阿根廷滑柔鱼能量积累的食物组成及其生态角色的研究进展

阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)是生长速度快、终生一次繁殖产卵、生命周期短的大洋浅海性头足类,也是世界上重要的经济物种。在西南大西洋生态系统中,阿根廷滑柔鱼发挥着重要的“生物泵”作用。在短暂的生命周期里,阿根廷滑柔鱼具有索饵–生殖洄游的生活史特征,并采取收入–资本混合型的生殖投入策略,即以现场摄食饵料吸收转化的能量投入为主、肌肉存储能量投入为辅。在不同的栖息海域与生长发育阶段,阿根廷滑柔鱼具有不同的食物组成。本文扼要概述阿根廷滑柔鱼的组织能量积累特点、能量积累过程的食物组成变化以及在西南大西洋生态系统中作为能量传输者的生态角色。同时,探讨了阿根廷滑柔鱼能量积累需求与洄游、摄食策略的关系,并对阿根廷滑柔鱼作为海洋食物网能量传输者的生态角色在气候变化、渔业活动背景下的变化做了展望分析,可为持续开发该种类资源提供资料参考。

基于内壳稳定同位素信息的东海太平洋褶柔鱼摄食与洄游

通过对2018年、2019年东海太平洋褶柔鱼内壳进行连续切割,测定其碳、氮稳定同位素比值,利用营养生态位和稳定同位素序列分析了两年间太平洋褶柔鱼在其生长发育过程中的洄游和摄食情况,并初步分析了两年间洄游、摄食差异产生的原因。结果显示,两年间东海太平洋褶柔鱼群体均在内壳叶轴生长至距顶端120 mm处时开始向低纬度、近岸海域洄游,2019年洄游的范围更大,这可能是由厄尔尼诺事件发生所引起。随着个体的生长发育以及洄游过程,2018年太平洋褶柔鱼群体摄食的营养层次逐渐上升,2019年太平洋褶柔鱼群体总体摄食的营养层次变化不大。研究表明,内壳连续取样分析太平洋褶柔鱼摄食和洄游变化的可行性。

三种大洋性柔鱼的营养成分及品质

为探究阿根廷滑柔鱼、秘鲁茎柔鱼及巴特柔鱼的肌肉和皮肤营养成分与品质差异,采用国标法对其肌肉和皮肤的基本营养成分、脂肪酸组成和氨基酸组成进行测定分析,利用质构仪和低场核磁共振仪对其肌肉和皮肤进行了质构和水分分布分析。结果显示,阿根廷滑柔鱼肌肉的粗脂肪含量为1.23%,显著高于其他两种柔鱼。除水分含量外,柔鱼肌肉的粗蛋白含量、粗脂肪含量和灰分含量均显著高于皮肤;柔鱼肌肉及皮肤的不饱和脂肪酸含量均大于61%,阿根廷滑柔鱼肌肉的总不饱和脂肪酸ΣUFA为66.51%,显著高于其他两种柔鱼;不同部位共检测出17种氨基酸,其中柔鱼肌肉的必需氨基酸总量分别为5.54、6.68和5.97 g/100 g,占氨基酸总量的40%以上。柔鱼肌肉中不易流动水含量显著高于皮肤,阿根廷滑柔鱼肌肉的不易流动水比例最高,为96.92%。阿根廷滑柔鱼的硬度和弹性均显著高于其他两种柔鱼,未去皮的柔鱼肌肉的胶黏性和黏附性显著高于去皮柔鱼肌肉。与另两种柔鱼相比,阿根廷滑柔鱼肌肉的不饱和脂肪酸含量高、质构特性好、保水能力强。研究表明,去皮和未去皮的柔鱼肌肉在硬度、内聚性和咀嚼性方面无显著差异,皮肤营养价值略低于肌肉,但具有较高的加工利用前景。本结果为后续柔鱼的精深加工奠定基础。

