矢耳石形態(tài)分析方法及其在石首科魚(yú)類(lèi)群體判別中應(yīng)用

1、矢耳石形態(tài)分析方法及其在石首科魚(yú)類(lèi)群體判別中應(yīng)用耳石是硬骨魚(yú)類(lèi)的聽(tīng)平衡器官, 存在于內(nèi)耳中 , 為碳酸鈣質(zhì)結(jié)晶。由于耳石的沉積受到遺傳背景與魚(yú)體生活環(huán)境的共同影響, 所以其形態(tài)特征具有種屬特異性,同時(shí)同種魚(yú)類(lèi)的不同群體間也會(huì)形成耳石形態(tài)的分化。因此 , 魚(yú)類(lèi)耳石形態(tài)研究被廣泛應(yīng)用于魚(yú)種及群體判別, 并且在多魚(yú)種應(yīng)用實(shí)例中取得了良好的判別效果。 然而任何研究手段都存在其適用范圍與應(yīng)用局限性 , 耳石形態(tài)分析也不例外 , 本文利用已知群體結(jié)構(gòu)的小黃魚(yú) Larimichthys polyactis 樣本為范例 , 對(duì)耳石形態(tài)分析過(guò)程中的一系列潛在影響群體判別結(jié)果準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行了細(xì)致探討 , 總結(jié)了

2、一套嚴(yán)謹(jǐn)有效的分析流程 , 并應(yīng)用此流程對(duì)中國(guó)近海 5 種常見(jiàn)石首科魚(yú)類(lèi) : 棘頭梅童 Collichthys lucidus、黑鰓梅童Collichthysniveatus 、鮸魚(yú) Miichthysmiiuy 、白姑魚(yú) Argyrosomus argentatus 、黃姑魚(yú) Nibea albiflora進(jìn)行了魚(yú)種與群體判別的實(shí)證研究。主要結(jié)論如下 :1) 耳石形態(tài)會(huì)隨著魚(yú)體的生長(zhǎng)發(fā)生變異, 因此為了降低個(gè)體大小對(duì)形態(tài)參數(shù)的影響 , 研究人員通常會(huì)使用一些常規(guī)的體長(zhǎng)校正方法對(duì)原始形態(tài)參數(shù)進(jìn)行校正。本文利用中國(guó)近海渤海與長(zhǎng)江口小黃魚(yú)群體樣本對(duì)基于線性生長(zhǎng)和基于異速生長(zhǎng)模型的兩種體長(zhǎng)校正手段進(jìn)

3、行了實(shí)證研究。結(jié)果表明此兩種常規(guī)體長(zhǎng)校正手段都不能有效地消除體長(zhǎng)對(duì)形態(tài)參數(shù)造成的影響 , 小黃魚(yú)樣品組間 20mm的平均體長(zhǎng)差異對(duì)耳石形態(tài)參數(shù)造成的影響即可混淆甚至掩蓋群體間真實(shí)存在的形態(tài)變異從而導(dǎo)致基于耳石形態(tài)分析得到的群體判別結(jié)論無(wú)法客觀反映魚(yú)類(lèi)真實(shí)群體結(jié)構(gòu)。因此應(yīng)用魚(yú)類(lèi)耳石形態(tài)分析技術(shù)進(jìn)行群體判別時(shí) , 要格外注重對(duì)樣品組間體長(zhǎng)分布差異的控制, 以此來(lái)減小個(gè)體大小對(duì)形態(tài)變異的影響 , 從而提高判別的準(zhǔn)確性。2) 形狀指數(shù) (shape indices,如 : 圓度、橢圓率、矩形趨近率等) 是由傳統(tǒng)形態(tài)參數(shù) ( 如: 長(zhǎng)、寬、面積、周長(zhǎng)等 ) 根據(jù)一系列公式計(jì)算獲得, 這類(lèi)參數(shù)涵蓋有特定的

