郝雅賓，劉金殿，郭愛環(huán)，張愛菊，周志明

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所浙江研究中心，浙江省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省淡水水產(chǎn)研究所，浙江湖州 313001）

近年來，由于水體污染、過度捕撈等人為因素造成水生生物資源銳減的問題日益凸顯、亟待解決。增殖放流是針對(duì)生物資源銳減問題的一項(xiàng)重要對(duì)策，而如何評(píng)估增殖放流效果是一項(xiàng)重要課題，標(biāo)記技術(shù)為這一目標(biāo)提供了有效手段。標(biāo)記的方法種類繁多，如熒光標(biāo)記［1-3］、化學(xué)標(biāo)記［4-5］、分子標(biāo)記［6-7］和電子標(biāo)記等［8］，水生動(dòng)物研究中標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。被動(dòng)集成應(yīng)答器（passive integrated transponder，PIT）是一種基于無線射頻識(shí)別的標(biāo)記，目前在魚類研究上應(yīng)用較多［9-11］，而在其它水生動(dòng)物上的應(yīng)用還有待發(fā)掘。如果頻率足夠低，在0.5～1.0 m范圍內(nèi)，PIT標(biāo)記易于識(shí)別讀取，尤其是在淡水中［12］，但由于電磁信號(hào)的干擾，在海水中則較難操作。與其它標(biāo)記技術(shù)相比，PIT標(biāo)記的電子芯片具有信息儲(chǔ)存量大、體積小、持久性較強(qiáng)、識(shí)別度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，其體內(nèi)植入的方式彌補(bǔ)了體外標(biāo)記脫落率高的不足，讀取識(shí)別時(shí)不必解剖，經(jīng)過數(shù)年的測(cè)試和應(yīng)用，技術(shù)已日臻成熟［13］。目前，PIT標(biāo)記除在魚類上應(yīng)用的研究報(bào)道頗多外［9-11］，在其它水生動(dòng)物中雖也有一些研究報(bào)道，但較少，如龜類［14-15］、蠑螈類［16］、蝦類［17］、蟹類［18］、海膽類［19］和貝類［20］等，其中，應(yīng)用于魚類研究方面主要集中在對(duì)魚類生存生長(zhǎng)［21-24］、分布遷移［25］、游泳及其它行為活動(dòng)［26］的影響。目前增殖放流工作日益重要，及時(shí)掌握增殖放流的水生動(dòng)物生存生長(zhǎng)情況，可為增殖放流管理與決策提供支持。本文對(duì)PIT標(biāo)記在水生動(dòng)物尤其是魚類標(biāo)記中應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，旨在為水生動(dòng)物的跟蹤和監(jiān)測(cè)研究工作提供參考。

