魚卵、仔稚魚形態(tài)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究--兼報黃河口海域魚類浮游生物調(diào)查.pdf

1、本文主要從探索魚卵種類鑒別方法,魚類早期發(fā)育生物學(xué)特征及其環(huán)境影響因子,魚卵、仔稚魚海域生態(tài)調(diào)查三方面,開展了魚卵、仔稚魚生物生態(tài)學(xué)研究。論文緒論部分綜述了魚卵種類鑒別方法、魚類早期發(fā)育特征及其環(huán)境影響因子、魚卵、仔稚魚生態(tài)調(diào)查等諸方面研究進(jìn)展。論文第一部分:魚卵種類鑒別方法探索研究。主要研究了四種鲆鰈類魚卵受精前后形態(tài)特征變化,并歸納了可用于魚卵種類鑒別和系統(tǒng)發(fā)生研究的主要形態(tài)特征;同時以自然海區(qū)采集的沙氏下鱵魚Hyporhamphu

2、s sajori卵為研究對象,探索了運用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和遺傳學(xué)手段來準(zhǔn)確鑒別魚卵種類的方法。論文第二部分:魚類早期發(fā)育生物學(xué)和實驗生態(tài)學(xué)研究。主要研究了北太平洋亞寒帶海域關(guān)鍵種大頭鱈Gadus macrocephalus胚胎和卵黃囊仔魚發(fā)育的生物學(xué)特征和主要環(huán)境因子對其發(fā)育的影響;在此基礎(chǔ)上初步探討了造成大頭鱈胚胎死亡原因,以及胚胎發(fā)育過程中魚卵密度及其粘性的動態(tài)變化、魚卵異率孵化的生態(tài)學(xué)意義;同時,探討了大頭鱈胚胎及卵黃囊仔魚發(fā)

3、育生物學(xué)特性及其在鱈屬魚類系統(tǒng)發(fā)生研究中的應(yīng)用。論文第三部分:魚卵、仔稚魚生態(tài)調(diào)查研究。采用魚卵、仔稚魚生態(tài)調(diào)查方法,調(diào)查了2007年春、夏季黃河口海區(qū)魚類浮游生物的種類組成和數(shù)量分布,并初步分析了環(huán)境因子對其種類組成及數(shù)量分布的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 一、魚卵種類鑒別方法研究
　　 1、四種鲆鰈類未受精卵與受精卵的形態(tài)學(xué)比較研究
　　 借助光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察方法,觀察并測量了四種具有較高經(jīng)濟(jì)價值分

4、批產(chǎn)卵型鲆鰈魚類,星突江鰈Platichthys stellatus、圓斑星鰈Verasper variegates、大菱鲆Scophthalmus maximus及褐牙鲆Paralichthys olivaceus未受精與受精卵的形狀及卵膜結(jié)構(gòu)。首先,比較了同種受精前后處在不同發(fā)育期魚卵的形態(tài)特征,以期揭示受精前后魚卵卵膜及受精孔區(qū)變化;其次用方差分析(ANOVA)及歐氏聚類(Hierarchical cluster)方法分析了四種鲆

5、鰈類未受精成熟卵卵膜及受精孔區(qū)的結(jié)構(gòu),以期為四種鲆鰈類魚卵的形態(tài)分類及系統(tǒng)發(fā)生研究積累基礎(chǔ)資料。研究結(jié)果顯示:同種魚卵在受精前后卵膜及受精孔區(qū)分別呈現(xiàn)不同形態(tài)特征。4種魚卵受精后卵膜變得平整,且為防止多精授精,均具有受精后受精孔阻塞現(xiàn)象。星突江鰈、褐牙鲆、大菱鲆魚卵均具無凹陷長孔道Ⅲ型受精孔,而與星突江鰈屬于同一亞科的圓斑星鰈魚卵具有淺凹陷長孔道的Ⅱ型受精孔。魚卵卵膜的亞顯微結(jié)構(gòu)如壁孔大小及密度,卵徑大小等特征均能為魚卵分類鑒定和系統(tǒng)發(fā)

6、生研究提供有用的數(shù)據(jù)資料,但受精孔區(qū)的結(jié)構(gòu)是最主要的形態(tài)分類特征。
　　 2、沙氏下鰱魚卵的形態(tài)學(xué)及遺傳學(xué)鑒別研究
　　 利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和遺傳學(xué)方法開展了采自南黃海海區(qū)(33°49'N,122°10'E)附著在海藻上的魚卵種類的綜合鑒別研究。在光學(xué)顯微鏡下:卵呈微扁圓形,卵徑1.95-2.38 mm,粘著沉性;卵黃間隙較窄,卵黃囊呈乳白色,無龜裂;卵膜平滑,在其表面有5-7根細(xì)長角質(zhì)管狀卵膜絲;多油球數(shù)不定(4

