壯體沙鰍早期發(fā)育及紅水河來賓江段資源補充量評估

高明慧 吳志強 黃亮亮 譚細暢 鄭 雄 趙立朝

(1. 桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院, 桂林理工大學廣西巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心, 桂林 541004;2. 廣西大學動物科學技術學院, 南寧 530004; 3. 珠江流域水資源保護局, 廣州 510380)

壯體沙鰍[Botia robusta(Wu, 1939)], 屬鯉形目,鰍科, 沙鰍亞科, 沙鰍屬; 其為小型魚類, 喜流水, 廣泛分布于長江、珠江水系上、中游, 為紅水河干流的優(yōu)勢種類[1]。魚類早期發(fā)育是形態(tài)、生態(tài)、生理行為等方面動態(tài)變化的過程, 同時, 也是魚類生活史中死亡率很高的時期, 這一階段的存活率直接影響到魚類補充量的大小[2]。對壯體沙鰍早期發(fā)育及其補充群體狀況的調(diào)查研究, 不僅可豐富其生物學資料, 對其物種鑒定、資源量分析及其資源保護等也具有重要的意義, 同時可為其他魚類的豐度及協(xié)調(diào)作用的影響研究提供基礎數(shù)據(jù)。目前有關淡水魚類早期發(fā)育的研究主要集中于常見、經(jīng)濟種類,如對長江流域102種魚類的早期形態(tài)描述[3]、珠江流域西江49種常見魚類的早期發(fā)育描述[4]及譚細暢等[5,6]對鯉(Cyprinus carpio)、赤眼鱒(Squaliobarbus curriculus)早期發(fā)育的系統(tǒng)研究等。隨著河流生態(tài)環(huán)境的改變, 西江魚類群落結構也隨之改變,經(jīng)濟性魚類資源量明顯下降下降[1], 如廣東魴(Me-galobrama terminalis)[7], 小型魚類逐漸成為優(yōu)勢種的趨勢日漸明顯。然而現(xiàn)有的小型魚類早期形態(tài)發(fā)育資料相對較少, 且多沒有系統(tǒng)的分期描述。于壯體沙鰍而言, 僅鄭惠芳[8]對其生態(tài)學特征進行了研究, 曹文宣等[3]發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)卵時間主要集中在5—6月份。

早期發(fā)育階段魚類的分類鑒定是魚類早期資源調(diào)查中至關重要的一項工作?；谛螒B(tài)特征的傳統(tǒng)鑒定方法極為細致繁瑣, 往往長期從事分類研究的專家才能進行準確鑒定。為此人們開始尋求更為簡單可靠的鑒定方法, 其中主要為計算機輔助方法和生化-遺傳方法。這2種方法的優(yōu)點是自動化程度高、辨別精度高、效率快, 以Froese[9]為代表, 但在采樣現(xiàn)場對已有資料的種類辨別時或?qū)δ承┩瑢俜N類而言, 形態(tài)鑒別方法較計算機輔助方法和生化-遺傳方法更為簡單有效[10], 且計算機輔助方法是在傳統(tǒng)形態(tài)數(shù)據(jù)的基礎上, 依據(jù)不同的數(shù)據(jù)分析模式進行判別得到結果。

由此可知, 魚類的早期形態(tài)觀察描述仍十分必要。本文對紅水河壯體沙鰍的魚卵進行了培養(yǎng)和觀察, 對主要的發(fā)育期進行了系統(tǒng)的拍照和描述,此外對壯體沙鰍魚卵的單位捕撈努力量(CUPE)及早期發(fā)育特征的種間比較和資源現(xiàn)狀提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法