三种柔鱼类SSR标记的通用性检测

分析了柔鱼、阿根廷滑柔鱼、茎柔鱼3种柔鱼类多态性微卫星标记在种间的通用性。结果表明,柔鱼与茎柔鱼多态性SSR标记在阿根廷滑柔鱼中不适用,同样,阿根廷滑柔鱼多态性SSR标记在二者中也不适用。柔鱼3个多态性SSR标记（位点Bo101、Bo106、Bo1018）在茎柔鱼DNA样本中扩增时显示出单态性,而茎柔鱼10个多态性SSR标记在柔鱼中具有较好的适用性。10个SSR位点（DG01、DG04、DG10、DG13、DG19、DG28、DG37、DG38、DG40、DGI8）等位基因数为4~44个,观测杂合度介于0.350~0.950之间,期望杂合度介于0.615~0.972之间。多态信息含量介于0.525~0.959之间,均为高度多态性位点（PIC〉0.5）。经Bonferroni校正后,位点DG01、DG19极显著偏离Hardy-Weinberg平衡（P〈0.01）。柔鱼群体的平均等位基因数、平均观测杂合度、平均期望杂合度、多态信息含量分别为13.40、0.631、0.814、0.723,显示出较高的遗传多样性水平。由此可见,茎柔鱼类多态性SSR标记在柔鱼中具有较高的通用性。

黑潮主轴弯曲对西北太平洋柔鱼资源补充量影响的动力学分析

为研究黑潮主轴弯曲产生的物理环境变动对柔鱼(Ommastrephes bartarmii)资源补充量的影响,采用物理模型(FVCOM-Global)耦合个体模型(IBM)的方法模拟西北太平洋柔鱼冬春生群早期生活史阶段(70 d)的输运分布和资源补充量,利用3月份黑潮主轴线140°E重心最南点位于32°N以南来判断大、小弯曲的路径与柔鱼资源补充量的相关性。结果表明:2007—2016年西北太平洋柔鱼的资源补充量有年际波动,该波动与3月份黑潮主轴弯曲有明显相关性(R^(2)=0.71),即黑潮主轴呈小弯曲年份时,柔鱼仔幼鱼被向北或东北即25°N以北、145°E以东的海域输运,在该海域中分布的柔鱼仔幼鱼数量占比越高,相对补充量就越高,并呈现较好的正相关性(R^(2)=0.89),其过程中产生的黑潮暖流流量在25°N以北海域体现明显,在流速为0.2~0.6 m/s、平均水温为20.2℃且等温线偏北的情况下,可导致该海域柔鱼仔幼鱼群的分布更加密集;在垂向分布上,不同年份垂向分布与补充量存在一定的正相关性(R^(2)=0.65)。研究表明,3月份黑潮主轴弯曲是影响柔鱼资源补充量的关键因素之一,这为预测当年柔鱼资源补充量的丰歉提供了科学依据。

茎柔鱼摄食生态学研究进展

茎柔鱼(Dosidicusgigas)从太平洋阿拉斯加湾到智利南部海域均有分布,是该海域特有的种类[1-3],也是该海域种群最丰富的海洋无脊椎动物[2,4-5],其特点是对环境变化的适应性强,生长迅速,生命周期一般只有1年,有些种群的较大个体生命周期较长,可达2年[6]。由于该物种对外界环境变化(温度和氧气)具有极强的适应能力,使其生活海域的扩展成为可能[7-9],例如1997年入侵加利福尼亚水域[10]。

太平洋褶柔鱼内脏团营养成分分析与评价

目的研究太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)内脏团的营养成分和价值。方法通过系统测定太平洋褶柔鱼内脏团的基本营养成分组成、脂肪酸组成、氨基酸组成、矿物质元素组成和脂溶性维生素含量,对其营养品质进行分析评价。结果太平洋褶柔鱼内脏团的水分含量为(64.19±0.78)%,蛋白质、粗脂肪、碳水化合物和灰分的含量分别占干基的(49.68±1.89)%、(32.40±0.14)%、(10.31±1.94)%和(5.70±0.14)%;总脂质中甘油酯、磷脂和游离脂肪酸的含量分别为(55.42±2.65)%、(13.33±1.31)%和(22.64±0.70)%;总脂质中的多不饱和脂肪酸含量丰富,且主要为二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA),二者分别占总脂肪酸含量的(11.56±0.04)%和(27.86±0.09)%;氨基酸组成符合联合国粮农组织/世界卫生组织规定的优质蛋白标准;矿物质元素含量丰富,Zn和Fe等微量元素的含量较高;维生素D和维生素E等脂溶性维生素的含量较为丰富。结论太平洋褶柔鱼内脏团是优质蛋白、Omega-3系列多不饱和脂肪酸、脂溶性维生素等营养成分的良好来源,值得进一步开发利用。

