Reproductive biology of the female Japanese mantis shrimp Oratosquilla oratoria (Stomatopoda) in relation to changes in the seasonal pattern of larval occurrence in Tokyo Bay, Japan

ABSTRACT:   The reproductive traits and the monthly larval abundance of the mantis shrimp Oratosquilla oratoria were investigated in Tokyo Bay, Japan, in 2002. The goal of the study was to elucidate the cause of changes in the monthly pattern of larval abundance from the 1980s to the 1990s as these changes relate to variation in the stock size of the adult shrimp. Oogenesis was divided into 10 stages by histological observation. The developmental stage of oocytes in an individual's ovary was synchronous, suggesting that almost all the oocytes in an ovary are spawned at the same time. The size at first maturity was estimated to be 7 ≤ body length ( BL ) < 8 cm. Fecundity was expressed as a function of BL , ranging from 19 300 eggs for 8 cm BL to 92 100 eggs for 14 cm BL . Small female shrimps (<10 cm BL ) spawned around August. Most large female shrimps (≥10 cm BL ) spawned around May, and some large female shrimps also spawned until September. Although most large female shrimps spawned in spring, the larval abundance was low before July and high from August onwards. The results suggest that a substantial decrease in the stock size of large individuals causes the low larval abundance before July.     

莱州湾4种大型甲壳类的空间与营养生态位

根据2010—2019年夏季莱州湾底拖网调查数据,研究了4种大型甲壳类(中国明对虾、三疣梭子蟹、日本蟳和口虾蛄)的优势度、种间联结、空间生态位特征,并应用碳氮稳定同位素数据分析了4种大型甲壳类的营养级、营养生态位与摄食来源。结果显示,口虾蛄、日本蟳是目前莱州湾夏季甲壳类最主要的优势种,放流种类中国明对虾、三疣梭子蟹为群落的重要种;4种大型甲壳类的种间联结性不强,显著正联结主要出现于中国明对虾与其他三者之间;日本蟳空间生态位宽度最高(2.45),口虾蛄(2.13)次之,中国明对虾(1.92)和三疣梭子蟹(1.93)较低;生态位重叠较高主要发生于中国明对虾与其他3种之间;4种大型甲壳类营养级相近(3.02～3.28),中国明对虾生态位总面积最大,三疣梭子蟹与日本蟳、口虾蛄的生态位总面积相近,三疣梭子蟹和日本蟳的营养生态位重叠较高;摄食来源分析表明,中国明对虾摄食双壳类比例更高,其他3种摄食来源同质化程度较高。目前莱州湾三疣梭子蟹和中国明对虾的优势度低于口虾蛄和日本蟳,表明增殖放流虽然扩大了三疣梭子蟹和中国明对虾的种群规模,但尚未较大程度改变甲壳类群落结构。综合4种甲壳类的群落地位、种间联结性、空间生态位宽度与重叠、营养级与营养生态位以及摄食来源的研究结果,中国明对虾与其他三者竞争相对较小,而三疣梭子蟹与日本蟳、口虾蛄竞争较大。为最大程度发挥增殖效益,建议在确定放流地点和放流数量时,应着重考虑相近生态位物种对放流物种的竞争和限制。     

基于稳定同位素的口虾蛄食性分析

为了探讨口虾蛄的食物组成,利用稳定同位素方法对2015年5月在汕尾红海湾海域采集的口虾蛄及其饵料生物的碳、氮稳定同位素比值(δ~(13)C和δ~(15)N值)进行分析,定量研究不同饵料生物在口虾蛄食物中的贡献比率。结果表明,口虾蛄的δ~(13)C值为–18.1‰~–16.3‰,δ~(15)N值为10.9‰~13.5‰,平均值分别为–17.1‰±0.5‰和12.7‰±0.7‰。δ~(13)C和δ~(15)N值的变化范围均较大,表明口虾蛄的食物来源较多。口虾蛄的食物主要由鱼类、虾类、贝类、蟹类和桡足类组成。其中,贝类为口虾蛄的主要食物,平均贡献率为38.6%;其次为蟹类和桡足类,平均贡献率分别为22.9%和16.0%;虾类的平均贡献率为13.6%;鱼类的平均贡献率最低,仅为8.9%。根据δ~(15)N值及营养级的计算公式得出,口虾蛄的营养级为3.01±0.22,在其5类食物中,桡足类的营养级最低,仅为1.77±0.12;其次为贝类;蟹类和虾类的营养级分别为2.78±0.21和2.89±0.16;鱼类的最高,为2.98±0.15;它们的营养级均低于口虾蛄。此外相关分析显示,口虾蛄的δ~(15)N值与其个体体质量间存在极显著的正相关关系,说明不同大小的口虾蛄营养级有所差异。     

