東平湖仍有洄游型刀鱭分布的實證研究

叢旭日，李秀啟，董貫倉，楊健，姜濤

（1.山東省淡水漁業(yè)研究院，山東省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點實驗室，山東 濟南250013 2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境與資源重點開放實驗室，江蘇 無錫 214081）

刀鱭Coilia nasus（俗稱刀魚）是我國重要的洄游魚類，歷史上刀鱭在我國的分布很廣，包括遼河、黃河、長江、甌江、錢塘江等幾大水系，其中長江和黃河流域尤為重要，具有巨大的經(jīng)濟價值。20 世紀(jì)70 年代，黃河刀鱭于每年清明前后進入河道上溯洄游，進入黃河下游的東平湖產(chǎn)卵[1]。刀鱭分為洄游型刀鱭（長頜鱭）和淡水定居型刀鱭（俗稱湖鱭、短頜鱭），兩種刀鱭有截然不同的生活史“生境”履歷。研究表明，后者的分類地位尚存爭議，線粒體COI 基因條形碼的結(jié)果顯示，刀鱭和短頜鱭屬于同種[2]，但是前者的經(jīng)濟價值遠(yuǎn)大于后者。

東平湖位于山東省東平縣，湖區(qū)總面積632km2，是黃河下游最重要的蓄洪水庫，亦是南水北調(diào)東線山東段的調(diào)蓄湖庫，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。然而受養(yǎng)殖污染、過度捕撈、資源粗放式開發(fā)等影響，東平湖出現(xiàn)了主要經(jīng)濟物種資源量退化、水體污染、濕地面積退化等現(xiàn)象[3]，嚴(yán)重破壞了刀鱭的產(chǎn)卵場，現(xiàn)階段洄游性刀鱭已很少見，定居型刀鱭已成為當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟物種。

常用耳石中礦質(zhì)元素沉積的變化來標(biāo)記魚類不同生境條件，如Sr/Ca 常被用作微化學(xué)“指紋”來解決魚類生境反演的難題，研究結(jié)果具有獨特的客觀性和生境相關(guān)性，即使僅有1 尾樣本也能有效把握生活史生境“履歷”[4]。李秀啟等[5]利用鍶標(biāo)記技術(shù)準(zhǔn)確識別鳙Aristichthys nobilis 的生境，為識別鳙的放流個體提供了技術(shù)支持和理論依據(jù)。竇碩增等[6]利用電子探針技術(shù)（EPMA）研究了長江口刀鱭、鳳鱭、帶魚Trichiurus lepturus 的生活履歷及生活史。徐鋼春等[7]基于長頜鱭和短頜鱭（各1 尾）報道了靖江段短頜鱭也有洄游個體出現(xiàn)。為了更好地了解東平湖刀鱭的生活習(xí)性，本研究利用EPMA 技術(shù)分析了東平湖刀鱭耳石的微化學(xué)，為客觀地表現(xiàn)東平湖刀鱭的生活類型和保護刀鱭資源提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

2016 年5 月，按照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查試行規(guī)范》，用刺網(wǎng)和拖網(wǎng)，在山東省東平縣東平湖老湖水域（圖1）采集5 尾刀鱭（表1）。刀鱭解剖后取出矢耳石，去離子水清洗后，置于室溫干燥待用。

耳石微化學(xué)分析統(tǒng)一選用左矢耳石。耳石樣品使用環(huán)氧樹脂固定（Epofix，斯特爾公司）包埋固定，500 目砂紙粗磨，1 200 目的砂紙精磨至核心完全暴露，再用拋光機配合拋光液拋光至耳石表面無劃痕。

表1 東平湖刀鱭的采樣資料Tab.1 Sample details of tapertail anchovy Coilia nasus in Dongping Lake