基于深度学习的西北太平洋柔鱼渔场预测

柔鱼为西北太平洋主要的经济头足类物种,准确判别渔场空间分布能够更科学、有效地为渔业生产提供依据。在海洋渔业和海洋遥感的大数据时代下,如何提高模型精度、稳定性、计算效率,提取并挖掘有价值信息成为渔场学研究的挑战性问题。为此,本研究基于深度学习和渔场学理论,采用人工智能最前沿的U-Net模型,以海表面温度(SST)为输入因子,中心渔场分布为输出因子,构建了1998—2019年每年7—11月中心渔场预测模型。结果显示,验证集准确率为86.7%,训练集准确率为89.7%,测试集(2020年)的准确率、精确率、召回率和F1分数分别为87.2%、0.91、0.87和0.89,实际作业的渔获量数据与预测的中心渔场范围基本匹配,模型应用效果良好。在不同气候事件下,模型性能具有较好的适应能力。模型分析显示,厄尔尼诺事件下中心渔场纬度向南偏移,拉尼娜事件则相反。研究表明,本研究构建的U-Net模型可有效解决复杂数据下渔场预测的问题,提高渔场预测模型精度。本研究可为人工智能技术实现中心渔场的预报提供基础,具有很好的应用前景。

海域环境对阿根廷滑柔鱼雌性个体繁殖力特性的影响

为深入认知阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)的繁殖力特性,选取2021年西南大西洋海域的阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体样本,利用混合效应模型分析阿根廷滑柔鱼繁殖力特性与栖息海域环境因子之间的关系。结果显示:阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体的平均有效繁殖力为(67061.72±24147.00)粒卵母细胞,成熟卵子最大卵径为1.89 mm、最大能量密度为26.21 kJ·g^(−1);在不同采样月份,阿根廷滑柔鱼雌性成熟个体的有效繁殖力无显著性差异,而成熟卵子大小及卵子能量密度存在显著的月间差异性;叶绿素a质量浓度是影响有效繁殖力大小的主要环境因子,在质量浓度0.40~0.45 mg·m^(−3)时有效繁殖力达到较大值;海表温度、叶绿素a质量浓度和海平面高度3个环境因子均对输卵管卵子大小、卵子能量密度产生显著性影响。研究表明,栖息海域环境因子对阿根廷滑柔鱼个体的繁殖力、卵子大小及卵子能量密度等繁殖力特性具有显著的效应关系,雌性个体的生殖投入分配是对栖息海域环境选择适应的过程。

阿根廷滑柔鱼雄性个体的能量积累特点及与环境因子关系

为了掌握阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)雄性个体的能量积累及对栖息环境的适应性,文章利用组织能量密度测定技术,分析了2020—2021年阿根廷滑柔鱼雄性个体肌肉、消化腺和精巢等组织的能量积累及其变化。结果显示,阿根廷滑柔鱼雄性个体的肌肉、消化腺和精巢的组织能量密度分别为(20.15±0.64)、(30.00±2.62)和(19.66±0.33)kJ/g。肌肉组织能量积累占比最大,消化腺次之,精巢的最小;肌肉、消化腺两者的相对能量积累均存在显著的年间差异,精巢的相对能量积累没有年间差异。三个组织的总能量积累与胴长呈正相关关系,肌肉、消化腺的相对能量积累也与胴长呈线性相关关系,而精巢相对能量与胴长没有显著相关性。肌肉和消化腺的相对能量积累均与海底温存在显著效应关系,并且海表温也是影响肌肉相对能量积累的重要环境因子;精巢相对能量积累与栖息海域环境因子没有显著相关性。结果表明阿根廷滑柔鱼雄性个体的能量积累存在组织差异,并且肌肉、消化腺的相对能量积累与个体大小、栖息海域水温密切相关,而精巢组织相对能量积累不因个体大小、栖息海域环境波动变化而变化。研究结果可为阿根廷滑柔鱼能量积累及环境选择适应性的研究提供重要的数据参考。

