黄渤海常见种鱼卵归纳检索系统设计与鱼卵、仔稚鱼生物生态学初步研究

论文摘要

本论文主要从探索鱼卵种类鉴定方法、狭鳕早期发育生物学特征及鱼卵、仔稚鱼海域生态调查三个方面,开展了鱼卵、仔稚鱼生物、生态学初步研究。文章绪论部分综述了鱼卵种类的鉴定方法、鱼类早期发育特征以及鱼卵、仔稚鱼生态学研究等领域的前沿动态。论文第一部分:鱼卵种类鉴定方法探索,开发了用于海洋硬骨鱼类鱼卵鉴定的软件——黄渤海常见种鱼卵归纳分类信息系统。该软件分为鱼卵鉴定模块、鱼卵信息分析、鱼卵信息库三部分,可为一般用户提供鱼卵鉴定信息,同时可帮助用户了解部分黄渤海常见鱼卵的生态学特征。论文第二部分:狭鳕（Theragra chalcogramma）早期发育生物学研究。主要研究狭鳕胚胎的早期发育及相关特征的系列变化。论文第三部分:鱼卵、仔稚鱼生态调查研究。采用鱼卵、仔稚鱼生态调查方法,分析了2009年葫芦岛核电站海域和2010年莱州湾人工鱼礁区海域鱼类浮游生物的组成和数量分布,并初步探讨了环境对其种类组成及数量分布的影响。主要研究结果如下:一、鱼卵种类鉴别方法研究——鱼卵归纳检索系统目前,传统形态学鉴定方法仍是鉴定鱼卵、仔稚鱼的常用方法。但其对鉴定者的分类学基础知识要求较高且耗费大量时间。本研究试图将现代计算机技术与鱼卵形态学鉴定相结合,开发出鱼卵归纳检索系统。该系统数据库仅包括黄、渤海出现的硬骨鱼类鱼卵,共65种,其中鲱形目12种、灯笼鱼目4种、鳗鲡目1种、颌针鱼目3种、鲻形目3种、鲈形目24种、鮋形目7种、鲽形目13种。包括浮性卵56种,粘性卵9种。系统共分为三个模块,第一个模块为鉴定模块,将鱼卵已知特征（出现海域、出现季节、卵径、卵膜结构、卵黄结构、油球个数、油球大小等）输入每个对应的对话框即可鉴定出鱼卵种类。第二模块为鱼卵信息分析,通过观察得到鱼卵特征（鱼卵属性、卵子形状、卵膜结构、卵黄结构等）可将鱼卵种类检索范围逐渐缩小。第三模块为鱼卵信息库,用户可以直接浏览部分种类鱼卵的形态及生态特征,同时还能随时补充录入其他种类,使数据库得以进一步的充实和完善。尽管本鱼卵归纳检索系统的数据库还有待完善,相关的功能还有待于进一步开发,但凭借其简单实用的操作方法,可以预见本系统将有广阔的开发和应用前景。二、狭鳕早期发育生物学研究利用显微镜和显微数码摄像系统,通过电脑活体观测拍摄狭鳕受精卵胚胎早期发育,详细描述记录其发育过程和时间,随机挑选狭鳕6个发育期（未受精、细胞分裂期、囊胚期、原肠胚期、胚体发育期、即将孵化）的照片,通过Image J测量卵径,以探讨狭鳕早期发育过程中卵径的变化。此外,利用扫描电镜观察了狭鳕4个胚胎发育期受精孔及卵膜的亚显微结构。狭鳕产浮性分离卵子,卵膜单层、透明光滑,卵黄均匀,无油球,卵径1.451.58 mm。在水温6.3±1.24℃,盐度为34psu下受精卵约1hpf胚胎形成,24hfp进入囊胚期,61hfp后进入原肠胚期,134hfp后早期器官形成,161hfp后心脏开始跳动,319phf后开始孵化。在整个发育过程中狭鳕卵子的直径呈现逐渐增大的趋势。亚显微观察显示,狭鳕受精孔为Ⅱ型,受精孔前庭平坦,但受精孔孔道较长。未受精时受精孔管开放,受精孔孔径为4.33±0.31μm,卵膜上较多皱褶,卵膜壁孔不明显,卵膜孔间隙为1.46±0.31μm,卵膜表面壁孔的密度为21.130.6个/100μm2。2细胞期卵子受精孔孔径为5.26±0.29μm,卵膜皱褶变缓,卵膜壁孔较未受精明显,卵膜壁孔间隙为2.04±0.35μm,卵膜表面壁孔的密度为14.720.3个/100μm2。