1.2 耳石微化學(xué)分析

參考楊健和劉洪波[8]和Yang 等[9]的方法，用X射線電子探針微區(qū)分析儀（JXA-800 型EPMA，日本電子株式會社）分析耳石樣品。自耳石核心沿最長徑至耳石邊緣的一條直線進行定量線分析。EPMA加速電壓和電子束電流分別為15kv 和2×10-8A，束斑直徑為5μm，每點駐留時間為15s，以10μm 為間隔連續(xù)打點測定。標(biāo)準(zhǔn)樣品取用碳酸鈣（CaCO3）和鈦酸鍶（SrTiO3）。定量線分析后，再對耳石樣品進行面分布分析。此時EPMA 加速電壓和電子束電流分別為15kv 和5×10-7A，束斑直徑為5μm，像素為7×7μm，每點駐留時間為30ms。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel2010 和SPASS19.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)計算和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 定量線分析比較

定量線分析結(jié)果顯示（表2），每尾刀鱭生長階段不盡相同。DP2、DP5 為一種類型，大致分為3 個階段：第一階段分別為從核心沿矢狀面像邊緣至1 310、1 250μm 耳石徑的低值區(qū)域，平均值分別為（2.88±0.85）和（3.38±0.94）；第二階段分別為1 320～1 790μm 和1 260～1 690μm 耳石徑的高值區(qū)域，較第一階段差異顯著（P＜0.01），平均值分別為（4.97±0.72）和（5.68±0.78）；第三階段分別為1 800～1 950μm 和1 700～2 040μm 的低值區(qū)域，較第二階段差異顯著（P＜0.01），平均值分別為（3.61±0.51）和（3.93±0.54）。DP1、DP4、DP6 為另一種類型，只有一個階段，Sr/Ca×103比值分別為（2.79±0.73）和（3.32±1.20）。根據(jù)Sr/Ca 比值，東平湖刀鱭可大致分為兩種類型：洄游型群體和淡水定居型群體。

2.2 面分析比較

面分析的結(jié)果顯示（圖2），東平湖刀鱭個體之間差異較大，個體DP1、DP4 和DP6 自核心到最邊緣整體體現(xiàn)為Sr 值較低的藍(lán)色區(qū)域，但存在波動現(xiàn)象；個體DP2 和DP5 隨著生長耳石外圍逐形成較為明顯的黃色圓環(huán)，表明其已經(jīng)入Sr 值較高的生活環(huán)境。圖3 以折線圖的形式表現(xiàn)不同類型刀鱭耳石矢狀面從核心（0μm）到邊緣定量線分析Sr/Ca 比值變化。

圖2 東平湖刀鱭耳石矢狀面二維Sr 含量分布圖Fig.2 Two-dimensional image of the Sr level in otoliths of tapertail anchovy Coilia nasus in Dongping Lake using mapping analysis

表2 東平湖刀鱭耳石鈣鍶比微化學(xué)Tab.2 Microchemistry of Sr/Ca ratio in tapertail anchovy Coilia nasus in Dongping Lake

3 討論

用耳石中元素鍶和鈣濃度比值的變化研究魚類生活史中生境“履歷”已有報道[10-12,19]，如刀鱭生活史[13,14,20,21]。本研究亦從用耳石微化學(xué)客觀真實地反映出東平湖刀鱭的生活史以及生境。

水體中Sr 在魚類耳石中沉積與水環(huán)境條件有關(guān)。Sector 等[15]研究表明：水體的鹽度與Sr/Ca 值呈正相關(guān)，不同鹽度的水環(huán)境中，魚類耳石Sr/Ca 比值差異顯著。由于地理差異，淡水、河口和海水中Sr 的濃度相差很大，通常海水區(qū)三類水體中Sr/Ca×103值為（8.3±4.5）、河口區(qū)（5.6±1.1）、淡水區(qū)（2.7±1.5）[16]。Brown 等[17]研究表明：海水的Sr/Ca×103值相對穩(wěn)定（8.17～8.87），而河流（0.27～19.18）和淡水湖泊（0.20～5.02）波動較大。本研究的結(jié)果顯示，東平湖刀鱭的生活史具有多樣性、復(fù)雜性的特點。DP1、DP4、DP6 屬于同一類型，在Sr/Ca 比值上表現(xiàn)為持續(xù)較低（Sr/Ca×103值小于5），雖有波動但差異不顯著，其面分布為較單一的藍(lán)色（圖2），說明DP1、DP4、DP6 屬于定居型純淡水個體（湖鱭），推測受閘口關(guān)閉的影響，此類型個體從孵化、早期生長再到索餌育肥都在東平湖中完成；個體DP2 和DP5的Sr/Ca 比值波動較為復(fù)雜（圖2），從耳石核心至最邊緣依次顯現(xiàn)出藍(lán)綠色、藍(lán)色、黃色，最后在最外緣回落至藍(lán)色。由圖2 可知，其Sr/Ca 比值變化出現(xiàn)了明顯的突越，類型與Yang 等[8]中所描述的洄游性刀鱭類型一致，生活史表現(xiàn)為孵化和早期均生活在Sr/Ca 比值較低的環(huán)境中，待發(fā)育到一定程度進入半咸水區(qū)域進食，最后洄游返回東平湖產(chǎn)卵。由此可見DP2、DP5 屬于洄游型群體，表明此類型在孵化、洄游過程中沒有受到阻斷。

