西沙群島鸚嘴魚科耳石形態(tài)學(xué)物種鑒定的可行性研究

康志鵬 李純厚 李純?nèi)? 王 騰 * 趙金發(fā) 石 娟 劉 永 *

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東珠江口生態(tài)系統(tǒng)野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510300; 2.西沙島礁漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)海南省野外科學(xué)觀測(cè)研究站/海南省深遠(yuǎn)海漁業(yè)資源高效利用與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/三亞熱帶水產(chǎn)研究院, 三亞 572018; 3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 武漢 430070)

耳石是存在于魚類內(nèi)耳中的鈣質(zhì)沉積體, 主要礦物成分是碳酸鈣, 分為矢耳石(Sagittae)、微耳石(Lapillus)和星耳石(Asteriscus)共3對(duì)[1]。耳石具有相對(duì)穩(wěn)定的形態(tài)、大小結(jié)構(gòu)特征, 其形態(tài)具有物種的特異性, 且在一個(gè)物種內(nèi)變化差異較小[2], 因此被廣泛應(yīng)用于物種鑒定和種群識(shí)別。

耳石形態(tài)主要分析方法有傳統(tǒng)形態(tài)測(cè)量法(Traditional morphometry)、框架測(cè)量法(Truss network)等傳統(tǒng)幾何測(cè)量法, 橢圓傅里葉分析法(Elliptic Fourier analysis)、小波變換(Wavelet transform)、地標(biāo)點(diǎn)法(Landmark method)等耳石輪廓測(cè)量法。在應(yīng)用耳石形態(tài)進(jìn)行物種的鑒別分析時(shí), 選擇的方法不同, 會(huì)顯著地影響鑒別結(jié)果。目前, 使用得最為普遍的兩種方法為傳統(tǒng)形態(tài)測(cè)量法和橢圓傅里葉分析法。傳統(tǒng)形態(tài)測(cè)量法已被應(yīng)用于銀鱸科(Gerreidae)[3]、馬鮫屬(Scomberomorus)[4]等的鑒 別研究中; 傅里葉形態(tài)分析法已經(jīng)成功地對(duì)圓鲹屬(Decapterus)[5]等進(jìn)行物種鑒別; 傳統(tǒng)形態(tài)測(cè)量法結(jié)合橢圓傅里葉形態(tài)分析法, 已經(jīng)應(yīng)用在歐白魚屬(Alburnus)[6]、平鲉屬(Sebastes)[7]、雪冰魚屬(Chionodraco)[8]等的鑒別中。

鸚嘴魚科(Scaridae)隸屬于鱸形目(Perciformes)隆頭魚亞目(Labroidei), 有10屬99種, 主要棲息在珊瑚礁海域[9]。由于其能夠啃食藻類而為珊瑚提供珊瑚礁石上的附著基質(zhì), 因此被認(rèn)為是珊瑚礁的保護(hù)生物[10]。鸚嘴魚顏色各異, 種類繁多, 且個(gè)體從雌性轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌?、幼魚成長(zhǎng)為成魚時(shí)鸚嘴魚的體色也會(huì)隨之改變[11], 容易鑒別為其他種, 此時(shí)形態(tài)穩(wěn)定的耳石便可作為分類的輔助材料。目前為止, 關(guān)于鸚嘴魚的研究主要集中在基礎(chǔ)生物學(xué)[12]、時(shí)空分布[13]和行為特征[14]等方面, 有關(guān)鸚嘴魚耳石形態(tài)方面的研究較少, 且僅僅停留在文字描述和尺寸參數(shù)的研究上[15,16], 在鸚嘴魚物種間形態(tài)差異分析方面尚未進(jìn)行深入的研究。鑒于此, 本研究以西沙群島4屬15種鸚嘴魚為研究對(duì)象, 旨在探究基于耳石形態(tài)鑒別鸚嘴魚種類的可行性, 結(jié)果可為鸚嘴魚的傳統(tǒng)形態(tài)分類提供佐證和輔助材料; 比較不同耳石形態(tài)測(cè)量方法對(duì)判別結(jié)果的影響, 嘗試找出適合鸚嘴魚耳石形態(tài)分類的研究方法; 并探究耳石形態(tài)是否具有遺傳的特性。本研究以期為今后西沙群島鸚嘴魚的基礎(chǔ)研究提供科學(xué)資料, 為鸚嘴魚資源的保護(hù)與開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用鸚嘴魚樣本為2018—2021年采自七連嶼(16°55′—17°00′N, 112°12′—112°21′E)、永興島(16°50′N, 112°20′E)、東島(16°40′N, 112°44′E)、晉卿島(16°27′51″N, 111°44′17″E)、羚羊礁(16°28′N,111°35′E)、全富島(16°32′N, 111°40′E)和銀嶼(16°35′03″N, 111°42′19″E)等西沙群島海域。采集到4屬15種鸚嘴魚(表1), 共計(jì)1469尾。將采集到的鸚嘴魚樣本冷凍保存, 隨后統(tǒng)一將全部樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室解凍后立刻鑒定種類, 然后測(cè)量體長(zhǎng)(精確到1 mm)、體重(精確到0.01 g; 表1), 摘取左、右矢耳石(下文皆簡(jiǎn)稱為耳石), 清水洗滌后裝入離心管儲(chǔ)存。