2017年4月16日至8月30日的07:00—08:00, 于紅水河來賓段的三江口(E 109°30′35″, N 23°48′28″)處用弶網(wǎng)(網(wǎng)口1.0 m×1.5、網(wǎng)目0.5 mm、網(wǎng)長6 m)、集苗箱(0.8 m × 0.4 m × 0.4 m)進行近岸定點采集(圖 1)。使用LJD-10A打印式流速儀測量網(wǎng)口流速以計算濾水量, 水銀溫度計測量氣溫和水溫, 薩氏盤測量水體透明度, 并通過查詢?nèi)珖昵樾畔⒕W(wǎng)http://xxfb.hydroinfo.gov.cn獲取水位和流量數(shù)據(jù)。

1.2 鑒別與培育

將采集到的魚卵帶回室內(nèi), 在體式解剖鏡下依據(jù)卵膜顏色、卵膜性質(zhì)、卵膜直徑和肌節(jié)等特征對其進行種類鑒定[3,4]。對不能確定種類的魚卵進行分類、編號, 放入50 mL的培養(yǎng)杯中單獨培養(yǎng)。水溫維持在22—25℃, 每日換水1次, 保證溶氧充足。胚胎孵出2d后開始投喂煮熟的蛋黃, 且0.5h后將多余的蛋黃吸出以維持水質(zhì)良好, 待達到稚魚期時作進一步鑒別[10—12]。

1.3 觀察方法

對單獨培養(yǎng)的魚卵在體視顯微鏡下用尼康(Nikon)5400進行觀察和照片拍攝, 卵期每30min觀察拍照1次。卵黃囊期仔魚, 每8h觀察拍照1次, 之后根據(jù)發(fā)育情況逐步延長觀察拍照的時間間隔。記錄及拍照結束之后將仔魚繼續(xù)單獨培養(yǎng), 對難以活體拍照的時期, 用5%的福爾馬林固定后進行拍照, 同時從單獨培養(yǎng)的魚卵中選取相同種類作為下一時期的描述對象。以此方法對每日采集的壯體沙鰍魚卵進行多樣本的形態(tài)學描述和統(tǒng)計。

1.4 數(shù)據(jù)分析

魚苗徑流量參考易伯魯?shù)萚11]的調(diào)查方法進行,其計算公式為：

其中:M為單位時間魚苗徑流量(尾),Q為采集點斷面的平均江水流量(m3/s),q為流經(jīng)網(wǎng)內(nèi)的江水流量(m3/s),m為采集到的魚苗數(shù)量(尾),c為斷面魚苗系數(shù)取0.39。全天的魚苗徑流量用單位時間魚苗徑流量換算得出。

產(chǎn)卵場位置(L)的計算公式為:

T為采集到的卵或早期仔魚的發(fā)育時間, 根據(jù)胚胎發(fā)育時序來確定;V為采樣期間采樣點上游江段平均流速。

壯體沙鰍魚卵單位捕撈努力量(CUPE)與流量、水溫、透明度等水文環(huán)境因子變化的相關性采用Pearson Correlation法分析, 通過SPSS20.0完成。

2 結果

2.1 壯體沙鰍早期形態(tài)

壯體沙鰍魚卵的特征 壯體沙鰍的卵基本為規(guī)則球形, 呈淡黃色, 卵周隙較大, 卵膜最大直徑可達6.8 mm。所采集魚卵多為尾牙期, 眼基、肌節(jié)、聽囊、尾鰭、心臟、胸鰭等分化形成, 肌節(jié)出現(xiàn)17對, 尾部開始突出。

圖 1 紅水河采樣點圖Fig. 1 Location of sampling site at Hongshuihe River

胚胎階段尾牙期：卵膜徑2.6 mm(圖版Ⅰ-1), 胚層已完全下包, 具胚體雛形, 腦明顯分化, 肌節(jié)17對, 尾部開始突出, 胚體整體呈淡黃色。

肌肉效應期：尾牙期后3.5h, 卵膜徑為3.6 mm(圖版Ⅰ-2), 胚體和卵黃囊延長, 聽囊明顯, 腦區(qū)發(fā)達, 隆起明顯, 尾斜垂, 肌節(jié)23對, 胚體軀干開始間歇性顫動, 但頻率較低。

