四川动物  2018, Vol. 37 Issue (3): 291-297

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于学颖, 谭德清, 但胜国, 王剑伟
YU Xueying, TAN Deqing, DAN Shengguo, WANG Jianwei
金沙江攀枝花江段白缘䱀的繁殖生物学
Reproductive Biology of Liobagrus marginatus (Günther) in Panzhihua Reach of the Jinsha River
四川动物, 2018, 37(3): 291-297
Sichuan Journal of Zoology, 2018, 37(3): 291-297
10.11984/j.issn.1000-7083.20170288

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收稿日期: 2017-09-15
接受日期: 2018-03-06
金沙江攀枝花江段白缘䱀的繁殖生物学
于学颖1,2 , 谭德清1 , 但胜国1 , 王剑伟1*     
1. 中国科学院水生生物研究所, 水生生物多样性与资源保护研究中心, 武汉 430072
2. 钦州学院海洋学院, 广西北部湾海洋生物多样性养护重点实验室, 广西钦州 535000
摘要:为丰富白缘䱀Liobagrus marginatus(Günther)的基础生物学资料,于金沙江攀枝花江段收集到729尾性腺可辨的样本,分析其年龄结构、性别比、初次性成熟个体大小以及繁殖力等繁殖生物学特征。结果表明:繁殖群体由1~4龄4个年龄组组成,其中2龄个体在数量上占绝对优势(63.83%),其对种群繁殖力的贡献为62.07%。在性成熟个体中,雌性和雄性分别为64尾和77尾,雌雄比=1:1.20;符合1:1理论比值(χ2=1.199,P>0.05);雌、雄最小性成熟个体体长分别为66.80 mm、67.32 mm,体质量分别为5.7 g、6.7 g。攀枝花江段白缘䱀的繁殖季节为3—6月,绝对繁殖力平均值为161.2粒±55.1粒。Ⅳ期卵巢中卵子发育不完全同步,卵径变幅为0.29~3.86 mm。金沙江攀枝花江段白缘䱀性成熟快,但繁殖力低,繁殖群体主要由低龄个体组成,种群资源亟需保护。
关键词金沙江     白缘䱀     繁殖生物学    
Reproductive Biology of Liobagrus marginatus (Günther) in Panzhihua Reach of the Jinsha River
YU Xueying1,2 , TAN Deqing1 , DAN Shengguo1 , WANG Jianwei1*     
1. Center for Aquatic Biodiversity and Resource Conservation, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China;
2. Guangxi Key Laboratory of Beibu Gulf Marine Biodiversity Conservation, Ocean College, Qinzhou University, Qinzhou, Guangxi Zhuang Autonomous Region 535000, China
Abstract: To explore the basic biological characteristics of Liobagrus marginatus (Günther) in the Panzhihua reach of the Jinsha River, 729 specimens were used to analyze their age structure, the ratio of female to male, body length and body weight at sexual maturity, and fecundity in this study. The breeding stock was consisted of 4 age groups (Age 1 to 4), of which 2-age was the dominant group (63.83%) and contributed 62.07% to population fecundity. Among sexual mature specimens, 64 were female and 77 were male, thus the ratio of female to male was 1:1.20, which met the theoretical value of 1:1 (χ2=1.199, P>0.05). The minimum body length and body weight of mature female and male were 66.8 mm, 5.7 g and 67.32 mm, 6.7 g, respectively. The breeding season of L. marginatus was from March to June. The average absolute fecundity was 161.2 eggs±55.1 eggs. The development of oocytes in Stage Ⅳ ovaries was not completely synchronous, and the egg diameter varied between 0.29 mm to 3.86 mm. Although L. marginatus in Panzhihua reach of the Jinsha River was fast to sexual maturity, its fecundity was low, and the breeding stock was mainly composed of young individuals. The current study indicates the urgent need to strengthen the protection of this species.
Keywords: Jinsha River     Liobagrus marginatus (Günther)     reproductive biology    

