(xiàn)象逐漸得到重視,且被嘗試用于魚(yú)類的鑒別之中[14-17]。耳石形態(tài)除了與種屬有關(guān),也與其生活環(huán)境有關(guān)[16]。利用這點(diǎn)可以嘗試進(jìn)行魚(yú)類的種群結(jié)構(gòu)分析,地理種群鑒別等研究。目前針對(duì)鱭屬魚(yú)類的耳石形態(tài)分析很少[9,18],且主要涉及種間耳石某些可量數(shù)據(jù)的比較,而對(duì)于種內(nèi)不同地理群的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析尚缺。另外,上述研究均需要將耳石碾磨至核心暴露的狀態(tài)。這種人為的前處理有可能導(dǎo)致耳石上一些結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征的損失,值得引起注意。再有,研究刀鱭、鳳鱭等“海-江”洄游性魚(yú)類的種群結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)較為困難,且報(bào)道較少[4,19],不同水域群體的差異性和關(guān)聯(lián)性尚不明了。如果能利用既與魚(yú)類生活環(huán)境相關(guān),又比較穩(wěn)定的耳石結(jié)構(gòu)作為鑒別的標(biāo)準(zhǔn),將有望提高種內(nèi)和種間群體的判別的效率。借鑒國(guó)內(nèi)外耳石形態(tài)學(xué)的種群判別的經(jīng)驗(yàn)[16,18,20-21],本研究嘗試測(cè)量鳳鱭、湖鱭以及不同采樣水域刀鱭個(gè)體的耳石形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征,歸納出可用于比較的耳石形態(tài)總體測(cè)量框架,在研究種間、種內(nèi)耳石形態(tài)差異性的基礎(chǔ)上,驗(yàn)證該框架體系的可行性;一方面為今后嘗試基于耳石形態(tài)進(jìn)行刀鱭、鳳鱭、湖鱭鑒別提供理論基礎(chǔ);另一方面,為了解不同水域刀鱭群體間的相互關(guān)聯(lián)性,從而更合理地利用和保護(hù)其資源提供可能的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究中的刀鱭標(biāo)本采自長(zhǎng)江口崇明島(30尾,體長(zhǎng) 26.3～30.5cm)、152海區(qū) 4區(qū)(32尾,體長(zhǎng)25.6～31.2cm)、甌江口(18 尾,體長(zhǎng) 14.1～32.1cm)水域;鳳鱭標(biāo)本采自浙江省舟山市定海區(qū)金塘鎮(zhèn)北部水域(30尾,體長(zhǎng)11.6～23.9cm);湖鱭個(gè)體采自太湖平臺(tái)山水域(30尾,體長(zhǎng) 10.3～15.5cm)(表1)。取樣點(diǎn)如圖1所示。

表1 刀鱭、鳳鱭和湖鱭的采樣資料Tab.1 Sampling details of Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis,and Coilia nasus

圖1 刀鱭、鳳鱭和湖鱭的采樣水域Fig.1 Map of the sampling waters of Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis,and Coilia nasus

1.2 方法

1.2.1 耳石標(biāo)本的前處理

自刀鱭內(nèi)耳附近取出矢耳石,于去離子水中去除外包膜以及黏液后于培養(yǎng)皿內(nèi)自然晾干。待晾干后,將耳石近軸面向上,遠(yuǎn)軸面向下,背部朝上置于解剖鏡下拍攝整體形態(tài)。

1.2.2 耳石形態(tài)測(cè)量框架

由于刀鱭矢耳石的形態(tài)最為復(fù)雜,為更全面地進(jìn)行形態(tài)學(xué)描述和測(cè)量,本研究參考郭弘藝[9]和張波等[15]的方法先對(duì)刀鱭矢耳石各部分進(jìn)行了定義(圖2)：翼葉：耳石前端、背側(cè)的突起;基葉：耳石前端、腹側(cè)的突起;主間溝：翼葉和基葉間的凹陷;背側(cè)突起：耳石背側(cè)突起;腹側(cè)突起：耳石腹側(cè)突起;主凹槽：耳石近軸面表面,自主間溝開(kāi)始延伸的凹槽。鳳鱭和湖鱭的再參照其定義對(duì)應(yīng)的部分。

圖2 刀鱭右矢耳石內(nèi)側(cè)面特征Fig.2 Medial surface view of right sagittal otolith of Coilia nasus

參考 Turan[17]所使用的測(cè)量框架以及上述耳石術(shù)語(yǔ)設(shè)置耳石測(cè)量框架。如圖3利用IPP6.0軟件測(cè)量端點(diǎn)(P1-P6)之間距離獲得 12組形態(tài)數(shù)據(jù)(D1～D12),由于鱭耳石在后部較尖,所以選用并除以 D3去除耳石形態(tài)大小的影響獲得11組處理后數(shù)據(jù)。所得11組數(shù)據(jù)利用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析、判別分析以及聚類分析。