不同气候模态下东太平洋赤道海域茎柔鱼的食性比较

为了解气候异常变化对茎柔鱼(Dosidicus gigas)摄食行为的潜在影响,采用基于形态学和DNA条形码技术的胃含物分析对东太平洋赤道海域不同气候模态(2017年的正常气候时期和2020年的La Nina事件发生时期)下的茎柔鱼饵料组成进行比较分析。结果表明:两种模态下,荧串光鱼(Vinciguerria lucetia)、朗明灯鱼(Diogenichthys laternatus)、翼足目(Pteropoda)和头足类是茎柔鱼的优势饵料生物,茎柔鱼在正常气候时期,还摄食褶胸鱼(Sternoptyx diaphana)和镜蛤属(Dosinia sp.),而在La Nina发生时期则会摄食墨西哥尾灯鱼(Triphoturus mexicanus)和尖菱蝶螺(Clio pyramidata);Amundsen图示法发现,茎柔鱼会摄食一些稀有饵料,属于高表型内贡献类型,是广食性鱼类;Shannon多样性指数分析显示,正常时期茎柔鱼的饵料组成多样性显著高于La Nina发生时期;NMDS分析显示,两个时期茎柔鱼存在一定食性分化,而La Nina发生时期茎柔鱼个体间食性差异更大;GII弦图及SIMPER相似性分析显示,不同气候模态下茎柔鱼的饵料差异主要体现在褶胸鱼和镜蛤属。研究表明,La Nina事件对茎柔鱼的摄食产生了显著影响。

基于随机森林模型的秘鲁外海茎柔鱼资源丰度与环境因子关系研究

秘鲁外海茎柔鱼是大洋性经济鱼类,其资源丰度受环境因素变化的影响较大。研究基于2018−2021年9−12月秘鲁外海茎柔鱼的渔捞日志数据,并结合卫星遥感获取海表温度(SST)、海表盐度(SSS)、海表高度(SSH)和叶绿素a浓度(Chl a)4个环境数据,运用ArcGIS和随机森林模型分析秘鲁外海茎柔鱼资源丰度与环境因子之间的关系。研究结果表明,2018−2021年9−12月茎柔鱼渔场重心分布范围集中于13°~21°S,76°~87°W海域,9−12月渔场重心呈现西北向东南方向移动趋势。随机森林模型分析结果显示,各月环境因子对秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和分布的影响存在一定的差异性,最适SST范围16.3~18.5℃,最适SSS范围35.1~35.4,最适SSH范围0.55~0.60 m,最适Chl a浓度范围0.18~0.46 mg/m^(3),通过随机森林模型的CPUE预测值与名义CPUE随时间变化趋势基本一致,表明随机森林模型适用于分析秘鲁外海茎柔鱼与环境因子之间的关系。本研究对了解该海域茎柔鱼资源变动规律、指导茎柔鱼生产具有重要意义。

基于两种形态学方法的柔鱼类耳石判别比较

根据我国鱿钓船2013年6~7月在北太平洋海域采集的柔鱼（Ommastrephes bartramii）和2013年5~10月在东太平洋海域采集的茎柔鱼（Dosidicus gigas）样本,对传统测量法选取的9项形态参数和傅里叶分析法选取的77个傅里叶系数进行判别,比较分析两种方法的判别效果。结果发现,北太平洋柔鱼耳石翼区开口处上端较长且翼区宽大,赤道茎柔鱼翼区开口处下端较长且侧区有突起;而各项参数值也均有显著性差异。主成分分析法结果认为,传统测量法中总长与胴长之比（TSL/ML）和最大宽度与胴长之比（MW/ML）两个主成分的得分较高,散点图有较大重叠;而傅里叶分析的前13个主成分可以解释总变异的70%以上,散点图重叠较少,效果较好。逐步判别分析的结果认为,背区长（DLL）、侧区长（LDL）、翼区宽（WL）、吻区宽（RW）与胴长之比可列入传统测量法的判别函数中,判别正确率为94%;傅里叶分析中的12项傅里叶谐值可列入判别分析,总判别率为99%。总体而言,两种方法的判别正确率均较高,而傅里叶分析法则相对更为有效。本文可为柔鱼类的种类和种群判别研究提供基础参考资料。

