利用眼球晶状体稳定同位素技术鉴别大眼梭鲈幼鱼养殖源地的创新研究

《Fisheries Management and Ecology》：Using Eye Lens Stable Isotopes to Identify the Rearing Origin of Fall Age-0 Walleye (Sander vitreus)

本文通过分析大眼梭鲈眼球晶状体中碳（δ13C）、氮（δ15N）和硫（δ34S）稳定同位素组成，首次系统比较了循环水养殖系统（RAS）、池塘和天然湖泊三种养殖环境下幼鱼的同位素特征。研究显示，不同养殖源的同位素生态位完全分离，证实眼球晶状体稳定同位素分析（SIA）可有效追溯鱼类养殖起源，为渔业资源管理中野生与养殖群体贡献率评估提供了无标记新技术。

　　

引言

鱼类增殖放流是封闭淡水系统中维持渔业资源的重要管理手段，全球每年投放数量超过17亿尾。评估放流效果需准确区分养殖与野生个体的来源，但传统标记方法如鳍条修剪、编码金属线标记等存在操作压力大、成本高或抗生素使用争议等局限。稳定同位素分析技术通过检测鱼类代谢惰性组织（如耳石、眼球晶状体）中的同位素比值，可重建其摄食史与环境变迁记录。眼球晶状体通过层状蛋白质沉积形成生长档案，尤其适用于追溯鱼类生活史中的食性转换与栖息地变化。

大眼梭鲈作为北美主要游钓鱼种，其增殖放流规模巨大，但现有技术难以精准评估不同养殖模式（如RAS、池塘）对自然种群的贡献。本研究首次针对秋季0龄大眼梭鲈，系统比较三种养殖环境下眼球晶状体同位素特征的差异性与区分潜力。

方法

实验设计涵盖三种养殖源：RAS系统投喂海洋源配方饲料（主要含磷虾粉、鱼粉）；池塘养殖依次经历浮游动物、大型无脊椎动物及饵料鱼（黑头软口鲦）摄食阶段；湖泊群体则依赖自然饵料。每组取10尾个体，对其双眼晶状体分别进行分层剥离（评估δ¹³C、δ¹⁵N时序变化）和整体研磨（分析δ¹³C、δ¹⁵N、δ³⁴S）。分层采用“莲花技术”逐层剥离至晶状体核心（约1000μm），确保每层样本满足质谱仪最小检测重量（碳氮0.2mg，硫0.8mg）。

数据分析采用贝叶斯线性混合效应模型，以晶状体直径为自变量，同位素值为因变量，并引入养殖源与直径的交互作用。通过95%贝叶斯椭圆和三维生态位重叠分析，量化不同养殖源的同位素空间分化程度。

结果

1. 1.
   时序变化规律：R养殖群体δ¹³C和δ¹⁵N值在各层间保持稳定（斜率概率分别为37.6%和99.2%负相关），反映配方饲料的一致性；池塘与湖泊群体则随晶状体直径增大呈现显著上升趋势（δ¹³C增幅分别为7.57‰和1.41‰，δ¹⁵N增幅为1.95‰和7.49‰），对应其自然饵料更替与营养级提升。
2. 2.
   生态位分离：二维贝叶斯椭圆（δ¹³C-δ¹⁵N）与三维生态位（加入δ³⁴S）均显示三种养殖源完全无重叠（重叠概率0%）。RAS群体同位素空间最小（δ³⁴S值显著富集至12.84‰），湖泊群体变异最大；池塘群体核心δ¹³C、δ¹⁵N值低于其他源。
3. 3.
   硫同位素特异性：RAS群体δ³⁴S值（12.84‰）显著高于池塘（-10.07‰）和湖泊群体（-21.47‰），凸显海洋源饲料的“硫指纹”特征。

讨论

本研究证实眼球晶状体SIA可精准识别大眼梭鲈养殖起源，其核心机制在于：

• •
  RAS养殖的饲料同质性导致同位素时序稳定，而自然饵料转换在晶状体外层留下明显信号；
• •
  δ³⁴S作为关键区分指标，有效捕捉海洋源饲料与淡水基饵料的硫循环差异；
• •
  贝叶斯椭圆无重叠表明该方法在群体水平具高可靠性。

技术优势包括无需预标记、可追溯历史摄食记录，但需注意湖泊基线氮值时空变异对δ¹⁵N解释的影响。未来需扩大样本量、验证技术在小规格幼鱼（如50mm以下）的应用可行性，并探索不同水体类型对同位素基线的影响。

结论

眼球晶状体稳定同位素分析为渔业资源管理提供了创新工具，尤其适用于区分投喂配方饲料与自然摄食的鱼类群体。其在高通量溯源、生态位评估及放流贡献量化方面展现潜力，可推广至鲑科、鲈科等多类经济鱼种的资源管理实践。