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雷州半島紅樹林短吻鲾形態性狀與體質量的相關性及通徑分析

2020-05-13 02:59蔡潤佳湯保貴張健東黃建盛潘傳豪初慶柱王忠良
海洋科學 2020年4期
關鍵詞:決定系數通徑體長

蔡潤佳, 湯保貴, 陳 剛, 張健東, 黃建盛, 潘傳豪, 初慶柱, 王忠良, 張 靜

雷州半島紅樹林短吻鲾形態性狀與體質量的相關性及通徑分析

蔡潤佳, 湯保貴, 陳 剛, 張健東, 黃建盛, 潘傳豪, 初慶柱, 王忠良, 張 靜

(廣東海洋大學 水產學院, 廣東 湛江 524088)

為了研究雷州半島紅樹林短吻鲾()各個形態特征與體質量的相關性, 對隨機選取的153尾短吻鲾的全長(1)、體長(2)、頭長(3) 、體高(4)、眼徑(5)、眼間距(6)、吻長(7)、尾柄長(8)、尾柄高(9)、吻端至第一背鰭起點(10)、吻端至胸鰭起點(11)、吻端至腹鰭起點(12)、吻端至臀鰭起點(13)等13個指標和體質量()進行逐一測量, 根據所得數據整理出各個性狀的表型參數, 計算各個指標與體質量以及不同指標兩兩之間的相關系數, 并分別求出以體質量()為因變量、其他性狀(X)為自變量的通徑系數以及決定系數。結果表明, 短吻鲾的13個形態性狀對體質量的相關系數皆達極顯著水平(<0.01); 在通徑分析中, 短吻鲾僅體長(2)、吻長(7)、全長(1)3個形態性狀對體質量數據的通徑系數達到極顯著水平(<0.01), 可將其確定為影響體質量的主要性狀, 其中體長對體質量的直接影響最大(2=0.570); 通過逐步線性回歸分析, 確定回歸方程為:= –8.366+0.5702+0.1487+ 0.2661。決定系數顯示, 體長對體質量的決定系數最大, 達到32.5%。各共同決定系數的總和∑為0.908, 大于0.85, 表明本研究中已經將影響短吻鲾體質量的主要形態性狀全部納入。此研究有助于確定并量化短吻鲾不同性狀間的關系。

紅樹林; 短吻鲾(); 形態性狀; 通徑分析; 多元回歸方程

紅樹林是熱帶和亞熱帶地區海灣以及河口泥灘上特有的以紅樹植物為主體的灌木和喬木群落, 環境較復雜, 營養來源廣, 適合各種水生生物的生長、繁殖、棲息[1-4], 是世界上生物多樣性最豐富、最具生產力的海洋生態系統之一[5]。由于其獨特的生境, 紅樹林在減風抗浪[6]、保護堤壩[7]和維護生態平衡[8]等方面具有不可替代的作用。雖然紅樹林物種較豐富, 但由于靠近海岸易受人類活動的影響, 加之水質以及氣溫變化等原因, 90%以上的紅樹林均受到不同程度的影響。目前對紅樹林的保護主要集中在對其進行資源調查, 持續跟蹤各個紅樹林區域的物種數量變化情況, 但未見對紅樹林的某個具體物種進行深入分析的報道。短吻鲾()隸屬鱸形目、鲾科, 為我國南方常見小型暖水性魚種, 主要棲息在近岸海區, 捕食小型甲殼類等為生。紅樹林為其生長繁殖提供了大量的食物和躲避、繁殖場所, 故在水溫較高的紅樹林區域常有短吻鲾的分布。

通徑分析是以相關分析及回歸分析為基礎的進一步研究。應用相關分析和通徑分析的方法, 判定所研究物種各個外部形態性狀與體質量之間的關聯程度, 從而分別算出各個性狀對體質量的直接和間接影響。此方法主要應用在對養殖生物的遺傳選育上, 通過對外部形態性狀的選擇進而達到選種的目的, 有助于提高育種的工作效率[9-12]。將通徑分析應用在紅樹林魚類物種中, 可分析同個物種不同形態性狀間的相關性, 對掌握紅樹林物種的表型相關數據有極大的補充。

