魚(yú)類(lèi)年齡硬組織鑒定方法研究應(yīng)用進(jìn)展

謝璽，鮑枳月，王慶志*

(1.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院，遼寧 大連 116023；2.大連理工大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

年齡既是魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)、繁殖和種群結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)參數(shù)，也是漁業(yè)生態(tài)學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，準(zhǔn)確的魚(yú)類(lèi)年齡數(shù)據(jù)有助于評(píng)估種群資源、分析種群動(dòng)力學(xué)，以及制定合理的捕撈規(guī)劃、監(jiān)測(cè)和保護(hù)管理措施[1-2]。18 世紀(jì)初期，許多科學(xué)家開(kāi)始使用魚(yú)類(lèi)的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定魚(yú)齡，至今已有數(shù)百年歷史。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，一些新技術(shù)和新方法也被運(yùn)用到年齡估計(jì)，使魚(yú)類(lèi)年齡的鑒定方法得以豐富與發(fā)展，主要分為硬組織鑒定法、體長(zhǎng)分析法和放射性元素鑒定法三大類(lèi)。其中，體長(zhǎng)分析法(又稱(chēng)自然長(zhǎng)度頻率分布曲線(xiàn)法)是較早使用的方法，丹麥學(xué)者Petersen于1891年率先采用此法鑒定魚(yú)齡。這種方法適用于測(cè)定一年只有一個(gè)短繁殖期或個(gè)體生長(zhǎng)速度近乎相同的魚(yú)類(lèi)年齡，但缺點(diǎn)是會(huì)受到不同世代、水環(huán)境、捕撈工具等影響，需要大量漁獲物才能獲得相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，有時(shí)可作為硬組織鑒定年齡的輔助方法，以校對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。硬組織鑒定法是目前鑒定魚(yú)齡最傳統(tǒng)的方法，即通過(guò)讀取魚(yú)體硬組織(鱗片、骨質(zhì)結(jié)構(gòu)和眼晶狀體)的生長(zhǎng)紋(又稱(chēng)輪紋或環(huán)紋)鑒定魚(yú)齡；放射性元素鑒定法所用的生物材料主要是耳石和晶狀體。因此，從鑒定材料的角度來(lái)看，魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的主流方法還是硬組織分析法。硬組織年輪鑒定法主要是基于對(duì)硬質(zhì)結(jié)構(gòu)的不連續(xù)生長(zhǎng)模式的解釋?zhuān)热琪[片、耳石等生物礦化組織的季節(jié)性或周年性生長(zhǎng)所形成的環(huán)紋是估計(jì)硬骨魚(yú)年齡應(yīng)用最廣泛的方法之一，通常可依據(jù)采集或觀(guān)察的難易程度選擇適宜的年齡鑒別材料。眼晶狀體是一種高度特化的硬組織，其形態(tài)質(zhì)量常隨個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育而增加，具有很強(qiáng)的代謝惰性，對(duì)缺乏鈣化組織的魚(yú)類(lèi)年齡鑒定尤為適用。早期的魚(yú)類(lèi)年齡綜述報(bào)道多以鱗片、耳石等鈣化組織年齡鑒定方法為主[3-4]，近來(lái)利用多種硬組織材料共同鑒定年齡的報(bào)道越來(lái)越多。目前，隨著全球氣候變化加劇，分布于特定生境下的魚(yú)類(lèi)(如南極魚(yú)類(lèi))年齡相關(guān)科學(xué)問(wèn)題也日漸受到關(guān)注[5-6]，特別是基于眼晶狀體放射性碳元素定年法的拓展應(yīng)用，使得魚(yú)齡鑒定技術(shù)日趨完善，但仍存在技術(shù)復(fù)雜和準(zhǔn)確度低的問(wèn)題，為此本文總結(jié)了利用硬組織(包括晶狀體)鑒定魚(yú)類(lèi)年齡的研究應(yīng)用進(jìn)展，分析了不同硬組織鑒定法的優(yōu)點(diǎn)與局限性，并對(duì)魚(yú)類(lèi)年齡鑒定方法應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，以期為魚(yú)類(lèi)年齡鑒定方法的進(jìn)一步完善提供參考。

