刀鲚(Coilia nasus)为鲱形目(Cluperiformes)、鳀科(Engraulidae)、鲚属(Coilia)鱼类, 具有淡水定居和溯河洄游两种生态表型^［1］。淡水定居型刀鲚可在淡水中完成全部生活史, 主要分布在长江中下游干流及附属湖泊中。溯河洄游型刀鲚在海水中育肥生长, 在淡水中完成繁殖, 一般在春季从海区进入淡水, 沿长江口上溯至长江中下游干流及附属的湖泊中产卵繁殖^［2-3］。两种生态表型的刀鲚在栖息水域上有较大的重合, 形态特征上也具有相似性, 因此其分类鉴定也一直是相关研究工作的难点。

鄱阳湖为中国第一大淡水湖, 平水期的水域面积可达3150 km², 纳赣江、修河、信江、饶河、抚河等支流在江西湖口汇入长江。鄱阳湖水生生物资源丰富, 仅记录到的鱼类就有136种^［4］。根据历史资料, 鄱阳湖是洄游型刀鲚的重要产卵场之一, 产卵时间从4月一直持续到8月^［2］。20世纪90年代以来, 由于过度捕捞、采砂等涉水活动, 鄱阳湖刀鲚的资源量急剧下降, 已不能形成渔汛, 部分年份在渔获物中“绝迹”^［5］。中国水产科学研究院长江水产研究所、九江市水产科学研究所等科研单位在鄱阳湖持续开展了鱼类资源调查与监测工作, 在2019─2020年的监测中, 发现刀鲚资源出现了一定的增长。本文报道了刀鲚鉴定和资源量变化的情况, 并对资源恢复的原因进行了初步分析。

抽样捕捞水域为鄱阳湖东岸的湖口县(中心坐标: 116°11′0.70″E, 29°37′7.24″N)、都昌县(中心坐标: 116°7′42.24″E, 29°21′1.17″N)和西岸的濂溪区(中心坐标: 116°8′45.44″E, 29°40′20.67″N)、庐山市(中心坐标: 116°2′25.14″E, 29°15′40.20″N)、永修县(中心坐标: 116°10′54.11″E, 29° 9′50.01″N)水域。5个区域均属于鄱阳湖北部湖区, 为鄱阳湖入长江水道。北部湖区全长65 km, 宽3~14 km, 约占湖泊总面积的1/5。北部湖区为刀鲚洄游通道和历史产卵场区域。捕捞网具为单层定置刺网, 网目2 cm, 网长约300 m, 网宽1 m, 每次捕捞时间约10 h。在4─6月开展抽样捕捞, 其中2019年捕捞28船次, 2020年捕捞38船次。每次捕捞完毕后, 分种统计鱼类数量, 将目视上颌长大于头长的个体初步判定为刀鲚。

从初步判定为刀鲚的样本中, 随机抽取112尾样本进行形态学鉴定, 采用游标卡尺(Victor 5150, 优利德, 中国)测量头长(H, mm)、上颌长(S, mm)、全长(T, mm)、体重(W, g)等指标, 计算上颌长/头长(S/H)比。

由于鄱阳湖存在刀鲚(C. nasus)和短颌鲚(C. brachygnathus) 2种, 上颌长/头长的比例关系并不足以区分两种^［6］, 为了进一步判定采集的样本是否为刀鲚, 从形态学鉴定为刀鲚的样本群体中随机选取22个样本进行分子生物学鉴定。DNA提取、PCR扩增、目标基因片段的克隆和测序均由武汉天一辉远公司完成。扩增Cyt b基因的引物为通用引物L14724和H15915。扩增线粒体控制区D-loop序列的引物参考唐文乔等^［7］, 引物序列为DF1 (5′-CTAACTCCCAAAGCTAGAATTCT-3′)和DR2 (5′-ATCTTAGCATCTTCAGTG-3′)。将序列同已发表的鄱阳湖刀鲚和短颌鲚的序列进行比对。Cyt b参考序列选择Ma等^［8］中提供的鄱阳湖刀鲚的8个单倍型序列, GenBank序列号详见附表1。D-loop参考序列选择唐文乔等^［7］的6尾鄱阳湖刀鲚和7尾鄱阳湖短颌鲚序列, GenBank序列号详见附表2。Cyt b和D-loop序列分别通过CLUSTAL进行多重比对, 并在SEAVIEW软件^［11］中对序列辅以手工校正。系统发育分析通过Mega 7软件^［9-10］采用最大似然法(maximum likelihood, ML)和邻接法(neighbor-joining, NJ)分别构建分子系统发育树。Bootstrap 置信度设置为1000次重复。