心臟原基期：尾牙期后5.5h, 卵膜徑為4.3 mm(圖版Ⅰ-3), 后腦與卵黃囊連接處出現(xiàn)心臟原基, 胚體中部向內(nèi)凹, 有節(jié)律地收縮, 卵黃囊后端隨著尾部的延伸拉長, 在聽囊處可見2個小點, 為耳石雛形,肌節(jié)26對。

心臟搏動期：尾牙期后11h, 卵膜徑為5.2 mm(圖版Ⅰ-4), 心臟開始搏動頻率較低為65次/min, 卵膜軟化且出現(xiàn)裂縫, 胚體開始間歇性的抖動, 卵黃囊后端隨著尾部的延伸變直, 肌節(jié)31對。

胸鰭原基期：尾牙期后15h, 卵膜徑為5.5 mm(圖版Ⅰ-5), 聽囊后方出現(xiàn)芽狀胸鰭原基, 卵膜軟化,肌節(jié)對32對, 胚體劇烈沖撞卵膜。

仔魚階段孵出期：全長5.8 mm, 肌節(jié)32對(圖版Ⅰ-6); 頭部尚未與卵黃囊分離; 卵黃囊呈錐形; 尾鰭褶呈現(xiàn)圓形; 肛門原基已形成; 背腹緣鰭褶發(fā)達; 身體透明無色素分布; 心臟位于卵黃囊前方,由心房、心室和靜脈竇組成, 內(nèi)部血液流動明顯,心跳約 180 次/min; 仔魚活動能力很強, 不停抖動身體。

眼黑色素期：孵出后18h, 全長為6.5 mm, 肌節(jié)32對(圖版Ⅰ-7); 頭部與卵黃囊分離, 卵黃囊體積減小; 眼內(nèi)布滿黑色素, 心臟搏動明顯, 血液顏色加深呈淡紅色; 口裂形成, 口與鰓蓋有節(jié)律地閉合。

鰾雛形期：孵出后36h, 全長為6.7 mm, 肌節(jié)33對(圖版Ⅰ-8); 卵黃囊體積進一步減小; 出現(xiàn)雛形鰾; 胸鰭呈扇型; 口裂加深; 聽囊上緣開始出現(xiàn)黑色素, 之后色素增多, 在頭背部變?yōu)樗啤?(”形狀的色素紋, 同時吻端和眼睛后緣也出現(xiàn)少量黑色素, 之后隨色素增多, 在頭背部和兩側分別形成一對由吻端發(fā)出的分別到聽囊上緣和眼睛后緣的兩對射線, 卵黃囊上方近肌節(jié)處出現(xiàn)枝狀色素帶, 體背透明而無色素分布。

鰾一室期：孵出后54h, 全長為7.1 mm, 肌節(jié)33對(圖版Ⅰ-9); 鰾初步形成, 未充氣; 體背上緣肌節(jié)間出現(xiàn)一排縱向黑色素線, 且卵黃囊上方近肌節(jié)枝狀色素帶沿卵黃囊上緣延伸至肛門; 尾部動脈弧顯紅色; 腸道開始形成。

尾椎上翹期：孵出后72h, 全長為7.9 mm, 肌節(jié)33對(圖版Ⅰ-10); 僅有少許卵黃囊剩余; 鰾充氣, 呈橢圓形; 體背上緣肌節(jié)間縱向黑色素線加深, 與之對應的下緣肌節(jié)間開始出現(xiàn)一排縱向黑色素線; 卵黃囊上方與肌節(jié)間枝狀色素帶色素增多; 鰓蓋后緣、15到17肌節(jié)及尾椎骨處體側出現(xiàn)零星黑色素,以后黑色素進一步增多形成第一、第三、第六橫斑雛形; 尾椎開始略微上翹; 背鰭褶前部稍隆起, 尾鰭褶開始分化, 其下葉開始出現(xiàn)放射狀鰭條。