表1 鸚嘴魚樣本的體長(zhǎng)、體重?cái)?shù)據(jù)Tab.1 Body length and weight of Parrotfish

1.2 樣品的處理

耳石均用PS-30A超聲波清洗機(jī)(潔康, 東莞)進(jìn)行清洗后置于101-3QB電熱鼓風(fēng)干燥箱(明途, 長(zhǎng)葛)中50℃干燥12h以上至恒重, 干燥后的耳石使用JJ124BC精密電子天平(G&G, 常熟)進(jìn)行稱重, 精確至0.0001 g。取耳石近軸面(主凹槽所在面)作為分析面, 耳石的凸面朝上, 水平擺放于解剖鏡下拍攝整體形態(tài), 拍攝時(shí)要盡量使耳石擺放的方向一致,減少人為誤差(圖1)。同時(shí)在圖像上標(biāo)注比例尺,便于后續(xù)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)過程中采用LEICA S9D體式顯微鏡(Leika, Germany)、LEICA MC170 HD顯微鏡 攝 像 頭(Leika, Germany)和LAS圖 像 采 集 系 統(tǒng)(Leika, Germany)進(jìn)行耳石圖像采集。本研究使用的鸚嘴魚耳石均按照?qǐng)D1的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擺放和拍照(圖2)。

圖1 青點(diǎn)鸚嘴魚左耳石測(cè)量示意圖Fig.1 Schematic diagram of Scarus ghobban’s left otolith measurement

圖2 本研究所用鸚嘴魚左矢耳石標(biāo)本Fig.2 The left sagittal otolith of parrotfish

采集到耳石圖像后使用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件(Media Cybernetics, USA)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量,長(zhǎng)度數(shù)值精確到0.01 mm, 面積數(shù)值精確到0.01 mm2。本研究選取了19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)如下(表2), 耳石重量對(duì)于生長(zhǎng)速度的變化最為敏感, 是一個(gè)重要的物種鑒別因素[17], 因此, 本研究將其加入耳石形態(tài)表征性參數(shù)。耳石的可量形狀參考已有的研究[18—20]。

表2 尺寸參數(shù)和形狀指標(biāo)Tab.2 Sizel parameters and morphological indices of otolith

橢圓傅里葉描述子(Elliptic Fourier descriptors,EFDs)能夠描述閉合二維輪廓的任何形狀[5]。使用SHAPE 1.3軟件包[21]內(nèi)的ChainCoder程序從耳石圖像提取耳石的整體輪廓, 將提取到的信息儲(chǔ)存為鏈碼, 運(yùn)行CHC2NEF程序通過耳石的整體輪廓鏈碼的離散傅里葉變換將輪廓鏈碼標(biāo)準(zhǔn)化為傅里葉諧值。研究表明, 隨著傅里葉諧值的增加, 耳石外部輪廓的描述越充分[22]。

由于前10—20組傅里葉諧值能夠描述耳石的主要外形輪廓[23]。本研究使用前20組傅里葉諧值進(jìn)行分析, 每一組諧值由4個(gè)變量(an、bn、cn和dn)組成, 故每個(gè)耳石的形態(tài)由80個(gè)橢圓傅里葉系數(shù)描述組成, 由于標(biāo)準(zhǔn)化過程中將耳石的前三個(gè)系數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ㄖ?a1=1, b1=c1=0), 因此研究中采用77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù)(a2—20, b2—20, c2—20, d1—20)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