圖3 耳石測(cè)量框架Fig.3 Truss networks for the otolith distance measurements

2 結(jié)果

2.1 耳石形態(tài)

表2所示為測(cè)量的11組數(shù)據(jù),其中除D5/D3其余11組數(shù)據(jù)差異顯著(one-way ANOVA,P＜0.01)。本研究中,刀鱭、湖鱭和鳳鱭 3者耳石形態(tài)之間除D5/D3差異不顯著(P=0.414)外,其他參數(shù)均極其顯著(P＜0.01)。其中刀鱭和湖鱭之間除了 D4/D3、D5/D3、D10/D3和 D11/D3,刀鱭和鳳鱭之間除了D5/D3,湖鱭和鳳鱭之間除了D5/D3和D8/D3外,其余參數(shù)均差異顯著(P＜0.01)。僅從刀鱭來(lái)看,崇明刀鱭和黃海刀鱭之間各項(xiàng)參數(shù)均不顯著(P＞0.05),但它們與甌江口刀鱭之間除 D1/D3、D2/D3、D5/D3和D8/D3之外,其余參數(shù)均差異顯著(P＜0.01)。

鳳鱭、刀鱭和湖鱭耳石形態(tài)一般呈現(xiàn)為：耳石較扁,呈橢圓形,一側(cè)分叉,耳石背向體軸彎曲,主凹槽不封閉,腹側(cè)突起較多,多為三角狀和晶狀,一些樣本在背側(cè)靠近后端處有一明顯晶桿狀突起,主凹槽和基葉較穩(wěn)定。

刀鱭耳石(圖4a、b、c)翼葉較明顯,與基葉大小相當(dāng),耳石后端較鳳鱭尖銳,主間溝明顯,后背角和腹部平坦,耳石中心靠前端,基葉腹端突出不明顯。本研究所采集的個(gè)體中甌江口刀鱭和崇明、黃海刀鱭耳石在耳石基葉上差異明顯表現(xiàn)為基葉較后兩者發(fā)達(dá),其與刀鱭其他種群差異主要在于耳石前部的D6/D3、D7/D3、D10/D3和D11/D3。其中D6/D3和D7/D3較大,使得耳石形態(tài)較高、耳石背側(cè)部分較腹側(cè)部分大;D11/D3較大使得翼葉較靠近背部;D10/D3較大使得其基葉較為發(fā)達(dá)。

鳳鱭耳石(圖 4d)較刀鱭和湖鱭耳石厚,翼葉不明顯,基葉較突出,后端鈍圓,背側(cè)較光滑少突起,主間溝較不明顯,后背角向后突出傾斜,腹部突出明顯,耳石重心靠后端,基葉腹端突出明顯。其與刀鱭主要差異在于 D1/D3、D2/D3、D6/D3、D7/D3、D10/D3和D11/D3。其中D1/D3和D2/D3較小使得耳石背部較短,向背后端突出明顯;D1/D3、D5/D3較小和 D6/D3較大使得耳石后端較短,比較鈍圓;D7/D3和D11/D3較大反應(yīng)為耳石翼葉靠背向且突出不明顯;D5/D3較小使得腹前端較小,D10/D3較大反應(yīng)為腹部向外突出明顯,樣本內(nèi)部D5/D3和D10/D3差異較刀鱭小,腹部前后端大小相近,耳石基葉突出顯著。

湖鱭耳石(圖 4e)翼葉較鳳鱭明顯,但與刀鱭相比較小,主間溝較不明顯,后端較刀鱭鈍圓但不及鳳鱭,后背角略向后突出傾斜,腹部較為突出。其與刀鱭耳石形態(tài)主要差異在于耳石背側(cè)的 D1/D3、D2/D3、D7/D3。其中 D1/D3、D2/D3較小,使得P1P2P4構(gòu)成的耳石背側(cè)三角較短,整個(gè)背上角部分向后突出;D7/D3較大和D11/D3較小使得翼葉突出較不明顯(圖4)。

圖4 刀鱭、鳳鱭和湖鱭的右耳石Fig.4 Right otoliths of Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis,and Coilia nasus

表2 鳳鱭、刀鱭和湖鱭耳石測(cè)量端點(diǎn)間距離的比值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.2 Ratios of the otolith distance measurements in Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis and Coilia nasus(mean±SD)

2.2 耳石的種間和種內(nèi)差異

為分析刀鱭、鳳鱭和湖鱭耳石形態(tài)上差異,討論測(cè)量框架的客觀準(zhǔn)確性,建立典型判別函數(shù)得點(diǎn)圖(圖5),并進(jìn)一步從11組形態(tài)數(shù)據(jù)中獲取了對(duì)判別貢獻(xiàn)度最大的 4組數(shù)據(jù)(D2/D3、D4/D3、D11/D3和D12/D3),建立了典型Fisher判別函數(shù)：