卵黃吸盡期：孵出后5d, 全長為9.5 mm, 肌節(jié)34對(圖版Ⅰ-11a, b); 卵黃囊已吸盡; 口端位, 腸道貫通, 攝食量增加; 卵黃囊上方與肌節(jié)間枝狀色素帶色素增多; 第9到第11肌節(jié)、第19到第20肌節(jié)及第28到第29肌節(jié)處體測開始出現(xiàn)零星黑色素, 以后黑色素進一步增多形成第二、第四、第五橫斑雛形; 體背不再透明, 皮膚開始變?yōu)榈S色。

背鰭出現(xiàn)期：孵出后8d, 全長為12.8 mm, 肌節(jié)34對(圖版Ⅰ-12a, b); 背鰭褶前部高高隆起, 形成背鰭原基; 尾鰭放射狀鰭條增多, 達 13—15 根, 開始分叉; 消化道前端膨大, 形成食道, 口、腸道、肛門已連通。

臀鰭出現(xiàn)期：孵出后14d, 全長為14.5 mm, 肌節(jié)34對(圖版Ⅰ-13a, b); 背鰭初步形成, 臀鰭開始出現(xiàn)。脊椎形成, 尾椎向上翹起, 尾鰭基本形成; 吻端開始長出須兩對; 體背變?yōu)榻瘘S色, 體表六條橫斑雛形基本形成; 鰾分離成前后 2 室, 前室小、后室大。

稚魚階段稚魚期：出膜20d, 全長達24.3 mm,各鰭條形成, 身體呈金黃色, 頭部色素與體表六橫紋色素完全形成, 出現(xiàn)鱗片與成魚基本相似(圖版Ⅰ-14a, b)。至此, 壯體沙鰍仔魚發(fā)育過程完成, 進入稚魚階段。

圖版Ⅰ 紅水河來賓江段壯體沙鰍早期形態(tài)發(fā)育PlateⅠ Earlymorphogenesi of Botia robusta at Laibin section in Hongshuihe River 1. 尾牙期Tail bud; 2. 肌肉效應期Muscular contraction; 3. 心臟原基期Rudiment of heart; 4. 心臟搏動期Heart pulsation; 5. 胸鰭原基期Rudiment of pectoral fin; 6. 孵出期Hatching; 7. 眼黑色素期Melanoid eye; 8. 雛形鰾期Emergence of air bladder; 9. 鰾一室期One chamber air bladder; 10. 尾椎上翹期chordaltipliftin; 11. 卵黃吸盡期Exhaustion of York; 12 背鰭形成期Formation of dorsal fin; 13. 臀鰭形成期Formation of anal fin; 14. 稚魚期Juvenile phase

2.2 紅水河壯體沙鰍的產(chǎn)卵日期及其群體補充狀況

采集的壯體沙鰍魚卵主要處于尾牙期, 未采集到其魚苗。根據(jù)魚卵發(fā)育期推斷, 紅水河來賓江段壯體沙鰍產(chǎn)卵時間基本為4月30日至7月10日。采樣期間, 共54d采集到壯體沙鰍的魚卵, 總計1175顆,且有3批次較大規(guī)模的魚卵流量, 分別為5月12—15日、6月17日及7月8日, 其中第1次的規(guī)模最大, 其中最大達203顆每網(wǎng)。 初步估算, 2017年4月中旬到8月底, 該江段壯體沙鰍總魚卵補充群體量為2.23×108顆。所采集壯體沙鰍卵的產(chǎn)卵位置距采樣點大約為15 km, 在上游的大灣鎮(zhèn)附近。

2.3 魚卵捕撈量與主要環(huán)境因子的關系

2017年4月16日至8月30日壯體沙鰍魚卵單位捕撈努力量(CUPE)與流量及溫度的關系如圖 2、圖 3所示。通過Pearson Correlation法, 對2017年4月中旬至8月底CUPE與水溫、透明度、流量變化等因子進行相關性分析, 發(fā)現(xiàn)其單位捕撈努力量與水溫顯著相關(P＜0.05) ; 而其單位捕撈努力量與透明度、流量變化相關性均不顯著(P＞0.05) 。

