青海湖裸鯉不同繁殖群體繁殖特性的比較研究*

謝振輝 呂紅健 付 梅 趙榮榮 陳靈涵史建全 祁洪芳 姚維志①

(1. 西南大學動物科技學院 西南大學漁業資源環境研究中心 國家貝類產業技術體系重慶綜合試驗站 重慶 400715；2. 中國水產科學研究院黃海水產研究所 農業農村部海洋漁業可持續發展重點實驗室 青島市海水魚類種子工程與生物技術重點實驗室青島 266071；3. 青海湖裸鯉救護中心 西寧 810016)

青海湖裸鯉(Gymnocypris przewalskii)，又名湟魚，屬于高原裂腹魚類，僅分布在青海湖及其水系(Tong et al, 2015)。青海湖裸鯉作為湖中特有的本土硬骨魚類，是在青海湖的形成發展過程中經過長期演化的魚種，是湖中唯一的經濟魚類，處于青海湖整個生態系統的核心地位(武云飛等, 1991; 王玉嬌等,2014)。從20 世紀60 年代初～90 年代末，由于受到自然環境和人為因素的雙重干擾，加之繁殖力低和生長緩慢的特性，導致青海湖裸鯉的資源量由開發利用前的6.9 億尾降至不足0.25 億尾(Tong et al, 2015; 蔣鵬等, 2009; 陳大慶等, 2011)。2004 年，青海湖裸鯉被《中國物種紅色名錄》收錄并列為瀕危物種(汪松等,2004)。進入21 世紀以來，青海湖裸鯉一直是當地政府和學者關注和重點保護的對象，并采取了封湖育漁、增殖放流和修設洄游通道等資源保護措施(史建全等, 2009)。僅2018 年，在青海湖沙柳河就投放裸鯉幼魚(1 齡)約1100 萬尾(未發表數據)。

青海湖位于海拔為3200 m 的青藏高原，是中國最大的半咸水湖泊。由于青海湖極端的水文環境，如高鹽、低溫、低溶氧和食物匱乏等，青海湖裸鯉的生長十分緩慢(Walker et al, 1995; 李吉均等, 1998)，大約3 年才能達到性成熟的個體大小(張信等, 2005)。每年的5～7 月，性成熟的個體集群到青海湖周邊各淡水支流進行產卵(Cao et al, 2009)，一般根據洄游至淡水支流的不同，將其分為不同的產卵群體。Tian 等(2019)研究表明，這種季節性繁殖受到內在和外在信號的嚴格控制。目前，對青海湖裸鯉繁殖特性的研究，特別是針對不同繁殖群體間繁殖特性的比較研究仍然缺乏。此外，隨著向湖區投放裸鯉幼魚數量的逐漸增多，研究人員不得不考慮是否應該針對不同的繁殖群體采取不同的增殖措施，以便更加有效地養護其野生資源。

因此，本研究嘗試比較不同繁殖群體的繁殖特性，包括性比(Sex ratio, SR)、生物學最小型(Biological minimum size, BMS)、性成熟系數(Gonadosomatic index,GSI)、絕對繁殖力(Total fecundity, Ft)和相對繁殖力(Relative fecundity, Fr)，進而從繁殖生物學角度來驗證不同繁殖群體的分化趨勢，為不同青海湖裸鯉野生群體的資源養護措施，特別是增殖放流策略的優化提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

本研究自2017 年7 月～2018 年6 月，在青海湖的洱海、大湖、黑馬河口、布哈河口、泉吉河口和沙柳河口6 處采樣點，使用30 m 三層刺網共采集青海湖裸鯉樣本295 尾，不同采樣點青海湖裸鯉樣本的基本信息見表1，各采樣點設置見圖1。性成熟青海湖裸鯉一般按照洄游河流進行分群，因此，采樣點按照地理平均分布，且盡量采集河口繁殖群體的原則進行設置。

表1 不同采樣點青海湖裸鯉的基本數據Tab.1 Basic data of G. przewalskii from different sampling sites

圖1 青海湖裸鯉采樣點示意Fig.1 Sampling sites of G. przewalskii in Qinghai Lake

1.2 樣本處理

采樣現場對魚體樣本進行體長、全長、體重、純體重和性腺重等常規生物學測量，全長和體長精確到1 mm，體重、純體重以及性腺重精確到0.1 g。樣本鑒定性別并記錄性腺發育時期后，使用10%福爾馬林對雌性樣本的卵巢進行固定，卵巢將用于后續繁殖力計算。本研究采用臀鱗作為年齡鑒別的材料(熊飛等,2006)。

