一种基于耳石微量元素重建鱿鱼类洄游路线的方法与流程

本发明涉及鱿鱼类研究领域，具体地址，涉及一种基于耳石微量元素重建鱿鱼类洄游路线的方法。

背景技术

洄游(migration)是鱼类运动的一种特殊形式，是一些鱼类的主动、定期、定向、集群、具有种的特点的水平移动。洄游也是一种周期性运动，随着鱼类生命周期各个环节的推移，每年重复进行。洄游是长期以来鱼类对外界环境条件变化的适应结果，也是鱼类内部生理变化发展到一定程度，对外界刺激的一种必然反应。通过洄游，更换各生活时期的生活水域，以满足不同生活时期对生活条件的需要，顺利完成生活史中各重要生命活动。洄游的距离随种类而异，为了寻找适宜的外界条件和特定的产卵场所，有的种类要远游几千公里的距离。

就目前的各种研究结果而言，对鱼类洄游路线的研究较常用的方法主要有是标志放流法。一般是利用特制的标牌或标签结附在人工培育的幼鱼或捕获的鱼体上，放流到自然水域中。当标志鱼重捕时，将放流和重捕时的各项资料加以对比，以分析鱼类洄游的变动规律。这种方法虽然可以检测出鱼类的洄游路线，但是必须实现捕到标本，标志后放流才能得以实现，并且放流后的标本的成活率不能保证，实验时间长，回捕率较低，这些均对研究鱼类洄游路线造成不便，更不能对不同种群类型的鱼类的洄游路线进行区分。

近年来，海洋动物硬组织，如双壳类的贝壳、鱼类的耳石、蛸类的内骨针，以及柔鱼类的角质颚和耳石中的微量元素和同位素等地球化学自然指纹标记，被成功的应用的种群鉴定研究中。海洋动物早期幼体时期形成的硬组织所携带的自然标记，往往反应了其出生地或者出生地附近的环境特征。

本发明旨在通过鱿鱼类不同生活史时期耳石微区元素来构建鱿鱼类洄游路线。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明旨在基于耳石微量元素重建鱿鱼类洄游路线，为鱿鱼类洄游路线的重建提供的新方法。

(二)技术方案

在一个方面，本发明提供了一种基于耳石微量元素重建鱿鱼类洄游路线的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

s10：采集样本、从样本取出耳石、将耳石在电阻率>18ω的去离子水中清洗并在class-100层流柱中晾干；

s20：在分别代表鱿鱼类胚胎期、仔鱼期、稚鱼期、亚成鱼期和成鱼期的耳石位置选取取样点；

s30：在每个取样点，测试多种微量元素，根据检测限以及分析误差小于10％筛选出8种测量准确的元素；

s40：利用回归分析建立微量元素与sst的关系；

s50：根据已知不同生活史时期的微量元素值在数据库中找到适合的sst值及其对应的地理位置，绘制地理分布图；

s60：将适合分布的海区连接起来，建立鱿鱼类洄游路线。

优选地，所述鱿鱼类为茎柔鱼。

进一步地，在s10中，在采集样本后记录捕捞时间和地点、测定胴长和体重、鉴定性别、划分性腺成熟度等级、鉴定日龄和推算孵化日期。

进一步地，在s30中，利用激光剥蚀电感等离子质谱法测试元素。

进一步地，在s30中，所述筛选的元素是⁴³ca、²³na、²⁴mg、⁵⁵mn、⁶³cu、⁶⁶zn、⁸⁸sr、¹³⁷ba。

进一步地，在s50中，利用marineexplore4.0绘制地理分布图。

进一步地，在s60中，以最大游泳速度，界定茎柔鱼最大可移动范围，只有在此范围内且是适合的sst值所对应的地点才是样本可能出现的海区，每一个样本各有一个适合的海区，所有样本都出现的地方是最有可能分布的海区，概率为1，而没有样本出现的地方概率为0，依此类推。

进一步地，最大游泳速度为30km/天^[1]。

进一步地，所有数据的处理与分析用r2.13.1软件编写程序完成。

进一步地，所述样本采集自智利外海。

(三)技术效果

本发明的方法解决了传统标记法无法适用于大洋性鱿鱼类洄游路线的分析的缺陷；本发明的方法通过间接获取大洋性鱿鱼类不同生长阶段耳石中的微量元素信息，根据微量元素与环境的关系间接推测其洄游路线，方法可靠、成本低、适于推广。

附图说明

图1是茎柔鱼不同生活史时期耳石微区元素取样点，1～5取样点的位置分别代表胚胎期、仔鱼期、稚鱼期、亚成鱼期和成鱼期；

图2是样本捕捞地点(左上图)以及成鱼(右上图)、亚成鱼(左下图)和稚鱼期(右下图)分布概率图；

图3是茎柔鱼洄游路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。实施例中所用原料和设备均为本领域技术人员熟知，且均为市场上能够购买到或容易获得或制得。

实施例1.实验方法

水温数据收集

利用多功能水质仪(xr-620，加拿大产)测定现场水温。各生活史时期对应的sst数据取自http://oceanwatch.pifsc.noaa.gov/las/servlets/dataset，时间分辨率为周，空间分辨率0.1°×0.1°。由于时间分辨率没有达到天，各生活史时期对应日期的sst数据无法准确匹配，因此选择在此之前且最近一周sst数据来匹配。

年龄鉴定及孵化日期推算

茎柔鱼耳石进行切片制作并鉴定日龄。捕捞日期减去日龄得孵化日期。

微量元素测定

为了减少污染物对元素测试带来的干扰，经过日龄鉴定后的耳石切片在电阻率>18ω的去离子水中清洗5分钟并在class-100层流柱中晾干。由耳石中心至背区边缘，在代表胚胎期耳石的核心区、仔鱼期的后核心区、稚鱼期的暗区、亚成鱼期的外围区接近暗区处、成鱼期的外围区边缘处，分别各选取1个取样点。(图1)