1 PIT標(biāo)記

PIT標(biāo)記由PIT標(biāo)簽、收發(fā)器和天線3部分組成，PIT標(biāo)簽由天線線圈、電容器和電路板組成，內(nèi)置于小型玻璃囊中［12］，植入動(dòng)物體內(nèi)或體表皮膚下的肌肉組織中。當(dāng)經(jīng)PIT標(biāo)記的動(dòng)物進(jìn)入連接收發(fā)器天線的讀取范圍內(nèi)時(shí)，PIT標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)代碼便被記錄；收發(fā)器通過天線發(fā)送電流來激活標(biāo)簽，同時(shí)天線發(fā)射電磁信號(hào)，標(biāo)簽內(nèi)的電路板通電后將標(biāo)識(shí)的代碼發(fā)送回收發(fā)器［27］。PIT標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)分為固定式和便攜式，固定式的天線是靜止的，可用于監(jiān)測(cè)通過水面設(shè)施和小型河流的魚類；而便攜式有助于對(duì)水生動(dòng)物的空間分布、運(yùn)動(dòng)和生境偏好等的研究［28］。近來，便攜式背包PIT標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)（PITpacks）逐漸發(fā)展，其標(biāo)簽主要采用了全雙工技術(shù)12 mm標(biāo)簽和半雙工技術(shù)23 mm標(biāo)簽，全雙工收發(fā)器同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)（來自標(biāo)簽），而半雙工收發(fā)器需要發(fā)送信號(hào)后關(guān)閉以接收返回信號(hào)，因此半雙工系統(tǒng)識(shí)別速率較慢，但標(biāo)簽不依賴電池供電，可持續(xù)保持活躍狀態(tài)［28］。PIT標(biāo)記最早用于監(jiān)測(cè)魚類的活動(dòng)［29］，近來已擴(kuò)展至無脊椎動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、鳥類和小型哺乳動(dòng)物的行為研究［27］。由于體積小、易于植入、唯一性等特點(diǎn)，PIT作為標(biāo)記有利于動(dòng)物的標(biāo)記與識(shí)別［10］。與其它標(biāo)記技術(shù)相似，PIT標(biāo)記也存在因保留率和標(biāo)記生物體的死亡影響標(biāo)記成功的問題，例如魚類，可能丟失標(biāo)記而存活，可能在植入標(biāo)記的過程中死亡，也可能丟失標(biāo)記而死于其它因素，但標(biāo)記后的活體生存率較高，如鱒（Salmo trutta）通過肌肉和腹腔注射植入PIT標(biāo)記60 d后，存活率分別達(dá)到了80.7%和 91.2%［23］，同樣，小白鮭（Coregonus sardinella）腹腔植入PIT標(biāo)記后存活率也達(dá)到了80%［24］。同時(shí)，PIT標(biāo)記的保留概率較大，如在長(zhǎng)海膽（Echinometra lucunter）體內(nèi)的保留率達(dá)80%左右［19］、鱒腹腔體內(nèi)保留率達(dá) 89.4%［23］、小白鮭、美洲平鲉（Sebastes melanops）和黑口鰕虎魚（Neogobius melanostomus）體內(nèi)保留率均達(dá)100%［24，30-31］?？梢灶A(yù)期，PIT標(biāo)記技術(shù)雖在設(shè)計(jì)上有待改進(jìn)，但應(yīng)用于水生動(dòng)物，尤其是魚類的研究仍存在著巨大的潛力。

2 PIT標(biāo)記在水生動(dòng)物研究中的應(yīng)用

目前，PIT標(biāo)記在水生動(dòng)物研究中的應(yīng)用主要集中于魚類，按體型大小劃分，有大型和小型魚類；按生活型劃分，有淡水生活型和海水生活型；按保護(hù)級(jí)別劃分，有常規(guī)種類和瀕危保護(hù)種。少數(shù)研究應(yīng)用在其它水生動(dòng)物上，如龜類、蝦類和蟹類等（表1）。

2.1 標(biāo)記的選擇與植入

PIT標(biāo)記型號(hào)的選擇有待探討，其型號(hào)多樣、大小不一，有報(bào)道的PIT標(biāo)記長(zhǎng)度范圍為7～23 mm，直徑范圍為1.35～2.2 mm，常用的 PIT標(biāo)記的長(zhǎng)度范圍為12～12.5 mm，直徑范圍為2～2.2 mm（表1）。PIT標(biāo)記植入的位置有動(dòng)物背部、尾部［34］和腿部肌肉［18］，植入方式有進(jìn)行手術(shù)切口注射的，也有體腔腹部［24］直接注射到體內(nèi)的，但以后者植入方式為主。PIT標(biāo)記的選擇很大程度上與研究者的目標(biāo)有關(guān)，標(biāo)記的型號(hào)大小可能對(duì)水生動(dòng)物的生存生長(zhǎng)產(chǎn)生影響［16］。因此，針對(duì)不同的水生動(dòng)物，有必要對(duì)PIT標(biāo)記型號(hào)和水生動(dòng)物的規(guī)格進(jìn)行匹配。在魚類和PIT標(biāo)記匹配的研究中，選擇魚類叉長(zhǎng)作為單因素時(shí)，大西洋鮭（Salmo salar）的規(guī)格可在10.0～13.5 cm的范圍內(nèi)［22］，繡色杜父魚（Cottus gobio）和鱒的規(guī)格分別為大于 5.0 cm和 5.7 cm［21，35］；而選擇魚類體質(zhì)量作為單因素時(shí)，金頭鯛（Sparus auratus）和鱸（Perca fluviatilis）的規(guī)格分別為大于 3.0 g和 2.0 g［36，39］。有研究表明，體質(zhì)量為 8～15 g的魚類適合使用PIT標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)記［42］。另外，標(biāo)記植入的部位、方向也可能對(duì)水生動(dòng)物的生存生長(zhǎng)產(chǎn)生影響［41］，在實(shí)驗(yàn)研究中也需全面考慮。