1.3 數據處理

本研究中，SR 指在一個繁殖群體中，雌性個體數量與雄性的比值。BMS 指魚類初次達到性成熟的最小體長或體重，稱為生物學最小型。Ft指在繁殖季節，一個青海湖裸鯉雌性個體成熟卵巢(包括Ⅳ末和V期)中卵細胞的絕對數量。Fr是指一個雌性青海湖裸鯉的Ft與純體重(Wp，即空殼重)的比值，即單位重量所含有的可能排出的卵子的數量，用公式表示如下：

樣本GSI 由性腺重(Wg)與Wp的比值再乘100%得到：

數據使用Excel 2016 進行統計匯總。使用單因素方差(One-way ANOVA)分析不同采樣點青海湖裸鯉的GSI、Ft和Fr。使用成對數據t 檢驗(Two-samples t test)比較同一采樣點雌雄性樣本間的GSI。使用0.05差異顯著性水平，數據處理軟件使用SPSS 23.0。

2 結果

2.1 性比

在采集的295 尾樣本中，雌雄個體分別為195 尾和100 尾，SR(♀∶♂)為66.1%∶33.9%。單獨分析不同繁殖群體的SR，大湖、黑馬河口、布哈河口和沙柳河口繁殖群體的性比均大于 2 (♀∶♂)，分別為71.1%∶28.9%、69.6%∶30.4%、72.2%∶27.8%和68.2%∶31.8%，4 個群體雌性個體數量是雄性的2 倍多；洱海繁殖群體的SR 略低，為56.3%∶43.7%，但雌性個體的數量仍多于雄性；然而，泉吉河口繁殖群體的SR 為45.1%∶54.9%，是唯一雌性個體數量小于雄性的繁殖群體(圖2)。

圖2 青海湖裸鯉不同繁殖群體的性比Fig.2 Sex ratio of G. przewalskii from different spawning stocks

2.2 生物學最小型

本研究中，6 個繁殖群體的雌雄樣本BMS 信息見表2，雌性的BMS 均大于雄性。從表2 可以看出，綜合6 個繁殖群體的所有魚體樣本，雌性個體BMS 為5 齡，體長為157 mm，體重為42.5 g，為布哈河口采集樣本；雄性個體BMS 年齡為4 齡，體長為124 mm，體重為24.5 g，為沙柳河口采集樣本(表2)。其中，洱海群體雄性和雌性個體的BMS 均最大。

表2 不同采樣點青海湖裸鯉的生物學最小型Tab.2 Biological minimum size of G. przewalskii from different sampling sites

2.3 性成熟系數

6 個繁殖群體的雌性個體平均GSI 為(15.48±0.49)% (Mean±SE)，雄性為(6.92±0.32)% (Mean±SE)。不同群體內部雌性樣本 GSI 均顯著大于雄性樣本GSI(P＜0.05)。此外，沙柳河口雌性樣本GSI 顯著(P＜0.05)大于洱海、大湖雌性樣本的GSI，而與其他群體間差異不顯著(P＞0.05)(表3)。其中，沙柳河口雌性個體GSI 最大，為(19.67±1.36)% (Mean±SE)，洱海群體GSI 最小，為(10.28±1.36)% (Mean±SE) (表3)。此外，本研究所有雄性群體 GSI 間差異不顯著(P＞0.05)(表3)。

表3 不同采樣點青海湖裸鯉的性成熟系數Tab.3 GSI of G. przewalskii from different sampling sites

2.4 絕對繁殖力和相對繁殖力

本研究中，所有青海湖裸鯉雌性樣本的平均Ft為6910.94 粒，平均Fr為49.91 粒/g。其中，沙柳河口Ft為(10699.40±613.91)粒、Fr為(82.68±4.63)粒/g，均大于其他群體；黑馬河口Ft為(3338.18±324.25)粒、Fr為(21.88±2.10)粒/g，均最小。沙柳河口繁殖群體Ft顯著高于大湖、黑馬河口、布哈河口與泉吉河口(P＜0.05)；泉吉河口和沙柳河口的Fr顯著高于洱海、大湖、黑馬河口與布哈河口(P＜0.05)(表4)。

3 討論

3.1 性比

SR 是魚類種群結構的重要指標，其在一定程度上影響種群數量的變動，對于繁殖群體來說尤為重要(Alonzo et al, 2004)。趙利華(1982)研究表明，20 世紀60 年代和80 年代青海湖裸鯉種群性比(♀∶♂)分別為1.7∶1 和3.7∶1。史建全等(2000)調查發現，1997年和1998 年青海湖裸鯉的性比(♀∶♂)分別為1.4∶1 和1.9∶1。本研究所采集青海湖裸鯉總體性比(♀∶♂)為1.95∶1，雌性個體數量約為雄性個體的2 倍。本研究結果與歷史數據一致，即青海湖裸鯉雌雄數量關系一直是雌性多于雄性，且與1998 年調查數據基本相同。

