耳石是一种主要由碳酸钙等组成的矿化组织，其形态比骨骼更为稳定^[1]，因而鱼类耳石被认为是研究鱼类生活史、年龄和生长的理想材料，并且是群体区分的重要指标^[2-3]。鱼类耳石的形态、大小、功能和微结构特征随种类差别而存在差异^[4]，具有高度的物种特异性和显著的种间差异性; 耳石形态分析可以定量解释鱼类种间、群体间的耳石形态差异，用于鱼类种间、群体间的识别研究^[5-6]。在耳石形态分析方法中, 目前主要有两类:一类是以框架分析法(framework analysis method)为代表的传统形态学分析方法, 一类是几何形态测量学(geometric morphometrics)方法, 前者主要侧重于耳石线性测量的表征性变量^[7-8], 后者通过对耳石二维投影后利用图像数字挖掘技术来进行形态结构数值化和数据分析^[9]。

蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)，俗称鲅鱼、马鲛等，隶属鲈形目(Perciformes)鲭科(Scombridae)马鲛属(Scomberomorus)，系暖温性中上层洄游性经济鱼类^[10]。该种广泛分布于渤、黄和东海近海水域，南起台湾海峡，北至渤海辽东湾，是我国产量较大的重要经济鱼种之一^[11]。蓝点马鲛主要栖息于大陆架，有时会出现于岩岸陡坡或潟湖区，主要捕食鳀鱼等小型鱼类；具有肉质结实味美且营养丰富等特点，其捕捞量在我国所产马鲛属鱼类中占首位^[12-13]。在当今渔业资源严重衰退情况下, 蓝点马鲛是我国少数维持高产的渔获种类之一, 在黄、渤海海域近十年来(2000—2009年)年产量维持在20万~30万t左右^[14]。随着近年来的深度开发和利用，其总产量相比以往有所下降^[15]，但相较于其他经济种类，如真鲷(Pagrosomus major)、牙鲆(Paralichthys olivaceus)、小黄鱼(Larimichthys polyactis)和大黄鱼(Larimichthys crocea)产量的明显下降^[16-19]，蓝点马鲛的产量仍保持在较高水平，因此也突显出该资源在我国海洋捕捞渔业中的重要地位^[20]。近年来国内学者对蓝点马鲛耳石形态的研究主要集中在不同海域的种群划分、种群鉴定和群体识别^[21-23]中，基本没有针对耳石形态与生长的研究。本文对东黄海外海蓝点马鲛耳石形态发育过程进行逐月跟踪采样研究，分析耳石的生长规律，探讨影响耳石形态变化的可能因素，为进一步了解该种类的生长特征规律奠定基础。

1 材料与方法 1.1 材料来源

本研究所用渔获样本来源于2017年9月至2018年3月“浙岭渔23712”与“浙岭渔23713”双拖网船在东海、黄海外海底拖网作业所获得，每月进行随机采集，保证样品不少于30尾，最后共获得蓝点马鲛样本335尾。所获得的样本经冷冻保存运回实验室。采集地点及样本情况见图 1和表 1。

1.2 研究方法 1.2.1 生物学测定

将实验室中冷冻的样品取出并解冻后，对蓝点马鲛进行生物学测定，包括体长、叉长(fork length，FL)、体质量(body mass，BM)、性别和性腺成熟度。测量体长、叉长用皮尺进行，测定精确至1 mm。根据邱盛尧等^[24]的划分方法，将性腺成熟度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共6期。

1.2.2 耳石采集及处理

耳石的采集和处理均在实验室内完成。使用镊子和解剖刀将耳石从鱼体内的平衡囊中取出，然后去除其表面包裹的一层浅白色膜，并对耳石进行编号，用体积分数75%的乙醇溶液浸泡2 d，然后擦干装入离心管中常温保存。由于蓝点马鲛矢耳石较大，矢耳石内部存在很多沟壑，常用方法无法去除耳石表面附着的杂质，因而将矢耳石浸入次氯酸钙溶液12 h，使得整个矢耳石干净透白，再用超纯水反复冲洗，放入40 ℃的烘箱中干燥至耳石恒重。

1.2.3 耳石质量与形态指标测定

将干燥后的耳石，采用微量天平CPA225D(精确到0.01 mg)进行称量。将耳石凸面朝上、凹面朝下进行图像采集，利用解剖镜及配套软件在8倍率下进行耳石图像采集，拍摄时将耳石凸面朝上、凹面朝下放置。用Image J图像测量软件对耳石进行水平和垂直校准并对耳石形态特征进行测量(图 2)。测量由两人独立进行：若两者测量的误差超过5%，则重新测量；若仍超过5%，则取其平均值^[25]。