對(duì)左、右耳石的重量和9個(gè)原始形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行t檢驗(yàn), 結(jié)果顯示灰鸚嘴魚的左、右耳石在這些測(cè)量指標(biāo)上均無顯著性差異(P＞0.05; 表3)。因此, 統(tǒng)一使用左耳石進(jìn)行本研究中鸚嘴魚的耳石形態(tài)研究。

表3 灰鸚嘴魚左右耳石差異性比較Tab.3 T-test for the left and right sagittae of Chlorurus sordidus

1.3 數(shù)據(jù)處理

為了降低體長(zhǎng)對(duì)分析結(jié)果的干擾, 先將體長(zhǎng)、耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)做[lg(x+1.1)]轉(zhuǎn)換,以提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性[24]。對(duì)選取的19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)和77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù)進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn), 保留符合條件的變量進(jìn)行下一步的分析; 若數(shù)據(jù)不滿足條件, 則進(jìn)行Kruskal-Wallis非參數(shù)檢驗(yàn), 檢驗(yàn)各參數(shù)在不同物種間的差異性, 保留差異性顯著(P＜0.05)的形態(tài)變量用于分析。由于魚類個(gè)體生長(zhǎng)速率會(huì)對(duì)魚類耳石形態(tài)產(chǎn)生影響, 在做判別分析之前應(yīng)去除魚類異速生長(zhǎng)(Allometric growth)對(duì)判別結(jié)果造成的偏差[25], 對(duì)用于分析的變量進(jìn)行異速生長(zhǎng)校正[26]:

式中,為耳石樣品的平均體長(zhǎng)。公式(1)表示兩個(gè)形態(tài)變量回歸關(guān)系的一般形式, 公式(2)表示數(shù)據(jù)經(jīng)過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后帶誤差項(xiàng)的線性關(guān)系, 公式(3)表示將任一個(gè)觀察值 (X i，Yi)轉(zhuǎn)換成一個(gè)理論值 (*)。將所用到的已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的變量數(shù)據(jù)按照公式(2)進(jìn)行回歸分析, 求出參數(shù)b, 再按照公式(3)求出每一個(gè)變量的轉(zhuǎn)換值。

本研究以42尾灰鸚嘴魚為例, 對(duì)其左、右耳石各原始形態(tài)學(xué)指標(biāo)及重量進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn), 檢驗(yàn)鸚嘴魚種內(nèi)左、右耳石的差異性。顯著性水平取α=0.05。分別采用3種方式對(duì)15種鸚嘴魚進(jìn)行判別分析: (1)僅使用19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo); (2)僅使用77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù); (3)結(jié)合19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)和77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù)。對(duì)3種方式的交叉檢驗(yàn)(Cross-validation)結(jié)果進(jìn)行比較。除此之外, 還結(jié)合2種參數(shù)在鸚嘴魚的屬的層面進(jìn)行判別分析, 并且對(duì)15種鸚嘴魚的耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)的平均值在物種和屬的層面上進(jìn)行聚類分析。判別分析使用Fisher逐步判別法, 聚類分析使用歐氏距離系統(tǒng)聚類法, 數(shù)據(jù)分析使用SPSS 27.0 (IBM,USA)和Excel 2019 (Microsoft, USA)軟件完成。綜合判別率(%) =(判別正確個(gè)體數(shù)/總個(gè)體數(shù))×100%。

2 結(jié)果

2.1 鸚嘴魚種層面的耳石形態(tài)判別分析

分別采用3種方式對(duì)15種鸚嘴魚進(jìn)行判別分析,交叉驗(yàn)證結(jié)果如表4所示。

僅使用19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo), 15種鸚嘴魚判別率為33.3%—83.3%, 綜合判別率為56.8%, 其中判別率最高的是星眼絢鸚嘴魚, 為94.9%; 判別率最低的是截尾鸚嘴魚和網(wǎng)紋鸚嘴魚, 均為33.3%。僅使用77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù), 15種鸚嘴魚判別率為36.4%—83.3%, 綜合判別率為63.1%, 其中判別率最高的是小鼻綠鸚嘴魚, 為83.3%, 判別率最低的是鈍頭鸚嘴魚, 為36.4%。結(jié)合19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)和77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù), 15種鸚嘴魚判別率為43.3%—100%, 綜合判別率為75.7%, 其中判別率最高的是星眼絢鸚嘴魚, 為100%, 判別率最低的是截尾鸚嘴魚, 為43.3%。

