梁智策，潘 帥，劉 飛，郭志強(qiáng)，申志新，蔡杏偉

(1.海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院，?？?571126；2.南海海洋資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南大學(xué)海洋學(xué)院，海南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，海口 570228)

海南半鲿(Tchang)為海南島珍稀魚類，隸屬于鲇形目(Siluriformes)鲿科(Bagridae)半鲿屬()。其瀕危等級(jí)為數(shù)據(jù)缺乏(DD)。上個(gè)世紀(jì)中期，海南半鲿在海南島南渡江水系、昌化江水系以及萬泉河水系均有分布。但隨著海南省社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)島內(nèi)河流生態(tài)環(huán)境的干擾不斷增大，如河道采砂挖石、河道梯級(jí)水電開發(fā)、水體污染、酷漁濫捕等，使得河流生境嚴(yán)重破碎化、水域環(huán)境污染、自然生境退化甚至喪失。人類活動(dòng)導(dǎo)致的河流生態(tài)環(huán)境的一系列變化將會(huì)對(duì)魚類產(chǎn)生一定的影響。目前，關(guān)于海南半鲿的研究仍停留在形態(tài)學(xué)分類、分布記錄和生物學(xué)參數(shù)研究等方面，而對(duì)其基礎(chǔ)生物學(xué)及資源動(dòng)態(tài)方面的研究極其匱乏。有關(guān)海南半鲿的基礎(chǔ)研究嚴(yán)重滯后，相關(guān)野外實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)缺乏，導(dǎo)致無法對(duì)其受瀕危程度進(jìn)行評(píng)估。因此，開展海南半鲿有關(guān)基礎(chǔ)生物學(xué)方面的研究，積累相關(guān)方面數(shù)據(jù)迫在眉睫。

繁殖是魚類生活史研究的重要內(nèi)容之一，包括生殖腺的發(fā)育、排卵、受精，以及精卵結(jié)合孵化仔魚。魚類通過攝食等途徑為繁殖活動(dòng)準(zhǔn)備物質(zhì)和能量資源，并將這種資源繁殖傳遞給后代，以此保證種群可持續(xù)繁衍和發(fā)展。掌握繁殖生物學(xué)信息是研究魚類種群動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)之一，是成功進(jìn)行資源評(píng)估和管理的關(guān)鍵。繁殖力反映了物種或種群對(duì)環(huán)境因子變化的適應(yīng)能力，關(guān)系到種群的補(bǔ)充，其變化體現(xiàn)了環(huán)境對(duì)種群的影響和種群相對(duì)應(yīng)的適應(yīng)能力，對(duì)于科學(xué)有效地漁業(yè)管理非常重要。本研究以南渡江上游海南半鲿為研究對(duì)象，通過揭示海南半鲿基礎(chǔ)繁殖生物學(xué)特征，包括性、性腺發(fā)育程度、繁殖季節(jié)、性成熟年齡和大小以及繁殖力等，旨在為海南南渡江上游海南半鲿的種群資源恢復(fù)和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料，從而實(shí)現(xiàn)南渡江上游海南半鲿資源的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)獲取

南渡江為海南島最大的河流，發(fā)源于白沙黎族自治縣南峰山，干流斜貫海南島中北部，于?？谑忻捞m區(qū)流入瓊中海峽。南渡江上游山高坡陡，支流眾多，生境多樣性較高，具有豐富的魚類種類，是魚類良好的棲息地。根據(jù)歷史資料記載，上世紀(jì)80年代南渡江共記錄有魚類152種。余梵冬等于2018年調(diào)查了南渡江魚類種類組成及分布，結(jié)果表明南渡江魚類共計(jì)136種，保存相對(duì)完整。

本研究于2019年1-12月對(duì)南渡江上游漁獲物按月度進(jìn)行調(diào)查(圖1)。每月15-17日在日落之前放置3條多網(wǎng)目復(fù)合刺網(wǎng)(長：30 m；高：1.5 m；網(wǎng)目2a分別為：1.0，6.0和12.5 cm)和地籠(長：4 m；網(wǎng)目：2a=0.4 cm)，次日6:00收網(wǎng)，收集網(wǎng)內(nèi)所有的漁獲物，并及時(shí)放入帶有冰塊的魚箱內(nèi)保存，帶回實(shí)驗(yàn)室測量每尾樣本的體長(,1 mm)和體質(zhì)量(,0.1 g)之后，解剖，通過性腺發(fā)育情況辨別性別。性腺發(fā)育到Ⅱ期及以上的樣本即可判別性別。取出性腺并稱重(,0.001 g)，最后稱量去內(nèi)臟和性腺后的體重(,0.1 g)。

