2. 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)南海资源大数据中心 湛江 524013;
3. 广东省南海深远海渔业管理与捕捞工程技术研究中心 湛江 524088;
4. 广东海洋大学深圳研究院海洋渔业信息化技术中心 深圳 518120
2. Marine Resources Big Data Center of South China Sea, Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhanjiang), Zhanjiang 524013;
3. Guangdong Provincial Engineering and Technology Research Center of Far Sea Fisheries Management and Fishing of South China Sea, Zhanjiang 524088;
4. Center of Marine Fisheries Information Technology, Shenzhen Institute of Guangdong Ocean University, Shenzhen 518120
鱼类生物学特征是评价渔业资源现状的重要内容,其指标的对比分析可反映种群结构以及资源动态,对渔业资源利用评价和科学管理策略制定具有重要的参考意义(黄硕琳等, 2019)。体长和体质量是鱼类的基本生物学特征,能反映鱼类个体生理状态和种群结构变动(Andersen et al, 2016);体长–体质量关系在一定程度上能反映鱼类的生长状况(詹秉义, 1995);鱼类50%性成熟体长(L50)是研究渔业资源质量和评估管理的基础指标之一(詹秉义, 1995);肥满度则是反映鱼类营养状况的重要指标(戴强等, 2006)。
多齿蛇鲻(Saurida tumbil)(Bloch, 1795),隶属狗母鱼科,为暖水性底层鱼类,分布于印度洋和太平洋西岸,在我国主要分布于东海和南海,是北部湾海域底拖网渔业的重要经济种(陈再超等, 1982; 刘金殿, 2009; 傅昕龙等, 2019)和传统优势种(乔延龙等, 2008; 王雪辉等, 2011、2012)。国内外学者对多齿蛇鲻的生长特征(Singh et al, 1995; 舒黎明等, 2004; 侯刚等, 2014)、年龄结构(Rao, 1984; Ambak et al, 1986)、鳞片特征(张其永等, 1987; Jawad et al, 2007)、摄食习性(颜云榕等, 2010; 杨璐等, 2016)和种群动态(Jaiswar et al, 2003)等方面开展过大量研究。研究发现,近几十年来,多齿蛇鲻已出现不同程度的资源衰退现象,主要表现为种群结构低龄化、小型化,资源量和资源密度下降等(卢振彬等, 1999; 王跃中等, 2008)。孙典荣(2008)和Wang等(2012)分别从资源量和种群动力学方面评估多齿蛇鲻的资源状况,发现北部湾多齿蛇鲻已遭过度开发,出现资源衰退的趋势。渔业资源衰退除资源量下降和开发率过高等表现外,物种的生物学特征也会发生显著变化。近10年来,对于北部湾衰退资源种多齿蛇鲻的生物学特征产生的变化仍不清楚,这制约着对多齿蛇鲻的管理和保护,其衰退趋势是否有所改观,仍有待进一步研究。
本研究根据北部湾春季沿岸渔港采样(2008、2018年)和底拖网调查采样(2011、2015年)数据,分别采用体长‒体质量关系参数、性成熟比例、50%性成熟体长和肥满度参数等生物学指标,通过对比分析,研究该海域多齿蛇鲻生物学特征及其年际变化,探明资源衰退下生物学特征的变化幅度及趋势,旨在为北部湾多齿蛇鲻资源的合理利用和有效管理提供依据。
