黃渤海常見魚卵歸納檢索系統(tǒng)設計與魚卵、仔稚魚生物生態(tài)學初步研究.pdf

1、本論文主要從探索魚卵種類鑒定方法、狹鱈早期發(fā)育生物學特征及魚卵、仔稚魚海域生態(tài)調(diào)查三個方面,開展了魚卵、仔稚魚生物、生態(tài)學初步研究。文章緒論部分綜述了魚卵種類的鑒定方法、魚類早期發(fā)育特征以及魚卵、仔稚魚生態(tài)學研究等領域的前沿動態(tài)。論文第一部分:魚卵種類鑒定方法探索,開發(fā)了用于海洋硬骨魚類魚卵鑒定的軟件——黃渤海常見種魚卵歸納分類信息系統(tǒng)。該軟件分為魚卵鑒定模塊、魚卵信息分析、魚卵信息庫三部分,可為一般用戶提供魚卵鑒定信息,同時可幫助用戶

2、了解部分黃渤海常見魚卵的生態(tài)學特征。論文第二部分:狹鱈早期發(fā)育生物學研究。主要研究狹鱈胚胎的早期發(fā)育及相關特征的系列變化。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,分析了2009年葫蘆島核電站海域和2010年萊州灣人工魚礁區(qū)海域魚類浮游生物的組成和數(shù)量分布,并初步探討了環(huán)境對其種類組成及數(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——魚卵歸納檢索系統(tǒng)
　　 目前,傳統(tǒng)形態(tài)

3、學鑒定方法仍是鑒定魚卵、仔稚魚的常用方法。但其對鑒定者的分類學基礎知識要求較高且耗費大量時間。本研究試圖將現(xiàn)代計算機技術與魚卵形態(tài)學鑒定相結(jié)合,開發(fā)出魚卵歸納檢索系統(tǒng)。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫僅包括黃、渤海出現(xiàn)的硬骨魚類魚卵,共65種,其中鯡形目12種、燈籠魚目4種、鰻鱺目1種、頜針魚目3種、鯔形目3種、鱸形目24種、鮋形目7種、鰈形目13種。包括浮性卵56種,粘性卵9種。系統(tǒng)共分為三個模塊,第一個模塊為鑒定模塊,將魚卵已知特征(出現(xiàn)海域、出現(xiàn)季節(jié)

4、、卵徑、卵膜結(jié)構(gòu)、卵黃結(jié)構(gòu)、油球個數(shù)、油球大小等)輸入每個對應的對話框即可鑒定出魚卵種類。第二模塊為魚卵信息分析,通過觀察得到魚卵特征(魚卵屬性、卵子形狀、卵膜結(jié)構(gòu)、卵黃結(jié)構(gòu)等)可將魚卵種類檢索范圍逐漸縮小。第三模塊為魚卵信息庫,用戶可以直接瀏覽部分種類魚卵的形態(tài)及生態(tài)特征,同時還能隨時補充錄入其他種類,使數(shù)據(jù)庫得以進一步的充實和完善。盡管本魚卵歸納檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫還有待完善,相關的功能還有待于進一步開發(fā),但憑借其簡單實用的操作方法,可

5、以預見本系統(tǒng)將有廣闊的開發(fā)和應用前景。
　　 二、狹鱈早期發(fā)育生物學研究
　　 利用顯微鏡和顯微數(shù)碼攝像系統(tǒng),通過電腦活體觀測拍攝狹鱈受精卵胚胎早期發(fā)育,詳細描述記錄其發(fā)育過程和時間,隨機挑選狹鱈6個發(fā)育期(未受精、細胞分裂期、囊胚期、原腸胚期、胚體發(fā)育期、即將孵化)的照片,通過ImageJ測量卵徑,以探討狹鱈早期發(fā)育過程中卵徑的變化。此外,利用掃描電鏡觀察了狹鱈4個胚胎發(fā)育期受精孔及卵膜的亞顯微結(jié)構(gòu)。狹鱈產(chǎn)浮性分離卵子

6、,卵膜單層、透明光滑,卵黃均勻,無油球,卵徑1.45～1.58mm。在水溫6.3±1.24℃,鹽度為34psu下受精卵約1hpf胚胎形成,24hfp進入囊胚期,61hfp后進入原腸胚期,134hfp后早期器官形成,161hfp后心臟開始跳動,319phf后開始孵化。在整個發(fā)育過程中狹鱈卵子的直徑呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。亞顯微觀察顯示,狹鱈受精孔為Ⅱ型,受精孔前庭平坦,但受精孔孔道較長。未受精時受精孔管開放,受精孔孔徑為4.33±0.31μm

7、,卵膜上較多皺褶,卵膜壁孔不明顯,卵膜孔間隙為1.46±0.31μm,卵膜表面壁孔的密度為21.1～30.6個／100μm2。2細胞期卵子受精孔孔徑為5.26±0.29μm,卵膜皺褶變緩,卵膜壁孔較未受精明顯,卵膜壁孔間隙為2.04±0.35μm,卵膜表面壁孔的密度為14.7～20.3個／100μm2。原口關閉期,卵子受精孔呈現(xiàn)半開放狀態(tài),外周粘附一些分泌物,受精孔孔徑為4.48±0.15μm,壁孔間隙1.70±0.23μm,卵膜表面壁