258.380 D11/D3-1024.124 D12/D3-1361.756為討論刀鱭不同地區(qū)種群間的差別,利用11組形態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行判別分析,獲取了貢獻(xiàn)度最大 3組數(shù)據(jù)(D1/D3、D5/D3和 D6/D3),并建立了 Fisher判別函數(shù)：

將各組數(shù)據(jù)代入 Fisher判別函數(shù)獲得函數(shù)值。以最大函數(shù)值所對(duì)應(yīng)的類別項(xiàng)作為判別結(jié)果,并用其對(duì)樣品進(jìn)行驗(yàn)證。其中對(duì)于鳳鱭樣品和湖鱭樣品代入判別函數(shù)后能準(zhǔn)確判別,其正確率可達(dá)100%。刀鱭樣品代入判別函數(shù)后能正確判別為刀鱭樣品的為94.3%,僅有5.7%(4尾)可能被誤判為湖鱭樣品(皆為甌江口刀鱭)(表3)。刀鱭各地區(qū)種群間存在誤判,其中崇明刀鱭的判別準(zhǔn)確率在 73.3%,其中 3.3%誤判為甌江口刀鱭,23.4%誤判為黃海刀鱭;甌江口刀鱭的判別準(zhǔn)確率在 83.3%,其中 5.6%誤判為崇明刀鱭,11.1%誤判黃海刀鱭;黃海刀鱭的判別準(zhǔn)確率在56.25%,其中31.25%誤判為崇明刀鱭,13.5%誤判甌江口刀鱭(表3)。典型判別函數(shù)圖顯示(圖5a),刀鱭、湖鱭和鳳鱭群體組質(zhì)心相距較遠(yuǎn),在函數(shù) 1(x軸)方向上即可以明顯地識(shí)別出刀鱭,湖鱭和鳳鱭樣品,在函數(shù)2(y軸)方向上刀鱭和鳳鱭樣品距離較近而湖鱭與兩者之間有一定距離。圖 5b所示為刀鱭各地區(qū)種群典型函數(shù)判別分析結(jié)果;在函數(shù) 1*(x軸)上崇明刀鱭和黃海刀鱭距離較近而甌江口刀鱭與之相距甚遠(yuǎn),在函數(shù) 2*(y軸)上崇明刀鱭和甌江口刀鱭之間的距離較黃海刀鱭的距離要近;此外,崇明刀鱭和黃海刀鱭在兩個(gè)方向上皆存在很大程度上的混雜。

表3 耳石形態(tài)判別分析對(duì)所觀測(cè)刀鱭、鳳鱭和湖鱭的預(yù)測(cè)分類及準(zhǔn)確率Tab.3 Predicted classification and the correct rate of discriminant function analysis based on the otolith distance measurements of Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis and Coilia nasus

圖5 耳石形態(tài)的典型函數(shù)判別結(jié)果Fig.5 Canonical plot scores from discriminant function analysis of otolith morphological measurements

使用層次聚類分析討論以上11組數(shù)據(jù),討論鳳鱭、刀鱭各地理種群以及湖鱭間種群內(nèi)及種群外的關(guān)系。聚類方法為組間連接,以歐式距離衡量個(gè)體之間距離(圖6)。其中CMCE和ZSCE聚為第一小類其個(gè)體距離為0.051;OJCE和第一小類聚為第二小類,其距離為0.128;CET和第二小類聚為第三小類,其距離為0.149;ZSCM和前面的第三小類間的距離為0.25。

圖6 刀鱭、鳳鱭與湖鱭耳石形態(tài)的聚類分析結(jié)果Fig.6 The dendrogram for hierarchical cluster analysis by morphology on the sagittal otolith of Coilia mystus,Coilia nasus taihuensis and Coilia nasus

