西江廣東魴(Megalobrama terminalis)繁殖生物學及繁殖策略*

劉亞秋,李新輝 ,李躍飛,陳蔚濤,李 捷,朱書禮

(1:中國水產科學研究院珠江水產研究所，廣州 510380) (2:農業農村部珠江中下游漁業資源環境科學觀測實驗站，廣州 510380)

廣東魴(Megalobramaterminalis)屬鯉科(Cyprinidea)，鲌亞科(Cultrinae)，魴屬(Megalobrama)，是我國重要食用經濟魚類之一，為大型江河洄游性魚類，生活于水體的中下層，雜食性，產粘性卵，主要分布于珠江中下游、海南萬泉河以及部分陸河河流[1-2]. 廣東魴作為珠江中下游江段主要漁業捕撈對象之一，在漁獲數量比例可達44.1%[3]. 歷史資料表明，1960s僅封開境內魚汛期廣東魴捕撈量達20 t，但是由于水利工程、航道疏浚、水體污染、過度捕撈等多重人類活動因素的疊加影響，1980s，廣東魴資源量衰退至5 t 左右[4]. 目前，珠江干流已進行了11級的水利梯級開發，珠江干流最下游一級的水電站長洲水利樞紐于2007年實現截流蓄水. 由于長洲壩水利樞紐修建阻隔了廣東魴的洄游通道，導致其在水壩上游江段數量急劇下降[2]. 而廣東魴生殖洄游行為作為其生活史中關鍵的環節之一，受到水溫、漲水條件等因素影響. 目前，研究發現廣東魴在珠江最大的產卵場分布在郁南羅旁江段和封開青皮塘兩個江段位于長洲水利樞紐下游約 30 km處[1, 5]. 每年大量廣東魴親魚在性成熟后會洄游至產卵場進行產卵繁殖，隨著長洲水利樞紐截流蓄水，導致下游產卵場江段的水文節律發生改變，必定會對廣東魴產卵場的功能及廣東魴產卵繁殖造成負面影響[3]. 近年來，廣東省航道局對西江航道進行通航能力整治，工程主要對丁壩進行加長、加高，并對阻礙航行的一些礁石進行了清除，施工水域也集中在兩個重要的廣東魴產卵場水域，直接導致廣東魴產卵場生境被迫改變. 同樣人類活動增強導致的西江水體污染也是影響廣東魴棲息生境的重要因素之一. 農業部于2007 年在青皮塘下游江段建立了西江廣東魴國家級水產種質資源保護區，并于2011 年起在珠江水系實施禁漁期制度調整，擴大珠江水系禁漁水域范圍并延長禁漁期時間，廣東魴資源衰退趨勢有所減緩. 因此，廣東魴種群資源的養護努力與人類活動的干擾脅迫一直處于持續并存狀態.

據歷史資料記載，廣東魴生殖群體4月進入繁殖高峰，形成漁汛，4-8月為其產卵繁殖期[6]. 目前，對廣東魴的研究多在早期資源、資源捕撈量、食性、產卵場生態調查、性腺發育等方面[6-9]. 而對長洲水利樞紐建成后，廣東魴繁殖策略的研究很少. 其繁殖現狀如何以及繁殖特性是否發生適應性改變尚不清楚. 因此本研究以廣東魴為對象，通過對其繁殖群體特征以及繁殖策略進行研究，結合自身和外在的影響因素，探究廣東魴對于日益增強的人為干擾的繁殖生態學響應機制，以期為今后開展其資源的保護以及可持續利用提供必要的提供科學依據和理論支撐.

1 材料與方法

1.1 樣本采集

1.1.1 漁獲物采樣 2017年4月-2018年3月，每月通過向漁民購買以及流刺網捕撈等方式，共獲得廣東魴漁獲物443尾標本. 采樣點如圖1所示. 對其體長進行測量(精度 1 mm)，用電子天平稱量體重(精度 1 g). 根據劉亞秋等[9]對廣東魴性腺發育研究以及已有的部分魚類性腺分期方法[10-11]，同時結合廣東魴性腺形態、大小、色澤及性細胞的成熟情況，對其性腺發育進行分期.