刀鲚存在淡水定居和溯河洄游两种生态类型^［1］。为鉴别采集样本的生态类型, 从判定为刀鲚的样本中随机选取5个样本进行耳石的原位微量元素测试分析。测试在上海海洋大学完成, 分析采用Agilent 7700 ICP-MS及与之配套的NEW-WAVE 213激光剥蚀系统。LA-ICP-MS激光剥蚀采样采用线扫的方式, 剥蚀直径为30 μm, 频率为6 Hz, 能量密度约为6 J/cm², 线扫速度为5 μm/s, 以高纯度氦气为载气。测试前先用NIST 610进行仪器调试, 使之达到最优状态。测样前后共接收60 s空白, 样品测试时间根据测试长度而定。每剥蚀3~4条线插入一组NIST 610、NIST 612、MACS-3, 对元素含量进行计算。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量计算)采用软件ICPMSDataCal完成, 数据校正以NIST 612做外标, 由于无法分析鱼耳石中Ca的绝对含量, 本次校正采用半定量校正。

从2019─2020年采集的刀鲚样本中随机测量了112尾, 其全长(T)范围为225~410 mm, 平均为(289±35) mm; 体重(W)范围为30.4~185.2 g, 平均为(61.5±30.1) g。长颌长/头长(S/H)的范围为1.00~1.46, 平均为1.17±0.07。2019年(50尾)和2020年(62尾)样本的长颌长/头长(S/H)不存在显著性差异(P>0.05)(图1), 根据长颌长/头长(S/H)的比例, 可以判定抽样样本为刀鲚。

将Ma等 ^［8］发表的鄱阳湖刀鲚群体的8个Cyt b基因单倍型序列和NCBI数据库中短颌鲚的11个单倍型序列, 同本次调查的22尾个体的Cyt b序列一同构建系统发育树, ML和NJ树的系统发育结果高度一致。22尾个体的Cyt b序列与Ma等^［8］的鄱阳湖刀鲚群体的4个单倍型共同构成一个单系, 支持率高达100%(图2)。将唐文乔等^［7］发表的鄱阳湖刀鲚和短颌鲚序列, 同本次调查的22尾个体的D-loop序列一同构建系统发育树, ML树和NJ树的系统发育结果高度一致。22尾个体的D-loop序列和唐文乔等^［7］的6尾鄱阳湖刀鲚共同构成一个单系群, 而7尾鄱阳湖短颌鲚单独构成单系群, 支持率分别高达100%(图3)。分子生物学的结果确认抽样样本均为刀鲚, 而非短颌鲚。

图1

图1 　抽样样本上颌骨长与头长的关系(虚线为y=x) Fig. 1 The relationship between the supermaxilla and head length of samples (The dot line was y=x.)

根据轩中亚等^［11］的研究结果, 刀鲚在淡水生境中, Sr/Ca比值一般小于3; 在半咸水生境中, Sr/Ca 比值一般在3~7; 在海水生境中, Sr/Ca比值一般大于7。本研究中抽样检测的5尾样本均有Sr/Ca大于3的过程出现, 表明样本具有半咸水或海水履历, 为溯河洄游型。其中108^#样本表现出了比较规律的江海洄游的特性, 可分为4个阶段。第1阶段的范围为0(即核心)~180 μm径长, 该阶段Sr/Ca平均值为2.48±1.08; 第2阶段的范围为180~640 μm径长, 该阶段Sr/Ca平均值为 5.64±1.92; 第3阶段的范围为640~1130 μm径长, 该阶段Sr/Ca平均值为 2.86±1.46; 第4阶段的范围为1130 μm径长至耳石边缘, 其Sr/Ca比值平均值为4.49±1.60 (图4)。第1、3和2、4阶段的Sr/Ca具有显著性差异(P<0.05, Mann-Whitney U-test), 暗示该样本可能经历了2个江海洄游过程(表1)。

图2

图2 　基于线粒体Cyt b全序列构建的鲚属鱼类的ML和NJ树节点处的数字为1000次bootstrap检验的支持率, 100%支持率简写为*. Fig. 2 Phylogeny tree of the genus Coilia based on mtDNA Cyt b sequence The topology is based on maximum-likelihood (ML) and neighor-joing (NJ) analyses. Numbers at nodes are present recovery in bootstrap analysis (1000 replicates). * is the abbreviation of 100% support.

图3

图3 　基于线粒体控制区D-loop全序列构建的鲚属鱼类的ML和NJ树节点处的数字为1000次bootstrap检验的支持率, 100支持率简写为*. Fig. 3 Phylogeny tree of the genus Coilia based on the mitochondrial control region sequence The topology is based on maximum-Likelihood (ML) and neighor-joing (NJ) analyses. Numbers at nodes are present recovery in bootstrap analysis (1000 replicates). * is the abbreviation of 100% support.