白缘 Liobagrus marginatus (Günther)隶属于鲇形目Siluriformes钝头科AmblycipitidaeLiobagrus Hilgendorf, 因尾鳍边缘为白色, 又名白边, 分布于长江上游及其支流水域, 为我国青藏高原东部地区和横断山脉地区特有的小型无鳞无肌间刺冷水底栖鱼类(张春霖, 1960湖北省水生生物研究所鱼类研究室, 1976丁瑞华, 1994)。受过度捕捞、栖息地环境变迁和长江上游水利开发等因素的影响, 白缘天然资源急剧减少, 栖息范围萎缩, 某些江段渔获物小型化现象较为严重(龙华, 汪登强, 2004刘小红等, 2007)。国内白缘的报道多集中在细胞和分子水平(李康等, 1985龙华, 汪登强, 2004孙效文等, 2006), 基础生物学研究较少(龙华等, 2005, 2007刘小红等, 2007王怀林, 2011), 尤其在繁殖生物学领域更鲜有报道(刘小红等, 2007)。繁殖是物种得以延续的基本前提, 开展白缘繁殖生物学研究不仅可丰富其基础生物学资料, 亦可为后续的人工繁殖和驯养提供借鉴。以2006年11月—2007年10月采集于金沙江攀枝花江段的白缘为研究对象, 进行繁殖生物学的相关研究, 旨在为白缘的资源保护和可持续利用提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 研究对象及处理

样品由渔民用定置刺网和饵钓捕获, 共计783尾, 采集地点为金沙江中游四川省攀枝花市西区庄上村(101°29′19.21″E, 26°34′36.97″N)至金沙滩(101°31′47.39″E, 26°35′28.68″N)约5 km的江段, 江面宽150 m左右, 近岸水较浅, 水流平缓, 流速0.1~0.3 m·s-1;江中央流速较大, 为3~5 m·s-1, 岩石底质, 间有泥沙, 两岸为页岩。样本采集后立即用10%福尔马林固定, 在实验室进行常规生物学测量和解剖, 包括体长、体质量、空壳质量、性腺及其发育期。各指标的标准为:体长(吻端至最后一枚脊椎骨的长度)(精确度为1 mm), 体质量、空壳质量和性腺质量用电子天平称量(精确至0.1 g)。

标本解剖后取第3~8枚脊椎骨, 参照申严杰等(2005)的方法处理后, 在解剖镜透射光下观察并鉴定年龄。随着鱼体的生长发育, 性腺在形态、大小及色泽上发生一系列变化。依据性腺发育状态和颜色并参照硬骨鱼性腺发育分期标准(陈佩薰, 1959曹文宣, 1960杨家云, 1994), 将白缘卵巢、精巢的发育分为6个时期。取性成熟个体的Ⅳ期卵巢, 计数有卵黄沉积的卵粒数, 统计绝对繁殖力, 由于白缘 Ⅳ期每个卵巢中卵数量不多, 故对其进行全部计数并计算相对繁殖力。测量了35尾Ⅳ期卵巢中已有卵黄沉积卵的直径, 每尾鱼随机测量700粒, 卵数少于100时全部测量。

1.2 数据处理和分析

用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据处理。优化模型的筛选以散点图及回归分析为依据, 选择R2值高且使用方便的模型。相关计算公式(殷名称, 1993)分别为:

成熟系数(GSI)=性腺质量(g)/空壳质量(g)×100;肥满度=体质量(g)/体长(cm)×100;绝对繁殖力(F)=Ⅳ期卵巢卵粒数(全部已开始沉积卵黄的卵数);相对繁殖力(F/W)=绝对繁殖力/体质量(g)。

2 结果 2.1 性腺发育及成熟系数的周年变化

采集的白缘样本中, 性别可辨的有729尾, 其中, 雌雄个体性腺发育的情况见表 1, 将性腺发育至Ⅳ~Ⅴ期的个体统计为性成熟个体。

表 1 白缘性腺发育各期组成的周年变化 Table 1 The annual constitutions of Liobagrus marginatus (Günther) at different reproductive stages
月份Month 雌性Female 雄性Male
标本数Number of specimen Ⅱ/% Ⅲ/% Ⅳ、Ⅴ/% Ⅵ/% 标本数Number of specimen Ⅱ/% Ⅲ/% Ⅳ、Ⅴ/%
1 19 26.3 73.7 0.0 0.0 20 75.0 25.0 0.0
2 3 33.3 33.3 33.3 0.0 3 33.3 0.0 66.7
3 103 68.0 6.8 22.3 0.0 132 73.5 13.6 12.9
4 56 67.9 21.4 10.7 0.0 62 77.4 16.1 6.5
5 15 33.3 13.3 53.3 0.0 13 76.9 23.1 0.0
6 58 89.7 6.9 3.4 0.0 38 73.7 26.3 0.0
7 21 71.4 0.0 0.0 28.6 31 77.4 9.7 12.9
8 9 77.8 0.0 0.0 22.2 12 75.0 16.7 8.3
9 4 75.0 0.0 0.0 25.0 4 50.0 25.0 25.0
10 23 21.7 17.4 8.7 52.2 55 9.1 27.3 63.6
11 16 43.8 18.8 12.5 25.0 16 25.0 37.5 37.5
12 5 20.0 60.0 0.0 20.0 11 27.3 45.5 27.3

