入侵早期食蚊鱼仔幼鱼食物组成、摄食策略及营养状况分析

金锦锦， 陈国柱*， 肖乔芝， 陈利娟， 仇玉萍

(1. 西南林业大学，云南省滇池湿地生态系统国家定位观测研究站，昆明650224； 2.西南林业大学，湿地学院/国家高原湿地研究中心，昆明650224)

影响鱼类早期补充的2个主要因素是饥饿和捕食(殷名称，1991a；Leggett & Deblois，1994；Yandi & Altinok， 2018)。仔鱼若能迅速建立外源营养、开口摄食的种类越多，耐饥饿能力越强，则能够显著降低饥饿因素对种群早期补充的不利影响从而提高种群增长率(殷名称，1991a；Paradisetal.，1996)。对于入侵种而言，有效提高仔鱼早期存活率的各种生存策略对于保证入侵后种群的快速增长及扩散均具有重要意义，是其种群成功入侵的关键机制之一。

食蚊鱼Gambusiaaffinis是一种典型的小型入侵鱼类，属鳉形目Cyprinodontiformes 胎鳉科Poeciliidae，卵胎生繁殖。自1927年进入中国大陆以来(潘炯华，1980)，食蚊鱼广布于中国内陆水域(Gaoetal.，2017)，并有进一步扩散的趋势，其入侵对土著小型鱼类、两栖类及许多水生物种具有重大的不利影响(陈国柱等，2008a；Pyke，2008；Fanetal.，2016)。在中国，食蚊鱼不但广泛进入平原地区，更进一步向高原区域蔓延(陈小勇，2013)，其导致高原地区的中华青鳉Oryziassinensis种群局部灭绝(陈银瑞等，1989；陈国柱，2016)。迄今为止，对于食蚊鱼种群的早期补充研究尚少，特别是饥饿及捕食等因素如何影响仔鱼早期存活缺乏深入分析，仅有Benot等(2000)对食蚊鱼种群补充进行过观察。研究显示，食蚊鱼完全饥饿仔鱼的饥饿不可逆点(point of no return，PNR)出现在产出后的5.5 d(水温28.5 ℃±1.2 ℃)，虽然耐饥饿能力相对较弱，但活动能力及摄食上的优势使其早期成活率极高(陈国柱等，2008b)。另一方面，饥饿对食蚊鱼仔幼鱼身体组分及游泳能力也产生显著影响(李江涛等，2016)。而有研究显示，广州地区子陵吻虾虎鱼Rhinogobiusgiurinus对食蚊鱼仔幼鱼具有高强度捕食压力(陈国柱，林小涛，2008)；在滇池，新近入侵的捕食性鱼类鲇Silurusasotus对食蚊鱼仔幼鱼也具有捕食作用(金锦锦等，2018)。尽管国外对食蚊鱼早已开展了广泛研究，但尚少关注其仔鱼早期生活史的研究(Pyke，2008)。系统研究食蚊鱼早期补充及其影响因素对深入了解食蚊鱼的入侵机制具有重要帮助。

本文针对食蚊鱼入侵种群早期补充特征展开研究，对仔幼鱼的食物组成、摄食策略及幼鱼营养状况进行分析，以揭示种群入侵早期食蚊鱼仔幼鱼对入侵地饵料资源的利用策略及饥饿因素在食蚊鱼入侵种群早期补充的角色，为深入探讨食蚊鱼入侵早期种群的增长机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 研究样地

研究区域为中华青鳉模式标本产地，位于云南省昆明市西郊团结乡花红园社区所在的山间盆地(陈银瑞等，1989)，地形及湿地生境详细描述参见仇玉萍等(2015)及陈国柱(2016)，海拔2 200 m。盆地内主要湿地类型包括西南侧海拔较高的三家村水库(丰水期水面约1 km2)，水库坝下低缓的农耕区域所有的池塘、沼泽洼地及灌溉沟渠等。水库的湖滨带、山地沼泽、灌溉沟渠及排水渠道为中华青鳉主要栖息生境，也是食蚊鱼入侵的适生生境。盆地出水口为地下溶洞，可能以潜流形式汇入滇池流域水系。研究样地为三家村水库坝下盆地中心区域一个浅沼泽池塘，平均水深约35 cm，最深可达60 cm，面积约400 m2，淤泥层较厚。2016年4月采得1尾雌性食蚊鱼，为坝下区域食蚊鱼种群首次记录，随后形成入侵种群。