选取取样点后，微区每个取样点8种元素(⁴³ca,²³na,²⁴mg,⁵⁵mn,⁶³cu,⁶⁶zn,⁸⁸sr,¹³⁷ba)在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(gpmr)利用激光剥蚀电感等离子质谱法(laserablationinductivelycoupledplasmamassspectrometry,la-icp-ms)测试完成。激光系统为geolas2005，icp-ms为agilent7500a。激光剥蚀直径为24μm，激光频率为5hz。激光剥蚀过程采用氦气(0.7lmin^-1)作为载气，氩气作为补偿气(0.8lmin^-1)以调节灵敏度^[177]。每个取样点包括20-30s空白信号和20s样品信号，详细仪器操作条件见表1^[178-179]。以usgs参考玻璃(如bcr-2g，bir-1g和bhvo-2g)为校正标准，采用多外标，无内标法对元素含量进行定量计算。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icpsdatacal完成^[。

表1.la-icp-ms工作参数

数据分析与统计检验

洄游路线重建

(1)研究思路与假设条件

以智利外海为例，首先建立捕捞地点sst与耳石最外围微量元素的关系，已知不同取样点微量元素的含量，然后根据事先建立的关系，在sst数据库中找出不同生活史时期各自所适合的sst及其对应的地理位置，将适合分布的海区连接起来可预测可能的洄游路线。以上这一研究思路基于以下几个假设条件：

①sr元素是头足类耳石沉积的关键元素，因此，以sr元素分别与其它6个元素组合并与sst进行回归分析，选取与sst关系密切的组合元素作为水温指示元素；

②假定不同生活史时期组合元素与sst的关系始终一致；

③为了增加可预测的sst范围，所有样本都用于建立sst与组合元素的关系；

④同一产卵群体的洄游路线相同：尽管出生的先后顺序不同，但是同一产卵群体同一生活史时期应该经过同一海区，因此根据已知的微量元素值计算适合的sst时只选择属于同一产卵群体的样本。

(2)过程实现

①孵化期推算。计算公式如下：hdate＝age-cdate，之中：hdate为样本孵化日期，age为样本估算年龄，cdate为样本捕捞日期。根据孵化日期对样本进行产卵群体划分。

②各取样点对应日期的推算。计算公式如下：datei＝hdate+agei，式中：datei为每个样本各取样点处所处的日期，i从1～5；hdate为样本的孵化日期；agei为每个样本各取样点处的日龄，i从1～5。

③微量元素与sst关系的建立。利用回归分析建立微量元素与sst的关系。

④根据已知不同生活史时期的微量元素值在数据库中找到适合的sst值及其对应的地理位置，利用marineexplore4.0绘制地理分布图。

⑤以最大游泳速度(30km/天^[1]，界定茎柔鱼最大可移动范围，只有在此范围内且是适合的sst值所对应的地点才是样本可能出现的海区，每一个样本各有一个适合的海区，所有样本都出现的地方是最有可能分布的海区，概率为1，而没有样本出现的地方概率为0，依此类推。

⑥所有数据的处理与分析用r2.13.1软件编写程序完成，代码见附录1。

实施例2.结果

温度与微量元素关系

对智利外海样本捕捞地点sst与耳石外围7种微量元素进行回归分析显示，sr/ca和ba/ca组合与sst关系最显著，标准误差最小(表2)，关系方程如下：sst＝33.85-0.9996sr+0.11040ba。方差分析结果见表3，回归系数见表4。

表2.不同元素组合与sst回归结果

表3.sst与sr/ca和ba/ca回归分析的方差分析表

表4.sst与sr/ca和ba/ca回归分析的回归系数表

各生活史时期取样点的年龄及其对应日期

日龄数据结合捕捞日期推算，智利外海样本产卵期为冬季、春季和秋季(表3-1)。根据本章第三节的假设，选取产卵期同为春季的样本计算仔鱼、稚鱼、亚成鱼和成鱼期耳石取样点，其对应的日龄分别为18～37天、39～73天、113～138天和143～176天，结合孵化日期推算的对应日期主要分别在10月、11月、1月、2月(表5)。

表5.样本各生活史时期取样点对应日龄和日期

不同生活史时期耳石微量元素含量

样本胚胎期耳石sr/ca为14.01～18.11，ba/ca为8.75～26.57；仔鱼期耳石sr/ca为14.01～17.13，ba/ca为9.35～35.37；稚鱼期耳石sr/ca为14.23～16.94，ba/ca为7.89～15.23；亚成鱼期耳石sr/ca为12.74～16.78，ba/ca为8.79～29.46；亚成鱼期耳石sr/ca为13.38～18.12，ba/ca为12.96～25.35(表6)。

表6.样本各生活史时期取样点sr/ca和ba/ca

不同生活史时期茎柔鱼的空间分布

样本捕捞地点位于74°～77°w、22°～24°s海域，根据sr/ca和ba/ca推算的成鱼期最有可能出现在74°～77°w、27°～29°s，亚成鱼期最有可能出现在智利中部28°s附近的沿岸海域，稚鱼期最有可能出现在智利北部秘鲁南部的20°s沿岸海域(图2)。

将捕捞地点以及成鱼、亚成鱼和稚鱼出现几率最高的海区连接起来，推算出洄游路线为：稚鱼11月在智利北部沿岸保育，1月向南洄游至智利中部28°s沿岸，2月向西洄游至专属经济区以外74°～77°w、27°～29°s，9～10月向北洄游至74°～77°w、22°～24°s，参见图3，是茎柔鱼洄游路线图。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。