研究人员用水下显微镜追踪濒临灭绝的拿骚石斑鱼卵

每年冬天，在加勒比海小开曼岛的西端，成千上万的濒临灭绝的拿骚石斑鱼聚集在满月的光芒下产卵。鱼群聚集在珊瑚礁上，当仪式开始时，个别雌鱼直接冲出水面，有多只雄鱼在追逐。在这些垂直爆发期间，雌性释放卵，雄性争先恐后地给它们施精，留下乳白色的羽毛漂浮在月光下的海中。

这些珍贵的受精卵是推动这种极度濒危物种仍然有限的恢复的引擎，这种物种是主要的珊瑚礁捕食者，曾经是加勒比地区重要渔业的目标。但是这些鸡蛋被抛弃后会去哪里呢?

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、俄勒冈州立大学(OSU)和保护组织珊瑚礁环境教育基金会(REEF)的科学家与开曼群岛环境部合作，通过用斯克里普斯海洋学海洋物理实验室科学家Jules Jaffe开发的水下显微镜在夜间跟踪微小透明的拿骚石斑鱼卵云来解决这个问题。

在10月2017日发表在《皇家学会会刊B：生物科学》上的一项新研究中，研究人员表明，2011年，来自小开曼产卵地点的受精卵漂浮回岛上其他地方的珊瑚礁上。利用这些直接观察和在小开曼岛产卵之夜收集的洋流数据，该团队还使用计算机模型来调查受精卵在2016年和<>年的去向。

该模型预测，许多拿骚石斑鱼宝宝最终在2011年回到了小开曼岛，这一建议与先前的研究表明，2011年的繁殖季节导致小开曼岛周围的人口显着增加。对于2016年，该模型预测洋流将一些受精卵带到附近的大开曼岛 - 拿骚石斑鱼种群尚未恢复为小开曼岛的种群。

该研究表明，石斑鱼卵的繁殖成功率和最终目的地每年如何变化，同时也表明，保护拿骚石斑鱼的当地保护措施正在增加当地人口，有时还会为邻近岛屿提供溢出效益。

“这项研究有助于我们了解我们最终看到的这种重要的濒危珊瑚鱼的任何人口增长或保护成功背后的关键物理过程之一，”该研究的第一作者Brian Stock说，他在斯克里普斯的博士学位中进行了这项研究，现在是挪威海洋研究所的科学家。“完成这项工作是一个巨大的技术挑战，真正受益于汇集斯克里普斯科学家的广泛专业知识。

加勒比地区曾经有数百万条拿骚石斑鱼，但它们壮观的满月聚集使它们很容易成为渔民的目标。到1980年代，大多数种群急剧下降，许多产卵聚集不再形成。开曼群岛政府于2003年颁布了停止捕鱼的临时保护措施，并于2016年建立了永久保护措施，包括在产卵季节(<>月至<>月)禁止捕鱼以及全年大小和数量限制。

在小开曼岛，保护使拿骚石斑鱼种群从大约2，000条鱼恢复到7年的大约000，2018条。在同一时期，附近的开曼布拉克周围的人口从大约500人增长到2人。大开曼岛的人口尚未显示出恢复的迹象，但保护措施为重新开始人口的大繁殖年提供了重要基础。

石斑鱼月球项目是REEF，开曼群岛环境部以及斯克里普斯和俄勒冈州立大学的研究人员于2002年开始的保护科学合作伙伴关系，其主要研究结果之一是拿骚石斑鱼成年后不会跳岛。这意味着种群只会通过当地的繁殖或通过幸运的年份反弹，当洋流从其他岛屿的更大种群中运送幼虫时。

斯托克说，这是他和他的同事想要追踪小开曼岛受精卵的关键原因之一，小开曼岛拥有世界上最大的拿骚石斑鱼聚集地。他们想知道小开曼石斑鱼是否正在补充自己的数量，以及这种健康的种群是否有可能在其他岛屿上播种恢复。

为了找到答案，该团队结合了多行数据，并执行了精心编排的马拉松式的实地工作。

石斑鱼在日落时聚集在一起，而一队研究潜水员则等待表演开始。一旦鱼开始产卵，潜水员就会向附近船上的其他团队成员发出信号，以释放漂流者 - 一个巨大的帆布袜子，在大约<>英尺的深度随着水流被拉到水面上闪烁的球形浮标上。潜水员在产卵过程中将五只漂流者释放到卵羽中间。

当漂流者远离聚集的鱼时，船连续跟随他们的闪光灯15个小时，同时拖着一个专门设计的水下显微镜在漂流者的路径上来回。

Jaffe的团队最初设计该设备是为了记录当地的海洋生物，方法是拍摄贴在斯克里普斯码头上的微小，大部分透明的浮游生物的照片。这使得它成为斯托克和他的合著者适应的完美选择，这样他们就可以观察同样小的透明石斑鱼卵在受精后是如何分散的。通过将显微镜以锯齿形模式拖过闪烁的漂流者定义的区域，研究人员可以看到卵是否随流移动，或者它们是否正在扩散到更广阔的海洋中。

拿骚石斑鱼通常连续多个晚上产卵，因此该团队在第二天晚上返回并重复相同的过程，这次在漂浮的卵块上停留了36小时。在2017年的两个产卵之夜，研究人员捕获了238，184张图像，随后确定了2，265张是拿骚石斑鱼卵。重要的是，这些照片中的每张照片都与3D位置数据配对，因此可以在空间和时间上绘制它们。

在分析了这些堆积如山的数据后，研究小组发现，在产卵的第一个晚上，卵向北移动，18天后，一只漂流者最终到达古巴南部海岸附近。但在2017年的第二天晚上，在小开曼群岛聚集地产卵的卵和幼虫大部分被送回小开曼珊瑚礁。

斯托克和他的同事还拥有2011年和2016年拿骚石斑鱼在小开曼岛产卵的漂流者数据，通过将它们与2017年的直接观察相结合，他们能够创建一个模型来预测受精卵可能在2011年和2016年结束。

模型预测，2011年小开曼岛产卵，一个关键的繁殖年，随后推动了岛上的种群恢复，大部分将卵送回小开曼珊瑚礁。对于2016年的产卵，该模型表明受精卵最终到达了大开曼岛，这是一个邻近的拿骚石斑鱼种群枯竭的岛屿。

斯托克说，这项研究的结果证实，卵云通常保持足够近的距离，使漂流者成为评估幼虫在产卵后前24小时内可能最终到达何处的可靠且技术含量相对较低的方法。研究结果还显示，拿骚石斑鱼蓬勃发展的小开曼群岛似乎可以自我补充，偶尔也会向附近的岛屿捐赠幼虫。

“至少在小开曼岛，当地的保护有利于当地的鱼类种群，这可能是激励保护的一个非常有用的激励措施，”斯托克说。“它还强调了保护以这种方式繁殖的其他物种的鱼类产卵聚集的重要性。有很多鱼类形成像拿骚石斑鱼这样的聚集体，所以这些教训可能对保护其他物种有用。

找到一种物理跟踪受精卵的方法也为有一天了解生殖繁荣的原因铺平了道路，就像小开曼拿骚石斑鱼在2011年经历的那样。

“人们已经尝试这样做了100年，但这让我们更接近有一天，在一个特定的地方梳理司机 - 无论是运输，捕食还是饥饿 - 在这些年背后，大量幼虫生存，”斯托克说。“这对人口是否增加至关重要，我们越能理解它，我们就越能有效地进行保护和管理渔业。