表4 不同采樣點青海湖裸鯉的繁殖力Tab.4 Fecundity of G. przewalskii from different sampling sites

魚類大多數是雌雄異體，行兩性生殖(Brito et al,2003; Guimaraes-Cruz et al, 2005)，在一個魚類群體中，雄性個體的比例或數量偏大，可能會影響群體的結構和繁殖潛力(Ospina-Alvarez et al, 2008)。換句話說，在一個群體中，性別比例發生變化，雄性個體數量增加，群體的繁殖潛力會出現降低的趨勢(Smith et al,2018)。本研究中，除泉吉河口繁殖群體外，其余繁殖群體的SR(♀∶♂)均大于1。基于以上理論，6 個繁殖群體的繁殖潛力從大到小依次為布哈河口＞大湖＞黑馬河口＞沙柳河口＞洱海＞泉吉河口。胡安等(1975)研究發現，在繁殖時期，青海湖裸鯉產卵場雄性個體數量要多于雌性，而在湖區雌性多于雄性，但總體上雌性個體數量多于雄性。因此，本研究中，不同采樣群體間SR 的差異可能與采樣地點和采樣時間有關。此外，隨著近年來青海湖裸鯉種群數量的迅速增長，也不應輕易排除不同繁殖群體間SR 差異是由群體分化引起的可能性。

3.2 生物學最小型

魚類性成熟不僅與年齡有關，也與個體的大小有關(Aim, 1959; Stearns et al, 1986; 蘇錦祥, 1980)，魚類即便是年齡達到了性成熟年齡，個體太小也不能性成熟。本研究中的青海湖裸鯉為重復產卵類型魚類，綜合本次調查6 個采樣點的研究結果，雌性青海湖裸鯉BMS 的年齡為5 齡，體長為157 mm，體重為42.5 g；雄性BMS 的年齡為4 齡，體長為124 mm，體重為24.5 g。與陳大慶等(2006)的調查結果(雌性BMS 為170 mm，雄性BMS 為130 mm)相似，然而，卻明顯小于史建全等(2000)的調查結果(雌性BMS 為220 mm，雄性BMS 為190 mm)。因此，推斷雌性和雄性青海湖裸鯉部分繁殖群體的初次性成熟體型，較20 世紀初仍然處于小型化階段。

此外，本研究比較6 個繁殖群體的BMS 數據發現，不同群體雌雄個體的BMS 差異較大。魚類的生長與其周圍的生態因子息息相關，如溫度、鹽度、光照和餌料等(Borowsky, 1973; Sohn, 1977; 陳大剛,1997; 趙文, 2011)。本研究中，除洱海群體外，其余5 個群體分別位于5 條河流的河口處，水環境條件受河流的徑流量、人類活動、降雨和冰川融化等影響較大，5 條河流的河口處水文條件差異較大。此外，洱海群體的雌雄性BMS 大于其他5 個群體。洱海作為位于青海湖東的一個淡水湖泊(王基琳等, 1986)，由于周邊人類活動較多，生活污水為水體帶來豐富的營養鹽，增加了洱海水體的初級生產力；另外，人類活動還間接減少了鳥類的捕食。上述因素均為洱海中青海湖裸鯉的生長創造了優良的環境條件，從而造成洱海中青海湖裸鯉BMS 大于其他群體的結果。

3.3 性成熟系數

GSI 是魚體繁殖投入的一個重要指標，能夠反映魚類性腺發育程度和魚體能量在性腺和軀體之間的分配比例(Smith et al, 2018)。本研究調查得到所有青海湖裸鯉雌性個體平均GSI 為15.48%，雄性樣本僅為6.92%。這與張信等(2005)的調查結果類似，其青海湖裸鯉雌性個體平均 GSI 為 18.95%，雄性為7.02%，即雌性卵巢的 GSI 要遠大于雄性精巢的GSI(殷名稱, 1995)。

Brewer 等(2008)研究表明，僅僅通過GSI 來分析魚類的繁殖周期是片面的，因為不同繁殖策略的種群內部和種群間的GSI 存在差異。本研究首次對不同產卵群體間的GSI 進行了比較，結果表明，不同群體內部雌性個體GSI 顯著大于雄性個體(P＜0.05)。除洱海、大湖2 個群體外，其他4 個群體雌性GSI 均是雄性的2 倍多。這種現象體現了在繁殖期間親魚將能量主要分配給卵巢，使卵黃足夠沉積，以保證受精卵發育成為仔魚(殷名稱, 1995)。