1 鱗片鑒定

魚(yú)類(lèi)鈣化組織主要包括鱗片、耳石、脊椎骨、鰭條、鰓蓋骨、匙骨等，在過(guò)去的40多年里，對(duì)這些鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析有力推動(dòng)了漁業(yè)科學(xué)的發(fā)展，特別是對(duì)鈣化結(jié)構(gòu)的年齡研究已成為認(rèn)知和評(píng)估魚(yú)類(lèi)種群的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)[7]。能夠用于魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的鈣化組織通常在魚(yú)類(lèi)個(gè)體生活史中是恒定的，且形態(tài)特征與個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及環(huán)境變化同步[8]。

1.1 鱗片的形成及鑒定原理

魚(yú)類(lèi)鱗片是體表衍生的有保護(hù)作用的硬薄片狀結(jié)構(gòu)，其年齡標(biāo)志主要是基于鱗片環(huán)紋的生長(zhǎng)和排列：通常在春、夏季營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的生長(zhǎng)盛期，鱗片上的同心環(huán)紋排列間隔寬松且透光性好(疏帶)；而在秋、冬季節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匱乏，魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)速度減緩或停滯，鱗片上的同心環(huán)紋排列緊密(密帶)[9]。因此，鱗片(以疏密型為例)上會(huì)呈現(xiàn)出疏密相間的環(huán)帶(或類(lèi)似的生長(zhǎng)環(huán)紋)，一個(gè)疏密帶構(gòu)成一個(gè)年輪，一般以二者間的交界處作為年齡標(biāo)志。在眾多用于鑒定年齡的組織中，魚(yú)體鱗片數(shù)量最多，取材觀(guān)察最簡(jiǎn)便，通?？蓪?duì)活體進(jìn)行無(wú)損年齡鑒定(臀鱗除外)[10]。Leeuwen Hoek早在1716年就觀(guān)察到鯉Cyprinuscarpio的鱗片環(huán)紋結(jié)構(gòu)，1898年Hoffbaner首次利用鱗片鑒定出鯉年齡，后續(xù)研究者驗(yàn)證了鯉、魴Megalobramaskolkovii等鯉科魚(yú)類(lèi)年齡可以通過(guò)鱗片進(jìn)行鑒定[11-14]。不過(guò)，利用鱗片作為高齡魚(yú)年齡鑒定的材料有一定局限性，主要是因鱗片在生長(zhǎng)衰退期時(shí)處于負(fù)異速生長(zhǎng)甚至停止生長(zhǎng)[15]，或出現(xiàn)脫落及磨損現(xiàn)象[16-17]，以及鱗片邊緣的輪紋不明顯，產(chǎn)生副輪、生殖輪、再生輪等不易辨認(rèn)的結(jié)構(gòu)，從而低估樣本的年齡(表1)[18]。

表1 不同魚(yú)類(lèi)年齡鑒定方法的優(yōu)點(diǎn)與局限性Tab.1 Advantages and disadvantages of different age determination methods in fish

1.2 鱗片分類(lèi)

鱗片的環(huán)紋有日輪和年輪兩種類(lèi)型，通過(guò)記錄輪紋的數(shù)量確定魚(yú)類(lèi)日齡或年齡[10]。不同魚(yú)類(lèi)或是同種魚(yú)類(lèi)的輪紋標(biāo)志因生長(zhǎng)狀況不同而各有差異。鱗片的輪紋通常從中心向外呈放射狀生長(zhǎng)。根據(jù)輪紋生長(zhǎng)排列的變化特征(表2)可以分為疏密型、切割型、明亮型、平直型和碎裂型，其中切割型又可細(xì)分為普通切割型、閉合切割型和疏密切割型[5]。

