西部食蚊鱼的生活史特征及其纬度变异的研究

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西部食蚊鱼(Gambusia affinis Baird&Girard,1853)隶属于硬骨鱼纲(Osteichthyes)的鳉形目(Cyprinodontiformes)胎鳉科(Poecillidae)食蚊鱼属(Gambusia),原产自北美洲的美国和墨西哥,出于控制蚊子的繁衍及疟疾传播的目的,该物种已在全球范围内被大量引种。西部食蚊鱼的引种会给入侵地造成严重的负面影响,其不仅可以通过竞争、捕食等种间关系影响当地的土著物种,造成土著物种种群数量的下降,还可通过食物链和食物网对水生态系统造成影响,破坏水生态系统原有的结构和功能。而研究外来物种的生活史特征及可塑性,不仅对于理解生物的适应机理有理论意义,而且对于提出针对性的管理和控制措施具有重要的实用价值。为此,2012年4月-5月,在武汉地区不同水生生境中采集西部食蚊鱼,并结合生境的环境特征,对该物种的栖息生境选择性进行了研究。选取了西部食蚊鱼分布的代表性水体,于2012年4月-2013年3月开展了周年逐月采样,利用全长频率分析法,系统研究了该物种的年龄结构、生长特征及繁殖生物学等生活史特征。2014年6月-7月,沿我国京广铁路线采集了不同纬度地区的西部食蚊鱼,初步探讨了该物种在纬度梯度下种群结构和生活史特征的变异性。最后,基于本论文的研究结果,分析了该物种成功入侵的原因,并提出了针对性的防控对策。论文主要结果如下:  (1)通过调查发现,西部食蚊鱼在武汉地区已经广泛分布,其主要分布于静水性的池塘和湖泊生境中。冗余分析(RDA)表明西部食蚊鱼倾向选择生活在有一定的植被覆盖,溶解氧水平高,营养条件较好,电导率较低的浅水生境中。同时发现食蚊鱼入侵样点和未入侵样点青鳉的平均全长存在显著性差异(P=0.002<0.05),暗示食蚊鱼可能对生态位相似的土著青鲻鱼类构成了威胁。  (2)选取了耳石和鳞片两种年龄鉴定材料,发现耳石磨片极易碎裂,且轮纹结构模糊不易辨认,而鳞片取材方便,轮纹结构清晰可辨,综合认定鳞片是鉴定西部食蚊鱼年龄的最佳材料。西部食蚊鱼鳞片的轮纹特征呈切割型,表现为翌年的环片群和当年的环片群在侧区的切割。种群的年龄结构较为简单,雌性由0+和1+两个年龄组成,雄性仅0+一个年龄组成。  (3)种群的全长范围8.30-44.86 mm,其中优势全长16-26 mm,占个体总数的69.17%。雌性样本的最大全长(44.86 mm)明显大于雄性样本(32.57 mm)。雌性和雄性的全长-体重关系分别为:W=4.686×10-6 L3.299(R2=0.953,N=1069),W=1.008×10-5 L2.989(R2=0.903,N=406)。应用Shepherd方法拟合von Bertalanffy生长方程参数,雌性的极限全长L∞=45.20 mm,生长系数k=0.52 a-1,起始生长年龄t0=-0.47 a;雄性的极限全长L∞=33.60 mm,生长系数k=0.53 a-1,起始生长年龄t0=-0.50 a。雌性和雄性的自然死亡系数M分别为1.64 a-1、1.81 a-1,而总死亡系数Z分别为2.29 a-1、2.37 a-1。种群补充模式表明,每年4-9月为西部食蚊鱼的主要补充期。  (4)种群性比(雌性∶雄性)=2.63∶1,与1∶1存在显著性差异(P<0.05),且雌雄性比存在月度差异。性体指数(GSI)和性腺发育周期表明武汉地区西部食蚊鱼的繁殖季节为3-10月,存在春季和夏季两个繁殖群体,且这两个繁殖群体的生物学特征明显不同。Ⅳ期-Ⅵ期的平均胚胎重存在极显著性差异(P<0.01),随着性腺的发育平均胚胎重显著增加。雌性个体的初次性成熟全长L50为22.37 mm,根据全长-体重方程,推算出初次性成熟体重为0.133 g。绝对繁殖力在1-44粒之间,平均绝对繁殖力为9.35±6.10粒,绝对繁殖力随着全长、体重及性腺重呈逐渐增加的趋势。  (5)单位努力捕捞量(CPUE)与纬度无显著相关性(r=0.429,P=0.337)。各地理种群仅包含0+和1+两个年龄组,随着纬度升高,高龄个体(1+)的比例表现出下降趋势。西部食蚊鱼的个体大小与纬度无显著相关性(P>0.05)。广州、衡阳和武汉种群的初次性成熟全长L50分别为:23.51 mm、23.14 mm和22.21 mm,似然比检验表明这三个地区的初次性成熟全长存在显著性差异(P<0.05),纬度越高初次性成熟全长越小。雌性样本的体重随纬度上升而显著增加(P=0.011),而性腺重随纬度上升而显著降低(P=0.000),去内脏重随纬度上升而降低(P=0.491),胚胎数目随纬度上升而减少(P=0.089),但平均胚胎重随纬度上升而增加(P=0.212),但均没有达到显著性水平。这暗示西部食蚊鱼雌性个体在低纬度地区分配了较多能量用于繁殖投入,而分配了较少能量用于鱼体生长,且低纬度地区的绝对繁殖力更大,但平均胚胎重相对更小。  (6)西部食蚊鱼成功入侵的原因有如下三个方面:一是该物种自身的生物学和生态学特性,具有特殊的繁殖特征、较宽的生态耐受性以及较杂的食性;二是入侵地生态系统群落结构简单,同时也没有食蚊鱼的天敌物种,这都为食蚊鱼的成功建群提供了良好机遇;三是为消灭蚊虫及其携带的致病菌,人类有意反复、大量地引种食蚊鱼,增加了该物种的繁殖体压力,从而促进食蚊鱼的成功入侵。基于本文的研究结论,提出了以下两方面的防控建议:一是严格限制食蚊鱼的再次引种,二是降低食蚊鱼的种群密度。
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