3 討論

3.1 狀體沙鰍早期發(fā)育形態(tài)特征

鰍科魚類早期發(fā)育的研究資料相對較少, 目前珠江和長江水系分別有44種和66種鰍類, 僅有11種[3,12]有早期形態(tài)發(fā)育的研究資料。與前人的研究對比發(fā)現(xiàn), 壯體沙鰍與花斑副沙鰍、長薄鰍的早期發(fā)育較為相似。為鑒別上的需要, 將三者早期發(fā)育的重要時期進行了歸納比較(表 1)。

圖 2 紅水河來賓段壯體沙鰍魚卵單位捕撈努力量流量的關系Fig. 2 Relationship between the CUPE and runoff at Laibin section

圖 3 紅水河來賓江段壯體沙鰍魚卵單位捕撈量與水溫關系Fig. 3 Relationship between the CUPE and water temperature at Laibin

從整體上看, 三者早期發(fā)育形態(tài)基本相同, 但壯體沙鰍胚后發(fā)育也具有不同于其他2種魚類的特點, 主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 孵出時, 體色淡黃,肌節(jié)33對; 個體強壯, 全長約5.3 mm, 全長明顯較花斑副沙鰍及長薄鰍長。鰾一室期, 頭部色素明顯,為兩對由吻端發(fā)出的分別到聽囊上緣和眼睛后緣的射線, 而長薄鰍頭部色素為星狀, 兩者直觀上容易判別; 該時期與花斑副沙鰍容易混淆, 但壯體沙鰍肌節(jié)僅為33對明顯少于花斑副沙鰍的40對, 在顯微鏡下可明顯區(qū)分。鰾二室期, 壯體沙鰍與花斑副沙鰍體橫紋均基本形成, 但壯體沙鰍為6條, 而花斑副沙鰍為13條且其背鰭和尾鰭上亦有橫紋; 長薄鰍體表則以星狀色素為主。

3.2 西江來賓江段壯體沙鰍補充群體數(shù)量的資源前景預測

壯體沙鰍分布較廣泛, 在干流或較大支流上游流水中產(chǎn)漂流性卵, 卵在流水中漂流發(fā)育, 后進入一定的水域繼續(xù)發(fā)育。壯體沙鰍喜避光環(huán)境如(棲暗)漆暗的洞穴等, 同時對水體溶氧要求較高[13]。大壩修建會導致水文條件的劇變, 目前西江干流,從天峨縣開始規(guī)劃建設7座梯級, 已建6座[14]。隨著來賓江段下游大藤峽水電站的建成蓄水, 該江段將逐漸變?yōu)閹靺^(qū), 水位抬高, 水深增加, 水面面積增加,水流變緩, 河流的水動力學過程發(fā)生較大的變化,庫區(qū)魚類組成將由“河流相”逐步向“湖泊相”演變。水文條件的一系列改變, 將導致水底洞穴、暗河壓力增大, 溶氧降低, 導致壯體沙鰍的生存空間減少。已有研究認為, 水利工程的修建使圓口銅魚的生存空間減少, 導致其不能完成生活史, 從而使其種群數(shù)量急劇減少[15,16], 同時圓口銅魚為典型產(chǎn)漂流性卵的魚類, 其魚卵的比重略大于水的比重,當流速過緩時, 一部分魚卵會沉入水底因缺氧而死亡[17]。故西江來賓段壯體沙鰍補充群體數(shù)量可能會受到大藤峽水電站的嚴重威脅。

表 1 壯體沙鰍與其他兩種相同亞科魚類胚后發(fā)育形態(tài)比較Tab. 1 Comparison of the postembryonic development of Botia robusta with two same species