测量的6项形态参数^[26]如下：耳石长(total length, TL)，耳石从前端到后端的最长距离；耳石宽(total width, TW)，耳石从背部到腹部的最宽距离；背长(dorsal length，DL)，经过耳石核心，平行于耳石长度线，翼叶到后端的最长距离；背宽(dorsal width, DW)，经过耳石核心，垂直于长度线，背部的最宽距离；腹喙长(ventral length, VL)，平行于长度线，耳石核心到腹喙的最长距离；基叶长(wing length, WL)，平行于长度线，耳石核心到翼叶的最长距离。

1.2.4 耳石轮廓的模拟

近些年来的研究发现，耳石轮廓的变化能够更完整地反映出鱼类不同生长阶段的特征^[27]。因此，本研究利用小波分析，根据所获取的耳石图像，从耳石边缘的细节变化进行研究，根据所获得的小波系数来分析蓝点马鲛耳石在不同生长阶段的变化情况，并且模拟出在对应叉长阶段耳石的模拟形态^[8]。

1.3 数据处理

(1) 对蓝点马鲛左右矢耳石的耳石质量及形态指标参数采用t检验^[28]，分析左右耳石之间的差异性。

(2) 利用线性、指数、对数和幂函数模型拟合耳石形态特征参数值及耳石质量与叉长的关系，分析耳石各个形态参数值与体长的关系，并根据判别系数及赤池信息准则(akaike’s information criterion，AIC)选取拟合函数，判别系数较高及AIC值较小者为最适函数^[29-30]。AIC的计算公式为

式中:A_IC为模型AIC值；n为样本数目; R_SS为残差平方和; k为模型参数个数。

(3) 按叉长将蓝点马鲛分为小于400 mm、401~450 mm、451~500 mm、501~550 mm、551~600 mm和大于600 mm的6个叉长组，利用方差分析(ANOVA)及多重比较法(LSD)^[31], 对不同叉长组间蓝点马鲛耳石各项形态参数值的差异进行检验，以分析不同因子对耳石生长的影响。

(4) 利用R语言程序(R Core Team, 2015)^[32]中的wavethresh加载包来提取小波系数^[33]，为了避免异速生长对不同个体形态的影响，采用LLEONART等^[34]所描述的方法来消除数据差异。利用shape R^[35]加载包中的小波分析程序来获取与耳石形态有关的一系列小波参数，并可以重新构建耳石的外形轮廓。上述分析均采用MS Excel 2016、R语言及SPSS 19.0软件进行。

2 结果 2.1 蓝点马鲛耳石形态

蓝点马鲛耳石为乳白色，近似长方形, 背面外凸、正面内凹，外部有较多突起的小齿呈锯齿状，整体弯曲呈现瓦状。耳石背面有一凹槽，将矢耳石分成背区、前区、后区和翼区4个部分，腹部凹凸不平，前区有一明显开口，后部常呈较光滑的扇形。耳石中央区域有一核区，处于凹槽最窄处，较薄。幼鱼叉长360 mm左右时开口基本形成，这时耳石的翼叶较短，随鱼体及耳石生长，耳石的翼叶逐渐变长且变尖锐，耳石的长宽比随着叉长的增大而增大。见图 3。

2.2 耳石基本形态参数

通过对蓝点马鲛耳石7个参数指标的差异性检验(表 2)可知，左右矢耳石没有显著性差异，因而矢耳石形态与个体生长关系分析和小波分析都采用左矢耳石进行。

2.3 耳石参数指标与叉长关系

蓝点马鲛耳石质量及6项形态参数指标均与叉长有着显著的关联(P＜0.01)，除了耳石背宽与叉长通过对数拟合的效果最好，其他的各项形态参数及耳石质量与叉长的拟合结果均为幂函数较优，其中耳石质量、耳石长、背长和腹喙长与叉长拟合的判定系数较高。蓝点马鲛耳石的各项指标均随着叉长的增大表现出不同方式的增长(图 4)。拟合方程分别如下：