7、-145),油球徑0.05-0.50 mm,油球在卵黃囊中的位置隨不同的發(fā)育時期而不斷發(fā)生變化;胚體處在不同的發(fā)育階段,其特征符合頜針魚目魚卵的特征。在掃描電鏡(SEM)下觀察:魚卵受精孔明顯,位于動物極的卵膜絲之間,外緣孔徑12.3μm;卵膜壁孔不明顯,在卵膜表面有大量顆粒狀突起,密度約為50個/100 μm2。遺傳學(xué)分析結(jié)果顯示:魚卵與沙氏下鱵魚mtDNA Cyt b基因片段序列之間無差異,遺傳距離為0,而與其它頜針魚目魚類序列間差

8、異達(dá)18.72-21.3％,遺傳距離在21.9-26.4％之間。NJ分子系統(tǒng)樹的聚類結(jié)果也顯示魚卵與沙氏下鱵魚序列聚為一支,他們共享一個單倍型,而與其它頜針魚目魚類序列分為兩大支,其親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。進(jìn)化速率較快的控制區(qū)片段序列的分析結(jié)果也顯示魚卵與沙氏下鱵魚片段序列間遺傳距離僅為0-0.7％,兩者差異應(yīng)為種內(nèi)水平的遺傳分化。以上分析結(jié)果表明該魚卵為沙氏下鱵魚卵。
　　 二、魚類早期發(fā)育生物學(xué)和實驗生態(tài)學(xué)研究
　　 1、大頭

9、鱈胚胎發(fā)育的生物學(xué)研究
　　 實驗室內(nèi)利用顯微鏡和顯微數(shù)碼攝像系統(tǒng),通過電腦活體觀察測量拍攝大頭鱈受精卵胚胎發(fā)育和初孵仔魚的形態(tài)特征,詳細(xì)描述記錄其發(fā)育過程和時間,并利用斯托科斯定律(Stokes'law)對大頭鱈卵子以發(fā)育天數(shù)為單位進(jìn)行活體密度測定。此外,利用掃描電鏡觀察了大頭鱈7個胚胎發(fā)育期受精孔及卵膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。大頭鱈產(chǎn)沉性帶微弱粘性卵子,無油球,未受精卵徑0.95-1.08 mm,密度為1.0422±=0.001g/cm

10、3,卵膜表面具有弱的網(wǎng)狀紋理。水溫6.30±1.24℃、鹽度34 psu受精后約2 hpf(hours post fertilization)胚盤形成,23 hpf進(jìn)入囊胚期,38 hpf后進(jìn)入胞胚期且卵子間粘性消失,52 hpf后進(jìn)入原腸胚,196 hpf左右進(jìn)入胚體器官分化期,228 hpf右尾部游離,252 hpf后心跳開始,胚體搐動,296 hpf開始孵化,330.56 hpf時50％孵化。受精后大頭鱈卵子的卵徑與密度處于動態(tài)變

11、化之中,卵徑隨胚胎發(fā)育呈逐漸上升趨勢,密度則呈逐漸降低趨勢;50％孵化時卵徑為1.09±0.02mm,密度變?yōu)?.0395±0.001 g/cm3。孵化后20d,仔魚卵黃吸收完畢。亞顯微觀察顯示,大頭鱈具有深凹陷,短孔道的Ⅰ型受精孔;未受精時精孔管開放,精孔管徑3.28±0.55μm,受精孔前庭外緣徑18.13±2.03 μm、內(nèi)緣徑10.22±3.07μm,卵膜具有六角形網(wǎng)紋且褶皺明顯,卵膜壁孔間距為1.95±0.29 μm。受精后,

12、卵子精孔管被卵周液分泌物阻塞,卵膜褶皺逐漸消失但整個卵膜逐漸變得粗糙;在胚胎發(fā)育過程中,受精孔的大小、形狀及卵膜壁孔間距也處于動態(tài)變化之中;2細(xì)胞期受精孔前庭徑和卵膜壁孔間距最大,桿狀細(xì)菌在原口關(guān)閉期及胚體包卵5/8期布滿受精孔前庭及卵膜,胚體包卵5/8期時整個受精孔已經(jīng)完全塌陷。大頭鱈卵子粘性、卵徑和密度的動態(tài)變化也與整個胚胎發(fā)育過程相關(guān)聯(lián),該特性對提高卵子受精率及卵子在海底正常發(fā)育及散布具有重要生態(tài)學(xué)意義;此外,在整個胚胎發(fā)育過程中

