Определение возраста у рыб

Знание возрастных характеристик рыбы необходимо для оценки запасов и разработки планов управления или сохранения. Размер обычно связан с возрастом; однако для большинства видов рыб в каждом конкретном возрасте существуют различия в размерах, что затрудняет точную оценку одного вида от другого. ^{[ 1 ]} Поэтому исследователи, заинтересованные в определении возраста рыбы, ищут структуры, которые постепенно увеличиваются с возрастом. Наиболее часто используемые методы включают подсчет естественных годичных колец на чешуе , отолитах , позвонках , шипах плавников , глазных хрусталиках , зубах или костях челюсти , грудном поясе и глазных рядах . ^{[ 1 ]} Даже надежные методы старения могут различаться у разных видов; часто в популяции сравнивают несколько различных костных структур, чтобы определить наиболее точный метод. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

История

74-летней (84-летней?) эпохи Сагиттальный отолит из пресноводной бочки , Aplodinotus grunniens.

Рыбий отолит на секционной пиле

Аристотель (ок. 340 г. до н.э.), возможно, был первым ученым, который высказал предположение об использовании твердых частей рыб для определения возраста, заявив в Historica Animalium, что «возраст чешуйчатой рыбы можно определить по размеру и твердости ее чешуи». ». ^{[ 4 ]} Однако только с появлением микроскопа были проведены более детальные исследования структуры чешуек. ^{[ 5 ]} Антони ван Левенгук разработал улучшенные линзы, которые он использовал при создании микроскопов. У него был широкий круг интересов, включая строение чешуи рыб европейского угря ( Anguilla anguilla ) и налима ( Lota lota ), видов, которые, как ранее считалось, не имели чешуи. ^{[ 5 ]} Он заметил, что чешуя содержит «круговые линии» и что каждая чешуя имеет одинаковое количество этих линий, и правильно сделал вывод, что количество линий коррелирует с возрастом рыбы. Он также правильно связал более темные участки роста чешуи с сезоном замедления роста - характеристику, которую он ранее наблюдал на стволах деревьев. Работа Левенгука осталась практически незамеченной исследователями рыбного хозяйства, а открытие структур старения рыбы широко приписывают Гансу Хедерстрёму (например, Ricker 1975). Хедерстрем исследовал позвонки щуки ( Esox lucius ) и пришел к выводу, что каждый из них содержит годичные кольца, которые затем можно использовать для определения возраста рыбы. ^{[ 5 ]} В 1859 году Роберт Белл сообщил, что можно использовать эти годичные кольца для надежного определения возраста всех рыб после того, как исследование позвонков присоски ( Catastomus sp. ) и чешуи желтого окуня ( Perca flavescens ), которых он выращивал в пруду в течение двух лет, показало: два кольца или круга».

В 1898 году, более чем через 200 лет после первых открытий Левенгука о возрастной структуре масштаба, этот предмет был тщательно рассмотрен К. Хоффбауэром. ^{[ 5 ]} Хоффбауэр изучал динамику роста чешуи карпа, выращиваемого в коммерческих целях, в течение года. Он отметил, что в период роста концентрические кольца были легко различимы и располагались на большом расстоянии друг от друга; однако, когда в зимние месяцы рост замедлился и прекратился, кольца были очень компактными, а затем снова стали располагаться на нормальном расстоянии, когда сезон роста начался снова. Его работа убедила других исследователей в том, что эти методы старения можно использовать для морских видов. Вскоре после того, как результаты Хоффбауэра были опубликованы, структуры, отличные от чешуи, были исследованы на предмет полезности стареющей рыбы. Йоханнес Райбиш, работавший в Комиссии по научному исследованию немецких морей в Киле, попытался использовать методы Хоффбауэра для старения камбалы ( Plueronectesplatesa ), но обнаружил, что ему трудно точно различить кольца. Он решил изучить другую структуру и в 1899 году опубликовал первые методики использования отолитов в качестве структуры старения. ^{[ 5 ]} Также разочарованный сложными чешуйчатыми кольцами, Фридрих Хайнке, коллега-ученый из Немецкой комиссии в Киле, продолжил изучение других структур для старения рыбы. Он обнаружил кольца в позвонках, жаберных крышках и грудном поясе и опубликовал свои открытия в журнале Heicke.