1.2 采样方法

2016年8月2日，10月9、12、17、20、28日，11月 4日在研究样地采样。采样当天将所有能采集的仔幼鱼全部采集。采样均在10∶00—15∶00进行，以保证所得食蚊鱼仔幼鱼处在当日的摄食高峰(姚达章等，2012)。8月2日仔幼鱼为观察到的第一批次仔幼鱼；10—11月仔幼鱼为不同雌鱼所产出的、为该种群在被研究过程中所出现的第二批次仔幼鱼(至被采集时其生长时间多为约1周内)。采集时利用网孔1 mm、网口直径30 cm手抄网沿样地水域边缘收集，标本用5%福尔马林溶液固定备检。

1.3 样品分析

在实验室，利用数显游标卡尺(精确度0.01 mm)对仔幼鱼的常规形态指标进行测量，并在体视显微镜下测量重点形态指标，如体长(SL)、体高(BD)。随后，在体视显微镜下进行解剖，分析食蚊鱼仔鱼消化道食物组成，并清点数目。8月2日的样品只用于食物组成分析而不作营养状况评估。

1.4 数据分析

数据分析使用SPSS 19.0、Excel 2010及PRIMER 7.0。

1.4.1 食物分析相关指数(殷名称，1995)出现率(F/%)=100×某一食物在消化道中出现的仔幼鱼数量/总检查仔幼鱼数量；数量百分比(N/%)=100×某一食物在消化道中的数量/消化道中食物总数量；摄食强度(ind./ind.)=某一食物在每尾仔幼鱼消化道中的平均数量；食物充塞度，肠中食物团占据肠道的长度，以食物充塞度指数表示，完全空肠为0，肠道充满食物且前端略膨大为1，分析时以食物团长度占据肠道比例在0～1连续定性取值。

1.4.2 食物多样性指数(H)H=-∑Piln(Pi)，Pi为i饵料物种在仔幼鱼消化道中所占的数量比例。

1.4.3 特定饵料丰度特定饵料丰度(%)=仔幼鱼消化道某种饵料的数量/出现该饵料的仔幼鱼消化道中食物的数量。采用Amundsen等(1996)修改的Costello(1990)图形法，以特定饵料丰度与出现率作图，分析食蚊鱼仔幼鱼的摄食策略：集中在右上角的饵料种类为被分析鱼类的主要饵料，左下角为其稀有饵料；若饵料集中在左上角，则表明其种间食物组成差异较大，而当饵料集中在右下角则表明其种间食物组成差异较小，重叠程度大；饵料集中在中线下侧，表明其为广食性鱼类，而集中在中线上侧，则为狭食性鱼类。

1.4.4 饵料组成相似性分析利用PRIMER 7.0的单因素相似性分析对不同批次食蚊鱼仔幼鱼在各采样日的食物组成情况差异进行分析。

1.4.5 仔鱼营养状况判别以仔鱼SL/BD值判断仔鱼健康状况，当SL/BD>5.0为PNR期仔鱼、SL/BD<4.5为健康仔鱼，4.5

2 结果

2.1 仔幼鱼食物组成分析

在2016年8月及10—11月采集得2批食蚊鱼仔幼鱼共计422尾(图1)，其中，302尾用于食物组成分析，各批次仔幼鱼食物充塞度指数多为0.4～0.8，未发现空肠仔幼鱼(图2)。

10月9日所采仔鱼鉴别为初产仔鱼，正处在初次摄食期，体长5.44 mm±0.22 mm(n=27)，除腹鳍仅为芽突外，其余各鳍发育完备，口裂可达0.75 mm。2批仔幼鱼消化道食物组成如表1所示，共检出食物种类21种，其中，8月计16种，10—11月计16种。以出现率数据作比较，2批仔幼鱼食物组成的差异没有统计学意义(Mann-WhitneyU，P>0.05)。以出现率、数量百分比以及摄食强度作判别，轮虫、桡足类及枝角类中的平突船卵溞Scapholeberismucronata、尖额溞Alonasp.为食蚊鱼仔幼鱼的主要食物种类(表1)。