圖1 南渡江上游海南半鲿采樣點(diǎn)布置圖

初步發(fā)現(xiàn)海南半鲿的左右卵巢是同步發(fā)育且大小沒有顯著差異，因此取左卵巢用于組織學(xué)分析。根據(jù)組織學(xué)和外部特征，六期性腺分期標(biāo)準(zhǔn)用于本研究性腺分期。

1.2 研究方法

1.2.1 體長-體質(zhì)量關(guān)系

其體長與體質(zhì)量關(guān)系式=由冪函數(shù)擬合，式中為體質(zhì)量(g)；為體長(mm)；為肥滿度；為冪指數(shù)系數(shù)。

1.2.2 性體指標(biāo)

性體指標(biāo)(GSI)的計(jì)算公式如下：GSI=/。

1.2.3 50%性成熟體長

在漁業(yè)資源評(píng)估中，一般采用50%性成熟體長作為魚類性成熟體長的參數(shù)，本研究以10 mm為體長組的組距，將用于繁殖生物學(xué)特征分析的全部雌性個(gè)體用來擬合性成熟曲線并估算50%性成熟體長()。海南半鲿的性腺成熟度百分比與體長組的關(guān)系用logistic曲線回歸：

=1/[1+e-(-)]

式中：為成熟度增長系數(shù)；為50%性成熟體長。

1.2.4 繁殖力估算

成熟(性腺發(fā)育至IV期或V期)雌性個(gè)體的卵巢用來計(jì)算絕對(duì)繁殖力()和相對(duì)繁殖力()。從右側(cè)卵巢的前部、中部和后部各取約0.3 g卵粒混勻并稱重(,0.001 g)，保存在5%的福爾馬林中。將全部卵粒()計(jì)數(shù)。絕對(duì)繁殖力和相對(duì)繁殖力的計(jì)算方法如下：

=×/；

=/。

2 結(jié)果

2.1 個(gè)體大小分布

研究分析了體長()為42～289 mm的491個(gè)樣本(圖2)。在總樣本中共鑒定出雌性個(gè)體146尾，體長72～208 mm，平均體長為143.42 mm；雄性個(gè)體105尾，體長91～289 mm，平均體長為180.54 mm(Mann-Whitney檢驗(yàn)，=4 570.5，<0.001)；其它為性腺未發(fā)育個(gè)體。雌性和雄性個(gè)體平均體長具有極顯著差異，因此海南半鲿具有雌雄異形現(xiàn)象。

圖2 南渡江上游海南半鲿的體長分布圖

2.2 體長-體質(zhì)量關(guān)系

通過擬合南渡江上游海南半鲿的雌性、雄性和性別未分辨群體的體長和體質(zhì)量冪指數(shù)曲線(圖3)，其體長和體質(zhì)量關(guān)系回歸方程為：(1)全部樣本：=0000 024288(=098;=491)；(2)雌：=0000 012303(=097;=146)；雄：=0000 050273(=098;=105)；(3)性別未分辨：=0000 017295(=098;=240)。

圖3 南渡江上游海南半鲿雌雄體長與體質(zhì)量關(guān)系圖

2.3 性腺組織切片

本研究總樣本的雌雄性比為1.39:1，146個(gè)雌性樣本全部用于GSI分析和組織切片分析。通過觀察其卵巢組織，對(duì)146尾雌性樣本的卵巢發(fā)育情況進(jìn)行分期，具體結(jié)果如下：

第II期：不成熟期。性腺比較小，通常有脂肪包裹，肉眼幾乎看不到卵粒。組織切片觀察發(fā)現(xiàn)：卵黃發(fā)生前的卵母細(xì)胞主要出現(xiàn)在不成熟期的卵巢中。包括周邊核仁期(peri-nucleolus;PN)，核仁分布在細(xì)胞核膜內(nèi)緣周圍(圖4-a)，產(chǎn)卵板期(圖4-b)和單個(gè)卵黃囊期(圖4-c)。

第Ⅲ期：發(fā)育期。性腺稍微膨大，大部分被脂肪包裹，肉眼可見極少數(shù)卵粒。組織切片觀察發(fā)現(xiàn)：卵母細(xì)胞中出現(xiàn)濾泡層和多個(gè)卵黃囊。包括早期的卵黃囊(圖4-d)，中期的卵黃囊(圖4-e)和晚期的卵黃囊(圖4-f)。