1.1.2 魚苗采樣 2017年4-10月在肇慶江段利用定量弶網定點進行連續魚苗樣品采集(參照《河流漂流性魚卵、仔魚采樣技術規范》(SC/T 9407-2012)水產行業標準)，采樣點位于肇慶市高要區祿步鎮(23°9′53″N,112°16′57″E，圖1). 固定點連續采樣參照李躍飛等[12]的方法進行. 利用LS45-2 型旋杯式流速儀(重慶華正水文儀器有限公司)測量網口流速，魚苗樣品用5%甲醛溶液固定后，帶回實驗室進行鑒定. 魚苗鑒定依據廣東魴胚后發育特征[13]和實驗室對野生廣東魴魚苗的觀察圖譜資料. 徑流量數據來自水利部全國水雨情信息網站(http:∥xxfb.Hydroinfo.gov.cn/ssIndex.html).

圖1 西江廣東魴采樣點位置Fig.1 Location of sampling sites of M. terminalis in Xijiang River

1.2 初次性成熟體長、體重以及年齡

魚類性腺發育至IV期及以上為性成熟個體，根據Tafur等[14]的研究，對魚類的初次性成熟體長為該魚類50%個體達到性成熟時的體長，通過Logistics方程Pi= 100/[1+e(a+bLi)]分別對雌雄個體進行統計擬合，雌雄魚初次性成熟體長L50%=-a/b，式中Pi為第i組成熟個體占組內樣本的相對頻率，Li為第i組體長組中值(mm)，a和b為常數. 初次性成熟體重根據體長(L)與體重(W)的關系式W= cLd推算，其中c和d為常數. 根據何美峰等[15]的研究，廣東魴初次性成熟年齡根據Lt=420.175(1-e-0.217(t+0.371))，進行推算，其中t為年齡，Lt為對應下體長.

1.3 性比

分別將所有個體以每20 mm體長間距一組，并統計每組內雌雄個體各占百分比，分析不同體長組下雌雄魚的性別比例.

1.4 繁殖季節性腺成熟指數和肥滿度

比較廣東魴性腺成熟指數和肥滿度的周年變化趨勢. 性腺成熟指數(gonadosomatic index，GSI)%=(W1/W0)×100，肥滿度(Fulton’s condition factor,K)=W/L3×100. 式中，W為魚體體重，W1為魚體性腺重，W0為魚體空殼重. 采用Pearson’s correlation coefficients對廣東魴L、W、W1、GSI、K各項指數進行相關性分析[16].

1.5 繁殖力

絕對繁殖力F(粒)為每克卵巢卵粒數與卵巢重(g)的乘積，相對繁殖力Fw(粒/g)=F/W0，其中W0為魚體空殼重,g.

1.6 魚苗量的計算方法

每次采集時間內流經采樣斷面的魚苗總量根據M=Q·m/(S·V)求得. 式中，M為采集時間內流經采樣斷面的魚苗總量，ind.；Q為采樣點斷面的平均流量,m3/s；m為采集時間內采集到的魚卵、仔魚數量,ind.；S為弶網網口面積,m2；V為弶網網口處水流速度,m/s. 采樣時間內每小時流經采樣斷面的魚苗數量乘以24 h，求得當天魚苗總量；魚苗月平均密度由各月采集的所有樣品魚苗密度求平均值獲得；根據每月各天魚苗總量求平均值乘以當月天數，求得月魚苗總量[17].

1.7 數據分析

利用SPSS 19.0軟件對數據進行相關統計分析，同一年齡組的雌雄群體體長、體重平均值差異用T檢驗來分析，雌雄群體曲線關系通過協方差分析(ANCOVA)來比較，采用χ2檢驗來判斷雌雄性比是否符合1∶1.

2 結果分析

2.1 廣東魴繁殖群體特征

2.1.1 體長和體重分布情況 共采集廣東魴443尾，其中可鑒別雌性的個體419尾，雌魚220尾，雄魚199尾，此部分個體的體長范圍為160～360 mm，平均體長245 mm，優勢體長集中在260～280 mm，占樣本量的45.1%；體重范圍為52～1149 g，平均體重為347 g，優勢體重集中在320～480 g之間，占樣本量的46.9%(圖2).

圖2 西江廣東魴體長和體重組成(n=419)Fig.2 The body length and weight of M. terminalis in Xijiang River (n=419)

2.1.2 體長與體重的關系 對廣東魴雌雄個體分布做體長-體重曲線，擬合生長曲線呈冪函數關系，如圖3所示，雌性群體的回歸方程為W=0.000007L3.2152(R2=0.9527)，雄性群體的回歸方程為W=0.00001L3.0597(R2=0.9219). 將雌、雄群體曲線關系進行協方差分析(ANCOVA)，雌、雄繁殖群體間存在顯著差異(F=21.469，P<0.001).