2—6月、10—11月均采集到Ⅳ期性腺雌鱼, 但性腺发育较好的雌鱼仅见于3—6月, 而7月以后多见退化的Ⅵ期卵巢。雌鱼的GSI 1月开始增大, 3—5月较高, 5月达到最大值, 6—12月维持低水平。雄鱼的GSI 4月最高, 5月最低, 9—12月又逐渐增加(图 1)。除少数个体外, 3—6月采集到的Ⅳ期雌鱼的GSI通常在10以上, 最高达35.7;而其他月份的Ⅳ期雌鱼的GSI通常在10以下。综合性腺发育情况和成熟系数的变化趋势, 初步判断白缘的繁殖期为3—6月。

图 1 白缘雌雄个体成熟系数的周年变化 Fig. 1 Annual change of gonadosomatic index between male and female Liobagrus marginatus (Günther)
2.2 肥满度的周年变化

白缘雌雄个体肥满度各月之间的差异没有统计学意义(P>0.05), 8月和11月各有1个峰值, 雌雄个体肥满度的周年变化趋势基本一致。肥满度值为0.801~3.052, 平均肥满度值为1.883±0.170, 计算得雌、雄个体的平均肥满度值分别为1.907、1.873(图 2)。

图 2 雌雄白缘个体肥满度的周年变化 Fig. 2 Annual change of fullness between male and female Liobagrus marginatus (Günther)
2.3 繁殖群体结构 2.3.1 性别比

在性别可辨的729尾标本中, 雌性332尾, 雄性397尾。雌:雄=1: 1.20(χ2=5.984, P < 0.05), 不符合1: 1理论比值。性成熟的141尾标本中, 雌性64尾, 雄性77尾, 雌:雄= 1: 1.20(χ2=1.199, P>0.05), 符合1: 1理论比值。

2.3.2 初次性成熟大小

雌性最小性成熟个体体长为66.80 mm, 体质量为5.7 g, GSI为1.84, 卵巢Ⅵ期, 雄性最小性成熟个体体长为67.32 mm, 体质量为6.7 g, GSI为0.61, 精巢Ⅳ期。雌雄初次性成熟个体均为1龄, 均为2月采到的标本。

2.3.3 繁殖群体年龄组成

白缘的繁殖群体由4个年龄组组成, 其中, 1龄个体占11.35%, 2龄个体占63.83%, 3龄个体占21.28%, 4龄个体占3.55%。在此繁殖群体中, 1龄个体即可达到性成熟。1龄个体中性成熟的占4.73%, 2龄个体中性成熟的占27.69%, 3龄个体中性成熟的占71.43%, 4龄个体中有83.33%达到性成熟(表 2)。由此可见, 2龄性成熟的个体占绝对优势(图 3)。群体中雌性平均年龄2.06龄, 雄性为2.26龄。

表 2 白缘繁殖群体的组成 Table 2 Composition of the breeding stock of Liobagrus marginatus (Günther)
年龄
Age
标本数
Number of specimen
性成熟个体数
Matural individuals
性成熟个体百分比
Percentage/%
1 338 16 4.73
2 325 90 27.69
3 42 30 71.43
4 6 5 83.33
合计 711 141

图 3 白缘繁殖群体的年龄组成 Fig. 3 Age structure of the breeding stork of Liobagrus marginatus (Günther)
2.3.4 繁殖群体的体长、体质量分布

白缘性成熟的141尾个体体长为66~127 mm, 主要分布于86~106 mm(76.03%)。其中, 雌性主要分布于86~106 mm(79.41%), 雄性主要分布于86~106 mm(73.08%), 整个群体中雌性平均体长为89.99 mm, 雄性平均体长为94.92 mm。体质量为5.3~34.0 g, 主要分布于10.0~25.0 g(73.29%)。其中, 雌性主要分布于10.0~25.0 g(95.59%), 雄性主要分布于10.0~25.0 g(82.05%), 整个群体中雌性平均体质量为15.01 g, 雄性平均体质量为17.76 g。