綜上, 橢圓傅里葉系數(shù)分析鸚嘴魚物種的綜合判別率高于耳石形態(tài)指標(biāo); 結(jié)合耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)的鸚嘴魚物種綜合判別率高于單獨(dú)使用其中一種參數(shù)。因此, 下文中統(tǒng)一使用耳石形態(tài)指標(biāo)結(jié)合橢圓傅里葉系數(shù)進(jìn)行鸚嘴魚的鑒別研究。

結(jié)合耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)對(duì)15種鸚嘴魚耳石形態(tài)的判別結(jié)果見表5。星眼絢鸚嘴魚的判別率最高, 為100%; 灰鸚嘴魚的判別率為76.2%, 剩余的個(gè)體誤判為小鼻綠鸚嘴魚和鸚嘴魚屬內(nèi)的9個(gè)物種; 小鼻綠鸚嘴魚的判別率為79.2%,12.5%的個(gè)體判為同屬的灰鸚嘴魚, 剩余8.3%判為黑鸚嘴魚; 長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚的判別率為87.0%, 2.7%的個(gè)體判為綠鸚嘴魚屬內(nèi)的2個(gè)物種, 剩余10.3%的個(gè)體判為鸚嘴魚屬內(nèi)的7個(gè)物種; 鸚嘴魚屬內(nèi)11個(gè)物種的判別率為43.3%—92.3%, 青點(diǎn)鸚嘴魚的判別率最高, 為92.3%, 只有7.7%的個(gè)體判為黃鞍鸚嘴魚;截尾鸚嘴魚的判別率最低, 為43.3%, 剩余個(gè)體20.0%判為黑斑鸚嘴魚, 13.3%判為弧帶鸚嘴魚、6.7%判為綠唇鸚嘴魚, 判為長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚、鈍頭鸚嘴魚、黃鞍鸚嘴魚、網(wǎng)紋鸚嘴魚、許氏鸚嘴魚各3.3%; 其余鸚嘴魚屬內(nèi)的鸚嘴魚誤判成的物種, 大部分為同屬內(nèi)的其他物種或者綠鸚嘴魚屬內(nèi)的物種, 極少數(shù)為星眼絢鸚嘴魚和長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚。

表5 15種鸚嘴魚的耳石形態(tài)判別結(jié)果Tab.5 Results of otolith morphological discrimination of 15 species of parrotfish

2.2 鸚嘴魚屬層面的判別結(jié)果

結(jié)合19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)和77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù), 在鸚嘴魚屬的層面進(jìn)行判別。結(jié)果表明, 鸚嘴魚4個(gè)屬的判別率為86.5%—100%, 綜合判別率為88.6%, 其中判別率最高的是絢鸚嘴魚屬, 為100%,判別率最低的是綠鸚嘴魚屬, 為86.5% (表6); 判別函數(shù)一能夠解釋52.8%的種間差異, 可以有效地將馬鸚嘴魚屬和鸚嘴魚其他3個(gè)屬區(qū)分開; 判別函數(shù)二能夠解釋26.2%的種間差異, 能夠有效地將絢鸚嘴魚屬和綠鸚嘴魚屬、馬鸚嘴魚屬區(qū)分開(圖3),對(duì)判別函數(shù)一作用最大的參數(shù)為橢圓傅里葉系數(shù)c3, 對(duì)判別函數(shù)二作用最大的參數(shù)為半徑比。

圖3 鸚嘴魚4個(gè)屬的耳石形態(tài)判別結(jié)果散點(diǎn)圖Fig.3 Scatterplot of otolith morphological discrimination results of four parrotfish genera

表6 鸚嘴魚4個(gè)屬的耳石形態(tài)判別結(jié)果Tab.6 Results of otolith morphological discrimination of four parrotfish genera