图4

图4 　潘阳湖刀鲚抽样样本的锶钙比变化 Fig. 4 The fluctuation of Sr/Ca ratios of Coilia nasus samples in the Poyang Lake

表1

表1 　潘阳湖刀鲚抽样样本耳石Sr/Ca动态参数 Tab. 1 Sr/Ca ratio and dynamic parameters in otoliths of Coilia nasus samples in the Poyang Lake 样本编号 sample no. 距核距离/μm distance from otolith core 探测点数量 detected point 锶钙比平均值(×1000) average of  Sr/Ca ratio 100# 0-1430 326 3.38±1.56 108# 0-180 43 2.48±1.08a   180-640 106 5.64±1.91b   640-1130 111 2.86±1.46a   1130-1570 101 4.49±1.60c 109# 0-280 62 2.60±0.71a   280-890 142 8.18±2.41b   890-1600 161 5.46±1.27c 110# 0-1450 307 3.91±2.04 112# 0-790 181 1.74±0.43a   790-1100 72 4.95±1.30b 注: 不同小写字母表示不同距离区间Sr/Ca差异显著(P<0.05). Note: Different lowercase letters indicate significant difference in Sr/Ca among difference distances at 0.05.

表1 　潘阳湖刀鲚抽样样本耳石Sr/Ca动态参数 Tab. 1 Sr/Ca ratio and dynamic parameters in otoliths of Coilia nasus samples in the Poyang Lake

根据鄱阳湖鱼类资源近年调查的文献数据和本次调查的结果, 2010─2014年, 刀鲚的平均单船捕捞量为1.6 ind/d^{［4,12-13］}, 2017─2018年更是下降到了0.15 ind/d^［14］。从2019年开始, 刀鲚资源呈现明显的恢复趋势, 2019年单船捕捞量增长至8.1 ind/d, 2020年激增至142 ind/d (图5)。本研究结果表明, 鄱阳湖的刀鲚资源开始出现明显恢复。

图5

图5 　2010-2020年鄱阳湖刀鲚的单船努力捕捞量数据来源: 2010年, 杨少荣等［4］; 2012年, 贺刚等［13］; 2014年, 王生等［12］; 2017-2018年, 江西省水产科学研究所［14］; 2019-2020, 本研究. Fig. 5 Catch per unit effort of Coilia nasus in the Poyang Lake from 2010 to 2020Data source: 2010, Yang et al［4］; 2012, He等［13］; 2014, Wang et al ［12］; 2017-2018, Jiangxi Fisheries Research Institute［14］; 2019-2020, this study.

溯河洄游型刀鲚的经济价值高, 为长江中下游重要的经济鱼类, 历史上的捕捞量也相当可观。20世纪70年代, 江苏省的捕捞量约为1700 t/a, 至80年代下降到1500 t/a ^［15］。80年代开始, 由于捕捞、水工建设等人类活动影响, 长江中下游洄游型刀鲚的产量迅速下降, 90年代还能维持在900 t/a^［4］, 而2011─2012年, 年捕捞量不足10 t/a^［16］ (图6)。

大量的研究表明, 过度捕捞是造成长江渔业资源衰退的重要因素^［17-19］。为了保护和恢复长江渔业资源, 我国于2002年在长江中下游试行3个月的春季禁渔期制度; 2003年起, 春季禁渔期制度全面实施, 长江中下游的禁渔期为4─6月; 2015年开始, 全江段调整为3─6月。这一禁渔期涵盖了大部分长江鱼类的繁殖期, 对鱼类自然增殖起到了一定的作用。但由于禁渔期较短, 每年禁渔期结束后高强度的捕捞导致当年繁殖苗种不能形成有效的补充, 从实施春禁后的渔业生产和科研监测数据来看, 季节性禁渔期制度没有从根本上改变渔业资源持续衰退的趋势。于刀鲚而言, 由于其经济价值高, 即使在禁渔期内, 限额捕捞在长江下游亦被允许。过高的捕捞压力造成了刀鲚资源的快速衰退, 以至于其在鄱阳湖部分年份的商业捕捞中绝迹。

图6

图6 　长江下游刀鲚的年捕捞量1973-1984年, 1993-2002年和2010-2012年数据分别来源于袁传宓［3］, 张敏莹等［15］和刘凯等［16］. Fig. 6 Annul catch of Coilia nasus in the lower reaches of the Yangtze RiverThe data for 1973-1984, 1993-2002 and 2010-2012 are from Yuan ［3］, Zhang et al.［15］ and Liu et al.［16］, respectively.

