利用耳石元素組成探討日本鯷之族群結構

Abstract

漁業管理通常以族群為基本單位，管理做法須符合族群的生活史特性。因此，了解同種內的族群單元以及各族群的族群動態為漁業研究的重要議題。日本鯷魚（Engraulis japonicus）為台灣沿近海漁獲物種之一，過去文獻發現日本鯷從中國東海順著中國沿岸流南下至北台灣沿岸（如淡水、宜蘭）產卵，主要的產卵期為春天；此外，日本鯷仔稚魚在部分區域出現季節性的分佈（如宜蘭海域的春天及秋天為主要捕獲仔稚魚的季節）。前人根據基因分析發現宜蘭海域的日本鯷仔稚魚之族群結構在有季節性的顯著差異；但在同為春天的淡水區域與宜蘭區域的仔稚魚則沒有顯著差異；此外春天的淡水區域與秋天的宜蘭區域之仔稚魚亦沒有顯著差異。由於仔稚魚時期的高死亡率，仔稚魚族群無法百分之百補充到成魚族群中，因此仔稚魚的族群結構不一定能反映成魚的族群結構。根據耳石中化學元素的組成以及濃度變化可以反映環境變化的特性，本研究透過雷射剝蝕感應耦合電漿質譜儀分析耳石核心中元素的組成以及濃度來探討日本鯷出生海域的環境差異，以推估其族群結構。實驗設計包含來自淡水春天、宜蘭春天及宜蘭秋天的65隻仔稚魚和淡水、宜蘭與澎湖混獲的54隻成魚，所有樣本出生於2010至2013年間。我們使用主成分分析、線性回歸去分析耳石核心中元素濃度之空間及時間的變化，並使用線性判別分析量化仔稚魚及成魚耳石核心元素濃度變化的關聯性。主成分分析的結果顯示，仔稚魚耳石核心中的硼、鎂、鋅與主成份的相關性高(即主成份負荷的絕對值大於0.25者)，可作為指標元素。在成魚則有硼、鎂、釸、錳、鋅、以及鋇為指標元素。這些指標元素中，仔稚魚的耳石核心中硼的濃度可以反映年間變化，但空間上及季節上，這些指標元素在仔稚魚或是成魚都沒有顯著的趨勢。線性回歸的結果也顯示仔稚魚耳石核心中的元素濃度在年間有顯著的不同，其餘無論仔稚魚或是成魚在空間上及季節上則沒有顯著的差異，驗證了主成分分析的結果。線性判別分析的結果顯示，以成魚耳石核心的化學元素濃度建立判別函式來判別仔稚魚的出生海域只達到33.3％的正確判別率，此結果代表仔稚魚與成魚間耳石核心中元素的濃度變化關聯性不強。綜合我們的結果，日本鯷耳石核心中元素濃度在空間上以及季節上不顯著的趨勢可能反映出它們的棲地環境於本研究採樣海域、季節均類似。雖然我們的結果可能會受限於實驗的空間尺度較小，然而，前人的基因研究以及我們的結果均顯示日本鯷可能是一個單一族群。

A population is the basic unit for fisheries management and conservation. Consequently, to achieve effective fisheries management it is necessary to explore population structures and the processes related to population dynamics. In this study, we investigated population structure of the Japanese anchovy Engraulis japonicus, an important fisheries species with several spatial and seasonal spawning units near Taiwan coastal waters. Based on genetic analysis of larval samples, a previous study suggested weak spatial but potential within-location seasonal structuring for this species. However, as larval mortality is usually high, it is unclear if the observed larval population structure would hold true at the adult stage. Here, we explored variation in concentrations of trace elements in the cores of otoliths using the LA-ICP-MS for both larval and adult Japanese anchovies. Specifically, our sampling design involved using 64 larvae collected from Tamsui and Ilan in the spring and from Ilan in autumn, and 54 adults from bycatch samples from Tamsui, Ilan, and Penghu, during 2010-2013. Principal component analysis indicated that otolith core elemental compositions for the larval samples showed significant annual changes, but there were no significant spatial or seasonal patterns in the elemental compositions for either larval or adult samples. Furthermore, classification of larval samples based on the linear discriminant functions resulted in low correct classification rates (33.3%), indicating weak relationships in otolith core elemental compositions between larvae and adults. The lack of spatial or seasonal structuring for the otolith core elemental concentrations may reflect homogeneous habitat conditions, which might partially result from the relative small spatial scale in our study design. Nonetheless, based both on the previous and our studies, the inconspicuous population structure suggests that the Japanese anchovy may be a homogeneous population.