3 討論

3.1 耳石形態(tài)測(cè)量框架的選擇

耳石框架的選擇的基本即需要最大程度上反映耳石的真實(shí)情況。傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)的測(cè)量方法主要分析的是耳石的長(zhǎng)、高等并不能完全反映耳石的特征;另一些研究方法需要圍繞著耳石核心展開(kāi)框架[9,16,18]。其優(yōu)點(diǎn)在于有一個(gè)公共參考的基點(diǎn),可以精確地分析耳石形態(tài)特征,同時(shí)可以為耳石形態(tài)研究設(shè)定一個(gè)統(tǒng)一的框架,但其局限性也同樣存在。根據(jù)筆者對(duì)比原始狀態(tài)和碾磨至核心暴露狀態(tài)耳石的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：(1)以耳石核心為基點(diǎn)的分析的框架主要是從耳石核心出發(fā),框架中很多數(shù)據(jù)是耳石形態(tài)內(nèi)數(shù)據(jù)對(duì)于耳石形態(tài)的整體信息有一定程度上的損失;(2)由于這種框架的重點(diǎn)在于耳石核心,而并不能保證不同樣品間剖面方向上的統(tǒng)一,存在相當(dāng)程度上的誤差,不利于分析,可能發(fā)生有的樣品在磨至核心時(shí)其一邊已經(jīng)損失很多而另一邊尚在固定的樹(shù)脂中;(3)耳石核心的剖磨處理相對(duì)而言比較復(fù)雜,對(duì)于某些特殊的魚(yú)類耳石,核心磨出時(shí)其耳石輪廓不能獲得或者已經(jīng)缺損(例如耳石邊緣上的晶狀突起和某些形狀比較特殊,核心向外凸出的耳石);(4)筆者在分析刀鱭幼魚(yú)的工作中發(fā)現(xiàn)對(duì)于耳石較小的樣品(如仔稚魚(yú))而言,由于其個(gè)體較小,邊緣上的形態(tài)特征在碾磨過(guò)程中更容易被破壞。

為了避免上述局限性,本研究選擇了對(duì)原始狀態(tài)下的耳石進(jìn)行測(cè)量,以獲取其形態(tài)信息的方法。目前比較普遍的相關(guān)測(cè)量方法多為構(gòu)建一個(gè)耳石整體形態(tài)的測(cè)量框架,獲得一系列可以比較的形態(tài)學(xué)特征數(shù)據(jù)[14,17,23]。其共同點(diǎn)在于直接從耳石全形態(tài)上構(gòu)建測(cè)量框架,盡量避免人為加工和操作所帶來(lái)的誤差。本研究中所使用的測(cè)量框架主要是基于統(tǒng)一類型的耳石其特征一致或者相近,從而利用其形態(tài)上的共同的“特征點(diǎn)”(遠(yuǎn)端點(diǎn)或者是曲率拐點(diǎn))進(jìn)行耳石形態(tài)上的抽象和歸納。其優(yōu)點(diǎn)在于不用對(duì)耳石進(jìn)行多余的處理操作,只需要拍照后使用軟件進(jìn)行形態(tài)測(cè)量即可分析判斷;此外從框架與耳石的符合度來(lái)看也不難發(fā)現(xiàn)使用這種方法所得出的框架能更好地反映耳石的整體形態(tài)特點(diǎn)。其缺點(diǎn)在于“特征點(diǎn)”的選擇,如何獲取共同的特征點(diǎn),客觀地反映耳石形態(tài)特征避免人為選擇誤差是主要的問(wèn)題;此外,耳石形態(tài)測(cè)量有多種框架,需要選擇一種簡(jiǎn)單并能分別耳石形態(tài)差異的框架。本研究所使用的框架主要參考Turan[17]。在耳石形態(tài)上刀鱭、鳳鱭和湖鱭與地中海竹 魚(yú)(Trachurus mediterraneus)形態(tài)類似,都為類橢圓形、前端分叉、基葉、翼葉和主間溝明顯,形態(tài)輪廓上較為相似。不過(guò)鳳鱭、湖鱭和刀鱭耳石后端較尖銳,故本實(shí)驗(yàn)中考慮將后端點(diǎn)合并為一個(gè)端點(diǎn)。

本研究使用 D3作為去除耳石大小差異的標(biāo)準(zhǔn),而不是使用傳統(tǒng)意義上耳石全長(zhǎng)和魚(yú)體長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,主要是基于兩點(diǎn)考慮：(1)如果沒(méi)有獲取耳石核心位置,則耳石全長(zhǎng)的測(cè)量存在相當(dāng)?shù)恼`差,因?yàn)槎L(zhǎng)軸長(zhǎng)通常取耳石中心到最后端的垂直距離加上耳石中心到最前端的垂直距離[18],在沒(méi)有出現(xiàn)耳石核心的情況下對(duì)于耳石長(zhǎng)軸的測(cè)量出現(xiàn)誤差的可能性很大;若先碾磨出耳石核心,則很難獲經(jīng)過(guò)耳石核心的水平面,這使得所測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差較大;此外對(duì)于某些特殊樣品,其碾磨后對(duì)于耳石形態(tài)的破壞程度較大不能有效地反應(yīng)出耳石形態(tài)上的信息;(2)魚(yú)體本身的數(shù)據(jù)受到其生理各方面條件的影響,變異程度較大,利用耳石進(jìn)行種群分析除了其種間和種內(nèi)的差異之外,主要就是利用耳石形成的穩(wěn)定性,故此考慮使用耳石形態(tài)本身的數(shù)據(jù)作為參考標(biāo)準(zhǔn)更為客觀。從本研究得結(jié)果來(lái)看,筆者確定的耳石測(cè)量框架能相對(duì)準(zhǔn)確、全面地反映所研究魚(yú)類耳石形態(tài)的信息。