2019年, 长江下游刀鲚等重要经济种的专项捕捞许可证制度取消^［20］, 减轻了刀鲚的捕捞压力。2020年1月1日开始, 长江流域332个水生生物保护区全面禁捕^［21］, 长江中下游的许多保护区中包含了刀鲚的产卵场、索饵场和洄游通道等关键栖息地。例如长江刀鲚国家级水产种质资源保护区、长江扬中段暗纹东方鲀刀鲚国家级水产种质资源保护区、长江如皋段刀鲚国家级水产种质资源保护区等。保护区的全面禁捕进一步缓解了刀鲚群体的捕捞压力。代培等^［22］对2018年长江刀鲚国家级水产种质资源保护区(安庆段)的刀鲚资源监测和研究结果表明, 随着下游河段逐渐停捕, 保护区的资源密度及渔获规格均呈现上升趋势。在本研究中, 鄱阳湖2019─2020年刀鲚的单船产量较历史数据有显著增加, 推测专项捕捞制度的取消和保护区禁捕是鄱阳湖刀鲚资源恢复的重要原因。此外, 从2021年1月1日开始, 长江干流及重要支流将全面禁捕^［23］, 预测刀鲚等渔业资源的恢复效果将更加明显。

根据姜涛等^［1］的研究结果, 在鄱阳湖栖息的刀鲚和短颌鲚均有溯河洄游和淡水定居2种生态类型。本研究从形态学、分子生物学和耳石微化学特征3个方面, 证实了抽样检测的样本属于洄游性刀鲚。虽然抽样检测的数量不多, 不能代表全貌, 但至少证明洄游性刀鲚应在目前鄱阳湖鲚属资源中占据相当的比例。鉴于鲚属鱼类分类和生态型的复杂性, 建议加强鄱阳湖鲚属鱼类分类学和生态学方面的研究, 统一基于分子生物学的种类鉴定标准; 利用耳石微化学特征、特异性寄生虫、标志放流追踪等方法研究其洄游生活史路线和过程。

鄱阳湖是目前长江水系现存的3个大型通江湖泊之一, 对于溯河洄游型刀鲚繁殖的重要性不言而喻。根据20世纪70年代的调查结果, 刀鲚在鄱阳湖中产卵场数量众多, 分布在程家池、草湾湖、东湖等20余个子湖约2000 hm²水域^［2］。随着围湖开垦、挖沙等人类活动的影响, 这些水域的生态环境已经发生了巨大的变迁, 其环境条件可能已不再适合刀鲚产卵。因此, 建议对目前刀鲚在鄱阳湖中的集中分布区开展环境调查, 识别产卵场的位置、范围和环境条件, 针对性地开展特别的保护措施(如繁殖期禁航、巡护、产卵场修复等), 以促进长江刀鲚资源的恢复。

表1

表1 附 本研究用于Cyt b系统发育分析的所有物种序列 Append. 1 All species gene sequences for Cyt b phylogenetic analysis in this study 物种名称 species GenBank编号 GenBank no. 总长度/bp total length 样本来源 sample collection 文献来源 reference Coilia nasus FJ460621 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460622 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460623 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460624 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460625 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460626 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460627 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia nasus FJ460628 1140 江西鄱阳湖 ［8］ Coilia brachygnathus MT108165 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108166 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108167 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108168 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108169 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108170 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108171 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108172 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108173 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108174 1141   NCBI direct submission Coilia brachygnathus MT108175 1141   NCBI direct submission

表1 附 本研究用于Cyt b系统发育分析的所有物种序列 Append. 1 All species gene sequences for Cyt b phylogenetic analysis in this study

表2

表2 附 用于D-loop系统发育分析的所有物种序列 Append. 2 All species gene sequences for D-loop phylogenetic analysis in this study 物种名称 species GenBank编号 GenBank no. 总长度/bp total length 样本来源 sample collection 文献来源 reference Coilia nasus EF419805 1252 上海九段沙 ［7］ Coilia nasus EF419807 1252 上海九段沙 ［7］ Coilia nasus EF419809 1252 上海九段沙 ［7］ Coilia nasus EF419818 1290 江苏靖江 ［7］ Coilia nasus EF419820 1252 上海九段沙 ［7］ Coilia nasus EF419824 1290 江苏靖江 ［7］ Coilia brachygnathus EF419810 1214 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419811 1214 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419812 1252 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419813 1252 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419814 1252 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419815 1248 江西鄱阳湖 ［7］ Coilia brachygnathus EF419816 1249 江西鄱阳湖 ［7］

表2 附 用于D-loop系统发育分析的所有物种序列 Append. 2 All species gene sequences for D-loop phylogenetic analysis in this study

致谢: 本研究的耳石微化学特征分析得到了上海海洋大学李建华老师的协助和指导, 谨致谢忱。