表2 鱗片的分類(lèi)與特征Tab.2 Classification and characteristics of fish scales

2 耳石鑒定

耳石是硬骨魚(yú)類(lèi)內(nèi)耳膜迷路內(nèi)的一種鈣化組織結(jié)構(gòu)，起平衡和聽(tīng)覺(jué)作用，又名聽(tīng)石[19]。其形成于每年的有機(jī)基質(zhì)和碳酸鈣共同沉積，主要成分是碳酸鈣(占耳石質(zhì)量的96.2%，3.1%為有機(jī)質(zhì)，0.7%為痕量元素)[20]。有機(jī)基質(zhì)和碳酸鈣的沉積速率與魚(yú)體內(nèi)生理循環(huán)、外在的環(huán)境變化相關(guān)聯(lián)，耳石輪紋密度也會(huì)隨之改變，且兩者的沉積率是互逆的[21]，產(chǎn)生寬而透明的增長(zhǎng)帶和窄而不透明的間歇帶，從而在耳石上形成疏密相間的沉積層，即耳石輪紋。魚(yú)類(lèi)耳石具有中心核，是耳石生長(zhǎng)的起點(diǎn)。中心核在魚(yú)類(lèi)孵化期就已形成，并伴隨魚(yú)類(lèi)整個(gè)生活史不間斷地生長(zhǎng)，具有非細(xì)胞性和代謝惰性，在整個(gè)生活史過(guò)程中極少發(fā)生耳石分解和重吸收現(xiàn)象，并且耳石位置受到外骨骼的保護(hù)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且持久[19]。對(duì)于硬骨魚(yú)類(lèi)，這些特征確立了耳石仍是應(yīng)用最廣、最可靠的年齡鑒定材料，常被用于驗(yàn)證其他鈣化組織鑒定結(jié)果(表1)[7, 22-24]。耳石鑒定方法包括耳石輪紋法和耳石質(zhì)量法。

2.1 耳石輪紋鑒定

耳石和鱗片一樣具有輪紋，通過(guò)對(duì)耳石上輪紋的觀(guān)察和記錄，可以進(jìn)行魚(yú)類(lèi)年齡鑒定[25]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外均有大量的學(xué)者把耳石作為鑒定年齡的材料。魚(yú)類(lèi)耳石依據(jù)形態(tài)分為微耳石(lapillus)、星耳石(asteriscus)和矢耳石(sagittaes)，分別位于內(nèi)耳膜迷路的橢圓囊(utriculus)、瓶狀囊(lagena)和球囊(sacculus)(圖1)[26-27]，其中矢耳石最大，星耳石較小，而微耳石偏扁。

圖1 鯉的耳石形貌特征與橫斷面[26]Fig.1 Morphological characteristics and cross section of annuli of otolith in carp fish[26]

在魚(yú)類(lèi)生活史中，三類(lèi)耳石的形狀不斷發(fā)生變化，不同時(shí)期耳石鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)隨之改變，矢耳石在長(zhǎng)橢圓形階段(11～13 d)后的鑒定成功率在90%以上，微耳石在豆形階段(12～14 d)后的鑒定成功率在80%以上[28]，因此，難以使用一種耳石作為不同魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外學(xué)者利用矢耳石鑒定年齡的研究較多，對(duì)微耳石和星耳石的報(bào)道較少[29]。研究發(fā)現(xiàn)，微耳石最適宜作為草魚(yú)的年齡鑒定材料[30]。李鴻等[31]利用4種鈣化組織材料對(duì)新疆烏倫古湖湖擬鯉Rutilusrutilus年齡進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)微耳石磨片上的年輪特征最清晰，但尚不能準(zhǔn)確鑒定4齡及以上的個(gè)體年齡，而星耳石的效果較差。Victor等[32]發(fā)現(xiàn)，由于鯉科魚(yú)類(lèi)的矢耳石輪紋不夠清晰，星耳石發(fā)育形成較晚，故認(rèn)為微耳石適用于鯉科魚(yú)類(lèi)的年齡鑒定。因此，應(yīng)根據(jù)魚(yú)的種類(lèi)及耳石特點(diǎn)選擇適合的年齡鑒定材料，避免包埋打磨后出現(xiàn)年輪不清晰、冗繁費(fèi)時(shí)的情形(表1)。

Reibisch于1899年在歐洲鰈Pleuronectesplatessa耳石上第一次觀(guān)察到年輪[33]，而Pannella[25]是最早在銀無(wú)須鱈Merlucciusbilinearis耳石上發(fā)現(xiàn)日輪。目前，魚(yú)類(lèi)耳石上存在日輪的觀(guān)點(diǎn)被普遍承認(rèn)，真骨魚(yú)類(lèi)仔魚(yú)和當(dāng)年生幼魚(yú)的耳石中普遍存在日輪，即耳石24 h周期性的增長(zhǎng)區(qū)。日輪主要受控于魚(yú)體內(nèi)部生理節(jié)律，是表征個(gè)體早期生長(zhǎng)發(fā)育的有效指標(biāo)，利用日輪能確定魚(yú)類(lèi)生活史早期的一些特殊時(shí)間節(jié)點(diǎn)，如孵化期、變態(tài)、初次攝食等[34-36]。微耳石、星耳石和矢耳石3 種耳石日輪輪紋的清晰度不同，大量研究表明，多數(shù)魚(yú)類(lèi)的矢耳石日輪輪紋較清晰[37-39]。在人工飼養(yǎng)唐魚(yú)Tanichthysalbonubes仔魚(yú)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)過(guò)程中唐魚(yú)矢耳石形狀變化較大，而微耳石形狀穩(wěn)定，日輪更易讀取[40]。此外，日輪鑒定對(duì)精度也有很高的要求，魚(yú)體的生長(zhǎng)速度、餌料投喂密度、人為誤差等因素都會(huì)影響到鑒定結(jié)果[41-42]。對(duì)毛鱗魚(yú)Mallotusvillosus幼魚(yú)的研究中證明，生長(zhǎng)速度越快的個(gè)體，其年齡鑒定結(jié)果的精確度就越高[36]。