利用Amundsen(1996)图形法分析，2批食蚊鱼仔幼鱼摄食策略存在一定差异：8月仔幼鱼以轮虫、尖额溞和桡足类为主要食物，其特定饵料丰度值分别为60.33%、21.99%和17.06%(图3：左)；而10—11月平突船卵溞、桡足类和无节幼体类占主要食物的前3位，其特定饵料丰度值分别为39.52%、34.22%和52.27%(图3：右)。总体而言，食蚊鱼仔幼鱼食性较广，多数食物种类集中在中线下侧，且主要分布在左侧，表明其对饵料的利用集中在某几个种类上，而多数种类为其稀有饵料来源。另一方面，主要食物种类集中于右下侧，表明个体间饵料重叠性较高，种内食物组成差异性较小。

在2批食蚊鱼仔幼鱼中均发现，不同个体间消化道检出的食物多样性指数存在明显个体差异，其数值极其分散(图4)。8月仔幼鱼食物多样性指数为1.06±0.42(n=57)，变动范围0～1.82(图4：左)；10—11月仔幼鱼则为0.81±0.40(n=229)，变动范围0～1.75(图4：右)，且两者均值差异有高度统计学意义(ANOVA，F1， 284=17.391，P<0.01)。对部分样品食物多样性与体长的相关分析显示，8月仔幼鱼食物多样性的增加与体长增长无显著相关性(n=57，r=0.195，P>0.05)，而10—11月仔幼鱼食物多样性的增加与体长增长则呈极显著相关性(n=229，r=0.193，P<0.01)，但各采样日仔幼鱼食物多样性与鱼体长均无显著相关性(P>0.05)。单因素相似性分析(ANOSIM)显示，多数采样日仔幼鱼食物组成两两间对比的差异有统计学意义(P>0.05)，仅在10月28日及11月4日间未检出有统计学意义的差异。

表1 食蚊鱼仔幼鱼食物组成Table 1 Food composition of Gambusia affinis larvae and young fish

图3 8月(左)和10—11月(右)食蚊鱼仔幼鱼摄食策略Fig. 3 Feeding strategy for Gambusia affinis larvae and young fish collected in August (left) and from October to November (right)

2.2 仔鱼营养状况

8月样品仅分析食物组成不作形态测量，以2016年10—11月的第二批样品分析仔鱼营养状况，剔除了体长9 cm以上个体及4尾明显异常样品，只对其余202尾仔鱼进行营养状况分析(图5)，食蚊鱼仔鱼群体中SL/BD个体间差异较大，数值点极为分散(4.71±0.45)。以前期研究结果判断本研究仔鱼健康状况，202尾样品中有32.18%仔鱼的SL/BD>5.0，41.09%的为4.5～5.0，26.73%的为<4.5，饥饿仔鱼的比例为73.27%(SL/BD>4.5)。回归分析显示，随着体长的增长，仔鱼的SL/BD随之显著下降[ln(SL/BD)=2.058SL-0.148，r2=0.294，P<0.001]。

图4 8月(左)和10—11月(右)食蚊鱼仔幼鱼食物多样性指数与体长关系Fig. 4 Relationship between food diversity index and standard length of Gambusia affinis larvae and young fish collected in August (left) and from October to November (right)

图5 食蚊鱼仔幼鱼体长/体高Fig. 5 Ratio of standard length/body depth in Gambusia affinis larvae and young fish