原口关闭期,卵子受精孔呈现半开放状态,外周粘附一些分泌物,受精孔孔径为4.48±0.15μm,壁孔间隙1.70±0.23μm,卵膜表面壁孔的密度为23.5927.53个/100μm2。卵子发育到即将孵化期,卵子受精孔完全塌陷,外周粘附一些分泌物,受精孔孔径为4.48±0.15μm。卵膜表面光滑,卵膜壁孔不明显,壁孔间隙2.56±0.22μm,卵膜表面壁孔的密度为12.3815.97个/100μm2。狭鳕卵子卵径,受精孔和卵膜结构的动态变化都与整个胚胎发育过程紧密相关,对提高卵子受精率、卵子在海底正常发育和散布,卵子发育过程中防止多受精和细菌感染具有重要意义。三、鱼卵、仔稚鱼生态调查研究1. 2009年葫芦岛附近海域鱼卵仔稚鱼种类组成与数量分布2009年5月、8月、10月和12月,利用浅水Ⅰ型浮游生物水平拖网和垂直拖网对葫芦岛海域鱼卵、仔稚鱼种类组成与数量分布进行了4个季度的调查。调查结果表明:4个季度调查共采到鱼卵44粒,仔稚鱼79尾,共鉴定出13个种,隶属于6目10科11属,其中有两种舌鳎类（舌鳎）的鱼卵未能鉴定到种。优势种为赤鼻棱鳀（Thrissa kammalensis）、沙氏下鱵鱼（Hyporhamphus sajori）、绯鱼衔（Callionymus beniteguri）。春季垂直拖网采集到5粒鱼卵、8尾仔稚鱼。鱼卵、仔稚鱼的出现频率分别为25%和33.33%,平均密度分别为24.272 ind/100m3和38.835 ind/100m3;夏季水平和垂直拖网分别采集31粒鱼卵、47尾仔稚鱼和5粒鱼卵、24尾仔稚鱼,鱼卵、仔稚鱼的出现频率分别为100%、66.67%和20%、73.33%,平均密度分别为4.463 ind/100m2、6.767 ind/100m2和17.934 ind/100m3、86.083 ind/100m3;秋季和冬季都仅在水平拖网采到鱼卵,出现频率分别为10%和25%,密度分别为0.259 ind/100m2和0.324 ind/100m2。分析结果表明:随着季节的变化,暖水种、暖温种、冷温种间出现交替。春、秋、冬季鱼卵、仔稚鱼群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数以及Pielou均匀度指数的平均值较低,且各值均低于夏季,说明夏季种类结构相对稳定,多样性指数相对较高、种类组成相对复杂、种间分布较均匀。本研究结果与1998年5月和8月调查结果在数量分布上差异明显,鱼卵、仔稚鱼的种类组成与数量分布发生了显著变化。2. 2010年莱州湾和招远朱旺海域鱼卵仔稚鱼种类组成2010年5月、7月、8月、10月、11月利用浅水Ⅰ型浮游生物水平和垂直拖网对莱州湾招远和朱旺海域两个人工鱼礁区的鱼卵、仔稚鱼种类组成与数量分布进行了5次调查。调查结果表明:5个航次调查（水平拖网、垂直拖网总和）共采集到鱼卵16115粒,仔稚鱼2455尾,未发现幼鱼。经鉴定共19种,隶属于7目15科19属。鲱形目和鲈形目各出现6个种,鲽形目出现3个种,鲻形目出现2个种,灯笼鱼目、颚针鱼目和鮋形目都出现1个种。5月份招远和朱旺海域鱼卵中短鳍鱼衔（Callionymus kitaharae）占绝对优势地位,7月份招远海域鱼卵中赤鼻棱鳀（Thryssa kammalensis）和油魣（Sphyraena pinguis）共同构成优势种;仔稚鱼中油魣占绝对优势地位,独自构成优势种。朱旺海域鱼卵中日本鯷（Engraulis japonicas）和油魣共同构成优势种,仔稚鱼中沙氏下鱵鱼（Hyporhamphus sajori）占绝对优势。8月份招远海域鱼卵中赤鼻棱鳀、凤鲚（Coilia mystus）和油魣（Sphyraena pinguis）共同构成优势种;仔稚鱼中油魣优势度最高。