8、孔的密度為23.59±27.53個／100μm2。卵子發(fā)育到即將孵化期,卵子受精孔完全塌陷,外周粘附一些分泌物,受精孔孔徑為4.48±0.15μm。卵膜表面光滑,卵膜壁孔不明顯,壁孔間隙2.56±0.22μm,卵膜表面壁孔的密度為12.38～15.97+／100μm2。狹鱈卵子卵徑,受精孔和卵膜結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化都與整個胚胎發(fā)育過程緊密相關,對提高卵子受精率、卵子在海底正常發(fā)育和散布,卵子發(fā)育過程中防止多受精和細菌感染具有重要意義。

9、　　 三、魚卵、仔稚魚生態(tài)調(diào)查研究
　　 1.2009年葫蘆島附近海域魚卵仔稚魚種類組成與數(shù)量分布
　　 2009年5月、8月、10月和12月,利用淺水Ⅰ型浮游生物水平拖網(wǎng)和垂直拖網(wǎng)對葫蘆島海域魚卵、仔稚魚種類組成與數(shù)量分布進行了4個季度的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明:4個季度調(diào)查共采到魚卵44粒,仔稚魚79尾,共鑒定出13個種,隸屬于6目10科11屬,其中有兩種舌鰨類(舌鰨)的魚卵未能鑒定到種。優(yōu)勢種為赤鼻棱鯤、沙氏下鱵魚、緋

10、(魚銜)。春季垂直拖網(wǎng)采集到5粒魚卵、8尾仔稚魚。魚卵、仔稚魚的出現(xiàn)頻率分別為25％和33.33％,平均密度分別為24.272ind／100m3和38.835ind／100m3；夏季水平和垂直拖網(wǎng)分別采集31粒魚卵、47尾仔稚魚和5粒魚卵、24尾仔稚魚,魚卵、仔稚魚的出現(xiàn)頻率分別為100％、66.67％和20％、73.33％,平均密度分別為4.463ind／100m2、6.767ind／100m和17.934ind／100m3、86.0

11、83ind／100m3；秋季和冬季都僅在水平拖網(wǎng)采到魚卵,出現(xiàn)頻率分別為10％和25％,密度分別為0.259ind／100m2和0.324ind／100m2。分析結(jié)果表明:隨著季節(jié)的變化,暖水種、暖溫種、冷溫種間出現(xiàn)交替。春、秋、冬季魚卵、仔稚魚群落Margalef豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)以及Pielou均勻度指數(shù)的平均值較低,且各值均低于夏季,說明夏季種類結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,多樣性指數(shù)相對較高、種類組成相對復雜、種

12、間分布較均勻。本研究結(jié)果與1998年5月和8月調(diào)查結(jié)果在數(shù)量分布上差異明顯,魚卵、仔稚魚的種類組成與數(shù)量分布發(fā)生了顯著變化。
　　 2.2010年萊州灣和招遠朱旺海域魚卵仔稚魚種類組成
　　 2010年5月、7月、8月、10月、11月利用淺水Ⅰ型浮游生物水平和垂直拖網(wǎng)對萊州灣招遠和朱旺海域兩個人工魚礁區(qū)的魚卵、仔稚魚種類組成與數(shù)量分布進行了5次調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明:5個航次調(diào)查(水平拖網(wǎng)、垂直拖網(wǎng)總和)共采集到魚卵1611

13、5粒,仔稚魚2455尾,未發(fā)現(xiàn)幼魚。經(jīng)鑒定共19種,隸屬于7目15科19屬。鯡形目和鱸形目各出現(xiàn)6個種,鰈形目出現(xiàn)3個種,鯔形目出現(xiàn)2個種,燈籠魚目、顎針魚目和觸形目都出現(xiàn)1個種。5月份招遠和朱旺海域魚卵中短鰭(魚銜)占絕對優(yōu)勢地位,7月份招遠海域魚卵中赤鼻棱鳀和油魣共同構(gòu)成優(yōu)勢種；仔稚魚中油魣占絕對優(yōu)勢地位,獨自構(gòu)成優(yōu)勢種。朱旺海域魚卵中日本鯷和油魣共同構(gòu)成優(yōu)勢種,仔稚魚中沙氏下鱵魚占絕對優(yōu)勢。8月份招遠海域魚卵中赤鼻棱鯤、鳳鱭(Co

14、iliamystus)和油舒共同構(gòu)成優(yōu)勢種；仔稚魚中油魣優(yōu)勢度最高。朱旺海域魚卵中日本鯷和油魣共同構(gòu)成優(yōu)勢種；仔稚魚中沙氏下鱵魚為優(yōu)勢種。就地理位置來看兩個礁區(qū)海域雖同位于萊州灣內(nèi),但朱旺海域位于萊州灣灣底,而招遠海域位于萊州灣東岸,根據(jù)魚卵種類組成、個體數(shù)量、Margalef豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)分析發(fā)現(xiàn),朱旺海域的各指數(shù)均高于招遠,具有相對穩(wěn)定的魚類浮游生物群落結(jié)構(gòu)。從季節(jié)變化來看

15、,兩個礁區(qū)魚卵、仔稚魚群落的種類、數(shù)量、Margalef豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)以及Pielou均勻度指數(shù)的平均值均在7月和8月較高,尤以7月最高。分析結(jié)果表明:萊州灣兩個礁區(qū)海域魚卵、仔稚魚生物多樣性整體處于較高的水平。從礁區(qū)出現(xiàn)的魚卵、仔稚魚所屬生態(tài)類可以看出:上層與底層、近底層種類的比例為1.2:1,可見人工魚礁對中上層與底層、近底層魚類都有一定的誘集作用。人工魚礁對魚類浮游生物乃至整個礁區(qū)生態(tài)環(huán)境的養(yǎng)護