此外，不同群體之間，沙柳河口雌性個體GSI顯著大于洱海和大湖漁場(P＜0.05)，而與其他群體之間無差異(P＞0.05)。各群體雄性個體 GSI 無差異(P＞0.05)。研究表明，影響硬骨魚類性成熟的環境因素不是單獨存在的，而是相互作用的結果(殷名稱,1995)，且部分環境因素的作用機制尚不清楚(溫海深等, 2001)。推測環境差異是造成不同雌性群體GSI 出現差異的外源性因素，如溫度和鹽度(Louiz et al, 2009)。Brewer 等(2008)指出，魚類的生長狀況可能會影響GSI 的大小，因為性腺的重量取決于體重，即性腺重和體重不一致，就會使得GSI 值出現偏差(Hails et al,1982)。總之，青海湖裸鯉雌性群體之間GSI 的差異可能與環境以及魚類的生長狀況有關，但也不排除本研究未提到的外源性和內源性因素導致的差異，而雄性個體GSI 無差異可能是因為雄性個體受環境制約較少所致(溫海深等, 2001)。

3.4 繁殖力

魚類的繁殖力體現了物種或種群對環境變化的適應性(Levanduski et al, 1988)，青海湖裸鯉的繁殖能力較弱，熊飛(2003)與張霞等(2018)研究表明，這與其極端的生存環境有關。本研究采集所有青海湖裸鯉的Ft平均為6910.94 粒，Fr平均為49.91 粒/g。此結果高于秦桂香等(2001)調查得到的青海湖裸鯉Ft為4407 粒、Fr為28.11 粒/g，同時，也高于熊飛(2003)統計得到的青海湖裸鯉的Ft為4337.81 粒、Fr為27.09粒/g 的研究結果。此外，此研究結果與20 世紀60 年代調查數據相比，Ft明顯低于當時的16242 粒，而Fr卻高于當時的28.75 粒/g(胡安等, 1975)。基于魚類隨著年齡和體重的增加，而Fr會降低的理論(Murua et al,2003; Cakmak et al, 2018)，推測青海湖裸鯉呈現個體小型化的趨勢，這一結論與BMS 的結果一致。

本研究結果顯示，6 個群體間Ft和Fr存在不同程度的差異。沙柳河口的Ft和Fr均最大，分別為(10699.23±613.91)粒和(82.68±4.63)粒/g；黑馬河口最小，分別為(3338.18±324.25)粒和(21.88±2.10)粒/g，且二者的Ft和Fr均存在顯著差異(P＜0.05)。Ganias(2013)提出，魚類不同群體的繁殖模式選擇主要受其生境的影響。據此推斷，6 個繁殖群體的Ft和Fr的差異，有可能是其生存環境的差異所引起的(Witthames et al, 1995)，但也不排除繁殖策略(Brewer et al, 2008)以及個體大小不同(Kjesbu et al, 1996、1998)等因素的作用。此外，張春霖等(2005)與王朝溪等(2015)對青海湖裸鯉遺傳多樣性的研究表明，不同繁殖群體具有固定的洄游模式以及交配對象。據此推斷，不同青海湖裸鯉群體間繁殖力的差異也可能是由不同群體遺傳特性的差異所引起的，此推論有待進一步驗證。

進入21 世紀以來，隨著封湖育漁、增殖放流和修設洄游通道等資源保護措施的實施，青海湖裸鯉的資源量迅速增加。但是，青海湖裸鯉的個體小型化的問題仍然存在。此外，不同繁殖群體的SR、BMS、GSI、Ft和Fr均存在不同程度的差異。以上研究結果均從繁殖生物學角度證明了不同繁殖群體間出現了分化趨勢或已經分化。不難推測這一分化趨勢，會隨著青海湖裸鯉資源量的進一步增加，以及青海湖面積的進一步擴大，將愈加明顯。這一研究結論也有待從分子生物學角度進行印證。此外，青海湖中不同群體之間個體的遷移對不同群體繁殖特性的影響，也應作為未來青海湖裸鯉研究的一個重要部分。綜上所述，在保護和擴大青海湖裸鯉產卵場的同時，封湖育魚和增殖放流政策應該繼續實施，但對青海湖裸鯉資源量的保護，應“分群”進行，即針對青海湖中不同群體制定不同的漁業資源保護措施和增殖放流策略。最后，為了更好地了解和評價青海湖裸鯉繁殖特性差異的原因，還需要進行更多的遺傳學和組織學方面的研究。