3.2 耳石形態(tài)差異的種間和種內(nèi)比較

從耳石照片以及判別的結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)刀鱭不同種群、鳳鱭和湖鱭存在較大程度上的差異。刀鱭耳石整體形態(tài)特點(diǎn)為后端較尖,背部和腹部曲線有明顯拐點(diǎn),以D6為分界線可見(jiàn)前部明顯小于后部,中央溝明顯,有明顯基、翼葉且大小相近,突出較為平滑不似鳳鱭般突然伸出。鳳鱭在耳石形態(tài)上主要的特征為耳石后端比較鈍圓,背部和腹部的曲線沒(méi)有明顯的曲率變化,背、腹部端點(diǎn)比較靠近后部,以D6為分界線可見(jiàn)前部和后部較均衡,中央溝不明顯,基葉明顯前端突出,翼葉不明顯。聚類結(jié)果(圖6)也可以發(fā)現(xiàn)兩者間距離明顯。

湖鱭是否可以作為一個(gè)亞種還存有爭(zhēng)議。從本研究中可以發(fā)現(xiàn),其耳石形態(tài)與刀鱭洄游類型的甌江口、崇明以及黃海群體有明顯的差異。其主表現(xiàn)在湖鱭兩葉中間呈弧狀,多數(shù)樣品沒(méi)有明顯的中央溝,兩葉較其他種群不明顯,后端較鈍湖鱭形態(tài)特征。比較與刀鱭形態(tài),其相似點(diǎn)在于腹部(D4/D3、D5/D3和D10/D3)性狀較近,其差異在于刀鱭洄游群體間兩葉種間呈三角狀,中央溝較明顯,有的樣品具有中央突,后端較尖。研究結(jié)果表明湖鱭和刀鱭差異明顯,其耳石形態(tài)不存在介于兩者之間的誤判點(diǎn)(除甌江刀鱭)(圖5),形態(tài)聚類分析也反映了刀鱭不同采樣地群體間的差異,這說(shuō)明本研究中的個(gè)體應(yīng)該不存在洄游型刀鱭滯留于淡水湖泊或者湖鱭進(jìn)入通海河道后進(jìn)入海洋與洄游型刀鱭雜居的情況。

為進(jìn)一步討論刀鱭和湖鱭之間差異是否達(dá)到亞種水平,參考 Mayr[22]的方法計(jì)算差異系數(shù)CD=(MB-MA)/(SDA+SDB),其中A、B為兩個(gè)種群,M為某參數(shù)的平均值,SD為此參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)Mayr的75%法則,即如果A種群有75%的個(gè)體不同于B種群中 97%的個(gè)體則其之間已達(dá)亞種水平,此時(shí)其差異系數(shù)的值為CD=1.28(CD＞1.28則為亞種)。將刀鱭樣品和湖鱭樣品進(jìn)行比較,得到各項(xiàng)差異系數(shù)均小于 1.28,即此二者之間差異應(yīng)該未達(dá)到亞種水平(表4)。這與利用分子手段判別的結(jié)果并不矛盾[10,12]。不過(guò)從判別的結(jié)果(圖5)可以發(fā)現(xiàn)湖鱭與刀鱭之間的差異已經(jīng)明顯,其與刀鱭之間不同的生活習(xí)性,加之太湖水體與長(zhǎng)江水體間交流日益減少使其與刀鱭差異越發(fā)顯著,故無(wú)法排除其日后達(dá)到亞種水平的可能性。此外,本次研究的結(jié)果也顯示,對(duì)于利用分子手段比較難以區(qū)分的樣品,其從耳石形態(tài)上可以較為準(zhǔn)確的判別。這可能與傳統(tǒng)分子手段主要利用的分析的片段(線粒體基因、同工酶等)[10,12,24]與控制耳石形成的基因片段并不一致有關(guān),此外耳石形成與環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性也使得用耳石形態(tài)來(lái)作產(chǎn)地、種群的判別較其他方式要好。

表4 刀鱭與湖鱭之間差異系數(shù)比較Tab.4 Comparison of the coefficient of difference in otolith morphological measurements of Coilia nasus and Coilia nasus taihuensis