3 讨论

3.1 食蚊鱼仔幼鱼食物组成及摄食特点

食蚊鱼仔幼鱼摄食特点与其发育生物学特点密切相关。食蚊鱼仔鱼一经产出很快就能摄食(陈国柱等，2008b)。消化系统在开口摄食期发育已经相当完善(陈佩，2009)，而形态上除腹鳍仅为芽突外，其余各鳍已发育完备，身体部分区域开始覆盖鳞片，口宽可达0.75 mm，且游泳能力较为突出(李江涛等，2016)，这些特点为其尽早摄食及尽可能利用栖息地饵料资源奠定扎实基础。本研究发现，所检测的标本中几乎没有空肠个体，这显然与上述特点关系密切。在其他鱼类，如青鱼Mylopharyngodonpiceus、草鱼Ctenopharyngodonidellus、鲢鱼Hypophthalmichthysmolitrix、鳙鱼Aristichthysnobilis仔鱼初次摄食时鳔初充气、初步获得巡游能力，各鳍仅以鳍膜及鳍褶形式出现，游动能力较弱(殷名称，1997)，它们在长江中游生境中空肠率可达30%～80%(宋昭彬，曹文宣，2001)。

食蚊鱼仔幼鱼主要以个体较大的浮游动物为食物且食性较广。多数鱼类仔鱼开口摄食的饵料主要为浮游生物(朱成德，1986)，本研究显示，食蚊鱼仔幼鱼也主要以浮游动物为食物，与众多卵生淡水鱼类仔鱼类似。对于大中型鱼类的仔鱼而言，如四大家鱼仔鱼开口期就可以摄食小型的枝角类、桡足类(朱成德，1986)。而鱼食性鱼类仔鱼开口期则能够摄食其他鱼类仔鱼，如鳜鱼Sinipercachuatsi仔鱼常需团头鲂Megalobramaamblycephala、鲢鱼、草鱼等鱼苗作为开口饵料(陈瑞明，1999)。多数小型鱼类仔鱼则以个体微小的轮虫、原生动物或桡足类、无节幼体为开口饵料。食蚊鱼仔幼鱼以枝角类、桡足类等个体较大的浮游动物为主要食物，且平突船卵溞在10—11月批次中角色尤为重要。显然，食蚊鱼虽属于小型鱼类但却具有大中型鱼类仔鱼的摄食特点，对其他小型鱼类具有竞争优势。另一方面，开口摄食期食蚊鱼仔鱼就能摄食蚊幼虫(孑孓)Ⅰ～Ⅱ期个体(陈国柱等，2008b)，本研究同样在食蚊鱼仔幼鱼中检出孑孓个体。不但如此，食蚊鱼仔鱼在开口期也能够摄食其他小型鱼类，如唐鱼Tanichthysalbonubes的仔鱼(陈国柱，2010)。这些特点又与鱼食性鱼类仔鱼特点类似，更加强了其竞争优势。在本研究中，食蚊鱼仔幼鱼食物中未检出中华青鳉仔鱼，很可能是因为中华青鳉仔鱼密度已因食蚊鱼入侵而显著下降至几乎消失、捕食不可能发生有关。食蚊鱼仔幼鱼能否捕食中华青鳉仔鱼尚待进一步研究。

摄食策略分析显示，食蚊鱼仔鱼具有广食性特点，其消化道检出的食物类型达21种，许多个体的食物多样性指数>1，这一特点显然与其开口摄食阶段口裂宽达0.75 mm密切相关。大量研究指出，口裂宽与仔鱼食物种类多样性密切相关(朱成德，1986；殷名称，1991a，1991b；汤保贵等，2006；蒲根毅等，2013)，口裂越大，可选择食物范围越大。而身体发育的成熟度、体型与仔鱼游泳能力、对食物的选择性也显著相关(Buskeyetal.，1993)。室内研究指出，食蚊鱼幼鱼体长及口裂宽与食物的体长呈正比，在饵料资源充足的情况下，食蚊鱼仔幼鱼充分拓展其饵料生态位是其重要生存策略，食蚊鱼幼鱼倾向选择个体大、游速慢的饵料动物：它对枝角类的选择指数>0，有明显的正选择；对轮虫和桡足类幼体的选择指数接近0，没有明显的选择性；而对桡足类的选择指数<0，有一定回避的趋势(陈佩，2009)。本研究结果显示，枝角类如船卵溞、尖额溞等在食蚊鱼仔幼鱼食物中占重要地位，且桡足类成体也是食蚊鱼仔幼鱼主要食物之一。这可能与桡足类成体在研究区域种群丰度较高(张方方，2018)有较大关系，即使食蚊鱼仔幼鱼因活动能力较弱而对其被动选择也能获得较高摄食机会。尽管许多研究者对野外食蚊鱼食物组成等进行过研究(Sokolov & Chvaliova，1936；潘烱华等，1980；García-Berthou，1999；姚达章等，2012)，但极少有专门论述食蚊鱼仔幼鱼摄食的内容报道，野外食蚊鱼仔鱼摄食与食物选择性有待进一步研究。