Чаще всего цитируются работы Хоффбауэра, Райбиша и Хейнке, которые установили, что чешуя, отолиты и костные структуры являются жизнеспособными структурами старения. Кроме того, Терещенко (1913) считается первым, кто применил клеитры методы старения на плотве ; и Хольцмейер (1924) с использованием плавниковых лучей для старения осетра .

Анализ возрастов

Вскоре после публикации результатов Хоффбауэра и Райбиша возраст стал использоваться в оценках рыболовства в начале 1900-х годов. Одним из первых, кто сосредоточил внимание на применении старения рыбы, был норвежский учёный-рыболов Йохан Хьорт . Сосредоточив внимание на рыбьей чешуе, Йорт разработал обширную программу старения, собирающую статистические данные о рождаемости, возрастном распределении и миграции. ^{[ 6 ]} Исследование Йорта вызвало дебаты со стороны биоматематика Д'Арси Вентворта Томпсона , который позже отказался от своей критики. В остальном его исследования получили восторженную оценку и привели к фундаментальным изменениям в способах изучения и управления популяциями рыб. ^{[ 5 ]}

Структуры и методы старения

Чешуя обыкновенного карпа

Еще прозрачная молодь селедки . Отолиты видны слева от глаза.

Некоторые костные структуры, такие как лучи плавников и грудные шипы, можно собирать, не жертвуя рыбой, в отличие от отолитов.

Весы

Чешуя является наиболее широко используемой структурой для старения в Северной Америке из-за несмертельной простоты сбора. ^{[ 7 ]} Подсчет количества колец (колец) на весах определяет возраст рыбы, а расстояние между кольцами пропорционально росту рыбы. ^{[ а ]} Простота сбора этой структуры старения не лишена недостатков, поскольку основная ошибка весов, используемых в качестве структуры оценки возраста, заключается в их склонности недооценивать возраст более старых рыб. ^{[ 8 ]}

Отолиты

Отолиты рыб представляют собой ушные кости костистых (костистых) рыб и присутствуют парами; у рыб три пары: лапилли, сагитты, астры. Эти три пары отолитов у костистых рыб различаются по форме, функциям, размерам, форме и ультраструктуре. Отолиты участвуют в слухе, равновесии и ускорении рыб. Микроструктурные исследования отолитов существуют для 50 семейств и 135 видов рыб и кальмаров. ^{[ 9 ]} Размер и форма отолитов широко варьируются в зависимости от вида. Без предварительного опыта трудно предсказать точный размер, форму и положение данного вида. ^{[ 9 ]} Существуют также межвидовые вариации, особенно онтогенетические изменения по мере роста рыбы. Отолиты, как правило, легче читать, чем чешуйки, и они более точны, поскольку они являются внутренними и никогда не рассасываются, как чешуйки. Часто сагитты анализируют на предмет роста, поскольку они являются самыми крупными из трех отолитов, и поэтому их легче всего удалить. При подготовке к анализу отолитов, как правило, если отолит размером <300 мм, его можно анализировать неповрежденным, если отолиты >300 мм содержат слишком много трехмерного материала и их необходимо разрезать на срезы для более четкого анализа. ^{[ 9 ]} Этапы подготовки отолитов следующие: 1. Вставить или установить отолит. 2. Разрезать и отполировать. 3. Хранить срез отолита в безопасном месте.

Традиционно определение возраста отолитов выполнялось обученными профессионалами. Тем не менее, продолжаются исследования по автоматизации процесса чтения. ^{[ 10 ]}

Кальцифицированные или костные структуры

Выбор кальцинированных или костных структур для старения варьируется в зависимости от вида: структура, используемая у одного вида, может отличаться от структуры, используемой у другого вида. Не все костные структуры одинаково образуют годичные кольца. К таким костным структурам, используемым для оценки возраста, относятся позвонки , жаберные крышки , лучи плавников , грудные шипы и другие. Костные структуры по точности часто сравнивают с отолитами. Некоторые костные структуры, такие как лучи плавников и грудные шипы, можно собрать, не жертвуя образцом, в отличие от отолитов. ^{[ 11 ]} Подготовка костных частей включает в себя первую очистку путем замачивания конструкции в отбеливателе или кипячения для удаления мягких тканей. В зависимости от размера, формы и структуры кальцинированной стареющей части ее можно исследовать целиком или, что более вероятно, в разрезе. Оценка колец аналогична оценке отолитов.