圖3 西江廣東魴體長與體重的關系(a：雌性；b：雄性)Fig.3 Relationships between body length and body weight of M. terminalis (a: female; b: male)

2.1.3 性別比例和初次性成熟體長 獲得標本443尾，其中24尾性別無法確定. 獲得220尾雌性和199尾雄性可識別廣東魴標本，雌雄性比為1.105∶1(χ2=3.74，P>0.05). 大多數雄性廣東魴的體長都集中在200～240 mm(圖4). 在體長160～320 mm范圍內，隨著體長增加，雌雄比例呈現出先下降后上升的變化趨勢.

廣東魴雌性性成熟體長的Logistic曲線分別為Pi=100/[1+e(15.89-0.06499x)](R2=0.9856)，雄性為Pi=100/[1+e(15.12-0.06514x)] (R2=0.9564)(圖5)，雌性初次性成熟體長L50%=244.5 mm，根據體長-體重關系推算體重為334.3 g，雄性初次性成熟體長L50%=232.2 mm，根據體長-體重關系推算體重為173.3 g，根據體長與年齡之間的關系推算雌性初次性成熟年齡為3.6齡，雄性初次性成熟年齡為3.3齡.

2.2 廣東魴性腺周年變化特征

2.2.1 各發育期組成 廣東魴的性腺發育周年變化如圖6所示. 1-3月廣東魴卵巢發育期主要為Ⅱ和Ⅲ期；4-5月廣東魴迅速成熟以Ⅳ和Ⅴ期卵巢為主；6月Ⅳ期卵巢占比下降而Ⅵ期卵巢占比上升至33.3%；7-8月Ⅳ期卵巢占比上升；9和10月廣東魴卵巢發育期均為Ⅱ～Ⅲ期，Ⅱ期卵巢占比分別達到84.2%和68.8%；11和12月廣東魴基本以Ⅱ期卵巢為主(圖6a). 1-3月廣東魴精巢以Ⅱ和Ⅲ期為主，并在3月出現少量Ⅳ期；Ⅳ期精巢在4月最為突出，占85.7%；5-6月，Ⅳ精巢占比顯著下降，而Ⅵ精巢占比逐漸增高；6月達到峰值50.0%；隨后7-9月Ⅵ精巢占比顯著下降，Ⅱ和Ⅲ期精巢占比顯著升高. 9-12月廣東魴卵巢發育期大部分為Ⅱ～Ⅲ期精巢(圖6b)；總體可以看出，4-8月為廣東魴主要的繁殖季節，6-7月為其繁殖產卵高峰期.

圖4 不同體長組廣東魴雌雄性比Fig.4 Sex ratios of M. terminalis in different body length groups

圖5 西江廣東魴初次性成熟體長Fig.5 Body length at first maturity of M. terminalis in Xijiang River

圖6 西江廣東魴雌性(a)和雄性(b)個體每月不同發育期占比變化Fig.6 Maturity stage frequency by month for female (a) and male (b) of M. terminalis in Xijiang River

表1 廣東魴卵巢各指數的相關性分析(n=40)

2.2.2 繁殖期GSI和K的變化 廣東魴雌性群體在4月GSI達到最高，隨后逐漸下降并在6-8月出現小幅度波動， 8月后廣東魴雌性群體GSI快速下降，10月至次年1月廣東魴雌性個體GSI均處于較低水平，1月后呈現逐漸上升趨勢(圖7a). 4-10月，雌性廣東魴K均呈現逐漸下降的變化趨勢，并在10月降至最低水平后逐漸上升至次年3月(圖7a). 雄性廣東魴群體GSI和K的變化趨勢與雌性類似(圖7b).

圖7 西江廣東魴雌性(a)和雄性(b)個體性腺成熟指數和肥滿度的周年變化Fig.7 Monthly variation for females (a) and males (b) of the mean and standard error of gonadosomatic index and Fulton’s condition factor for M. terminalis in Xijiang River

表2 廣東魴精巢各指數的相關性分析(n=40)

2.2.3 性腺相關指數間的相關性分析 廣東魴卵巢成熟系數與性腺重呈極顯著相關(P<0.01)，與肥滿度以及體重顯著相關(P<0.05)，而與體長的相關性不強；肥滿度與體重、性腺重也呈極顯著相關(P<0.01)，而與體長的相關性不強(P>0.05，表1). 這說明廣東魴卵巢成熟系數與卵巢發育顯著相關，而與魚個體生長發育的相關性不強. 廣東魴精巢成熟系數與體重及肥滿度顯著相關(P<0.05)，與性腺重極顯著相關(P<0.01)，與體長的相關性不強；肥滿度與體重呈顯著相關(P<0.05)，與性腺重的相關性不強，與體長呈顯著負相關(P<0.05，表2). 這說明廣東魴精巢在發育過程中，性腺成熟系數及肥滿度變化與精巢及魚體自身的發育情況緊密相關.

