基于椭圆傅里叶变换的鱼类矢耳石和听沟形态识别

为了解鱼类矢耳石和听沟的形态特征,根据2014年3-5月采自我国南海东沙群岛海域103尾圆鲹属鱼类(长体圆鲹Decapterus macrosoma、泰勃圆鲹D.tabl、无斑圆鲹D.kurroides)的矢耳石,进行椭圆傅里叶变换分析。耳石整体形态和听沟形态轮廓经图像处理后解析为椭圆傅里叶描述子,并对耳石整体形态轮廓和听沟形态轮廓重建得到20个谐次。从圆鲹属鱼类的耳石整体形态和听沟形态轮廓分别提取77个椭圆傅里叶描述子系数来进行主成分分析和判别分析。耳石整体形态主成分分析显示,第1主成分和第2主成分分别解释了总变异的41.3%和12.4%;而听沟形态的第1主成分和第2主成分分别解释了总变异的33.8%和30.1%。3种圆鲹属鱼类耳石整体形态的交互检验判别分析成功率为100%、95.7%、100%,听沟形态的交互检验判别分析成功率为96.4%、95.7%、95.8%。研究结果表明,椭圆傅里叶变换分析对圆鲹属鱼类耳石整体形态和听沟形态识别效果显著。     

头足类生殖系统及其在分类学上的应用

头足类被认为是未来重要蛋白质来源之一。生殖系统是头足类的重要系统之一,不仅是生物学研究的基础,也是繁殖生物学研究的重点,且在分类学上也具有重要作用。分析认为,雌性个体的输卵管和缠卵腺在柔鱼类、枪乌贼类、乌贼类和蛸类间存在明显差别;十腕类的纳精囊位于口球内,而蛸类位于输卵管腺上;交配囊是耳乌贼亚科的特殊生殖结构,在小乌贼属的分类上具有一定意义。茎化腕是雄性头足类的重要生殖器官,也是重要的分类性状,各大类的茎化腕部位和特征有所差异;交配器为耳乌贼亚科茎化腕上的特殊结构,在分类上具有一定作用。绝大多数雄性个体的精囊结构复杂,其放射导管、连接管以及精团在帆乌贼科的分类上具有一定意义。     

头足类贝壳研究进展

头足类是古老而高等的海生软体动物,贝壳是其重要的硬组织之一,可分为外壳和内壳。其中内壳根据质地不同又可分为角质、石灰质和软骨质3种类型,三者在形态和组成成分上差异明显。头足类贝壳不仅是重要的分类性状,而且在生物学、生态学上应用广泛。可利用外壳、石灰质内壳和软骨质内壳的形态特征在属分类水平上进行应用;角质内壳的形态特征在各种间细微结构差异明显,需要不断积累资料和归类分析。角质和石灰质内壳是年龄和生长研究的重要材料,其生长纹的日周期性证实和选择合适角质内壳部位是研究的关键,其日纹形成与水温、食物丰度等因子关系密切。贝壳的形态特征一定程度上反映了头足类的栖息环境,可通过对其同位素含量及其组成分析来揭示栖息地的水温、食物丰度等深层次的生态信息,并已成为目前研究的热点之一。     

秘鲁外海茎柔鱼索饵场栖息地研究

两步广义加性模型被广泛应用于渔业资源栖息地的分析与研究中。笔者根据2006—2010年秘鲁外海茎柔鱼鱿钓生产数据以及海洋环境数据，利用两步广义加性模型分析环境因子对秘鲁茎柔鱼资源丰度的影响，预测秘鲁茎柔鱼索饵场栖息地分布。研究结果显示：春季，仅纬度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);夏季，纬度和海表面温度对单位捕捞努力量渔获量影响显著(P<0.01);秋季，海表面温度和海表面高度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);冬季，纬度和海表面高度对单位捕捞努力量渔获量的影响显著(P<0.01);叶绿素a对各季节资源分布的影响不显著(P>0.01)。根据单位捕捞努力量渔获量与海洋环境的关系，推测春季茎柔鱼索饵场位于S 15°,W 77°附近海域，夏季位于S 24°～26°,W 75°～78°海域，秋季位于秘鲁沿岸S 12°～16°和智利中部S 28°附近海域，冬季位于秘鲁沿岸S 13°～18°海域。研究结果可为指导我国远洋鱿钓鱼船在秘鲁海域的作业生产提供基础资料。     

