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《中国海洋大学》 2010年
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中国海洋鱼类耳石形态学分析及应用研究

叶振江  
【摘要】:通常鱼类耳石广泛用于鱼类的年龄与生长、鱼类日龄或季节生长等研究领域。近年来,研究者将耳石微化学成分指纹、放射性同位素检测分析等手段应用于鱼类生活史重建、鱼类种群划分等研究领域,取得了良好的效果。耳石形状具有高度的物种特异性和显著的群系特异性,在耳石形态的鱼种识别及鱼类系统学研究方面有重要的研究价值,国际上许多学者近年来已就此开展大量基础研究。本文以近年来笔者在国家海洋局908专项、国家重点基础研究发展计划(973计划)研究过程中搜集的近万枚海洋鱼类耳石为标本,利用专业生物图像分析软件,采用数学傅立叶分析等手段,就鱼类耳石形态学研究涉及到的各个主要方向:鱼类耳石形态特征与量度、我国海洋鱼类耳石形态多样性、鱼类耳石形态学在鱼种及群系识别中的应用、鱼类耳石形态生长变化规律等进行了较系统的研究。主要研究结果如下: (1)根据矢耳石在内耳中的位置形态,为便于描述,将耳石靠在鱼体头部的方向称为前部,靠鱼体尾部的方向成为后部,靠鱼体背部的方向成为背部,靠鱼体腹部的方向成为腹部,朝向鱼体外侧的面称为外侧面,朝向鱼体内侧的面称为内侧面。同时,耳石前部一般有较大缺刻将其分为两叶称侧叶,位于腹部前端的为基叶,位于背部前端的为翼叶。内侧面从耳石前部开始沿耳石中轴向后延伸的槽称为听沟。 对中国近海13目65科180种习见鱼类耳石形态进行了测量与记述。以鲈形目种数最多,此外包括鲱形目、鳗鲡目、仙女鱼目、鲇形目、鳕形目、颌针鱼目、鲻形目、触形目、鲽形目等部分鱼类。通过对这些耳石形态的观察和测量,对耳石的形状、大小、耳石边缘的光滑程度、耳石侧叶的形态及耳石各位置的突出程度、耳石内侧面听沟的形状、耳石表面的突起等形态特征进行了详细描述;同时,对各种鱼类的耳石形态量度特征:耳石长、耳石宽、周长、面积、矩形趋近率、充实度、密度指标等进行了测量分析,以为鱼类耳石形态系统分类提供基础参数。 观察结果显示,中国海洋鱼类耳石形态种间差异显著,各科间皆具有一定的耳石形态分类特征。听沟一般位于耳石内侧面,开口于耳石前部,听沟形状、宽度、深度、走向等可作为鱼类分类识别的重要分类特征。对180个鱼种的聚类分析结果表明,基于耳石外部形态的近似关系与传统鱼类分类体系并不完全一致。以科为单位,利用听沟的形态,结合耳石外部轮廓特征对65个科进行了分类系统尝试,编制了耳石形态分类检索表,结果显示耳石形态分类检索具有良好的应用前景。 (2)比较了日本花鲈Lateolabrax japonicus、中国花鲈Lateolabrax maculates的舟山、福州、厦门和广西近海群体耳石的形态学特征,并应用数学统计方法对性状差异进行系统比较和群体间聚类分析。结果表明:日本花鲈与中国花鲈耳石形态、耳石重—耳石长的关系差异显著;中国近海不同海域的花鲈群体也具有明显的地理变异,;初步认为中国近海的花鲈有分为三个不同的地理种群,即舟山种群、福州-厦门种群和广西种群的可能。耳石形态学分析是鉴定中国鲈种群的有效方法。 (3)以耳石长宽比(L/K)、侧叶长度比(L1/L2)、侧叶宽度比(K1/K2)、基叶长宽比(L1/K1)、翼叶长宽比(L2/K2)、基叶长与缺口距比(L1/N)、鱼体叉长(H)与耳石重量比(H/W)为具体形态学分析参数,比较了黄海蓝点马鲛不同群体间耳石的形态学特征。结果表明,吕泗三个批次样品间耳石形态无显著性差异,赣榆群体与吕泗及胶南群体在个别形态指标上呈显著性差异,吕泗和胶南群体在各项指标均没有显著性差异。聚类分析显示吕泗群体与胶南群体、赣榆群体间的欧氏距离分别为3.09和3.38,赣榆群体与胶南群体间的欧氏距离为4.59。吕泗群体与胶南群体间距离较近。结果表明耳石形态学分析是鱼类群体鉴别的有效手段。 (4)利用2006年4月和2008年10月分别采自南海北部湾和渤海长岛海域的119尾细条天竺鲷(Apogonichthys lineatus)和57尾黑鳃天竺鲷(Apogonichthys arafurae)标本,以耳石长、耳石宽、周长、面积、矩形趋近率、充实度为基本形态学参数,结合傅立叶变换获得的形态特征变量,研究了两种天竺鲷耳石形态的差异。结果显示,两种属内近缘天竺鲷耳石在整体轮廓、听沟形状、边缘形态等方面较为接近,但细条天竺鲷耳石整体形态较为卵圆,后部较宽;黑鳃天竺鲷耳石整体略细长,后部较窄。利用耳石形态学特征变量对两种天竺鲷的判别分析成功率分别高达82.5%和88.2%,显示耳石形态学分析是天竺鱼鱼种识别的有力手段。 (5)利用2002年6~12月期间采自青岛海域商业渔获的286尾小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys spinosus)标本,以耳石长、耳石宽、周长、面积、矩形趋近率、充实度为基本形态学参数,结合其中傅立叶变换获得的形态特征变量,研究了小眼绿鳍鱼幼鱼生长过程耳石形态的逐月变化特征。结果显示,小眼绿鳍鱼耳石为不规则卵圆形或近四边形,背部弧状隆起,腹部相对略平,前部有一明显缺刻,后部常呈锯齿状尖突。小眼绿鳍鱼耳石长、耳石重、耳石面积皆与体长呈显著相关,耳石长宽比与体长不呈显著相关。随着小眼绿鳍鱼生长,该鱼耳石形态特征随月份变化差异显著;经多因子方差分析和判别分析表明,研究期间小眼绿鳍鱼耳石形态可分为三个特征区间:6月份与其他月份间形态差异显著;7~9月耳石形态特征处于变化间状态;10~12月各方面形态特征趋于稳定。
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