本研究通過收集短吻鲾13個外部形態性狀的數據, 利用相關和通徑分析的方法對所收集的數據進行處理, 確定影響短吻鲾體質量的主要外部形態形狀以及計算出各個形態形狀對體質量的直接作用和間接作用的大小, 并且在偏回歸系數的顯著性檢驗中, 將檢驗不顯著的形態性狀剔除, 建立雷州半島紅樹林短吻鲾形態性狀與體質量間之間的最優多元線性回歸方程, 為確定該物種影響體質量的主要形態性狀及性狀之間的相互關聯提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料取自雷州半島紅樹林, 一共四個季度, 五個地點(北潭、附城、高橋、和安、企水)采樣所得并隨機抽取其中的153尾短吻鲾, 將魚體表水分擦干后, 參照孟慶聞等[13]魚類的測量標準分別逐一測量其全長(1)、體長(2)、頭長(3) 、體高(4)、眼徑(5)、眼間距(6)、吻長(7)、尾柄長(8)、尾柄高(9)、吻端至第一背鰭起點(10)、吻端至胸鰭起點(11)、吻端至腹鰭起點(12)、吻端至臀鰭起點(13)等13個指標。用電子天平測量體質量。

1.2 數據分析

初步統計整理13個性狀表型值的測定結果之后, 使用SPSS 19.0軟件“Analyze-Descriptive Statitics- Explore”命令對所測量的全部體質量進行正態性檢驗, 對所采集的樣本分別采用通徑分析和回歸分析[14]的方法, 再留取偏回歸系數檢驗呈顯著水平的自變量建立多元回歸方程, 并進行擬合度檢驗。相關系數、決定系數以及通徑系數的計算公式參考袁美云等[15]。多元線性回歸方程模型為:

式中: b0為常數項, b1、b2、b3、…、bi為偏回歸數, x1、x2、x3、…、xi為各偏回歸系數相對應的自變量。利用SPSS 19.0軟件進行顯著性水平分析。數據對比結果默認設置為當P<0.05為差異顯著, P<0.01為差異極顯著。

注: 1. 全長; 2. 體長; 3. 頭長; 4. 體高; 5. 眼徑; 6. 尾柄長; 7. 尾柄高; 8. 吻端至胸鰭起點; 9. 吻長; 10. 眼間距; A. 吻端; C. 腹鰭起點; D. 臀鰭起點

2 結果與分析

2.1 短吻鲾全體樣本的體長組成

統計結果顯示, 所采集的153尾短吻鲾樣本的全長范圍為49~103 mm, 平均全長為71 mm, 體長范圍為38~84 mm, 平均體長為56 mm。短吻鲾體長分布呈現6個范圍(如圖2所示), 其中體長范圍50~ 60 mm為優勢體長組, 占全體樣品總數的47.7%。

2.2 生長相關性狀表型參數

表1列出了短吻鲾13個形態性狀和體質量表型統計量的結果。如表1所示, 在各形態性狀表型參數測量結果中, 變異系數最大的是體質量(), 變異系數達到69.98%, 其次是吻端至腹鰭起點(12), 變異系數達60.92%, 變異系數最小的是眼徑(5), 為19.07%,其他各形態性狀指標的變異系數也均較大, 分別在19.15%~36.61%的區間內波動。

圖2 短吻鲾全體樣本的體長組成

表1 短吻鲾各性狀的表型統計量

2.3 性狀間的相關系數

153尾短吻鲾各形態性狀兩兩間以及各個性狀與體質量的相關性數據顯示(表2), 各形態性狀間大部分呈極顯著關系, 僅有12與3、8、10、11之間呈顯著關系。其中1與2關系最大, 相關系數為0.971,3與12的關系最小, 相關系數為0.165。在各形態性狀與體質量的相關系數中, 相關系數最大的是2, 達到0.947, 其次是1, 相關系數為0.935。12與的相關系數最小, 為0.262。

2.4 各形態性狀對體質量影響的通徑分析及作用分析

依據表型相關性分析和通徑分析原理, 通過統計軟件SPSS 19.0計算出各形態性狀對體重的通徑系數, 經顯著性檢驗, 僅留全長、吻長、體長三個性狀。由表3可知, 在這3個研究性狀中, 對體質量的直接作用最為顯著的是體長(2), 達到0.570, 其次是全長(1), 為0.266。而吻長(7)對體質量的直接作用最小, 僅為0.148。對體質量()的間接作用的影響大小依次為: 全長(1)>吻長(7)>體長(2)。由上述結果看出, 體長主要是通過直接作用來影響體質量的。