對(duì)于刀鱭洄游種群之間,其耳石形態(tài)依然存在相當(dāng)?shù)牟町?主要表現(xiàn)在甌江口群體和崇明、黃海群體間存在可能的差異。本研究中,比之于崇明、黃海刀鱭,甌江口刀鱭耳石較接近于湖鱭(耳石后端較鈍,基葉較大與翼葉有明顯差異)。在針對(duì)刀鱭、湖鱭和鳳鱭的判別分析時(shí)發(fā)生誤判的刀鱭樣品皆為甌江口樣品。這 4尾樣品其共同點(diǎn)在于 D2/D3偏小,使得其在耳石背部向上拱、變鈍(類似于湖鱭樣品)。這也驗(yàn)證了以上假設(shè)的正確性。不過(guò)湖鱭在耳石背后角部分較之刀鱭更向背后方突出,故若要進(jìn)一步分析可能需要引入背后角上的一個(gè)頂點(diǎn)。崇明和黃海樣品基、翼葉突出明顯大小相近,后端較尖,有明顯中央溝,部分樣品具有中央突。黃海刀鱭和崇明刀鱭耳石形態(tài)類似,聚類分析的結(jié)果顯示兩者相近。在判別分析中發(fā)生誤判的情況也主要發(fā)生兩者之間。若將兩者合為一類則判別正確率為 91.9%,故其很有可能為同一生態(tài)群。甌江口刀鱭耳石形態(tài)和崇明、黃海刀鱭耳石形態(tài)間的差異不難看出,其生活環(huán)境,生理?xiàng)l件等的不同。同時(shí)從分別在 3個(gè)地方所獲取的樣品分析結(jié)果來(lái)看,其間應(yīng)該很少有個(gè)體間的交流(甌江口樣品與崇明樣品、黃海樣品之間的誤判率分別為 5.6%、11.1%)。這些差異表明甌江口和其較北面的同種刀鱭可能發(fā)生了生境上的隔離。同時(shí),對(duì)于樣品和其地理位置的對(duì)應(yīng)性我們不難看出,刀鱭在其生殖洄游上可能存在“溯源”性,即對(duì)于同一地理群體的個(gè)體其產(chǎn)卵洄游的時(shí)候應(yīng)該不會(huì)去其他通江河道,而是會(huì)回到其固定的通江河道中。

從聚類分析的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)刀鱭和鳳鱭之間差異較為明顯;刀鱭種群內(nèi)部,定居型的湖鱭和洄游型刀鱭間也存在著差異;其次刀鱭不同地理種群間的差異也可能存在,明顯黃海刀鱭和崇明刀鱭相近,而甌江口刀鱭與之差別應(yīng)該較大。具體表現(xiàn)為種間差異＞種內(nèi)差異。結(jié)合前人的研究結(jié)果[9,11,24,25],本研究的結(jié)果符合實(shí)際情況,說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)所選擇的實(shí)驗(yàn)框架應(yīng)該能夠很好地區(qū)別鳳鱭、刀鱭和湖鱭的耳石形態(tài)特征,對(duì)于不同地理種群的區(qū)分也能提供一定意義上的參考。不過(guò)由于樣品的收集和保存未對(duì)性別對(duì)耳石形態(tài)的影響進(jìn)行深入研究,這可能需要在下一步優(yōu)化測(cè)量框架的同時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的討論。

此外對(duì)于刀鱭長(zhǎng)江口個(gè)體的觀察以及長(zhǎng)江內(nèi)部常熟、江陰、南京、安慶等江段(未發(fā)表數(shù)據(jù))的個(gè)別樣品的分析發(fā)現(xiàn)其中背部有短脊的個(gè)體較多見(jiàn),這與袁傳宓[11]所描述的長(zhǎng)江型和錢塘江型的耳石區(qū)別中前者背部無(wú)短脊而后者有所不同。

對(duì)于本判別分析中發(fā)生誤判的個(gè)體可能有幾方面原因：(1)個(gè)體框架的選擇,特別是背頂點(diǎn) P2和腹端點(diǎn)P3這兩個(gè)端點(diǎn)對(duì)于個(gè)別樣品特別是部分刀鱭耳石樣品背、腹部存在不規(guī)則形變這為端點(diǎn)的選擇帶來(lái)困難和偏差,需要進(jìn)一步的優(yōu)化選擇方法;(2)其次甌江口刀鱭和崇明、黃海刀鱭之間誤判的個(gè)體是否是少數(shù)可以往來(lái)于兩水域的個(gè)體還有待進(jìn)一步的研究。本研究中雖然甌江口刀鱭僅有18尾,但其與崇明刀鱭和黃海刀鱭之間的差異趨勢(shì)明顯。此基礎(chǔ)上下一步工作有必要擴(kuò)大甌江刀鱭的標(biāo)本樣品數(shù)量,以便完善和優(yōu)化刀鱭耳石的測(cè)量框架。