2.3 廣東魴繁殖力

計算87尾雌魚的繁殖力，其中絕對繁殖力為30665～148937 粒，平均為73069粒. 相對繁殖力為82.6～226.9 粒/g，平均為118.7粒/g. 廣東魴絕對繁殖力隨體長和體重的增加而增加，均呈線性相關(圖8). 絕對繁殖力F與體長L的相關方程為F=721.01L-144063.38(R2=0.4502)，絕對繁殖力F與體重W的相關方程為F=104.6W-50.78(R2=0.5601).

圖8 西江廣東魴絕對繁殖力與體長(a)和體重(b)的關系(虛線表示1980s歷史記錄[7])Fig.8 The relationship between fecundity and body length (a), body weight (b) for M. terminalis in Xijiang River (The dotted line shows the historical records of the 1980s[7])

圖9 西江廣東魴魚繁殖期每月魚苗平均密度與徑流量Fig.9 Discharge and density of M. terminalis larvae by month in Xijiang River

2.4 廣東魴魚苗的季節分布規律

珠江中下游肇慶江段4月平均水溫已達到22.3℃，4-10月水溫呈現出先上升后下降的變化趨勢，變化范圍為22.3～30.1℃. 廣東魴魚苗最早發生在4月中旬， 最晚發生在10月中旬. 珠江中下游廣東魴魚苗呈現明顯季節變化規律，集中出現再5-8月，密度呈現出先上升后下降的變化趨勢，并在6和7月出現大規模魚苗量，廣東魴魚苗總量分別占當月魚苗總量的14.9%和10.1%. 4-10月肇慶江段徑流量變化呈現先上升后下降的趨勢，6月達到最高，與廣東魴魚苗平均密度的變化趨勢存在顯著正相關關系(P<0.05，圖9).

3 討論

3.1 初次性成熟

魚類性成熟的一般受到物種繁殖潛力、繁育期和繁殖規模等因素影響，而其種群遺傳學特征以及外界環境因子直接決定了其初次性成熟年齡和大小[18-20]. 有研究發現，不同區域魚類種群性成熟年齡以及產卵模式隨其所處的氣候、棲息地環境的變化而發生適應性改變[21-23]. 廣東魴初次性成熟年齡為3～4齡，且雄性成熟早于雌性. 不同魚類初次性成熟年齡存在差異顯著，有的物種需要十年或更長時間才能成熟. 有國外學者研究發現，魚類初次性成熟年齡是物種繁殖潛力的決定因素，其影響因素包括生育期的長短和再生產種群的大小[23]. Trippel等[24]研究發現在外界環境壓力不斷變化的情況下對于魚體成熟體長具有高度可塑性. 隨著外界捕撈壓力、食物來源、捕食者的豐富度等因素的改變，魚類初次性成熟體長也隨之改變[25-26]. 有學者認為，對于誘導精子發生，外界激素較自身遺傳有更強的干預效果[27]. 與歷史資料比較[6]，本研究發現廣東魴雌性初次性成熟體長明顯減小. 這可能是由于廣東魴為了適應過渡捕撈等人類活動而對其繁殖行為做出了適應性調整. 有研究發現捕撈壓力、捕食者的豐度、餌料食物供應和種群構成等生物因素和非生物因素都是影響魚類種群的年齡和性成熟的典型代表[21, 28].