第IV期：成熟期。性腺飽滿，少量或沒有脂肪包裹。肉眼能看到全部卵粒，但是卵粒不透明，擠壓腹部幾乎沒有卵粒從泄殖孔排出。組織切片觀察發(fā)現(xiàn)：卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中開始出現(xiàn)卵黃顆粒和油球(圖4-g)，之后卵黃顆粒的大小增大且數(shù)量不斷增加(圖4-h)，在末期幾乎充滿整個(gè)細(xì)胞質(zhì)(圖4-i)。

第V期：飽滿期(圖4-j)。此時(shí)期特點(diǎn)為：卵巢體積及重量明顯增大，手指輕輕按壓魚體腹部，有成熟的卵細(xì)胞排出。通過組織切片觀察發(fā)現(xiàn)：與成熟期相比，卵黃顆粒的數(shù)量增加且大小增大，幾乎占據(jù)了整個(gè)卵母細(xì)胞。同時(shí)，卵母細(xì)胞的大小也顯著增加。油球的數(shù)量減少但是體積顯著增大。細(xì)胞核逐漸向動(dòng)物極一端遷移。

圖4 南渡江上游海南半鲿性腺不同發(fā)育期的卵巢組織學(xué)切片

2.4 繁殖時(shí)間和50%性成熟體長

GSI值在4-5月迅速上升，最高的GSI均值出現(xiàn)在6月，GSI均值從6月開始逐漸下降(圖5)。

圖5 南渡江上游雌性海南半鲿GSI值的月變化

南渡江上游海南半鲿為140.95 mm，通過logistic曲線回歸法估算而得。海南半鲿的性腺成熟度百分比與體長組的關(guān)系為：=1/[1+e-0.093 9(-140.95)](=0.986；圖6)。

圖6 南渡江上游雌性海南半鲿性成熟比例與體長關(guān)系

2.5 繁殖力

本研究以未受精成熟卵和發(fā)育期受精卵為數(shù)據(jù)源，統(tǒng)計(jì)懷卵量。共采集到23尾海南半鲿成熟個(gè)體(性腺發(fā)育階段處于Ⅳ期和Ⅴ期)，體長為125～199 mm，體質(zhì)量為33.56～129.13 g。海南半鲿絕對(duì)繁殖力波動(dòng)于20～1 157粒/尾，平均(511±339)粒/尾；相對(duì)繁殖力波動(dòng)于0.66～30.91粒/g，平均(6.89±4.26)粒/g。

擬合南渡江上游海南半鲿的絕對(duì)繁殖力和相對(duì)繁殖力與體長和體質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果顯示，海南半鲿的絕對(duì)繁殖力與體長和體質(zhì)量呈現(xiàn)正相關(guān)性，擬合方程如下：=10.741-1 300.7(=0.394；<0.01)；=9.035-185.94(=0.481 8；<0.01)，而相對(duì)繁殖力在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，并無明顯的變化趨勢(shì)。

2.6 成熟卵徑

對(duì)23個(gè)Ⅳ期和Ⅴ期卵巢樣本的卵徑進(jìn)行測量，結(jié)果顯示南渡江上游海南半鲿的卵粒較大，卵徑分布范圍較廣，由圖7可知，海南半鲿的卵徑分布為單峰型，海南半鲿為一次性產(chǎn)卵魚類。

圖7 南渡江上游海南半鲿卵徑的分布

3 討論

3.1 雌雄異形

本研究中海南半鲿表現(xiàn)出明顯的雌雄異形現(xiàn)象，雄性群體的最大個(gè)體和平均個(gè)體大小均高于雌性群體。雄性個(gè)體大于雌性的雌雄異形現(xiàn)象主要來源于性別選擇。當(dāng)大個(gè)體雄性吸引的雌性個(gè)體數(shù)量大于小個(gè)體雄性時(shí)，個(gè)體的增大會(huì)增加雄性繁殖的成功率，稱為配偶選擇；當(dāng)大個(gè)體雄性具有更強(qiáng)的競爭能力，包括更強(qiáng)的筑巢、護(hù)巢以及護(hù)幼能力時(shí)，這些雄性個(gè)體也會(huì)獲得更高的繁殖成功率，稱為同性選擇。半鲿屬魚類具有挖巢、護(hù)巢和護(hù)幼行為，并由雄性個(gè)體負(fù)責(zé)，直到巢內(nèi)孵化的仔魚能自由游動(dòng)為止，大個(gè)體的雄性將更有利于掘巢及護(hù)幼等行為，從而增加仔魚的成活率。我們推斷同性選擇是海南半鲿雌雄異形的主要成因。