13、卵子受精孔與卵膜結(jié)構(gòu)也處于動態(tài)變化之中,這對防止大頭鱈胚胎在較長發(fā)育期內(nèi)免遭其他微生物及病菌侵襲具有重要的生物生態(tài)學(xué)意義。
　　 2、溫度對大頭鱈早期發(fā)育影響的研究
　　 實驗室內(nèi)研究了不同溫度對日本陸奧灣海域大頭鱈受精卵發(fā)育速率、日死亡率、孵化率及初孵仔魚形態(tài)特征的影響。人工受精方法獲取受精卵,在水溫0℃、1℃、2℃、4℃C、6℃、8℃、10℃、12℃,正常海水鹽度34 psu,光周期11L:13D的條件下進(jìn)行孵化。據(jù)

14、不同孵化溫度下受精卵各發(fā)育期的中點時間,利用最小2乘法非線性多項式回歸擬合曲線,研究孵化溫度對胚胎發(fā)育速率和各發(fā)育階段持續(xù)時間的影響。在各檢測溫度中,除0℃無受精卵孵化外,其余各溫度下受精卵均能正常發(fā)育至孵化,且溫度4-8℃時正常發(fā)育至孵化的比率最高。大頭鱈受精卵死亡率最高的關(guān)鍵期從原腸初期一直持續(xù)到原孔關(guān)閉期。受精卵發(fā)育速率與孵化溫度呈正相關(guān),其達(dá)到特定發(fā)育階段所需時間與溫度呈負(fù)相關(guān)。受精卵孵化期、50％孵化時間和孵化終點時間與孵化溫

15、度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。1℃水溫條件下,50％孵化所需時間為817.87 h,12℃僅需217.9 h。初孵仔魚平均體長和卵黃貯存量與孵化溫度呈二次曲線相關(guān)。即使在相同孵化條件下,大頭鱈受精卵異率孵化現(xiàn)象明顯,各孵化溫度下早期孵化仔魚體長較短但殘留卵黃囊較多,而后期孵化仔魚體長較長但殘存卵黃囊較少。綜上,在自然水域中大頭鱈受精卵發(fā)育對溫度較敏感;適溫范圍內(nèi)受精卵發(fā)育速率、存活率、孵化率及初孵仔魚形態(tài)特征受溫度變化影響顯著。由此,海水溫度的時空

16、異質(zhì)性明顯影響自然水域大頭鱈沉性卵的發(fā)育及其仔魚散布的潛能,受精卵的異率孵化被認(rèn)為是其應(yīng)對這種風(fēng)險的一種進(jìn)化策略。
　　 3、溫、鹽度對大頭鱈胚胎和卵黃囊仔魚發(fā)育影響的研究
　　 實驗室內(nèi)研究了不同溫、鹽度對大頭鱈受精卵及卵黃囊仔魚發(fā)育的影響。1)受精卵發(fā)育期。人工采集實驗室內(nèi)暫養(yǎng)成魚精卵并授精獲取受精卵。受精卵分別置于9個溫度梯度、5個鹽度梯度組合的135(9×5×3)個有機(jī)塑料培養(yǎng)皿中進(jìn)行孵化。孵化光照條件為11L:

17、13D。分別檢測大頭鱈受精卵的孵化時間,孵化率及初孵仔魚形態(tài)特征。2)初孵仔魚培育實驗。為研究大頭鱈受精卵孵化后初孵仔魚由海底相對穩(wěn)定環(huán)境上浮至環(huán)境溫度多變的表層或散布至不同水團(tuán)后的存活狀態(tài),在一個9×5×3溫鹽度全因子實驗中(溫鹽度同受精卵孵化實驗)分別研究了孵化水溫6℃、鹽度34 psu條件下初孵仔魚自孵化后在饑餓狀態(tài)中持續(xù)至死亡的時間變化。研究結(jié)果顯示,大頭鱈受精卵在溫度4℃和6℃下,各鹽度的孵化率均較高(53.67-73.66％