4、形態(tài)學(xué)意義并且與個(gè)體大小關(guān)系不大。然而本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江口全長(zhǎng)在105-176mm范圍內(nèi)小黃魚(yú)的研究發(fā)現(xiàn)形狀指數(shù)并不能達(dá)成消除體長(zhǎng)影響的初衷,并且作為多元變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)會(huì)對(duì)原始參數(shù)分布造成潛在影響從而造成多元統(tǒng)計(jì)結(jié)論的偏差 , 因此不應(yīng)將形狀指數(shù)作為多元變量納入判別分析中。形狀指數(shù)相比輪廓描述參數(shù)可以提供具體、形象的形態(tài)特征, 因此可對(duì)形狀指數(shù)做群體間單因素方差分析, 用以形象描述群體間耳石形態(tài)差異。3) 標(biāo)準(zhǔn)化橢圓傅里葉諧值 (NEFDs)可以高效描述圖形的輪廓信息, 由其所描述的輪廓信息不受圖像大小及擺放方向的影響。本文通過(guò)對(duì)真實(shí)小黃魚(yú)樣本的耳石圖像進(jìn)行等比例縮放達(dá)成了模擬等比( 線性 )

5、 生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) , 對(duì)模擬數(shù)據(jù)的分析印證了標(biāo)準(zhǔn)化橢圓傅里葉諧值對(duì)等比生長(zhǎng)的校正能力。然而自然界生物體普遍存在的并非等比生長(zhǎng)而是異速生長(zhǎng)現(xiàn)象,因此本文又利用全長(zhǎng)在105-176mm范圍內(nèi)的長(zhǎng)江口小黃魚(yú)進(jìn)行了真實(shí)異速生長(zhǎng)條件下的 NEFDs校正效果評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示 NEFDs難以對(duì)自然界普遍存在的異速生長(zhǎng)現(xiàn)象進(jìn)行校正。因此使用標(biāo)準(zhǔn)化橢圓傅里葉諧值作為多元變量進(jìn)行魚(yú)類(lèi)群體判別分析時(shí)依舊需要控制組間樣本的生長(zhǎng)差異。4) 應(yīng)用耳石形態(tài)分析對(duì)棘頭梅童、 黑鰓梅童的種間判別得到了 97.8%的總體判別成功率 , 對(duì)取自遼東灣、黃河口、膠州灣的棘頭梅童和黑鰓梅童進(jìn)行的群體判別分別取得了 67.7%和 65.2

6、%的總體判別成功率 ; 對(duì)取自黃河口、 膠州灣、長(zhǎng)江口的鮸魚(yú)、白姑魚(yú)和黃姑魚(yú)進(jìn)行的群體判別分別取得了71.5%、72.2%、71.1%的總體判別成功率 , 表明了形態(tài)分析作為魚(yú)種及群體判別工具的有效性。本文使用耳石形態(tài)分析法將在遺傳結(jié)構(gòu)上同屬北方區(qū)系的遼東灣、黃河口、膠州灣海域的棘頭梅童判別為不同群體; 將在黃、東海遺傳結(jié)構(gòu)無(wú)顯著差異的鮸魚(yú)以76.9%和68.1%的判別成功率區(qū)分為膠州灣和長(zhǎng)江口群體, 可見(jiàn)耳石形態(tài)分析可取得不同于基于遺傳學(xué)手段所獲得的群體結(jié)構(gòu)信息, 因此耳石形態(tài)分析可以作為遺傳結(jié)構(gòu)研究的一個(gè)重要補(bǔ)充 , 為科學(xué)高效的漁業(yè)資源管理提供依據(jù)。5) 基于耳石形態(tài)分析的魚(yú)類(lèi)群體判定容易受到生長(zhǎng)差異的影響 , 這種影響難以通過(guò)常規(guī)體長(zhǎng)校正方法來(lái)修正 , 并且目前不同研究人員并未對(duì)樣品控制、參數(shù)篩選、數(shù)據(jù)校正等諸多關(guān)鍵分析過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化 , 進(jìn)而影響群體判別結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。因此