2.2 耳石質(zhì)量鑒定

耳石年輪法雖然被廣泛使用，但是試驗(yàn)過(guò)程難免繁瑣耗時(shí)。在過(guò)去的20年里，耳石質(zhì)量一直被用于替代和補(bǔ)充傳統(tǒng)的年齡估計(jì)，主要是基于年齡和耳石質(zhì)量之間存在可預(yù)測(cè)的正相關(guān)關(guān)系[43]，即相比于生長(zhǎng)快速且壽命短的魚(yú)類(lèi)，壽命長(zhǎng)和生長(zhǎng)慢的魚(yú)類(lèi)往往具有更重的耳石。熱帶珊瑚礁魚(yú)類(lèi)體型普遍小而生長(zhǎng)速度慢，耳石年輪負(fù)異速生長(zhǎng)甚至停滯，但耳石質(zhì)量與年齡顯著相關(guān)，根據(jù)耳石質(zhì)量進(jìn)行鑒定的結(jié)果與實(shí)際年齡相符[44]，如太平洋沙丁魚(yú)Sardinopssagax[45]和黃尾裸頰鯛Lethrinusmahsena[46]通常以耳石質(zhì)量替代耳石年輪進(jìn)行鑒定。近年來(lái)，這種方法還成功應(yīng)用于大西洋鱈Gadusmorhua[26]、湖紅點(diǎn)鮭Salvelinusnamaycush[48]、歐洲鰻鱺Anguillaanguilla[49]和巴塔野鯪Labeobata[50]等魚(yú)類(lèi)的年齡估計(jì)。相較于讀取耳石輪紋，使用耳石質(zhì)量進(jìn)行年齡估計(jì)的操作更簡(jiǎn)單、成本更低廉，特別是在處理大量樣本時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯；但耳石的密度與化學(xué)組成直接相關(guān)，其質(zhì)量會(huì)受到水溫、鹽度等環(huán)境因素的影響，尤其會(huì)影響高齡魚(yú)鑒定結(jié)果的精確度，因此，僅依據(jù)耳石質(zhì)量估計(jì)魚(yú)類(lèi)年齡在實(shí)際應(yīng)用中尚存在一定爭(zhēng)議(表1)。

3 其他鈣化組織鑒定

魚(yú)類(lèi)的其他鈣化組織，如脊椎骨、鰓蓋骨、鰭條、匙骨等也可被用來(lái)鑒定年齡，或用于其他年齡鑒定方法的佐證(表1)。鑒定魚(yú)類(lèi)年齡時(shí)，由于年輪出現(xiàn)在這些骨質(zhì)內(nèi)部，必須經(jīng)打磨、拋光等物理或化學(xué)方法制成薄而透明的骨片方可觀(guān)察。