表2 短吻鲾各性狀間的相關系數

注: **表示相關性極顯著(<0.01), *表示相關性顯著(<0.05)

表3 短吻鲾3個形態性狀對體質量的影響

2.5 各形態性狀對體質量的決定系數分析

在表4中, 位于表格對角線上的數值表示的是單個性狀對體質量的決定系數, 而在對角線以上的部分, 表示的是兩兩性狀對體質量的共同決定系數。體長(2), 吻長(7), 全長(1)對體質量的單獨決定系數以及各共同決定系數相加, 得到總的決定系數∑為0.908(大于0.85), 表明影響短吻鲾體質量的主要形態性狀已經全部確定。其中, 體長(2)對體質量的決定系數最大(0.325), 體長與全長的共同決定系數最大(0.294)。

表4 短吻鲾3個形態性狀對體質量的決定系數

2.6 各形態性狀對體質量的復相關性

由表5可知, 隨著將第3個自變量引入到方程中, 其復相關系數、相關指數和校正相關指數均達到最大, 其中復相關系數為0.935, 相關系數達到0.909, 校正相關指數達到0.907。標準誤差達到最小, 僅為0.961。充分說明體長、吻長、全長是影響體質量的主要形態性狀。表明所選的自變量已經囊括了對體質量絕大部分的影響。

表5 短吻鲾3個形態性狀對體質量的復相關系數

2.7 多元回歸方程的建立及其回歸分析

建立以測量樣本活體體質量為因變量、以形態指標為自變量的回歸方程如下:

式中,2、7、1分別為體長、吻長、全長。

如表6所示, 回歸常數和所有的標準偏回歸系數均達到極顯著(<0.01)。方差分析結果(表7)表明, 回歸關系達到極顯著水平(<0.01)。經回歸預測, 估計值與觀察值不存在顯著差異, 說明所列方程可以在實際運用過程中使用。

表6 偏回歸系數和回歸常數的顯著性檢驗表

表7 多元回歸方程的方差分析表

3 討論

3.1 短吻鲾形態性狀和體質量的相關性

對魚類的進行通徑分析中發現, 各個形態性狀和體質量的相關性不盡相同。物種形態特征的差別是主要的因素之一。趙旺等[16]在5月齡的斜帶石斑魚()的研究中發現, 對體質量影響最大的4個形態性狀分別是眼間距、尾柄高、體高和體寬; 楊月靜等[17]研究表明, 體長、體高、體寬、吻長、尾柄長共5個形態性狀均對13月齡的齊口裂腹魚()體質量有較大的影響; 李玉全[18]指出, 半滑舌鰨()體質量主要與體高、體長、體厚和頭長有較大關系。本研究對短吻鲾的分析中發現, 所測量的13個形態性狀與體質量的相關性均達到了極顯著水平(<0.01), 與體質量相關系數最大的3個性狀分別是體長、吻長和全長。

通過對同個物種不同發育階段的分析可得出, 影響體質量的主要形態性狀可隨著魚體發育而發生改變。如翹嘴鱖()早期體質量主要受全長和體高兩個性狀的影響, 而隨著魚體的生長, 這兩個性狀對體質量的影響則逐漸減小[19]。1 齡洛氏鱥()影響體質量的4個性狀分別是體長、體高、全長和尾柄高, 影響2齡魚體質量的形態指標則是體長和體高[20]。耿緒云等[21]研究表明, 梭魚()體長、體高是影響體重的共同性狀, 在0、1、3、5齡組, 體長對體重的作用最大; 在2、4齡組, 體高對體重的作用最大??梢娪绊懶螒B性狀與體質量相關性的因素主要是物種形態間的區別和生長階段的差異。