東平湖距離黃河口約400km，為黃河刀鱭的重要產(chǎn)卵場[1]。本研究首次利用EPMA 技術(shù)發(fā)現(xiàn)東平湖中存在洄游型刀鱭，一定程度上表明東平湖至今仍可能是黃河刀鱭產(chǎn)卵場。但是，東平湖刀鱭生活類型顯現(xiàn)出復(fù)雜的特征，推測入戶閘口的不定期開放阻斷了黃河口刀鱭的洄游路線，導(dǎo)致東平湖刀鱭出現(xiàn)2 種生活史類型。刀鱭幼魚早期的生活需要較長時間的淡水環(huán)境[18]，現(xiàn)階段保護黃河流域漁業(yè)資源的主要方式是設(shè)置禁漁期、增殖放流等，而忽略了對其棲息地的保護。東平湖是刀鱭的重要產(chǎn)卵場、索餌場，有關(guān)部門在分洪蓄洪的同時也應(yīng)該考慮保護其洄游通道不受阻斷。DP1 和DP4 核心處Sr/Ca 比值相對較高，但是差異不顯著（P＞0.05），且從高值下降的過程較為平緩，表現(xiàn)為個體被動接受環(huán)境變化的過程，因此其更有可能反應(yīng)的是孵化場（如湖泊內(nèi)）水體變化的情況。類似情況也見于DP6，即使整個生活史均為低值，但依舊有較為明顯的顏色（濃度）變化。推測可能是因為東平湖是南水北調(diào)東線重要的調(diào)蓄湖庫，每年需承接大量長江水致使Sr 含量發(fā)生波動，其具體原因還需要進一步研究證明。與之相比，洄游型群體兩種生境履歷的變化更為劇烈，表現(xiàn)出從淡水生境直接切入半咸水環(huán)境的特征，及個體主動選擇生境（洄游）的過程，表現(xiàn)出較強的溯源性，這也與姜濤等[4]對鄱陽湖刀鱭的研究成果相似。

黃河刀鱭（俗稱黃河刀魚）20 世紀(jì)70 年代年產(chǎn)150 萬kg[1]，是黃河口乃至山東重要的經(jīng)濟魚類。然而近年來，對刀鱭的研究主要集中于長江流域，黃河流域鮮有見報。受水體污染、過度捕撈、棲息地及洄游通道被破壞等因素影響，黃河刀鱭的資源量急劇下降。本文利用EPMA 技術(shù)，證明了東平湖依然存在洄游型刀鱭，在今后的研究中有必要結(jié)合南水北調(diào)工程調(diào)水前后入湖、湖內(nèi)、出湖水域的Sr/Ca 本底值，對早期發(fā)育階段的刀鱭進行基礎(chǔ)生物學(xué)及耳石微化學(xué)的分析，利用生物學(xué)數(shù)據(jù)評估其生長參數(shù)及資源量，計算現(xiàn)階段東平湖刀鱭漁獲物中長頜鱭、短頜鱭的構(gòu)成比例，以建立系統(tǒng)化、常態(tài)化的研究模式，更為精確地重建刀鱭生活史，為保護黃河刀鱭種質(zhì)資源，提高刀鱭經(jīng)濟價值提供建議。