另一方面，研究发现8月食蚊鱼仔幼鱼食物多样性与体长增长并无显著相关性，而10—11月仔幼鱼则检出极显著相关性，这种差异可能与统计样品数量密切相关。对各采样日仔幼鱼食物多样性与鱼体相关性分析则显示均无显著相关性；而对10—11月仔幼鱼样品量累计探索发现，只有累计样本量达150～160尾以上才能检出显著相关性(不论以体长排序还是随机排列)。显然，8月仔幼鱼未检出显著相关性与样品量不足有密切关系。在对食蚊鱼个体发育食物转换研究中，体长对食物多样性影响未检出有统计学意义的差异(García-Berthou，1999)，在唐鱼类似研究中也未检出(陈国柱等，2018)，这或者也与样品量未达临界值有密切关系。在10—11月大样本分析中，食蚊鱼仔幼鱼检出体长与食物多样性有极显著相关性，提示该物种能够随着体长的增长而拓宽饵料利用范围，对适应新的环境具有积极意义。而水体饵料环境是否也对鱼类食物多样性与体长间关系具有重要影响尚缺少研究案例，目前对此问题未能作进一步讨论。

显然，食蚊鱼仔幼鱼能够摄食个体较大的桡足类、小型枝角类等食物，这些特点比其入侵生境中的土著小型鱼类仔鱼(如唐鱼、中华青鳉等)身体发育不完善、主要以原生动物、轮虫、无节幼体为开口饵料的仔鱼具有竞争优势，有助于其种群入侵取代上述小型土著鱼类。

3.2 食蚊鱼仔鱼营养状况

食蚊鱼仔鱼存在饥饿胁迫。研究中检出饥饿仔鱼占73.27%，但真正可能因饥饿而死亡从而对种群补充无作用的仔鱼约为32.18%，其余虽遭受饥饿但未达PNR期的仔鱼具有较大的恢复及存活可能性(陈国柱等，2006)。尽管有关饥饿因素对仔鱼早期存活影响的研究众多，但着眼点多在保障鱼苗高产的养殖生产技术方面，对野外仔鱼可能遭受饥饿而死亡的估算研究相对较少。以国内为例，利用形态及组织学方法对长江中游四大家鱼仔鱼营养状况的监测显示，青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼仔鱼遭受饥饿的比例分别为46.15%、40.00%、48.15%、60.00%(宋昭彬，曹文宣，2001)，但对可能处在PNR的仔鱼未作出估算。尽管饥饿造成仔鱼大量死亡的研究主要来自于海洋环境(鲍宝龙，苏锦祥，1998)，但在内陆淡水环境中鱼类仔鱼也面临类似问题。