2.4 卵径分布和繁殖力 2.4.1 卵径分布

取9尾卵巢发育良好、GSI>20的个体作卵径分布图(图 4), 可以看出, 卵径分布呈现双峰, 即同一个体卵巢中存在卵径不同的2组卵, 其卵子发育不是完全同步的。其中, 卵径较小的一组, 其峰值多小于1 mm, 解剖镜下观察时为半透明或者浅白色, 为刚开始沉积卵黄的3时相卵母细胞;卵径较大的一组, 其峰值多在3 mm左右, 颜色为黄色或白色, 为卵黄沉积较多或已沉积饱满的4时相卵母细胞。对不同月份其他样本的观察也表明, 成熟个体卵巢中卵子大小差异很大, 其卵径分布与图 4类似。对35尾鱼3 427粒沉积卵黄卵粒的统计结果显示, 卵径为0.29~3.86 mm, 平均值为2.42 mm± 0.90 mm;卵径 < 1.50 mm的占20.72%, 卵径≥2.5 mm的占64.25%。

图 4 白缘 Ⅳ期卵巢卵径分布 Fig. 4 The distribution of ovum diameter in Stage Ⅳ ovaries of Liobagrus marginatus (Günther)
2.4.2 绝对繁殖力和相对繁殖力

取30尾白缘雌性个体的Ⅳ期卵巢统计繁殖力。雌性个体的体长69~124 mm, 体质量6.3~32.4 g, 年龄1~4龄, 绝对繁殖力为69~254粒, 平均值为161.2粒±55.1粒;相对繁殖力为7.29~13.86粒/g, 平均值为10.25粒/g±1.63粒/g。

2.4.3 绝对繁殖力与体长、体质量

白缘绝对繁殖力与体长(L)、体质量(W)呈正相关, 与体质量的相关程度更高:与体长的关系可表达为F= -0.019 6L2+7.102 2L-322.590 0(R2=0.822 8, P < 0.01, n=30), 与体质量的关系可表达为F=-0.152 9W2+13.148 0W-5.707 4(R2=0.856 3, P < 0.01, n=30)。

2.4.4 绝对繁殖力与年龄

方差分析结果显示, 白缘各年龄组间绝对繁殖力、相对繁殖力之间的差异均有统计学意义(P < 0.05)。绝对繁殖力随年龄增长而增加, 但相对繁殖力则随着年龄增加而降低。通过繁殖群体雌鱼年龄组成(图 3)和各年龄组平均绝对繁殖力比较各年龄组对种群繁殖力的贡献(表 3), 结果表明, 2龄组的繁殖贡献率最大, 占种群繁殖力的62.07%;1、3、4龄组的繁殖贡献率分别为11.76%、21.13%和5.05%;2龄组的繁殖贡献率高主要是由于该年龄组在数量上占优势。

表 3 白缘各年龄组的繁殖力 Table 3 Fecundity of Liobagrus marginatus (Günther) at different ages
年龄
Age
绝对繁殖力
Absolute fecundity
相对繁殖力
Relative fecundity/eggs per gram
种群繁殖力贡献
Contribution to population fecundity/%
1 107.6±30.7(n=7) 11.70±1.12 11.76
2 156.2±44.6(n=13) 10.12±1.56 62.07
3 193.2±42.6(n=8) 9.51±1.59 21.13
4 254.0±0.0(n=2) 9.05±0.41 5.05
3 讨论 3.1 性腺发育的周年变化和产卵类型

白缘的性腺发育呈周期性变化:1月性腺开始发育, 3—5月GSI逐渐升高, 5月达最大值, 6月逐渐下降。雌雄个体变化特征不尽相同, 雌性个体仅有1个峰值, 而雄性个体除4、5月的峰值外, 在10—12月仍有1个较小峰值。这种现象在其他鲇科Siluridae鱼类中亦有报道(杨家云, 1994段中华, 孙建贻, 1999)。由于已有资料尚不能合理解释此现象, 因此还需后续更深入的研究及探讨。

金沙江攀枝花江段白缘产卵时间为3—6月。研究者认为, 鱼类繁殖季节及持续时间由种间差异引起, 这与种群繁殖特性、分批或不分批产卵、产卵群体的年龄组成及产卵时期外界因子的变动均有关系(Justus & Anthony, 2005Brickle et al., 2006)。金沙江攀枝花江段为低河谷高温地区, 早春季节水温较高, 故研究者推测该季节可能更适合白缘的性腺发育。