厄尔尼诺-南方涛动对秘鲁外海茎柔鱼耳石形态的影响

为了解厄尔尼诺-南方涛动(El Ni1o-Southern Oscillation, ENSO)事件对茎柔鱼(Dosidicus gigas)耳石形态的影响，以不同海洋环境年的秘鲁外海茎柔鱼样本作为研究对象，分析ENSO对其耳石形态及生长的影响。结果表明，不同海洋环境年，茎柔鱼耳石均有明显的翼区、吻区、背区和侧区；雌、雄个体耳石形态差异不显著(P>0.05);不同海洋环境年间耳石形态存在显著差异(P<0.05)。通过主成分分析，选取耳石总长、吻区长和背侧区长作为耳石长度表征参数，选取翼区宽和吻区宽作为耳石宽度表征参数。厄尔尼诺年，茎柔鱼耳石整体形态较大，吻区长且窄，翼区较大；拉尼娜年，茎柔鱼耳石整体形态较小，吻区短且宽，翼区较小。研究结果可为后续利用耳石进行茎柔鱼种群鉴定和生活史研究提供科学依据，也可为研究气候变化对头足类硬组织生长的影响提供参考。     

Cyt b和12S rRNA基因条形码在灯笼鱼科鱼类物种鉴定中的应用

灯笼鱼科鱼类种类繁多, 且同属鱼类形态学相近, 因此利用分子标记对灯笼鱼进行准确的物种鉴定具有重要价值。为探讨线粒体细胞色素 b 基因(Cyt b)和 12S rRNA 基因在灯笼鱼科物种鉴定中的适用性, 对西北太平洋采集的 56 尾灯笼鱼进行扩增, 并进行序列对比与系统发育分析。研究表明, 采集的样本包括 6 种灯笼鱼, 分别为瓦氏角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)、长体标灯鱼(Symbolophorus californiensis)、粗鳞灯笼鱼(Myctophum asperum)、 细泰勒灯鱼(Tarletonbeania crenularis)、日本背灯鱼(Notoscopelus japonicus)以及某背灯鱼属鱼类(Notoscopelus sp.)。 核苷酸多态性分析显示, 基于 Cyt b 基因的种内与种间遗传距离比基于 12S rRNA 基因的更大。比较灯笼鱼科 2 种基因序列的结构特征, 发现 Cyt b 基因的种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的 25 倍, 12S rRNA 基因的种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的 26 倍, 均符合作为 DNA 条形码的基本要求。系统进化分析显示, 每种灯笼鱼均能形成独立分支, 2 个基因均能对 6 种灯笼鱼类进行鉴别; 但在 Cyt b 基因构建的进化树中, 每种鱼类能更好与数据库中已有的序列进行聚类。综上所述, Cyt b 和 12S rRNA 作为 DNA 条形码可以有效地对灯笼鱼科鱼类物种进行鉴定, 且 Cyt b 基因在系统进化关系的研究上具有更高的适用性。     

西北太平洋鸢乌贼种群遗传结构

为检测西北太平洋鸢乌贼种群遗传结构,采用线粒体DNA细胞色素b基因(Cytb)序列分析方法对鸢乌贼东海群体、南海群体与菲律宾海群体进行遗传变异分析。结果显示,(1)所有群体总的单倍型多样度与核苷酸多样度分别为0.982±0.006、0.012±0.006;菲律宾海群体对应的遗传多样度均最高,分别为0.973±0.014、0.015±0.008;南海群体与东海群体的单倍型多样度分别为0.959±0.026、0.943±0.031,核苷酸多样度均为0.006±0.003。3个地理群体均具有较高的遗传多样性水平。(2)分子方差分析结果显示,34.6%的遗传变异来自于群体间,群体间遗传分化极显著。两两群体间Fst分析表明,西北太平洋鸢乌贼群体间均具有极显著的遗传分化。构建的单倍型邻接系统树和最小跨度树显示,西北太平洋鸢乌贼群体存在明显的系统发育谱系结构(谱系A、B、C),3个谱系单倍型类群间也存在极显著的遗传分化(Fst=0.735~0.805)。(3)中性检验和核苷酸不配对分析结果均表明,谱系B可能经历过近期群体扩张事件,发生群体扩张的时间在10.3~12.5万年前。综合分析认为,西北太平洋鸢乌贼的种群遗传结构模式及系统发育地理格局模式是由其栖息地海洋环境与更新世气候变化共同塑造的。建议在渔业管理上将3个地理群体划分为3个独立的管理单元。     