本研究中食蚊鱼仔鱼出现饥饿问题可能与奠基种群自身生物学特点、仔鱼群体内部竞争、行为特点及环境资源差异化分布格局等因素密切相关。尽管具有良好的摄食能力，且区域内浮游动物密度在夏秋季最高可达 600 ind.·L-1(张方方，2018)，但这种饵料密度可能仍需要消耗食蚊鱼仔鱼较多的能量才能有效捕食。特别是对浮游动物的专题调查发现，样地中浮游动物的分布具有明显的空间差异性格局，从沿岸到中心开阔地显著递减，且在沿岸区域也因为岸基性质、水草、水质等原因而导致浮游动物密度呈斑块分布。若仔鱼不能进入高密度饵料区域，则很可能出现饥饿问题。这种情况与海洋环境中仔鱼与食物片层分布研究所指出的状况类似(O’Connell，1980；殷名称，1991a，1996；鲍宝龙，苏锦祥，1998)。研究样地中栖息有除中华青鳉外的其他鱼类物种，分别为麦穗鱼Pseudorasboraparva、鲫鱼Carassiusauratus、泥鳅Misgurnusanguillicaudatus、小黄黝鱼Micropercopsswinhonis等，尤其以麦穗鱼种群数量最多。研究期间正值麦穗鱼繁殖期，大量出现的仔鱼对浮游动物饵料消耗巨大。种间竞争可能是导致食蚊鱼仔鱼摄食不足关键原因之一。另一方面，本研究中的食蚊鱼种群正处在定殖初期，对雌鱼的解剖发现，许多个体所怀胚胎存在畸形，高畸形率可能与其奠基种群规模小、近交系数高关系密切。其他能够正常产出的仔鱼也可能存在先天不足的问题，导致许多个体摄食能力不足而出现饥饿问题。再者，食蚊鱼仔鱼主要集中在沿岸浅水区域，虽然许多浮游动物也集中在沿岸，但短时间高密度食蚊鱼仔鱼群体内部必定存在较为激烈的对饵料资源的竞争，摄食策略分析发现，其群体内食物重叠度较高，即能指明此问题。且成年食蚊鱼个体对仔幼鱼具有捕食作用(Dionne，1985；Meffe & Grump，1987；Nesbit & Meffe，1993)，其集中在沿岸浅水区域，对仔鱼摄食也造成一定压力。

3.3 需进一步研究的方面

单因素相似性分析结果显示，各采样日间食蚊鱼仔幼鱼食物组成之间的差异有统计学意义。短时间内食物组成便出现明显差异，可能提示水体饵料环境快速变化对食蚊鱼仔幼鱼摄食、食物多样性与体长间等问题具有重要影响，该问题值得进一步研究。

另外，对于如何估算野外条件下仔鱼遭受饥饿比例一直以来都是鱼类早期生活史研究的热点及难点，形态判别是常用方法(Ehrlichetal.，1976；殷名称，1991b；鲍宝龙，苏锦祥，1998；王川等，2013；黄洪贵等，2016)。本文以形态比例方法对食蚊鱼仔鱼营养状况鉴别进行了尝试，其中有一些重要因素可能对鉴别结果造成影响。

首先，食蚊鱼为卵胎生鱼类，仔鱼在母体内依靠自身卵黄供应营养而发育，仔鱼在产出时的营养状况在不同种群、不同季节有着巨大差别。如春季产出仔鱼比其他季节产出仔鱼个体更大、营养状况更好(Krumholz，1948；Reznick & Braun，1987；Heulettetal.，1995)。对比产自广州的食蚊鱼仔鱼(陈国柱等，2008b)，本研究种群初产仔鱼个体(5.44 mm±0.22 mm)明显小于前者(6.74 mm±0.27 mm)近24%。采用相同的形态判别标准，2006年7—8月在高度富营养化湖泊(暨南大学明湖)调查中发现，食蚊鱼仔鱼遭受饥饿的比例为36.7%±27.1%(内部资料)，而本文为73.27%。如果更好的先天条件提示更低的后天遭受饥饿几率，那么本文以广州种群仔鱼形态标准对研究区域食蚊鱼仔幼鱼的饥饿估算可能存在偏高问题。

其次，在实验室对仔鱼SL/BD的测定是在仔鱼排空消化道条件下进行，而野外样品中食蚊鱼仔幼鱼几乎没有空肠个体，对SL/BD的测定也可能由于食物充塞的影响而带来一定误差。

在进一步研究中，应对形态判别标准是否具有稳定性进行检验。对滇池食蚊鱼种群仔鱼在面临饥饿胁迫时形态表现进行测定，与广州种群形态表现进行比较。也可采用其他技术，如RNA/DNA技术(Yandi & Altinok，2018)进行对比验证。另一方面，食蚊鱼定殖种群突破瓶颈期后，其仔鱼摄食及营养状况是否出现显著变化也是值得深入研究的问题。