1)脊椎骨。脊椎骨作為年齡鑒定的主要材料，其有效性已得到大量的研究證實(shí)。早在1759年，Hederstrom就曾利用魚(yú)類(lèi)的脊椎骨鑒定年齡[2]。謝小軍[51]利用嘉陵江南方鲇Silurusmeridionalis的胸鰭棘切片與脊椎骨進(jìn)行年齡鑒定比較，結(jié)果顯示兩者的吻合率高達(dá)99%以上。吳清江[52]通過(guò)對(duì)長(zhǎng)吻鮠Leiocassislongirostris的研究同樣證實(shí)了利用脊椎骨進(jìn)行年齡鑒定的可靠性。Clay[53]的研究表明，黃邊胡鲇Clariasbatrachus的脊椎骨鑒定與體長(zhǎng)頻度分析的年齡相吻合，而背鰭棘和胸鰭棘鑒定與體長(zhǎng)頻度分析的年齡結(jié)果不符。馬駿[54]利用復(fù)合神經(jīng)棘上的年輪和脊椎骨上的年輪鑒定黃顙魚(yú)Pelteobagrusfulvidraco的年齡，發(fā)現(xiàn)兩者的結(jié)果完全一致。這些研究表明，脊椎骨可以適用于鲇形目魚(yú)類(lèi)年齡鑒定。此外，脊椎骨在軟骨魚(yú)綱年齡鑒定中的應(yīng)用更為廣泛。Smith[55]將半帶皺唇鯊Triakissemifasciata以四環(huán)素進(jìn)行熒光標(biāo)志，3年后重捕發(fā)現(xiàn)，脊椎骨上的標(biāo)志證實(shí)了一年形成一個(gè)年輪。Carlson等[56]通過(guò)直接觀(guān)察脊椎骨輪紋鑒定出了窄頭雙髻鯊S(chǎng)phyrnatiburo的年齡。Liu等[57]利用硝酸銀將大眼長(zhǎng)尾鯊Alopiassuperciliosus的脊椎骨染色，然后通過(guò)X射線(xiàn)照射來(lái)鑒定輪紋。

2)鰭條、鰓蓋骨。相較脊椎骨，背鰭條和神經(jīng)弓等生物材料更適用于深海軟骨魚(yú)類(lèi)的年齡鑒定[58-59]。近年來(lái)，有研究報(bào)道，通過(guò)鰓蓋骨、鰭條等其他鈣化組織的輪紋也可以鑒定魚(yú)類(lèi)年齡。陳昆慈等[60]發(fā)現(xiàn)，斑鳠Mystusguttatus的鰓蓋骨輪紋排列規(guī)則，是年齡鑒定的首選材料。陳軍等[61]利用鰓蓋骨年輪帶對(duì)鱖Sinipercachuatsi和大眼鱖Sinipercakneri的年齡進(jìn)行了比較鑒定。應(yīng)用鰭條對(duì)大眼金槍魚(yú)Thunnusobesus的年齡鑒定較為普遍，通常認(rèn)為大眼金槍魚(yú)的鰭條輪紋清晰且取材方便，但也有學(xué)者在大眼金槍魚(yú)的鰭條切片中發(fā)現(xiàn)有脈管化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致鑒定結(jié)果的偏差，并且這種脈管化現(xiàn)象與年齡呈正相關(guān)[62-63]。

3)匙骨、舌骨。利用匙骨可成功鑒定出中華鱘Acipensersinensis的年齡[64]。利用舌骨進(jìn)行了黃鱔Monopterusalbus年齡鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基舌骨、上舌骨和間舌骨的輪紋明顯且三者間數(shù)量相同[65]。

綜上所述，這些鈣化組織結(jié)構(gòu)常作為魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的輔助材料，并且在鱗片和耳石無(wú)法準(zhǔn)確鑒定年齡時(shí)，可以起到替代作用。

4 晶狀體鑒定

魚(yú)類(lèi)眼晶狀體呈圓球體，由極點(diǎn)、赤道部和纖維層構(gòu)成，是一種高度特化的組織(圖2)。晶狀體大小隨個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育而增加，晶狀體在原腸期分化為晶狀體上皮細(xì)胞和纖維細(xì)胞，上皮細(xì)胞圍繞晶狀體分泌保護(hù)性透明層；纖維細(xì)胞聚集、重疊、成層生長(zhǎng)于上皮細(xì)胞和相鄰晶體皮層之間，形成同心環(huán)紋，是晶體蛋白的主要合成場(chǎng)所[66-68]。由于脊椎動(dòng)物晶狀體核的晶體蛋白具有代謝惰性，因此，可用于鈣化組織缺乏的軟骨魚(yú)類(lèi)鑒定年齡[69-70]。

圖2 晶狀體及晶狀體核[71]Fig.2 Physical lens mapping[71]