1 材料与方法 1.1 材料与数据来源分别于2008、2011、2015和2018年春季对南海北部湾多齿蛇鲻进行采样。其中,2008和2018年为渔港定点采样,采样站点分别为广东湛江江洪港和广西北海侨港,对底拖网上岸渔获物进行随机抽样;2011和2015年的样品通过海上调查采集(表 1)。4个年度共采样1063尾。按《海洋调查规范》(国家海洋局, 2007)进行生物学测定与解剖,测定指标有体长、体质量和性成熟度等,其中,体长精确到0.1 cm,体质量精确到0.1 g。性成熟度分期主要参照刘筠(1993)的方法分为6期。由于2008和2011年的样本量与2015和2018年的样本量相差较大,本研究利用软件SPSS 19.0,采用按月分层随机抽样方法(袁兴伟等, 2011),对2008和2011年的数据抽样,使相同采样方式得到相同样品量,以消除样本量差异对多齿蛇鲻生物学分析结果的影响,即2008年抽取57尾,2011年抽取48尾。
体长–体质量关系采用幂函数表示:
$ W = a{L^b} $ |
式中,W为体质量(g);L为体长(cm);a、b为该公式的参数,其中,b又被称为异速生长参数。当b=3时,鱼类个体呈等速生长;b > 3时,呈正异速生长;b < 3时,呈负异速生长(Froese, 2006; Pitcher et al, 1982)。
50%性成熟体长:以长度1.0 cm为间隔,对体长数据进行分组,对不同体长组的性成熟个体百分比拟合逻辑斯蒂曲线,确定其50%性成熟体长:
$ {P_i} = \frac{1}{{1 + {e^{\left( {a + b{l_i}} \right)}}}} $ |
$ {L_{50}} = a/b $ |
式中,Pi为性成熟个体在该体长组内样本中所占百分比;li (cm)为各体长组中值;a、b为估算参数;L50为50%性成熟体长。
肥满度采用Fulton状态指数K(Fulton, 1911)表示:
$ K = \left({W/{L^3}} \right) \times 100 $ |
式中,W为体质量(g),L为体长(cm)。
数据分析使用软件SPSS 19.0,平均体长、平均体质量和肥满度的年间差异使用单因素方差分析(One-way ANOVA)检验,体长‒体质量关系参数的年间差异使用协方差分析(ANCOVA)检验。
2 结果 2.1 体长和体质量的分布特征2008和2018年渔港采样中,北部湾春季多齿蛇鲻体长范围为10.3~29.8 cm,体质量范围为9.7~366.1 g,体长和体质量优势组分别为14.0~18.0 cm和30.0~ 70.0 g,体长优势组分别占比56.1%和63.2%,体质量优势组分别占比57.9%和59.6%。平均体长分别为16.9和15.8 cm,平均体质量为分别为77.5和50.8 g;与2008年相比,2018年平均体长下降6.5%,平均体质量下降34.5% (图 1, 表 2)。
2011和2015年海上采样中,样品体长范围为12.0~23.6 cm,体质量范围为17.8~160.7 g,体长和体质量优势组分别为14.0~18.0 cm和30.0~70.0 g,体长优势组分别占比68.8%和75.0%,体质量优势组分别占比72.9%和75.0%。平均体长分别为16.0和16.3 cm,平均体质量为分别为52.9和48.8 g;与2011年相比,2015年平均体长增加比例为1.9%,平均体质量下降7.8% (图 1, 表 2)。
北部湾多齿蛇鲻的体长分布范围为10.3~ 29.8 cm,体质量分布范围为9.7~366.1 g,各年度的体长优势组和体质量优势组无明显变化,分别为14.0~18.0 cm和30.0~70.0 g。平均体长和体质量呈波动下降趋势,平均体长最大值为2008年的16.9 cm,最小值为2018年的15.8 cm,平均体质量最大值为2008年的77.5 g,最小值为2015年的48.8 g。2008~ 2018年平均体长和平均体质量分别下降6.5%和34.5% (图 1, 表 2)。
单因素方差检验表明,平均体长除2018年显著小于2008年外(P < 0.05),各年间差异不显著(P > 0.05);2008年平均体质量显著大于其余年度(P < 0.05),2011、2015和2018年间差异不显著(P > 0.05)。