2种大洋性柔鱼类角质颚形态识别法的比较

依据中国鱿钓船2013年8~10月在北太平洋海域采集的柔鱼（Ommastrephes bartramii）和2014年4~7月在中东太平洋海域采集的茎柔鱼（Dosidicus gigas）样本,分别运用传统测量学法和傅里叶分析法对2种柔鱼类的角质颚进行识别,并对结果进行比较分析。运用传统测量学法共选取了12项角质颚参数值比较形态差异;角质颚外部轮廓形态通过软件转化为20组傅里叶代码（EFDs）后选取77个傅里叶值进行判别分析。结果表明,2种柔鱼类上、下角质颚形态在上头盖长（UHL）、上脊突长（UCL）、上喙长（URL）、上喙宽（URW）、上侧壁长（ULWL）、下脊突长（LCL）、下喙长（LRL）、下喙宽（LRW）、下侧壁长（LLWL）、下翼长（LWL）中存在显著性差异（P〈0.01）,上翼长（UWL）、下头盖长（LHL）不存在显著性差异（P〉0.05）。主成分分析结果显示,传统测量法中下喙长（LRL）和下喙宽（LRW）与胴长（ML）之比主成分得分最高;傅里叶分析法显示上角质颚前16主成分可以解释总变异的83.58%;下角质颚前16主成分可以解释变异的73.76%。逐步判别分析将上头盖长（UHL）、上喙长（URL）、上侧壁长（ULWL）、下头盖长（LHL）、上喙长（URL）、上喙宽（URW）与胴长（ML）之比纳入判别分析函数,总别正确率为95%;傅里叶分析法将18个傅里叶值纳入判别函数,上颚总判别率为97.6%;下颚总判别率为85.7%。总体而言,2种方法对柔鱼类角质颚判别均有效,且上颚区分效果更明显。本文为头足类的种类判别提供了更多的且有效的识别方法。

西北太平洋柔鱼渔场分布与涡动能变化的相关关系

本研究利用卫星高度计数据计算海洋涡动能(Eddy Kinetic Energy,EKE),根据2010–2016年中国远洋渔业协会鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)渔业生产数据,分析柔鱼渔场的EKE分布特征以及黑潮延伸体EKE的时空变化对柔鱼渔场分布的影响。结果显示,柔鱼渔场的EKE与单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unit Effort,CPUE)呈显著负相关(P <0.01),EKE对CPUE的有效影响范围为0~1 500 cm^2/s^2,最适宜EKE范围为25~150 cm^2/s^2。黑潮延伸体EKE强度由西向东递减,与CPUE年平均呈负相关,相关系数为0.81(P <0.05)。按黑潮延伸体经度范围分为4个子区域,CPUE月平均纬度重心响应该月EKE强度最高的子区域。盛渔期8–10月渔场距离黑潮延伸体在800~1 000 km范围内时,CPUE随距离增加而增大,其中最适宜的距离范围为850~950 km。研究表明,当黑潮延伸体路径弯曲多变时,EKE增大,而柔鱼CPUE变低,渔场位置越偏北。

太平洋褶柔鱼Todarodes pacificus在东海的分布和洄游

本文根据１９９４．６～１９９６．６两年的调查资料，近几年来群众渔业和国营渔轮的生产资料，阐明了东海（２５°３０′～３３°３０′Ｎ，１２８°００′Ｅ以西）海域太平洋褶柔鱼的数量分布和时空变化，主要的渔场渔期，探讨太平洋褶柔鱼的洄游规律，文章指出，东海外海是太平洋褶柔鱼的越冬场和产卵场，夏秋季新生代北上索饵交配，秋冬季南下越冬产卵，进行季节性，辐射式分支洄游，其洄游分布与海流的关系十分密切。