綜上所述,本研究中刀鱭、鳳鱭和湖鱭耳石形態(tài)存在較為明顯的差異,且種間(即刀鱭和鳳鱭)差異＞種內(nèi)差異;不同水域刀鱭與湖鱭間亦存在著差異,但其程度介于種間與種內(nèi)之間,同時(shí)差異系數(shù)的結(jié)果也證明湖鱭尚不足以成為有效的亞種;對(duì)于刀鱭自身,甌江口刀鱭和崇明、黃海刀鱭間耳石形態(tài)也可能有所不同,崇明和黃海刀鱭應(yīng)該較為接近,甌江口刀鱭與之尚存在一定差異。

3.3 影響耳石形態(tài)可能的因素

本研究通過(guò)對(duì)刀鱭、鳳鱭和湖鱭以及刀鱭洄游種群之間耳石形態(tài)的比較和分析,不難看出其中的差異還是比較明顯的。從結(jié)果可以推測(cè)出影響耳石形態(tài)的主要因素為基因(即種間差異,例如鳳鱭和刀鱭、湖鱭之間耳石形態(tài)上顯著的區(qū)別,不存在誤判);其次為生理或者生境上的區(qū)別(例如湖鱭和刀鱭以及刀鱭不同種群間的差別,其間存在一定數(shù)量的誤判)。目前認(rèn)為耳石形態(tài)影響因素主要有：遺傳,生境,生理[14,26-29]。其中遺傳主要指基因等影響因子;生境主要指鹽度、溫度等的影響因子;生理主要指年齡、性別等影響因子。大多數(shù)研究結(jié)果都證實(shí)了遺傳(種群)對(duì)耳石形態(tài)的影響,對(duì)于生境和生理的影響還存在爭(zhēng)議[14,26],有人認(rèn)為幼魚(yú)的耳石形態(tài)可以反映生理?xiàng)l件但不受體型和年齡的影響[28]。對(duì)于性別大多數(shù)研究結(jié)果都表明其影響不大[14,26-27,29]。

通過(guò)聚類分析的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)種間的差異(遺傳)產(chǎn)生的形態(tài)差異較同種不同生理習(xí)性以及不同地理群間差異影響可能更為明顯(鳳鱭為一小類,湖、刀鱭成為一個(gè)小類),其次是不同生理習(xí)性(湖鱭為一小類,3個(gè)地區(qū)的刀鱭成為一個(gè)小類),最后是種內(nèi)不同地域間的差異(甌江口刀鱭為一小類,而崇明島刀鱭和黃海刀鱭成為一小類)。本實(shí)驗(yàn)中刀鱭樣本樣品年份于1到3齡,主要集中于2齡,雌雄皆有。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)講種內(nèi)不同地域間的形態(tài)差異較其他的因子所帶來(lái)的差異影響最小;其次為刀鱭和湖鱭,比較兩者的生理習(xí)慣和耳石沉積條件可以發(fā)現(xiàn)刀鱭兩類型(湖鱭和刀鱭)之間的差異除了生理習(xí)性變化所帶來(lái)的影響之外,鹽度變化對(duì)耳石的影響可能占較大比重(前者為純淡水定居型,后者為海淡水洄游型);而鳳鱭與其余群體差異最大。也就是說(shuō)決定耳石形態(tài)的因子其影響程度順序可能為：基因＞鹽度＞其他條件。有關(guān)鹽度的影響以及刀鱭可能的“溯源”產(chǎn)卵情況,有必要進(jìn)一步針對(duì)耳石元素微化學(xué)進(jìn)行深入的探究。

[1]袁傳宓,林金榜,秦安 ,等.關(guān)于我國(guó)鱭屬魚(yú)累分類的歷史和現(xiàn)狀[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào),1976,2：1-12.

[2]陳淵泉,龔群,黃衛(wèi)平,等.長(zhǎng)江河口區(qū)漁業(yè)資源特點(diǎn)、漁業(yè)現(xiàn)狀及其合理利用的研究[J].中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),1999,6(5)：48-51.

[3]袁傳宓,秦安 .我國(guó)近海鱭魚(yú)生態(tài)習(xí)性及其產(chǎn)量變動(dòng)狀況[J].海洋科學(xué),1984,5：35-37.

[4]袁傳宓.長(zhǎng)江中下游刀鱭資源和種群組成變動(dòng)狀況及其原因[J].動(dòng)物學(xué)雜志,1988,23(3)：12-15.

[5]朱孝鋒,高成洪,姚彩媛,等.長(zhǎng)江刀魚(yú)資源的危機(jī)和保護(hù)對(duì)策[J].中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì),2009,3(27)：41-44.

[6]劉引蘭,吳志強(qiáng),胡茂林.我國(guó)刀鱭研究進(jìn)展[J].水產(chǎn)科學(xué),2008,27(4)：205-209.