2.2 体长–体质量关系2008~2018年北部湾春季多齿蛇鲻体长–体质量关系参数a的范围为0.0037~0.0119,年际变化总体呈下降趋势;其中,最大值出现在2008年,最小值出现在2018年。异速生长参数b的范围为3.03~3.42,群体主要呈正异速生长状态,年际变化总体呈上升趋势,最高值为2018年的3.42,最低值为2008年的3.03;2008和2018年的参数b差异极显著(P < 0.01),2011与2015年差异不显著(P > 0.05)(表 3)。
2008和2018年渔港采样中,北部湾多齿蛇鲻性成熟比例分别为29.8%和25.0%,与2008年相比,2018年下降4.8%(图 2)。2011和2015年海上采样中,性成熟比例分别为22.9%和16.7%,与2011年相比,2015年下降6.2%(图 2)。
北部湾多齿蛇鲻春季性成熟比例范围基本保持在20%左右,不同年度性成熟个体比例为16.7%~ 29.8%,平均值为23.6%,比例最高的年度为2008年,比例最低的年度为2015年,年际变化总体呈先减小后增大的趋势(图 2)。
2.4 50%性成熟体长2008和2018年渔港采样中,多齿蛇鲻雌性群体的50%性成熟体长分别为19.0和16.6 cm,与2008年相比,2018年下降12.6% (图 3)。2011和2015年海上采样中,多齿蛇鲻雌性群体50%性成熟体长分别为18.6和17.9 cm,与2011年相比,2015年下降3.8% (图 3)。多齿蛇鲻雌性群体50%性成熟体长年际变化范围为16.6~19.0 cm,呈下降趋势(图 3, 图 4)。最大值出现在2008年,最小值出现在2018年,10年间50%性成熟体长降幅达12.6%。
2008和2018年渔港采样中,多齿蛇鲻肥满度的均值分别为1.29和1.19。与2008年相比,2018年肥满度下降7.8%。2011和2015年海上采样中,多齿蛇鲻肥满度均值分别为1.21和1.09。与2011年相比,2015年肥满度下降9.5%。经单因素方差检验,除2011与2018年差异不显著外,其余各年度肥满度差异显著(P < 0.01)(图 5)。
2008~2018年的年际变化呈先减小后增大的趋势,变化范围为1.09~1.29。2008年样品的肥满度整体水平最高,最低点出现在2015年(图 5)。
随着体长增长,多齿蛇鲻的肥满度呈逐渐增大的趋势(图 6)。渔港采样部分(图 6A),2008年不同体长组的肥满度均值范围为1.19~1.39,最低值出现在22~24 cm体长组,最大值出现在28~30 cm体长组;2018年的范围为0.88~1.29,最低值出现在10~12 cm体长组,最大值出现在16~18 cm体长组。海上采样部分(图 6B),2011年不同体长组肥满度均值的范围为1.12~1.48,最低值出现在18~20 cm体长组,最大值出现在20~22 cm体长组;2015年的范围为1.04~ 1.14,最低值出现在10~12 cm体长组,最大值出现在18~20 cm体长组。
在长时间的高强度捕捞压力下,鱼类的表型特征会对所处的环境产生响应性变化,其中,体长和体质量的变化是最直接的响应(Law, 2000; Conover et al, 2002)。本研究表明,10多年来北部湾多齿蛇鲻个体呈现一定程度的小型化现象,渔港采样部分平均体长和体质量变化显著;而海上采样部分可能因为采样时间间隔相对较短,种群生物学特性变化不明显,平均体长和平均体质量变化幅度相对较小。与黄梓荣(2002)的研究对比,本研究2018年春季多齿蛇鲻平均体长比2001年小10.7% (1.9 cm)。类似地,王雪辉等(2012)研究发现,1997~1999年到2006~2007年期间南海海域多齿蛇鲻渐进体长下降了47%。研究发现,北部湾大部分传统经济鱼类存在生物学衰退的现象,有学者提出鱼类生物学衰退的原因是过度捕捞(张魁等, 2016a、b; 耿平等, 2018)。除过高的捕捞压力外,也有学者认为,生物学衰退的表现跟人类的选择性捕捞活动有关(Rutter, 1902)。不同尺寸的网囊对渔获物的选择能力有所差别(许庆昌等, 2020),且大多数网具对鱼类具有“捕大留小”的选择性,导致生长慢的基因得以保存,且得到更多表达,而生长较快的基因逐渐被淘汰,剩余群体逐渐向小型化的趋势发展(Pitcher et al, 1982; Conover et al, 2002)。