利用基于表温因子的栖息地模型预测西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)渔场

根据1999—2004年8—10月主渔汛期间我国鱿钓船在150—165°E海域的鱿钓生产数据,结合其表温及表温梯度,分别将作业次数百分比和单位渔船日产量作为适应性指数,利用算术平均法(AM)和联乘法(GM)分别建立基于表温因子(表温和表温水平梯度)的综合栖息地指数模型。结果表明,AM栖息地指数模型和GM栖息地指数模型均拟合较好,在HSI大于0.6的海域,1999—2004年间其作业次数平均比重分别在70%以上,平均日产量均在2t/d以上。但AM模型稍优于GM模型。利用2005年8—10月生产数据及表温资料对AM模型进行验证,分析认为作业渔场主要分布在HSI大于0.6海域,其作业次数比重达到80%以上,各月平均CPUE均在3.0t/d以上。研究表明,基于表温和表温水平梯度的AM栖息地模型能获得较好预测西北太平洋柔鱼中心渔场。

北太平洋两个柔鱼群体角质颚形态及生长特征

根据2011年5—11月我国鱿钓船在北太平洋海域(150°E—176°W)采集的渔获物样本,对柔鱼两个群体各项角质颚外部形态和生长进行分析。结果表明,角质颚参数值雌性均大于雄性,冬春生群体雌雄参数值间差异要大于秋生群体;角质颚各项参数值中,上头盖长(Upper Hood length,UHL)、上脊突长(Upper Crest length,UCL)、下脊突长(Lower crest length,LCL)、下翼长(Lower Wing length,LWL)与胴长、体重分别呈线性和指数关系(P<0.01)。主成分分析认为,秋生群体雌、雄个体角质颚第一主成分因子均为UCL/ML,第二主成分因子均为UWL/ML,冬春生群体雌、雄个体角质颚第一主成分因子分别ULWL/ML和LLWL/ML,第二主成分分别与URW/ML和LRL/ML,这些这成分因子代表了角质颚水平和垂直方向上的生长特征。两个群体的雌性个体角质颚形态上存在显著差异,但雄性个体间差异不显著。方差分析(ANOVA)表明,2个群体不同胴长组间的角质颚形态均存在着显著差异(P<0.01);LSD法分析认为,除了秋生群体雌性个体上头盖长、上喙长、下头盖长、下喙宽在胴长组<250 mm和250—300 mm间不存在差异外,其他组之间均有着显著差异(P<0.01)。同一群体不同性腺成熟度等级间的柔鱼角质颚形态存在显著差异(P<0.01),但性成熟度为Ⅰ期和Ⅱ期时2个群体角质颚各项形态指标均存在显著差异(P<0.01),而性成熟度Ⅲ期时则不存在差异(P>0.05)。研究认为,不同群体的柔鱼角质颚形态及生长特征均存在着一定差异。

基于贝叶斯Schaefer模型的西北太平洋柔鱼资源评估与管理

利用基于贝叶斯统计方法的Schaefer模型分均匀分布、正态分布和随机分布3种方案,对西北太平洋柔鱼资源量进行评估,并对其管理策略做了风险分析。研究认为,在均匀分布的基准方案下,参数r、K和q的后验概率分布与先验概率分布存在较大差异,这表明本研究采用的年渔获量和CPUE数据为贝叶斯资源评估模型提供了足够多的信息。正态分布和随机分布2种方案下模型参数的预测值及估算的最大可持续产量较接近,但小于基准方案。研究认为,3种方案下,1996—2004年捕捞死亡率都远低于限制参考点F0.1,1996—2004年渔获量也小于最大可持续产量,这表明目前西北太平洋柔鱼资源处于良好状况,没有遭受过度捕捞。决策分析表明,在相同的收获率情况下,基准方案得到的2019年资源量和渔获量均大于其它2种方案,但是资源崩溃的概率最大。保守的管理策略应将收获率控制在0.3左右,持续渔获量在13万t左右。