确定鱼类产卵类型的依据主要包括卵径分布、GSI的周年变化、卵母细胞发育情况以及产卵活动等(Clark, 1931Hickling & Rutenberg, 1936Macer, 1974王剑伟, 1992)。刘小红等(2007)根据卵径分布有2个明显的波峰认为白缘是一种分批产卵鱼类, 且“Ⅲ期卵和Ⅳ期卵的总数大致相等”。本研究也发现白缘的卵径分布为双峰型, 但卵径较大的卵子(3 mm左右)较文献报道的(2 mm左右)更大, 可能与本研究所用的样本性腺发育状况更好有关。本研究中, 卵径大于2.5 mm的卵子占64.25%, 即4时相卵母细胞约占卵子总数的2/3, 与刘小红等(2007)在嘉陵江种群观察到的情况也是不同的。白缘成熟卵卵径大, 从直径不足1 mm的3时相卵母细胞发育到3 mm左右的成熟卵可能需要较长的时间。本研究发现, 在5月繁殖盛期后, 小卵径卵母细胞增大的情况并不明显, 而且雌鱼卵巢GSI也只在3—5月有1个高峰期。综上所述, 我们认为攀枝花江段的白缘不是分批产卵的。

3.2 白缘的繁殖策略

金沙江攀枝花江段白缘绝对繁殖力为69~254粒, 平均161.2粒, 相对繁殖力为7.29~13.86粒/g, 平均10.25粒/g, 与之相近的嘉陵江下游白缘的绝对繁殖力为32~118粒, 平均70.42粒, 相对繁殖力为9.47~38.89粒/g, 平均23.25粒/g(刘小红等, 2007)。由此可见, 白缘绝对繁殖力较低, 其繁殖策略为将大量营养物质集中在卵粒中, 这与白缘的冷水生活相适应。白缘成熟卵卵径3 mm左右, 为大型卵, 因此, 受精卵孵化时间长, 有利于延长仔鱼从内源性营养转向外源性营养的时间, 满足仔鱼营养需求, 提高成活率。鱼类的繁殖策略是在漫长的自然选择过程中形成的, 个体繁殖力的高低具有种的特异性, 也受到环境因子的影响。

白缘 GSI与肥满度的变化大致呈现相反趋势, 在繁殖季节3—6月, 性腺发育旺盛, GSI较高, 空壳质量较低, 肥满度处于一年中的低谷, 6月肥满度最小, 说明在繁殖活动中白缘消耗能量而导致空壳质量减少到最低。7月后随着繁殖活动的结束, 白缘摄食旺盛, 空壳质量较高, 肥满度值也逐步增加, 为下一个繁殖期储备能量, 同时产卵后性腺未迅速发育, GSI低, 因此, 雌鱼可能是以Ⅲ期卵巢越冬, 而1—2月为白缘开始将身体储备能量转化到性腺的时期。金沙江攀枝花江段白缘的肥满度(0.801~3.05)明显小于嘉陵江下游白缘 (1.3~5.1), 推测可能是由不同种群所处不同水系的环境和营养条件的差异所致。

3.3 资源保护

调查走访当地渔民发现, 白缘曾在金沙江中游广泛分布, 但现在其数量已大为减少。此外, 从历年所得样本的生长特征指标发现, 采集于四川省各地(乐山、峨眉、金堂、广元、忠县、汉源等地)的白缘样本在2龄时均可达性成熟(丁瑞华, 1994), 而本研究和刘小红等(2007)的研究则表明, 金沙江攀枝花江段、嘉陵江合江段最小性成熟年龄为1龄, 是否存在性成熟提前的情况尚待进一步研究。由于近年江河捕捞强度不断加大, 加上降水量持续减少, 以及干支流水利水电工程的影响, 白缘产卵场大幅缩小, 影响了白缘补充群体数量, 从而造成其种群数量锐减。本研究表明, 白缘繁殖群体主要由低龄个体组成, 且个体繁殖力低, 在攀枝花江段表现为一次性产卵, 这样种群在受到过度捕捞等人类干扰时难以恢复。因此, 建议应该适当降低捕捞强度, 减少捕捞船只和网具数量, 对其繁殖生物学进行研究, 积极开展资源的繁殖保护和人工繁殖、放流等研究工作。

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