朱旺海域鱼卵中日本鯷和油魣共同构成优势种;仔稚鱼中沙氏下鱵鱼为优势种。就地理位置来看两个礁区海域虽同位于莱州湾内,但朱旺海域位于莱州湾湾底,而招远海域位于莱州湾东岸,根据鱼卵种类组成、个体数量、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分析发现,朱旺海域的各指数均高于招远,具有相对稳定的鱼类浮游生物群落结构。从季节变化来看,两个礁区鱼卵、仔稚鱼群落的种类、数量、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数以及Pielou均匀度指数的平均值均在7月和8月较高,尤以7月最高。分析结果表明:莱州湾两个礁区海域鱼卵、仔稚鱼生物多样性整体处于较高的水平。从礁区出现的鱼卵、仔稚鱼所属生态类可以看出:上层与底层、近底层种类的比例为1.2:1,可见人工鱼礁对中上层与底层、近底层鱼类都有一定的诱集作用。人工鱼礁对鱼类浮游生物乃至整个礁区生态环境的养护是一个缓慢的过程,其潜在环境效应还需要长期调查研究来验证。

论文目录

• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 鱼卵、仔稚鱼种类的鉴定方法
• 1.1.1 传统鉴定方法
• 1.1.2 电镜扫描技术
• 1.1.3 现代分子生物学技术
• 1.1.4 单克隆抗体免疫染色技术
• 1.1.5 计算机科学辅助种类鉴定的应用
• 1.2 鱼类早期发育研究
• 1.2.1 卵期
• 1.2.2 仔鱼期
• 1.2.3 稚鱼期
• 1.3 鱼类早期发育阶段的影响因素
• 1.3.1 内源因子对鱼类早期发育的影响
• 1.3.2 外源因子对鱼类早期发育的影响
• 1.4 鱼卵、仔稚鱼期的生态研究
• 1.4.1 鱼卵、仔稚鱼调查方法
• 1.4.2 鱼卵、仔稚鱼调查在资源调查及环境评价中的作用
• 1.5 展望
• 参考文献
• 第二章 黄渤海常见种鱼卵鉴别方法探索研究——归纳检索系统
• 2.1 前言
• 2.2 鱼卵信息系统
• 2.2.1 软件介绍
• 2.2.2 各菜单及其功能介绍
• 2.2.3 数据库介绍
• 2.2.4 操作演示
• 2.3 结语
• 参考文献
• 第三章 狭鳕早期胚胎发育生物学研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 受精卵制备及孵化条件
• 3.2.2 胚胎发育期划分及观察方法
• 3.2.3 胚胎发育过程卵径的测量
• 3.2.4 受精孔及卵膜结构亚显微结果观察
• 3.3 结果
• 3.3.1 各胚胎发育期的形态描述
• 3.3.2 胚胎发育过程中卵径的变化
• 3.3.3 胚胎发育过程中卵膜及受精孔的亚显微结构变化
• 3.4 讨论
• 3.4.1 狭鳕早期胚胎发育特征及其在系统发育研究中的应用
• 3.4.2 狭鳕受精卵发育过程中卵径的变化
• 3.4.3 狭鳕卵膜在各发育阶段显微结构的变化及其生物学意义
• 参考文献
• 第四章 鱼卵、仔稚鱼生态调查研究
• 4.1 2009 年葫芦岛海域鱼卵仔稚鱼种类组成与数量变动
• 4.1.1 前言
• 4.1.2 材料与方法
• 4.1.3 结果
• 4.1.4 讨论
• 参考文献
• 4.2.2010 年莱州湾朱旺、招远海域鱼卵仔稚鱼种类组成
• 4.2.1 前言
• 4.2.2 材料与方法
• 4.2.3 结果
• 4.2.4 讨论
• 参考文献
• 第五章 总结
• 致谢
• 在学期间学术成果