2.2 標(biāo)記保留與遷移

標(biāo)記在水生動(dòng)物體內(nèi)的保留對(duì)于增殖放流效果評(píng)估工作具有重要意義。在眾多的標(biāo)記中，體內(nèi)標(biāo)記的保留率常常大于體外標(biāo)記，標(biāo)記在體內(nèi)不易丟失，而體外標(biāo)記的丟失常與水體環(huán)境、水生動(dòng)物活動(dòng)和傷口愈合情況等因素有很大關(guān)聯(lián)。PIT標(biāo)記是體內(nèi)標(biāo)記的一種，具有較高的保留率（表1）。在PIT標(biāo)記魚類研究中，大多數(shù)體內(nèi)腹腔植入的保留率在80%以上，有的甚至達(dá)到100%，如在大西洋鮭幼魚的腹腔標(biāo)記保留率高達(dá)99.8%［43］；而肌肉植入的保留率在60%以上，在中國大鯢（Andrias davidianus）尾部肌肉中植入PIT標(biāo)記后，保留率最低僅為30%（表1）。可見，標(biāo)記的保留不僅與水生動(dòng)物的種類相關(guān)，且與植入的部位和方向有關(guān)［41］。PIT標(biāo)記植入魚類的腹腔后，有的位置會(huì)發(fā)生改變，如標(biāo)記遷移至腸腔、肝臟和心臟以及腎臟的區(qū)域［44］，而最好的標(biāo)記位置是消化道區(qū)域［9］。隨著時(shí)間的推移，標(biāo)記的位置會(huì)發(fā)生變化，如標(biāo)記的方向發(fā)生小角度（4°）的偏離［39］或者相對(duì)位置發(fā)生明顯變化的［37］。

2.3 對(duì)水生動(dòng)物的保護(hù)與監(jiān)測(cè)

PIT標(biāo)記監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象是瀕危物種，自然環(huán)境下瀕危物種資源稀少，進(jìn)行人工放流有利于其資源的恢復(fù)。因此，對(duì)瀕危物種進(jìn)行PIT標(biāo)記，放流后對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)尤為重要。PIT標(biāo)記具唯一性且無需解剖生物體，監(jiān)測(cè)時(shí)可以采集其生存生長(zhǎng)和分布情況，為瀕危水生動(dòng)物的資源恢復(fù)提供參考數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的應(yīng)用PIT標(biāo)記監(jiān)測(cè)瀕危種的研究報(bào)道具有良好的參考價(jià)值。例如，在中國大鯢的尾部皮下縱向植入PIT標(biāo)記對(duì)生物體傷害最小，標(biāo)記保留率達(dá) 97%［41］；在秦嶺細(xì)鱗鮭（Brachymystax lenok tsinlingensis）的背部肌肉植入PIT標(biāo)記對(duì)其傷害小，無繼發(fā)感染，標(biāo)記保留率達(dá)99.3%［34］；在棱皮龜（Dermochelys coriacea）體腔腹股溝區(qū)植入的PIT標(biāo)記保留率高達(dá)100%［14］。另外，對(duì)特有種環(huán)紋鈍口螈（Ambystoma annulatum）腔腹植入的PIT標(biāo)記保留率也高達(dá)100%［16］。