Анализ возрастной структуры классов

Возраст рыбы часто исследуют наряду с измерениями длины и веса, которые в совокупности могут предоставить информацию о составе запасов, возрасте половозрелости, продолжительности жизни, смертности и продуктивности. Другими целями анализа возрастной структуры являются анализ роста, оценка динамики населения и управление ресурсами. Данные конкретного исследования могут разделить людей на определенные возрастные группы. У эксплуатируемых видов часто из популяции удаляют более старых и крупных особей, потому что рыбаки удаляют их первыми, оставляя более молодых, более мелких особей. Этот эффект может иметь серьезные последствия для этой группы населения. Проведя исследования по возрастному анализу, мы можем выявить эти типы эффектов, а также их влияние на состояние населения.

Анализ возрастной структуры может быть выполнен вышеуказанными методами, которые являются наиболее прямыми, путем оценки длины и веса или их комбинации. После того как данные собраны и люди распределены по соответствующим возрастным классам, можно попытаться объяснить тенденции возрастного распределения. Например, в Jaurequizar and Guerrero (2009) исследователи изучали возрастную структуру населения как функцию четырехлетнего периода, в течение которого наблюдались различные условия окружающей среды (два средних года по сравнению с годами Эль-Ниньо и Ла-Нинья). На доминирующие возрастные классы повлияли условия окружающей среды.

Хотя возрастной анализ в той или иной форме существует уже более 250 лет, лишь в последнее время наблюдается быстрый прогресс в методах и использовании этой информации. Все еще необходимы усилия для дальнейшей проверки этих методов старения и определения новых методов. Поскольку популяция рыбы в мире продолжает сокращаться из-за эксплуатации, данные анализа возрастной структуры станут только более важными, поскольку мы попытаемся понять многочисленные эффекты на динамику популяции.

Примечания

^ Некоторые примеры и способы применения старения чешуи можно найти в статье «Рыбья чешуя рассказывает историю...» Отдела рыбы и дикой природы штата Делавэр.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Хелфман и др., 1997 г.
^ Полат и др., 2001 г.
^ Хан и Хан 2009
^ Томпсон 1910: Книга VIII, раздел 30
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Джексон 2007
^ (Хьорт 1914:11)
^ Аль-Абси и Карландер 1988 г.
^ Вандергут 2008
^ Jump up to: ^а ^б ^с Секор и др., 1991 г.
^ Сигурдардоттир, Андреа Ракель; Сверриссон, Тор; Йонсдоттир, Адальбьёрг; Гудьонсдоттир, Мария; Эльварссон, Бьярки Тор; Эйнарссон, Хафштайн (01 сентября 2023 г.). «Определение возраста отолитов с помощью простого метода обучения за несколько кадров, основанного на компьютерном зрении» . Экологическая информатика . 76 : 102046. doi : 10.1016/j.ecoinf.2023.102046 . ISSN 1574-9541 .
^ Боркхолдер и Эдвардс, 2001 г.