4.1 晶狀體直徑和質(zhì)量鑒定

晶狀體的直徑和質(zhì)量能夠反映魚(yú)類(lèi)個(gè)體的生長(zhǎng)，通過(guò)測(cè)量晶狀體的直徑與質(zhì)量可鑒定幼齡魚(yú)群體。通過(guò)測(cè)定羅非魚(yú)Tilapiazilli眼睛晶狀體直徑和年齡相關(guān)性，可作為2齡以上魚(yú)群體的判據(jù)[72]。進(jìn)一步對(duì)花斑蛇鯔Sauridaundosquamis和多鱗鱚Sillagosihama的研究發(fā)現(xiàn)，利用晶狀體的直徑可以鑒定出1齡魚(yú)群體，而晶狀體的質(zhì)量被證明不可靠[73]。Al-Hassanl等[74]對(duì)利比亞班加西海岸的兩種鯛科魚(yú)類(lèi)的年齡研究表明，根據(jù)晶狀體直徑可以判別1～2齡和2～3齡的牛眼鯛Boopsboops群體，同樣的方法可成功判別尾斑重牙鯛Diplodusannularis的2齡和3齡群體，而用晶狀體質(zhì)量能夠較好地判別0～1齡牛眼鯛群體。Al-Dubakel等[75]也發(fā)現(xiàn)，可以用晶狀體質(zhì)量作為鯻Terapontheraps、四帶牙鯻Pelatesquadrilineatus和黃鰭棘鯛Acanthopagruslatus3種海洋魚(yú)類(lèi)幼齡(0～3齡)個(gè)體的年齡判別指標(biāo)。利用晶狀體環(huán)紋也能鑒定魚(yú)類(lèi)的年齡，但相關(guān)研究報(bào)道較少[76]。Ferenbaugh[77]研究發(fā)現(xiàn)，相較于耳石輪紋，太平洋鯡Clupeapallasii和單鰭多線(xiàn)魚(yú)Pleurogrammusmonopterygius的眼睛晶狀體環(huán)紋并不明顯，雖然環(huán)紋與耳石輪紋鑒定結(jié)果有一定相關(guān)性，但數(shù)量并不一致。

4.2 晶狀體核放射性碳鑒定

放射性碳定年法(radiocarbon dating)，又稱(chēng)“碳-14年代測(cè)定法，是利用自然存在的碳14同位素(14C)的放射性進(jìn)行年齡鑒定的方法。自20世紀(jì)50年代和60年代，大氣中核試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性14C被海洋表層快速吸收，于70年代達(dá)到高峰，隨后在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一下降，由此在碳基年曲線(xiàn)中形成了一種獨(dú)特的脈沖式14C快速增長(zhǎng)期，成為海洋動(dòng)物年齡估計(jì)與鑒定的公認(rèn)時(shí)標(biāo)[78-81]。