[7]劉凱,張敏瑩,徐東坡,等.長(zhǎng)江口鳳鱭資源變動(dòng)及最大持續(xù)產(chǎn)量的研究[J].上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,13(4)：298-303.

[8]施煒綱,王博.長(zhǎng)江河口區(qū)鳳鱭的資源現(xiàn)狀[J].水生生物學(xué)報(bào),2002,26(6)：648-653.

[9]郭弘藝,唐文喬,魏凱,等.中國(guó)鱭屬魚(yú)類的矢耳石形態(tài)特征[J].動(dòng)物學(xué)雜志,2007,42(1)：39-47.

[10]程起群,溫俊娥,王云龍,等.刀鱭與湖鱭線粒體細(xì)胞色素 b基因片段多態(tài)性及遺傳關(guān)系[J].湖泊科學(xué),2006,18(4)：425-430.

[11]袁傳宓,秦安 ,劉仁華,等.關(guān)于長(zhǎng)江中下游及東南沿海各省的鱭屬魚(yú)類種下分類的探討[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1980,3：67-77.

[12]唐文喬,胡雪蓮,楊金權(quán).從線粒體控制區(qū)全序列變異看短頜鱭和湖鱭的物種有效性[J].生物多樣性,2007,15(3)：224-231.

[13]高永華,李勝榮,任冬妮,等.魚(yú)耳石元素研究熱點(diǎn)及常用測(cè)試分析方法綜述[J].地學(xué)前緣,2008,15(6)：11-17.

[14]Reichenbacher B,Feulner G,Mirbach T.Geographic vatiation in otolith morphology among freshwater populations ofAphanius dispar(Teleosteim,Cyprinodontiformes) from the southeastern Arabian Peninsula[J].J Morphol,2009,270：469-484.

[15]張波,戴芳群,金顯仕.黃海重要餌料魚(yú)種矢耳石的形態(tài)特征[J].中國(guó)水產(chǎn)科學(xué),2008,15(6)：917-923.

[16]葉振江,孟曉夢(mèng),高天翔,等.兩種花鱸(Lateolabraxsp.)耳石形態(tài)的地理變異[J].海洋與湖沼,2007,38(4)：356-360.

[17]Turan C.The use of otolith shape and chemistry to detemine stock structure of Mediterranean horse macherelTrachurus mediterraneus(Steindachner)[J].J Fish Biol,2006,69：165-180.

[18]郭弘藝,魏凱,唐文喬,等.基于矢耳石形態(tài)特征的中國(guó)鱭屬魚(yú)類種類識(shí)別[J].動(dòng)物分類學(xué)報(bào),2010,35(1)：127-134.

[19]楊金權(quán),胡雪蓮,唐文喬,等.長(zhǎng)江口鄰近水域刀鱭的線粒體控制區(qū)序列變異與遺傳多樣性[J].動(dòng)物學(xué)雜志,2008,43(1)：8-15.

[20]陸化杰,陳新軍,劉必林.西南大西洋阿根廷滑柔魚(yú)耳石外部形態(tài)特征分析[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2009,18(3)：338-344.

[21]張曉霞,葉振江,王英俊,等.青島海域小眼綠鰭魚(yú)耳石形態(tài)的初步研究[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2009,39(4)：622-626.

[22]Mayr E,Linsley E G,Usinger R L.Methods and principles of systematic zoology[M].NewYork,Toronto and London：McGraw Hill Book Company,1953：23-39,123-154.

[23]Ponton D.Is geometric morphometrics efficient for comparing otolith shape of different fish species? [J].J Morphol,2006,267：750-757.

[24]劉文斌.中國(guó)鱭屬4種魚(yú)的生化和形態(tài)比較及其系統(tǒng)發(fā)育的研究[J].海洋與湖沼,1995,26(5)：558-564.

[25]Chen Q,Han J.Morphological variations and discriminant analysis of two populations ofCoilia ectens[J].J Lake Sci,2004,16(4)：356-364.

[26]Cardinale M,Arjes P,Kastowsky M,et al.Effects of sex,stock,and enviroment on the shape of known-age Atlantic cod (Gadus morhua) otoliths[J].Can J Fish Aquat Sci,2004,61：158-167.

[27]Reichenbacher B,Kamrani E,Esmaeili H,et al.The endangered cyprinodontAphanius ginaonis(Holly,1929)from southern Iran is a valid species：evidence from otolith morphology[J].Environ Biol Fish,2009,86：507-521.

[28]Gagliano M,Mccormick M.Feeding history influences otolith shape in tropical fish[J].Mar Ecol-Prog Ser,2004,278：291-296.

[29]Hunt J.Morphological characteristics of otoliths for selected fish in the Northwest Atlantic[J].J Nothw Atl Fish Sci,1992,13：63-75.