Библиография

Хелфман Г.С., Коллетт Б.Б. и Фейси Д.Э. Разнообразие рыб. Блэквелл Сайенс, 1997.
Полат Н., Бостанчи Д., Йилмаз С. (2001)Сравнимое определение возраста в различных костных структурах Pleuronectes flesus luscus Pallas, 1811, обитающих в Черном море. Терк Дж. Зоол 25: 441–446.
Хан, М.А. и Хан, С. (2009). Сравнение оценок возраста по чешуе, крышечной кости, отолиту, позвонкам и лучам спинного плавника у Labeo rohita (Гамильтон), Catla catla (Гамильтон) и Channa marulius (Гамильтон).Fish Res 100:255–259.
Томпсон, Д.В. 1910. Работы Аристотеля переведены на английский язык под редакцией Дж. А. Смита, М. А. Уэйнетта, профессора моральной и метафизической философии, научного сотрудника Колледжа Магдалины, и У. Д. Росса, магистратуры Ориэл-колледжа, Том IV, Historia Animalium Д'Арси. Вентворт Томпсон. Кларендон Пресс, Оксфорд. Доступно здесь
Джексон Дж. 2007. Самые ранние упоминания об определении возраста рыб и их раннее применение к изучению рыболовства. История рыболовства. Рыболовство. Том 32:7.
Терещенко К., 1913. Вобля (Rutilusru tilus caspicu Jasck.) Рост и плодовитость Труды Астраханской ихтиологической лаборатории 3(2):1-127. (Оригинал не виден, информация получена от Джексона Дж., 2007 г.).
Хольцмайер, Х. 1924. Об определении возраста осетровых. Зоологический вестник 59/60.16-18. (Оригинал не виден, информация взята из Джексона, 2007 г.).
Аль-Абси, А.Х. и К.Д. Карландер. 1988. Критерии выбора мест для отбора проб чешуи при изучении роста желтого окуня. Труды Американского общества рыболовства. 117:2, 209–212.
Рикер, В.Е., 1975. Расчет и интерпретация биологической статистики популяций рыб. Бюллетень 191 Совета по исследованиям рыболовства Канады.
Вандергут, К.С., Бер, М.Т. и Пауэлл, К.А. (2008) Оценка возраста желтого окуня озера Эри на основе трех структур: точность, время обработки и последствия управления, Североамериканский журнал управления рыболовством, 28: 2, 563-571 .
Секор Д.Х., Дин Дж.М. и Лабан Э.Х. 1991. Удаление отолитов и подготовка к микроструктурному исследованию: Руководство пользователя. Научно-исследовательский институт электроэнергетики и Институт морской биологии и прибрежных исследований Белль В. Барух.
Ма. Б., Се С., Хо Б., Ян X. и Ли П. 2011. Проверка возраста и сравнение отолитов, позвонков и оперкулярной кости для оценки возраста Schizothorax o 'connori в реке Ярлунг Цангп, Тибет. Энвайрон Биол Рыба. 90:159-169.
Боркхолдер, Б.Д. и Эй.Дж. Эдвардс. 2001. Североамериканский журнал управления рыболовством 21:935-942.
Хаурекисар А.Дж. и Герреро Р. 2009. Структура популяции полосатой слабой рыбы (Cynoscion guatucupa) в водах, прилегающих к Рио-де-ла-Плата, влияние окружающей среды на ее межгодовую изменчивость. Устьевые, прибрежные и шельфовые науки. Том 85. 89-96.

[8] Некоторые примеры и способы применения старения чешуи можно найти в статье «Рыбья чешуя рассказывает историю...» Отдела рыбы и дикой природы штата Делавэр.

[Helfman-1] Jump up to: ^а ^б Хелфман и др., 1997 г.

[2] Полат и др., 2001 г.

[3] Хан и Хан 2009

[4] Томпсон 1910: Книга VIII, раздел 30

[Jackson-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Джексон 2007

[6] (Хьорт 1914:11)

[7] Аль-Абси и Карландер 1988 г.

[9] Вандергут 2008

[Secor-10] Jump up to: ^а ^б ^с Секор и др., 1991 г.

[11] Сигурдардоттир, Андреа Ракель; Сверриссон, Тор; Йонсдоттир, Адальбьёрг; Гудьонсдоттир, Мария; Эльварссон, Бьярки Тор; Эйнарссон, Хафштайн (01 сентября 2023 г.). «Определение возраста отолитов с помощью простого метода обучения за несколько кадров, основанного на компьютерном зрении» . Экологическая информатика . 76 : 102046. doi : 10.1016/j.ecoinf.2023.102046 . ISSN 1574-9541 .

[12] Боркхолдер и Эдвардс, 2001 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ а ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]