在海洋漁業(yè)生態(tài)研究中，基于魚(yú)類(lèi)耳石的14C年齡鑒定應(yīng)用已越來(lái)越廣泛[82-83]，但不同硬骨魚(yú)類(lèi)的耳石大小差別很大[84]，測(cè)量時(shí)需要用到加速器質(zhì)譜(AMS)對(duì)Δ14C進(jìn)行穩(wěn)健分析，精確研磨足夠的耳石核材料對(duì)于紅鯛Lutjanusargentimaculatus這類(lèi)耳石相對(duì)較大的魚(yú)類(lèi)容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于耳石更小的底棲魚(yú)類(lèi)，微磨耳石核心材料進(jìn)行AMS分析將是一個(gè)挑戰(zhàn)[85]。雖然激光消融A(yíng)MS技術(shù)的最新進(jìn)展提供了從耳石切片中微量獲取超低碳質(zhì)量的方法[86]，然而隨著樣品質(zhì)量的降低，測(cè)量誤差通常會(huì)逐漸增大[71]。硬骨魚(yú)晶狀體與耳石相似，一旦形成即隨個(gè)體終生生長(zhǎng)，具有典型代謝惰性[87]，且由蛋白質(zhì)組成的晶狀體核的碳含量也可能遠(yuǎn)高于耳石。事實(shí)上，魚(yú)眼晶狀體碳約100%來(lái)源于代謝碳[66]，耳石碳通常有60%～80%來(lái)自溶解無(wú)機(jī)碳[88]，若以質(zhì)量而言，獲得100 μg的碳用于A(yíng)MS分析所需的晶狀體質(zhì)量要比耳石核材料小約5倍[71]；另一方面，由于深海中幾乎所有的有機(jī)碳都來(lái)自真光層的浮游植物，所以深海魚(yú)類(lèi)的眼晶狀體C具有表層衍生的Δ14C特征，而它們耳石中與海水表層有關(guān)的14C將被耗盡[71]。因此，Patterson Ⅲ等[71]測(cè)試了魚(yú)類(lèi)生命早期形成的晶狀體蛋白質(zhì)的Δ14C值，探究是否可以通過(guò)放射性碳定年法驗(yàn)證海洋硬骨魚(yú)的年齡估計(jì)，結(jié)果顯示，墨西哥灣北部珊瑚礁魚(yú)類(lèi)的耳石和晶狀體核Δ14C值之間有很強(qiáng)的一致性。 生活于北冰洋的格陵蘭鯊S(chǎng)omniosusmicrocephalus是北極海域的標(biāo)志性物種，成魚(yú)體長(zhǎng)可達(dá)500 cm以上，但生長(zhǎng)非常緩慢，年增長(zhǎng)不足1 cm，由于缺乏鈣化組織，常規(guī)的生長(zhǎng)區(qū)域定年法很難適用于格陵蘭鯊的年齡鑒定。另一方面，因?yàn)榫铙w蛋白質(zhì)主要來(lái)源于新陳代謝，而深海中幾乎所有的有機(jī)碳都來(lái)自真光層的浮游植物，即深海魚(yú)類(lèi)的眼晶狀體碳具有表層衍生的Δ14C特征，而其耳石中與海水表層有關(guān)的14C將被耗盡[71]。所以，Nielsen等[89]利用放射性碳定年技術(shù)對(duì)28只雌性格陵蘭鯊(體長(zhǎng)為81～502 cm)的眼晶狀體核進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們的平均壽命高達(dá)(392±120)年，性成熟年齡至少為(156±22)年，使格陵蘭鯊魚(yú)成為世界上迄今已知最長(zhǎng)壽的脊椎動(dòng)物。這些研究表明，眼睛晶狀體核Δ14C可以有效驗(yàn)證海洋魚(yú)類(lèi)的年齡估計(jì)(表1)。

5 存在問(wèn)題及展望

5.1 重視魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的精度評(píng)價(jià)

魚(yú)類(lèi)年齡估計(jì)是魚(yú)類(lèi)種群動(dòng)態(tài)和種群結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)數(shù)百年的發(fā)展，各種年齡鑒定技術(shù)已日趨完善成熟，然而在精確度上還存在一定不足，因此，今后應(yīng)重視提高魚(yú)類(lèi)年齡鑒定的精度。年齡鑒定精度是指用于估算魚(yú)齡硬組織結(jié)構(gòu)多次讀數(shù)之間年齡估計(jì)值的一致性或可重復(fù)性,主要指標(biāo)包括百分比一致性、平均百分比誤差(APE)和平均變異系數(shù)(ACV)。Campana[1]回顧了漁業(yè)文獻(xiàn)中測(cè)量年齡精度方法的使用情況，推薦了ACV值評(píng)價(jià)方法，并指出ACV值小于5%表明估算精度高。