2.3 鸚嘴魚種屬層面的耳石形態(tài)聚類分析

根據(jù)19個(gè)耳石形態(tài)指標(biāo)和77個(gè)橢圓傅里葉系數(shù), 分別在物種和屬的層面對(duì)15種鸚嘴魚進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明, 在物種的層面上, 鸚嘴魚屬內(nèi)的9個(gè)物種和灰鸚嘴魚聚為一支, 再與長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚聚為一支, 鸚嘴魚屬內(nèi)的2個(gè)物種和小鼻綠鸚嘴魚聚為一支, 這兩支聚為一支后再與星眼絢鸚嘴魚聚類到一起(圖4); 在屬的層面上, 綠鸚嘴魚屬和鸚嘴魚屬聚為一支, 再與馬鸚嘴魚聚為一支, 最后與絢鸚嘴魚屬聚類到一起(圖5)。

圖5 基于耳石形態(tài)的鸚嘴魚4個(gè)屬的聚類分析圖Fig.5 Cluster analysis of four genera of parrotfish based on otolith morphology

3 討論

3.1 不同方法的物種識(shí)別比較

本研究結(jié)果表明結(jié)合耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)對(duì)鸚嘴魚的物種鑒別效果最好, 其次是橢圓傅里葉系數(shù), 耳石形態(tài)指標(biāo)最差。耳石的體積較小, 且形態(tài)多樣, 傳統(tǒng)形態(tài)測(cè)量法在耳石形態(tài)信息的獲取上存在一定的局限性, 只能在一定的程度上反映魚類生長(zhǎng)的相關(guān)信息, 對(duì)耳石的形態(tài)輪廓不能進(jìn)行準(zhǔn)確的描述[27]; 而橢圓傅里葉分析方法可以消除因耳石位置、人工測(cè)量產(chǎn)生的誤差[28], 對(duì)耳石整體形態(tài)重建的效果較好, 可以較為清晰地辨別物種之間的形態(tài)差異[5]。所以, 相較于耳石形態(tài)指標(biāo), 使用橢圓傅里葉系數(shù)對(duì)鸚嘴魚物種的整體識(shí)別效果更好, 這與魏聯(lián)等[29]的研究結(jié)果一致。將耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)結(jié)合起來, 可以識(shí)別出耳石形態(tài)中微小但很重要的差異[8], 因此, 相比單獨(dú)使用其中一種參數(shù), 結(jié)合兩種參數(shù)的鑒定效果更好。這與多數(shù)研究結(jié)果一致, 如鰕虎魚(Ponticola)[30]、歐白魚屬[6]、平鲉屬[7]等的種類鑒別結(jié)果均顯示是兩種參數(shù)結(jié)合鑒定的效果最好。

3.2 耳石形態(tài)判別分析

本研究中鸚嘴魚物種綜合判別率為75.7%, 屬綜合判別率為88.6%, 低于Bani等[30]研究的94.7%、Bostanci等[6]研究的93.8%, 高于La Mesa等研究[8]的63%。其中, 絢鸚嘴魚屬(星眼絢鸚嘴魚)和馬鸚嘴魚屬(長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚)的判別率較高, 綠鸚嘴魚屬與鸚嘴魚屬的判別率相對(duì)較低。原因可能是(1)耳石在生長(zhǎng)過程中并非均勻生長(zhǎng), 同一種魚類中由于個(gè)體的生長(zhǎng)速率不同可能會(huì)存在耳石形態(tài)的差異[31]。在相近體長(zhǎng)魚類的耳石形態(tài)參數(shù)選擇及識(shí)別過程中, 體長(zhǎng)校正能有效降低魚類個(gè)體差異對(duì)耳石形態(tài)分析結(jié)果造成的偏差, 但對(duì)于體長(zhǎng)差異較大的魚類,由于耳石形態(tài)特征通常會(huì)隨發(fā)育階段產(chǎn)生變化, 體長(zhǎng)校正這一功能是否有效尚不明確[24]。本研究雖然對(duì)選擇的耳石形態(tài)參數(shù)進(jìn)行了異速生長(zhǎng)校正, 但部分鸚嘴魚物種樣本體長(zhǎng)范圍分布較廣, 可能會(huì)對(duì)判別結(jié)果產(chǎn)生一定的影響, 因此導(dǎo)致某些種類判別率偏低。(2)星眼絢鸚嘴魚和長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚耳石相較其他種類耳石的形狀特殊。星眼絢鸚嘴魚耳石前端兩側(cè)有較大缺刻, 長(zhǎng)頭馬鸚嘴魚的耳石為橢圓形且前部鈍圓, 這些特征使得它們的耳石在形態(tài)識(shí)別上更有優(yōu)勢(shì)。綠鸚嘴魚屬(小鼻綠鸚嘴魚和灰鸚嘴魚)耳石均為卵圓形且前部較尖, 這與鸚嘴魚屬中黑鸚嘴魚、弧帶鸚嘴魚、綠唇鸚嘴魚、網(wǎng)紋鸚嘴魚、許氏鸚嘴魚和棕吻鸚嘴魚耳石特征相似, 因此物種相互之間容易造成誤判; 黑斑鸚嘴魚、黃鞍鸚嘴魚、截尾鸚嘴魚和青點(diǎn)鸚嘴魚耳石為梭形且前部較尖, 物種相互之間容易造成誤判。結(jié)合耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)可以對(duì)耳石形態(tài)差異較大的鸚嘴魚物種進(jìn)行較好地識(shí)別, 但是對(duì)于具有相似耳石形態(tài)的物種, 形態(tài)識(shí)別的效果則會(huì)降低。(3)在對(duì)鸚嘴魚種類進(jìn)行判別的過程中, 會(huì)舍棄無效或者對(duì)判別貢獻(xiàn)率小的參數(shù), 從而保留有效參數(shù)來進(jìn)行種類的識(shí)別[32]。盡管這種方式保證了參數(shù)的有效性, 但也會(huì)導(dǎo)致某些耳石形態(tài)的缺失, 可能會(huì)潛在地造成判別率較低的結(jié)果。