Age estimation of the wild population of Japanese mantis shrimp <Emphasis Type="Italic">Oratosquilla oratoria</Emphasis> (Crustacea: Stomatopoda) in Tokyo Bay,Japan, using lipofuscin as an age marker

ABSTRACT:   In this study, the age composition of the Japanese mantis shrimp, Oratosquilla oratoria , in Tokyo Bay, central Japan, was investigated using lipofuscin, an autofluorescent pigment, as an age marker. Lipofuscin in a histological section of protocerebral bridge cell mass (PBCM) in the brain was identified by confocal microscopy, and its concentration was quantified by image analysis. Modal analysis of the lipofuscin concentration showed four regularly-spaced modes that could each be regarded as a distinct age group. This implied a constant lipofuscin accumulation in PBCM at a 6.5 × 10⁻²% volume fraction per year; it also implied the existence of individuals that are at least 4 years old. The lipofuscin concentration was found to be a more appropriate index than body length for estimating the age of O. oratoria , because the modal analysis on the body–length histogram failed to detect apparent age groups. This was probably a result of the declining growth rate with age and the individual variations in growth through molting leading to considerable overlap in the size between different age groups. The lipofuscin analysis suggested that fast-growing individuals in each cohort are recruited to the fishery, and most individuals attain the exploitable size between 2 and 3 years of age.     

基于有限混合模型的山东海域口虾蛄群体体长结构分析

个体大小是渔业资源种群的重要结构特征,一般研究中采用平均个体体长或平均体质量等分析指标,难以充分反应具有多年龄结构和个体生长速度差异的种群组成差异。为研究口虾蛄个体大小组成的时空变化,实验根据山东海域2016年10月和2017年1、5、8月的底拖网调查数据,应用有限混合模型分析了不同性别、不同时间、不同水深口虾蛄个体大小的频率分布特征。结果发现,除秋季外,山东海域口虾蛄均可区分为高、低两个年龄组,同时雌雄体长分布具有一定的差异。从冬季到夏季,雌性口虾蛄中低龄组个体比例先下降后上升,雄性口虾蛄低龄比例则逐渐下降。就不同水深而言,口虾蛄低龄组个体主要集中在近海海域,其比例由近海向远海逐渐减小。各年龄组的近远海分布表现出季节性差异,春季高龄口虾蛄在近海比例最大,由近海向远海比例逐渐减小;夏季高龄组口虾蛄在20～30 m水深比例最大;冬季高龄组口虾蛄比例则由近海向远海逐渐增加。有限混合模型能够较好地对口虾蛄的体长结构进行分析,解析口虾蛄不同年龄组在山东海域的时空分布,对于深入了解口虾蛄种群分布动态和科学的渔业管理具有重要意义。     

口虾蛄染色体核型分析及DNA含量

为了解口虾蛄Oratosquilla oratoria核型组成及DNA含量,以野生口虾蛄为材料,采用秋水仙素内注射法,取其肝胰腺组织经低渗和固定后,获得染色体标本,并对其染色体核型进行了分析,以鸡血细胞DNA为标准,采用流式细胞仪测定口虾蛄不同组织的DNA含量。结果表明:口虾蛄二倍体染色体数目为88,即2n=88,核型组成公式为2n=62m+12sm+14t,染色体总臂数(NF)为162;口虾蛄不同组织的DNA含量有显著性差异(P0.05),各组织DNA含量从大到小依次为肌肉精巢卵巢肝胰腺血液,肌肉组织含量最高,为10.43 pg/2c,血液含量最低,为8.70 pg/2c,各组织DNA含量平均为9.61 pg/2c;以1 pg=978 Mbp计算,首次成功估算了口虾蛄基因组大小约为9398.58 Mbp。本研究结果可为口虾蛄种质资源保护及未来人工养殖研究提供基础资料。     