3.2 繁殖特征

南渡江上游海南半鲿具有高GSI值(大于0.02)，成熟雌性個(gè)體(性腺發(fā)育處于IV期和V期)以及產(chǎn)后雌性個(gè)體(性腺發(fā)育處于VI期)主要出現(xiàn)在5月至7月。并且根據(jù)卵巢組織學(xué)的觀察，性腺發(fā)育處于IV期和V期的成熟雌性個(gè)體在5月和6月所占的比例較高，因此，南渡江上游海南半鲿的繁殖高峰期為5-6月。王德壽等和朱成科等根據(jù)大鰭半鲿()性腺、成熟系數(shù)的周年變化，推斷嘉陵江水系和長江水系大鰭半鲿的繁殖季節(jié)均為5-7月，繁殖高峰期為6-7月。而杜孝田等認(rèn)為元江多輻半鲿繁殖期為4-7月，高峰期為5月。另外，陰雙雨研究發(fā)現(xiàn)瀾滄江絲尾半鲿()性體指標(biāo)具有兩個(gè)高峰(4月和8月)，預(yù)示絲尾半鲿可進(jìn)行分批產(chǎn)卵。造成這種差異的原因可能是棲息地環(huán)境(水溫、流速、水質(zhì)等)不同導(dǎo)致繁殖活動(dòng)所需外源因子的到達(dá)時(shí)間不同，導(dǎo)致同一魚類不同地理種群的繁殖時(shí)間發(fā)生變化。

性比是種群繁殖力的重要決定因素之一，體現(xiàn)了物種對(duì)環(huán)境長期適應(yīng)性。瀾滄江絲尾半鲿、元江多輻半鲿()和涪江、渠江大鰭半鲿的雌性個(gè)體數(shù)均多于雄性，而對(duì)于大鰭半鲿，王德壽等和朱成科等認(rèn)為其雌性個(gè)體數(shù)遠(yuǎn)小于雄性，本研究中南渡江上游海南半鲿雌性個(gè)體顯著多于雄性個(gè)體。造成這種差異可能是由于生境差異化導(dǎo)致的，因?yàn)轸~類在其他條件相似的情況下，雌性占優(yōu)勢(shì)是維持和增加種群數(shù)量的主要手段之一。

在漁業(yè)資源評(píng)估中，魚類繁殖力體現(xiàn)了魚類的繁殖潛能。絕對(duì)繁殖力反映了物種或種群對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)特征，而相對(duì)繁殖力則反映了魚類的繁殖策略。南渡江上游海南半鲿的絕對(duì)繁殖力()平均值為(511±339)粒/尾，相對(duì)繁殖力()平均值為(6.89±4.26)粒/g。本研究的相對(duì)繁殖力比報(bào)道的其他半鲿屬魚類都要低，而卵徑則普遍大于其他半鲿屬魚類。相對(duì)較低的繁殖力意味著魚所懷的卵較大，數(shù)量較少，含有較多的卵黃，因此孵化的仔魚可以利用較多的營養(yǎng)，從而增加了每個(gè)卵發(fā)育成成魚的機(jī)會(huì)。另外，環(huán)境因子是造成魚類繁殖力變化的關(guān)鍵因素之一，在眾多環(huán)境因子中，最重要的因子為營養(yǎng)條件。生境食餌豐度大，魚類體長和體質(zhì)量生長速率快，相對(duì)豐滿度大，性腺發(fā)育快，繁殖力高；相反，性腺發(fā)育不良，萎縮，甚至退化、最后被吸收，繁殖力就會(huì)下降。目前，南渡江保存了歷史大部分魚類，河流整體健康狀況良好，但魚類總種數(shù)相較20世紀(jì)80年代下降了10.5%。推測威脅南渡江上游海南半鲿種群生存、繁殖的因素可能有以下兩方面：(1)水利工程建設(shè)是威脅海南島淡水魚類多樣性的最大因素，南渡江上游建有18個(gè)小型滾水壩，可能造成海南半鲿生境碎片化，影響其產(chǎn)卵、攝食場所，降低種群整體的遺傳多樣性。(2)外來魚類入侵是導(dǎo)致本土魚類種群豐度下降的最大因素，南渡江上游齊氏羅非魚()、花身副麗魚()等外來入侵物種的大量出現(xiàn)，會(huì)與海南半鲿形成生態(tài)位重疊，競爭食餌，甚至直接捕食海南半鲿的魚卵及幼魚等，對(duì)其生存繁殖造成嚴(yán)重的威脅。魚類繁殖力變動(dòng)的主要原因之一為生境條件的改變。這種發(fā)生在自然環(huán)境下的繁殖策略變化需要進(jìn)一步監(jiān)測，并與資源評(píng)估相結(jié)合，這將有利于了解魚類種群結(jié)構(gòu)的變動(dòng)趨勢(shì)。