3.3 耳石形態(tài)聚類分析

鸚嘴魚屬層面的耳石形態(tài)聚類分析結(jié)果與已有研究[33—36]的鸚嘴魚分子聚類結(jié)果一致: 在屬的層面, 鸚嘴魚屬與綠鸚嘴魚屬之間的進(jìn)化距離最小,親屬關(guān)系最近, 其次是馬鸚嘴魚屬, 絢鸚嘴魚屬最遠(yuǎn), 這說明15種鸚嘴魚的耳石形態(tài)具有遺傳的屬性;而在物種層面, 本研究結(jié)果則與分子聚類結(jié)果略有差異。研究表明, 魚類耳石形態(tài)是內(nèi)在和外在因素之間復(fù)雜交互的結(jié)果, 其中遺傳因素為內(nèi)在因素,占主導(dǎo)作用[37], 環(huán)境[38]、攝食[39]等為外在因素, 起次要作用, 對(duì)耳石的表觀形態(tài)會(huì)有一定影響。因此推測(cè), 這些外在因素的影響可能是導(dǎo)致鸚嘴魚種層面的耳石形態(tài)聚類結(jié)果與分子聚類結(jié)果存在差異的原因。

4 結(jié)論

鸚嘴魚種類繁多, 魚體形態(tài)和顏色多樣[34], 這會(huì)對(duì)其分類鑒定造成一定的干擾, 此時(shí)形態(tài)穩(wěn)定性較好的耳石便可作為物種鑒定的輔助手段。當(dāng)樣品保存不當(dāng)或缺少其他重要分類特征時(shí), 耳石就成為其分類鑒定的關(guān)鍵材料。在一些沉積物和魚食類動(dòng)物胃含物的調(diào)查中, 耳石是唯一可以鑒定種類的實(shí)驗(yàn)材料[40]。同時(shí), 相較于分子生物學(xué)方法, 耳石形態(tài)方法具有方便、快捷和成本低廉等優(yōu)勢(shì)[41]。基于耳石形態(tài)學(xué)已經(jīng)對(duì)歐白魚屬[6]、鯖屬(Scomber)[41]、方頭魚屬(Branchiostegus)[42]等進(jìn)行種類鑒別, 且效果良好。本文研究結(jié)果表明, 結(jié)合耳石形態(tài)指標(biāo)和橢圓傅里葉系數(shù)是進(jìn)行鸚嘴魚種類鑒定可行且有效的手段。

魚類耳石形態(tài)研究的準(zhǔn)確度需要利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn), 耳石是一個(gè)三維的立體材料,基于三維立體的研究能夠更為全面地提取耳石的形態(tài)參數(shù), 更加全面地展現(xiàn)耳石多維結(jié)構(gòu)特征, 從而更好地區(qū)分魚類物種或類群, 進(jìn)一步提高魚類物種鑒定的成功率, 這對(duì)漁業(yè)基礎(chǔ)生物學(xué)的研究和漁業(yè)資源的管理具有重要的意義。