3.2 產卵模式與繁殖策略

魚類通過進化出屬于自己特有的繁殖策略以適應環境變化. 這些繁殖策略主要是為了保證繁殖群體在有限的能量和壽命下最大化繁殖可用的后代[29]. 魚類繁殖力作為對外界環境的一種適應性補償，被廣泛用于評估繁殖群體繁殖能力大小[29]. 研究中發現，西江廣東魴的平均絕對繁殖力為73069粒，較歷史記錄的131024粒[6]下降了44.2%. 有研究發現餌料豐度、捕撈壓力、水文節律等環境因子易導致魚類繁殖力發生改變[28, 30-31]. 魚體的生長是性腺生長發育的前提和基礎，但是性腺的生長發育會影響魚體的生長[16]. 對廣東魴雌魚來說，成熟系數與性腺重、肥滿度以及體重密切相關，而與體長相關性不強. 這可能是由于在卵巢發育過程中其攝食增加，體重上升，營養物質不斷積累，為以后發育做準備. 廣東魴雄魚精巢也類似的特點. 廣東魴雄魚肥滿度與體長呈現出負相關的趨勢，這是由于生長中的廣東魴體重增長的趨勢放緩，由于體長增加，所以肥滿度略有下降. 解剖時發現，在 2 月份已成熟的廣東魴的脂肪含量較高，而到4月時，脂肪含量顯著降低，這與能量的貯備和分解有關. 廣東魴繁殖群體這一現象也驗證了其性腺發育需要耗大量能量. 本研究發現，廣東魴的GSI在4月顯著升高，達到全年峰值. 這可能是由于4月，隨著水溫升高，大量達到Ⅲ期性腺的廣東魴迅速成熟，并洄游至羅盤和青皮塘產卵場集群. Reichard等[32]對鯉科魚類繁殖的研究發現，魚類性腺成熟主要受到水溫影響.GSI在6月快速下降，而廣東魴魚苗發生量出現高峰. 這是由于6月徑流量顯著升高，大量Ⅳ和V期廣東魴受到洪水刺激，產卵繁殖形成苗訊. 這與李躍飛等[12]對珠江禁漁期延長后廣東魴魚苗量變化趨勢相符. 有研究發現，四大家魚、黃尾鲴、鱤等鯉科魚類的產卵繁殖對水文環境有一定的要求，需要洪水的刺激才能產卵繁殖[17,33-35].

3.3 廣東魴的資源保護

這項研究通過更新廣東魴主要生殖特征，對其繁殖群體生殖潛力的估計以及生產力的評估，有助于了解廣東魴的生活史現狀. 近年來，西江建設新的水電站，受到挖沙采石、航道疏浚、過度捕撈等人類活動干擾，魚類產卵繁殖棲息地減少，性成熟群體數量下降[36]. Chen等[2]對珠江水系廣東魴種群遺傳多樣性進行研究發現，西江廣東魴種群遺傳多樣性出現一定程度的下降. 隨著珠江流域禁捕的嚴格執行，廣東魴資源下降趨勢減緩，但較歷史時期仍然有明顯的下降[4]. 劉亞秋等[9]發現廣東魴為一次性產卵江河洄游性魚類. 本研究發現廣東魴主要繁殖期集中在4-8月，產卵高峰出現在6-7月，這與歷史上報道的西江廣東魴在4和7月存在兩個產卵高峰期不一致[1,6]. 1980s珠江干流僅有1座大中型水電站，1990s建成水電站已增加至6座，截止2010年已有包括長洲水利樞紐在內的10座大中型梯級水壩建成，西江干流肇慶江段洪峰數量逐漸減少，且主要集中在6-7月之間[17]，這與本研究對肇慶江段徑流量的監測結果吻合. 西江干流長州水利樞紐梯級水利工程等建成，加劇了干流水文節律改變，導致了刺激廣東魴繁殖產卵的洪峰時間滯后以及次數減少. 2014 年廣東省航道制定了航道擴能升級項目建議，西江航道將由 2000 t擴至 3000 t級的規模，航道寬度和深度都將擴大，施工水域集中在廣東魴產卵場水域，工程改變產卵場主要水流方向及流速的變化，礁石清除后紊流環境的減少也會對產卵場功能造成一定的影響. 李躍飛等[37]的研究發現西江廣東魴種群資源已過度開發, 處于補充型捕撈過度和生長型捕撈過度狀態, 且可能存在幼魚補充失敗的危險. 有研究發現西江廣東魴的產卵場及珠江三角洲水質污染狀況日益加重，這可能是導致西江廣東魴自然死亡系數增大的原因之一[37-39]. 水利工程、航道整治、過度捕撈以及水體污染等多重因素的疊加影響脅迫廣東魴為適外界環境而改變其繁殖策略. 有學者研究發現高強度人為干擾會導致魚類生態對策發生演變[40-41]. 鑒于廣東魴的資源現狀，加強監管，限制針對幼魚和繁殖親魚的捕撈，根據廣東魴雌性初次性成熟體長限制廣東魴開捕體長，以保障廣東魴繁殖群體數量. 同時在廣東魴繁殖高峰期，釋放生態流量，確保產卵的水文需求，加強產卵場的修復和棲息地的保護，切實有效地增加資源量，保護廣東魴性成熟群體.