黑斑口虾蛄幼体的发育

对黑斑口虾蛄（Oratosquilla kempi）幼体各时期在解剖镜与显微镜下进行观察，发现黑斑口虾蛄幼体发育经过11个假蚤状幼体期。在水温24-29℃、盐度22-32的条件下，从第Ⅰ期假蚤状幼体（Z1）发育至第Ⅺ期假蚤状幼体（Z11）历时24-27d；第Ⅺ期假蚤状幼体（Z11）发育至第Ⅰ期稚虾蛄历时4-7d。本文详细地描述了从第Ⅰ期假蚤状幼体（Z1）至第Ⅺ期假蚤状幼体（Z11）以及第Ⅰ期稚虾蛄的形态特征，并与口虾蛄（O.oratoria）的发育形态进行比较，以为黑斑口虾的开发利用提供生物学基础资料。     

池塘养殖条件下当年口虾蛄生长特性的研究

为了了解口虾蛄在池塘养殖条件下的生长规律,并为其规模化生产提供科学依据。在水温15℃~31℃条件下,通过测量体重、体长等指标,对当年口虾蛄的生长特性进行了研究。结果表明:（1）30日龄口虾蛄经100天培育后,体长从(8.20 ± 0.45)cm增至(11.79 ± 0.67)cm,日均增长0.036 cm,体重从(7.14 ± 1.17)g增至(20.54 ± 3.44)g,日均增重0.134 g。（2）当年口虾蛄的体重与体长的拟合方程为W=0.016L^2.879(R²=0.978),其b值接近于3;体长、体重与养殖日龄的最佳方程均为指数函数。（3）当年口虾蛄的肥满度在30日龄时最高,90日龄最低,肥满度与养殖水温没有明显相关关系;在水温23℃以上时,口虾蛄的瞬时增长率、瞬时增重率指标逐渐升高并在90日龄达到最大值。综上所述,口虾蛄在池塘养殖条件下生长效果良好,其体长与体重的生长基本同步,适宜进行规模化人工养殖。     

口虾蛄人工育苗生产技术

根据自己对口虾蛄复苗成功经验,结合国内外学者的研究成果,。综述了口虾蛄的交尾,产卵,孵化等繁殖生物学特性,报道了亲虾蛄的选择发育时序,特征和培育技术。     

山东近海口虾蛄单位补充量渔获量评估

为完善口虾蛄的基础生物学资料,并为口虾蛄资源的管理提供科学指导和理论依据,本研究根据2016至2017年山东近海渔业资源底拖网调查获得的口虾蛄体长、体质量数据,估算了口虾蛄的生长、死亡参数,构建了基于体长结构的单位补充量渔获量(YPR)模型,研究口虾蛄的资源动态和管理策略。采集调查口虾蛄样品共5028尾,体长—体质量关系的表达式为W=0.0145L2.88,为负异速生长;使用ELEFAN方法估算出口虾蛄的渐进体长L∞为19.87 cm,生长速率K为0.62 a−1。口虾蛄的生长表现出明显的季节性变化规律,生长参数的季节振幅C为0.76,10月份生长最快,4月份生长最慢。通过体长转换的渔获曲线估算出口虾蛄的总死亡系数Z为3.24 a−1,根据不同方法估算自然死亡系数M的范围为0.75~1.27 a−1,捕捞死亡系数F的估算范围为1.96~2.49 a−1,开发率的均值为0.67。YPR模型结果显示,随着F增大,YPR值呈现先上升后下降的趋势,生物学参考点F0.1和Fmax的值分别为0.92a−1和1.88a−1。口虾蛄资源处于过度开发的状态,应降低捕捞压力,同时调整开捕体长,以维持口虾蛄渔业资源量和渔获量。