除此之外,有研究表明北部湾部分经济鱼类存在一定程度的性成熟提前现象,如深水金线鱼(Nemipterus bathybius)(陈作志等, 2012a)和二长棘犁齿鲷(Evynnis cardinalis)(张魁等, 2016a),过度捕捞导致L50下降。本研究发现,近年来,北部湾多齿蛇鲻同样发生了性成熟提前,渔港采样部分2018年的L50比2008年小2.4 cm,2015年海上采样部分比2011年小0.7 cm,总体上,L50呈逐渐减小趋势,与同是蛇鲻属的花斑蛇鲻(Saurida undosquamis)的变化趋势一致(陈作志等, 2012b)。在捕捞压力影响下,为了种群的延续,鱼类会产生性成熟提前的适应性变化,国际上称为捕捞诱导进化(Heino et al, 2015; 单秀娟等, 2020)。而对于在捕捞活动终止后,性成熟提前是否会发生逆转,相关学者提出了不同的观点。de等(2006)通过生态动力学模型和进化动力学方法,发现鱼类的群体结构及表征容易受捕捞压力的影响,产生不可逆的响应。但也有学者认为是可逆的,Conover等(2009)研究发现,在过高捕捞压力下产生适应性响应的鱼类,在停止捕捞活动后,这种响应机制将在新的12个世代后发生逆转。黄梓荣(2002)研究发现,在实施休渔政策后,南海北部海域多齿蛇鲻资源有一定程度的恢复,说明捕捞强度的降低或有效控制有利于鱼类小型化趋势的逆转。
3.2 体长–体质量的关系及肥满度本研究多齿蛇鲻的异速生长参数b值范围为3.03~3.42,与Carlander (1969)研究发现的大部分鱼类b值落在2.5~3.5之间的结果一致。且b值均大于3,说明春季多齿蛇鲻处于正异速生长状态,与王理想(2009)对北部湾春季多齿蛇鲻异速生长参数的研究结果一致(表 4)。而其他学者关于多齿蛇鲻年度异速生长参数的估算大部分接近3,呈匀速生长(表 4)。相对于其他季节,春季的b值偏大,可能是由于多齿蛇鲻在春季处于育肥阶段,所摄取的能量主要用于性腺的发育,个体体长增长率相对小于体质量增长率,表现为正异速生长。Froese(2006)研究发现,b值变化受生长发育及环境等因素影响。从生长发育来看,北部湾多齿蛇鲻全年存在3个繁殖高峰期,春季属于主要繁殖期之一,且繁殖期间并未停止进食或降低摄食强度(颜云榕等, 2010),为性腺发育提供大量能量(Hofer et al, 1985),从而表现出体质量的增速相对高于体长的增速;从环境因素来看,多齿蛇鲻主要栖息于近海底层,分布水深约为40~150 m,处于沿岸水与外海水交界,小型鱼类资源种类及营养物质丰富,是生物量最高的海域(贾晓平等, 2005),是多齿蛇鲻摄食与繁殖发育的主要场所,为多齿蛇鲻的快速生长提供了有利条件。
鱼类在过度捕捞压力下,剩余群体所摄取的能量主要用于生长和性腺发育,导致其肥满度降低(李忠炉等, 2011)。本研究中,2008年多齿蛇鲻的肥满度为最大值,随后出现降低,至2018年有回升的迹象;另外,对渔港采样和海上采样数据进行单独分析,肥满度的年际变化皆呈下降趋势。此外,随着体长增长,多齿蛇鲻的肥满度呈逐渐增长的趋势。Panda等(2016)认为,小尺寸的群体生存状况较差,肥满度小;而Fulton (1904)则认为,鱼类早期生长速度相对较快,从而表现出小尺寸群体的肥满度较低。本研究数据支持Fulton的观点,判断鱼类在特定阶段生存状态的好坏,仍需考虑环境条件或自身生理状态的影响。
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