5.2 探究魚(yú)類(lèi)年齡鑒定潛在新方法

目前，關(guān)于水生動(dòng)物年齡與脂肪酸相關(guān)性已有一些報(bào)道，通常隨著年齡增加，水生動(dòng)物飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸對(duì)總脂肪酸含量的占比逐漸增加，而多不飽和脂肪酸的占比逐漸降低。研究表明，枝角類(lèi)大型溞Daphniamagna脂肪酸C14:0和C16:0與日齡呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.99和0.86[90]。鉤蝦Gammaruslocusta脂肪酸C18:1n9對(duì)總脂肪酸含量的占比隨生長(zhǎng)周期延長(zhǎng)而逐漸增加[91]。Herman等[92-93]曾提出用脂肪酸預(yù)測(cè)虎鯨Orcinusorca和座頭鯨Megapteranovaeangliae的年齡。Marcoux等[94]建立了利用脂肪酸組成預(yù)測(cè)白鯨Delphinapterusleucas年齡的方法，發(fā)現(xiàn)C12:0、C14:1n-7和C14:1n-9是與白鯨年齡相關(guān)的潛在脂肪酸生物標(biāo)志物，利用該方法預(yù)測(cè)白鯨年齡的誤差范圍是7～10年。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，白鯨年齡和脂肪酸的相關(guān)性與鯨脂有關(guān)，并且在外層鯨脂中表現(xiàn)更為明顯。這主要?dú)w因于具有不同熔點(diǎn)的脂肪酸在鯨魚(yú)中的分布通常是分層的，外層鯨油由高比例飽和脂肪酸組成，內(nèi)層鯨油含有高比例長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸。由于內(nèi)層鯨油代謝較活躍，與外層鯨油相比更能反映鯨魚(yú)的食物來(lái)源，而外層鯨油能將多余脂肪酸儲(chǔ)存起來(lái)，進(jìn)而伴隨鯨魚(yú)年齡增加產(chǎn)生長(zhǎng)期影響。魚(yú)類(lèi)的相關(guān)研究主要見(jiàn)于鯡Clupeapallasi[95]、鳀Engraulisjaponicus[96]等報(bào)道，其中鯡的脂肪酸在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中變化明顯，具有2種年齡指示脂肪酸，并且鯡體長(zhǎng)與這2種脂肪酸的相關(guān)系數(shù)均為0.832，此外飽和脂肪酸C14:0、長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸EPA和DHA與體長(zhǎng)也存在一定的相關(guān)性；對(duì)鳀的卵、早期發(fā)育階段(后期仔魚(yú)、稚鳀、幼鳀)和成魚(yú)階段等各生長(zhǎng)階段的脂肪酸含量和組成分析發(fā)現(xiàn)，總脂肪酸含量隨年齡增長(zhǎng)而逐漸增加，鳀的C16:0和DHA對(duì)總脂肪酸含量的占比分別逐漸增加和降低。目前，雖然通過(guò)脂肪酸鑒定魚(yú)類(lèi)的研究尚處于試驗(yàn)階段，但建議今后應(yīng)完善魚(yú)類(lèi)脂質(zhì)組學(xué)分析方法，進(jìn)一步挖掘魚(yú)類(lèi)年齡特征脂肪酸，將以實(shí)際分子形式存在的脂質(zhì)生物標(biāo)志物推廣應(yīng)用于深海魚(yú)類(lèi)的年齡鑒定或佐證研究。

5.3 完善魚(yú)類(lèi)年齡估計(jì)數(shù)據(jù)讀取可視化

通過(guò)硬組織輪紋鑒定魚(yú)類(lèi)年齡的前處理工作對(duì)鑒定者的經(jīng)驗(yàn)和技巧通常要求較高。如使用耳石輪紋進(jìn)行年齡鑒定前，需要先將魚(yú)類(lèi)耳石從魚(yú)類(lèi)的耳囊中摘取出來(lái)，并通過(guò)打磨、灼燒或者切割的方式獲取耳石輪紋，在此過(guò)程中，需要注意獲取的耳石輪紋一定要包含耳石的中心核，否則會(huì)對(duì)年齡鑒定結(jié)果造成影響。以打磨獲取的耳石輪紋為例，通常使用打磨方式獲得耳石輪紋后，需要在透射光下進(jìn)行觀(guān)察，并以明帶作為年齡的標(biāo)志。同時(shí)，在進(jìn)行魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)相關(guān)的研究時(shí)，還需要讀取輪紋寬度來(lái)獲得魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)序列。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬組織的輪紋讀數(shù)由傳統(tǒng)的人工讀取逐漸朝圖像自動(dòng)化計(jì)數(shù)方向發(fā)展，例如采用R程序包測(cè)量耳石輪徑和年齡自動(dòng)計(jì)數(shù)，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)模型估計(jì)圖像中耳石的年齡。之前魚(yú)類(lèi)耳石輪徑測(cè)量大多采用Image J完成，因其耗時(shí)費(fèi)力，后期處理數(shù)據(jù)繁瑣。目前，使用RFishBC來(lái)獲取魚(yú)類(lèi)年齡、耳石年輪寬度數(shù)據(jù)是比較準(zhǔn)確的方法，但是由于技術(shù)的進(jìn)步及對(duì)鑒定精度的要求，越來(lái)越多的研究開(kāi)始著手于日輪的研究，在耳石輪紋的研究中，讀取日輪的時(shí)間成本相對(duì)較大。因此，使用MtreeRing及MeasuRing軟件來(lái)識(shí)別日輪或可降低研究的時(shí)間成本，可視化的研究結(jié)果使鑒定技術(shù)日趨完善，為發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律提供了技術(shù)與數(shù)據(jù)支持。

致謝：大連海洋大學(xué)王偉教授幫助審閱了論文手稿并提出了寶貴意見(jiàn)。