耳石质量与叉长：L_FL= 121.19W^{0.416 1}，R²=0.63，P＜0.01

耳石长与叉长：L_FL= 0.185 7L_TL^{0.638 3}，R²=0.51，P＜0.01

耳石宽与叉长：L_FL= 0.116 8L_TW^{0.584 2}，R²=0.58，P＜0.01

背长与叉长：L_FL= 0.144 8L_DL^{0.637 1}，R²=0.17，P＜0.01

背宽与叉长:L_FL= 0.557 9ln L_DW-1.853 8，R²=0.57，P＜0.011

腹喙长与叉长：L_FL= 0.055 7L_VL^{0.746 4}，R²=0.41，P＜0.01

基叶长与叉长：L_FL= 0.027 1L_WL^{0.779 0}，R²=0.77，P＜0.01

2.4 不同叉长组耳石形态差异

蓝点马鲛样本在小于400 mm、401~450 mm、451~500 mm、501~550 mm、551~600 mm和大于600 mm叉长组的比例分别为10.69%、21.72%、39.66%、21.03%、5.52和1.38%。由于大于600 mm的个体较少，不符合统计分析要求，因此本研究比较上述前5组的叉长组的耳石差异。ANOVA分析表明，蓝点马鲛群体不同叉长组的耳石形态参数指标均存在显著的差异(P＜0.01)。多重比较(LSD)分析显示，随着叉长的增加，蓝点马鲛耳石的各项形态参数也极显著增加，而背宽(DW)在前3个叉长组间不存在差异(P>0.05)，其他叉长组间均存在显著差异(P＜0.01)(图 5)。所以，可以根据耳石的外部形态特征对蓝点马鲛生长情况进行推断和判定。

2.5 不同叉长组耳石轮廓变化规律

根据上节所划分的叉长组(除大于600 mm以外)，利用小波分析对不同组别的耳石轮廓进行分析，结果认为，随着个体的增长，蓝点马鲛耳石的总长度不断增加，而背区和腹区不断向耳石中心缩小，后区的长度增加，翼长也不断增加，总体上呈现纵向缩小、横向增长的趋势(图 6)。

根据小波分析结果，共得到57个小波系数，因此本研究使用上述系数进行因子分析。通过分析可知，前两个因子占整体形态变化的大多数(76.5%)(CAP1: 49.8%; CAP2: 26.7%)。在第一得分(CAP1)中，各叉长组的差异不明显，但从总体变化来看，最小的叉长组(350~400 mm)到中等叉长组(451~500 mm)，到最大的叉长组(551~600 mm)，第一得分不断增大(图 7)；叉长为350~400 mm的个体在第二得分(CAP2)中主要为负值，而其他叉长组的个体则主要为正值。

3 讨论

黄、渤海海域蓝点马鲛的左右矢耳石差异不显著，矢耳石各部分间未出现显著差异(P>0.05)。这一结果与杨林林等^[23]研究的象山港海域蓝点马鲛及王英俊等^[21]对黄海海域蓝点马鲛的研究结果相一致，且与其他鱼类的研究结果相一致^[6]。左右耳石间没有显著差异主要是由于其受到相同的遗传及环境影响，因此左右耳石均可作为蓝点马鲛耳石方面的研究材料。

本文测量了蓝点马鲛6个耳石形态指标, 并用其对蓝点马鲛耳石进行分析。从形态研究结果来看, 蓝点马鲛耳石各项参数与叉长呈显著正相关，随着鱼体的长大，耳石也呈现持续性的生长。ANOVA分析表明，蓝点马鲛群体不同叉长组的耳石形态参数指标均存在显著的差异(P＜0.01)。多重比较(LSD)分析显示，随着叉长的增加，蓝点马鲛耳石的各项形态参数也极显著增加，而背宽(DW)在前3个叉长组间不存在差异(P>0.05)，其他叉长组间均存在显著差异(P＜0.01)。所以，可以根据耳石的外部形态特征对蓝点马鲛生长情况进行判定。拉式南美南极鱼(Patagonotothen ramsayi)仅有部分耳石形态参数与叉长显著差异^[36]，而蓝点马鲛的耳石形态参数与叉长均存在显著差异，因而能更好地对其生长情况进行判定。

分析耳石轮廓变化可知，随着个体的增长，蓝点马鲛耳石的总长度不断增加，而背区和腹区不断向耳石中心缩小，后区的长度增加，翼长也不断增加，总体上呈现纵向缩小、横向增长的趋势。参照GAULDIE^[37]对耳石功能的研究，推测耳石吻区变化可能与淋巴液流动和游泳加速度有关。从不同叉长组分析可知，蓝点马鲛在350~400 mm时的生长与其他叉长组有着显著的不同。参考大眼金枪鱼(Thunnus obesus)初次性成熟耳石的变化^[38]和秋刀鱼(Cololabis saira)性腺成熟度Ⅰ期与Ⅱ至Ⅵ期间的差异^[39]，通过本研究可以推测蓝点马鲛初次性成熟叉长在350~400 mm。蓝点马鲛耳石随鱼体生长而发生变化，其形态特征与鱼体外部形态发育过程类似，早期受饵料生物及温度、盐度、溶解氧等各种因子影响经历了剧烈变化阶段^[40]，发育到一定阶段后形态特征会趋于稳定。

研究耳石发育过程中的形态变化可以确认其达到生长稳定的规格“节点”, 为目标鱼种耳石的形态识别提供重要的参考^[41]。研究结果对揭示蓝点马鲛耳石形态发育变化规律，以及利用耳石对该鱼种进行准确识别具有重要意义。另外，本研究叉长小于350 mm及大于600 mm的蓝点马本样品较少，对研究的结果可能会有一定程度的影响，需要在今后的研究中加以补充和完善。