3.2 影響短吻鲾體質量的形態性狀的確定

對魚種進行表型性狀和體質量的相關性分析, 雖能揭示各個性狀分別與體質量的線性關系, 但不能準確的反映性狀之間的相互關系, 也就不能準確全面地考察自變量與因變量之間的相關程度, 所以需要結合通徑分析以及回歸分析。在本研究中, 短吻鲾13個形態性狀與體質量間的表型相關系數均達到了極顯著水平(<0.01), 在各形態性狀與體質量間的表型相關系數按降序的排列中, 以全長、吻端至胸鰭起點和體長三個變量位列前三, 但是在通徑分析所得的檢驗結果卻與表型相關分析結果出現差異。各形態性狀中, 只有全長、吻長和體長這三個變量對體質量性狀的通徑系數達到極顯著水平(<0.01)。因此回歸方程僅納入全長、吻長和體長3個性狀, 剔除其他10個表型性狀。比較3個性狀對體質量的直接或間接作用可知, 全長對體質量的直接作用大于間接作用, 而吻長和體長兩個性狀的間接作用遠大于直接作用。以這3個性狀為自變量, 體質量為因變量建立回歸方程, 結果發現, 體長、吻長和全長三個形態性狀對體質量的總決定系數為0.908, 超過0.85[22], 表明此回歸方程已經將對短吻鲾體質量產生影響的主要形態性狀全部列出, 并可確定影響短吻鲾體質量的主要形態性狀為全長、吻長和體長。全長是奧里亞羅非魚()4月齡雄魚[23], 1月齡和4月齡的卵形鯧鲹()[24]等魚種影響體質量的主要性狀之一, 體長是尼羅羅非魚()[25], 半滑舌鰨[18]等魚種的主要因素之一。在目前的研究中, 未見吻長對體質量產生主要影響的魚種, 這可能跟短吻鲾的外部形態特征有關。

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Correlation and path coefficient analysis of the body weight and morphometric traits ofin Leizhou Peninsula

CAI Run-jia, TANG Bao-gui, CHEN Gang, ZHANG Jian-dong, HUANG Jian-sheng, PAN Chuan-hao, CHU Qing-zhu, WANG Zhong-liang, ZHANG Jing

(Fisheries College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China)

The correlations between various morphological characteristics and the body weight ofof the Leizhou Peninsula in South China were investigated by measuring the full length (1), body length (2), head length (3), body height (4), eye diameter (5), eye spacing (6), kiss length (7), tail handle length (8), tail handle height (9), kiss end to first dorsal fin starting point (10), kiss end to pectoral fin starting point (11), kiss end to beginning of the pelvic fin (12), start of kiss to anal fin (13), and body weight () of 153 randomly selected individuals and sorting the phenotypic parameters of each trait according to the data obtained. The correlation coefficients between each of the 13 morphological traits and body weight and among the various morphological traits were then calculated, and the path coefficient and coefficient of determination were determined using the body weight () as the dependent variable and the other traits (X) as the independent variables. It was found that the correlations between each morphological trait and body weight were extremely significant (< 0.01). However, in the path analysis, only the full length (1), body length (2), and kiss length (7) were highly significantly related to body weight (< 0.01), indicating that these are the main traits that affect body weight, with stepwise linear regression analysis giving a regression equation of= ?8.366 + 0.5702+ 0.1487+ 0.2661. Among these, body length had the largest direct effect (2= 0.570) and also had the largest coefficient of determination for body weight, reaching 32.5%. The sum of the common decision coefficients ∑was 0.908, which is greater than 0.85, indicating that all of the major morphological traits that affect the weight ofwere included in this study. These findings help to determine and quantify the relationship between the various traits ofand to understand the degree of association between them.

mangrove forest;; morphological trait; path analysis; multiple regression equation

Oct. 23, 2019

[Survey of benthic resources in Zhanjiang Mangrove National Nature Reserve, Guangdong Province, No. B16377; Investigation of benthic resources of fish and crustaceans in Zhanjiang Mangrove National Nature Reserve, No. B16378]

S965

A

1000-3096(2020)04-0052-07

10.11759/hykx20191023001

2019-10-23;

2020-01-22

廣東湛江紅樹林國家級自然保護區底棲生物資源調查(B16377); 湛江紅樹林國家級自然保護區魚類與甲殼類資源調查(B16378)

蔡潤佳(1995-), 男, 廣東汕頭人, 碩士研究生, 研究方向為水產經濟動物生物學, E-mail: 906636294@qq.com; 湯保貴(1975-),

, 博士, 副教授, 主要研究方向為魚類養殖與遺傳育種, E-mail: zjtbg@163.com

(本文編輯: 康亦兼)

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