哥斯达黎加外海茎柔鱼个体与耳石间生长关系研究

根据2009年7-8月哥斯达黎加外海采集的茎柔鱼样本,利用多种统计方法分析了茎柔鱼耳石与个体生长之间的关系。研究认为,耳石各形态参数与胴长(ML)关系显著(P<0.01),其中背侧区间长(DDL)、耳石总长(TSL)与其相关性最大。耳石生长存在两个阶段,当ML小于26～30 cm时,其耳石生长迅速,之后耳石生长减慢。在生长过程中,耳石背区长(DL)、吻区内长(RIL)、DDL生长快于TSL,背侧区夹角(DDA)、吻侧区夹角(RDA)、吻区夹角(RA)则随着ML的增大出现减小趋势,侧区、吻区形态变化显著(P<0.05)。耳石形态先于生长速度发生显著性变化,同时各形态参量发生显著性变化时间不同,但形态特征变化主要发生在ML为23～29 cm个体中,之后趋于稳定。耳石生长及形态显著性变化与茎柔鱼栖息水层改变相关,茎柔鱼与中上层头足类耳石特征相符。     

基于计算机视觉的3种金枪鱼属鱼类表型纹理特征分析

金枪鱼属(Thunnus)鱼类是我国远洋渔业极为重要的渔获资源, 其表型纹理信息不仅具有鱼种的特异性, 而且可作为分类的科学依据。传统鱼类纹理特征分析主要是定性描述分析, 而计算机视觉技术可为鱼类纹理特征提供定量分析数据。因此, 本研究通过计算机视觉对 3 种金枪鱼图像进行预先定位基准点, 通过移动基准点确定纹理特征区域并自动截取。对纹理图像进行灰度转换和灰度量化处理, 量化的灰度图像进行灰度共生矩阵计算, 并对灰度共生矩阵进行归一化处理。通过归一化的灰度共生矩阵计算出 6 个纹理指标, 并分析纹理指标的距离和方向的变化趋势, 通过因子分析研究金枪鱼纹理指标。研究结果表明, 通过计算机视觉的纹理分析, 3 种金枪鱼纹理指标提取效果较好, 其纹理指标在距离值为 4 时, 变化趋势趋于稳定, 而 3 种金枪鱼的纹理指标方向变化, 其均值方向具有代表性。3 种金枪鱼的因子分析, 第 1 主成分贡献率为 81.10%, 表明提取的 6 个纹理指标意义较大且效果较好。 以期为金枪鱼智能识别奠定前期基础, 也为其他鱼类表型纹理研究提供借鉴和参考。     

角质颚色素沉积可视化及其在头足类判别分类中的应用

角质颚是研究头足类各种生物信息的重要组织，为实现头足类角质颚色素沉积的精确化测量，探究色素沉积在头足类角质颚判别分类中的作用，研究选取茎柔鱼、柔鱼以及翼柄柔鱼3种头足类生物的角质颚下颚为研究对象，以其侧视图像为基础，对其色素沉积按照等级Ⅰ：黑色、等级Ⅱ：灰色、等级Ⅲ：浅灰色、等级Ⅳ：透明四个等级进行可视化，分别计算出茎柔鱼、柔鱼以及翼柄柔鱼角质颚四种等级的色素沉积面积与头盖-翼部区域以及脊突-侧壁区域面积的比例关系，并且采用逐步判别分析法对3种头足类角质颚之间的色素沉积差异进行分析，结果显示等级Ⅰ、Ⅳ在脊突、侧壁区域各色素梯度占比对判定分类的结果具有显著意义，判别成功率为74.4%。研究认为，3种头足类的角质颚色素沉积情况存在一定差异，而这些差异有可能是由于3种头足类不同的生活特性和摄食习惯导致。研究实现了角质颚色素沉积的数值化和色素沉积等级的精确化划分，并按照划分的结果，将色素沉积情况作为全新的定量测量方法，为头足类生物角质颚色素沉积研究提供了新的思路。