18、);溫度14℃已經(jīng)超出了大頭鱈受精卵的耐溫極限;在接近大頭鱈受精卵耐溫極限時,各溫度的孵化率受鹽度影響顯著。盡管0℃時在鹽度30和34psu下沒有受精卵正常孵化,但較低鹽度的15-25 psu處理組仍有受精卵正常孵化;較高孵化水溫下低鹽處理組受精卵孵化率顯著降低。上述現(xiàn)象體現(xiàn)了低溫低鹽對受精卵孵化率的增效作用,同時也體現(xiàn)了高溫低鹽的限制性作用。溫度對大頭鱈受精卵發(fā)育速率影響較顯著,但不同水溫條件下鹽度對受精卵發(fā)育時間影響不顯著。在各孵化

19、鹽度下各溫度處理組大頭鱈初孵仔魚的標(biāo)準(zhǔn)體長與孵化水溫成凸型二次曲線相關(guān);但在各監(jiān)測溫度條件下不同鹽度對初孵仔魚形態(tài)特征影響不顯著。同時發(fā)現(xiàn),初孵仔魚耐溫、鹽范圍遠(yuǎn)超過受精卵,多數(shù)初孵仔魚在各監(jiān)測的溫、鹽度范圍內(nèi)都能存活直至卵黃耗盡因饑餓而死亡。各鹽度下饑條件下饑餓未投喂仔魚50％存活時間隨著溫度的升高顯著降低,其相關(guān)性可用有效指數(shù)函數(shù)公式來描述。陸奧灣大頭鱈卵子與仔魚多分布在水溫4℃和6℃的自然水域,室內(nèi)試驗證實,該水溫范圍內(nèi)受精卵孵化

20、率最高、耐鹽范圍最廣,初孵仔魚的標(biāo)準(zhǔn)體長最大,且饑餓仔魚50％的存活時間適中,適合大頭鱈卵子孵化和仔魚發(fā)育。
　　 三、魚卵、仔稚魚生態(tài)調(diào)查研究
　　 1、2007年春、夏季黃河口海域魚卵、仔稚魚種類組成與數(shù)量分布
　　 2007年春季和夏季,利用淺水Ⅰ型浮游生物水平和垂直拖網(wǎng)對黃河口海域魚卵、仔稚魚種類組成與數(shù)量分布進(jìn)行了調(diào)查。春季和夏季分別設(shè)置19個(6個斷面)相同的調(diào)查站位。每站表層水平拖網(wǎng)10-min,拖

21、網(wǎng)速度為2.0 n mile/h:垂直拖網(wǎng)由底到表,拖網(wǎng)速度約0.5 m/s。調(diào)查結(jié)果表明:春季和夏季共采集魚卵7661粒、仔稚魚70尾,共18種,能鑒定到種的有17種,隸屬于5目12科16屬,其中1種蝦虎魚類的稚魚僅能鑒別到科的水平。優(yōu)勢種為斑鰷(Konosirus punctatus),油魣(Sphyraena pinguis)、短吻紅舌鰨(Cynoglossus joyneri)。春季的水平和垂直拖網(wǎng)分別采集6932粒魚卵、6尾仔

22、稚魚和11粒魚卵、0尾仔稚魚。魚卵、仔稚魚的出現(xiàn)頻率分別為84.21％、10.53％和26.32％、0％,平均密度分別為364.84粒/網(wǎng)、0.32尾/網(wǎng)和0.59粒/m3、0尾/m3;夏季的水平和垂直拖網(wǎng)分別采集658粒魚卵、57尾仔稚魚和60粒魚卵、7尾仔稚魚,魚卵、仔稚魚的出現(xiàn)頻率分別為84.21％、63.16％和31.58％、15.79％,平均密度分別為34.63粒/網(wǎng)、3尾/網(wǎng)和1.85粒/m3、0.22尾/m3。分析結(jié)果表明

23、:黃河口海域魚卵、仔稚魚種類季節(jié)更替明顯分成春夏季-夏季兩種生態(tài)類型,種類更替率高達(dá)83.33％;河口南部海域魚卵和仔稚魚的群落結(jié)構(gòu)相對較穩(wěn)定,優(yōu)勢種突出,優(yōu)勢度較大,物種多樣性水平與種間分布均勻度高于北部海域。上述規(guī)律符合該海域的水文地理學(xué)特性和硬骨魚類的繁殖生物學(xué)規(guī)律。此外本研究分別對春季和夏季魚卵、仔稚魚的數(shù)量分布以及斑鰷、油好、短吻紅舌鰨等優(yōu)勢種類魚卵的數(shù)量分布繪制了密度等值分布圖。與1982-1983、1984-1985、19