2.4 對(duì)水生動(dòng)物分布的研究

目前，PIT標(biāo)記應(yīng)用于水生動(dòng)物的分布的研究處于探索性階段，研究報(bào)道較少，多應(yīng)用于記錄魚類的活動(dòng)情況［45］，對(duì)洄游性魚類的分布、活動(dòng)行為等研究具有巨大的潛力。在挪威的一項(xiàng)研究中，報(bào)道了應(yīng)用PIT標(biāo)記探索大西洋鮭的垂直分布情況［25］，表明較大的個(gè)體花在網(wǎng)箱較深處的時(shí)間比較小的個(gè)體多。在一個(gè)網(wǎng)箱（12 m長(zhǎng)×12 m寬×14 m深）中，離網(wǎng)墻約3 m，深度5 m和9 m處懸掛方形的PIT天線（0.6 m長(zhǎng)×0.6 m寬），以允許水平游動(dòng)的魚穿過，隨機(jī)放養(yǎng)（3.4±0.96）kg的大西洋鮭3 750尾。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，個(gè)體的識(shí)別頻次差異很大，76尾從未識(shí)別，12尾識(shí)別30次以上；較大的個(gè)體在9 m深處出現(xiàn)較多，在9 m深處識(shí)別的個(gè)體有50%在5 m深處被識(shí)別，在5 m深處識(shí)別的個(gè)體有82%在9 m深處被識(shí)別。相關(guān)的資料仍較少，對(duì)水生動(dòng)物垂直分布的研究還有待進(jìn)一步探究，研究中可使用較寬潛水范圍的不同規(guī)格的品種，以得到更全面的資料。另外，PIT標(biāo)記對(duì)水生動(dòng)物的分布、活動(dòng)行為與范圍、基于活動(dòng)關(guān)系組成的群體架構(gòu)等研究具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值［46］。

3 PIT標(biāo)記對(duì)水生動(dòng)物的影響

3.1 對(duì)魚類的影響

3.1.1 對(duì)魚類生存生長(zhǎng)的影響

魚類身體具有排它性，PIT標(biāo)記可能對(duì)魚體產(chǎn)生不適；也可能因操作不當(dāng)植入時(shí)產(chǎn)生傷口，引發(fā)傷口感染而導(dǎo)致魚體死亡。植入魚類體內(nèi)的PIT標(biāo)記在一定程度上對(duì)魚類可能產(chǎn)生影響、也可能無影響。比如PIT標(biāo)記對(duì)小白鮭體質(zhì)量的增長(zhǎng)無明顯影響，且各PIT標(biāo)記處理組間的小白鮭體質(zhì)量增長(zhǎng)速率無差異，存活率達(dá)80%以上［24］；植入標(biāo)記的方式對(duì)鱒的生存生長(zhǎng)可能存在顯著影響［23］，但 ACOLAS等［21］則發(fā)現(xiàn) PIT標(biāo)記對(duì)鱒生長(zhǎng)（叉長(zhǎng)和體質(zhì)量）無顯著影響；鱸的生存、體質(zhì)量、性腺發(fā)育和腹部存儲(chǔ)脂肪的能力不受標(biāo)記存在的影響［39］。魚類死亡的發(fā)生主要集中在標(biāo)記后的第一周，多發(fā)于手術(shù)切口繼發(fā)性感染導(dǎo)致的死亡。對(duì)于存活個(gè)體，PIT標(biāo)記對(duì)小白鮭、鱒和金頭鯛的體長(zhǎng)和體質(zhì)重?zé)o顯著影響，且在標(biāo)記60 d后體質(zhì)重和體長(zhǎng)有所增加［23-24，36］，可應(yīng)用于長(zhǎng)期研究［24］。

3.1.2 對(duì)魚類游泳及其它行為的影響

游泳能力是魚類的一個(gè)基本的生存指標(biāo)，PIT標(biāo)記植入魚體后，有必要對(duì)其游泳能力的影響進(jìn)行探究。有報(bào)道表明，PIT（12mm×2.1mm）標(biāo)記對(duì)叉長(zhǎng)5.0～9.4 cm的繡色杜父魚的游泳能力沒有顯著影響［35］；PIT標(biāo)記的小玉筋魚（Ammodytes tobianus）的游泳能力與未標(biāo)記的個(gè)體相比無差異［37］；PIT標(biāo)記小眼平頭鮈（Platygobio gracilis）、黑斑須雅羅魚（Semotilus atromaculatus）和白亞口魚（Catostomus commersoni）30 d后，沒有顯著降低3種魚類的游泳能力［40］。在一項(xiàng)報(bào)道中，PIT標(biāo)記的75尾魚放入河口植有小型紅樹林的Burrum河內(nèi)，監(jiān)測(cè)104 d，記錄＞5 000次。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)50%的紅樹林被洪水淹沒時(shí)，超過50%標(biāo)記的魚監(jiān)測(cè)到在河口處，且魚類活動(dòng)時(shí)間主要在夜間［26］。另外，溫度和高水流量對(duì)PIT標(biāo)記的魚類活動(dòng)有重要影響［47］?？梢姡琍IT標(biāo)記對(duì)魚類的游泳能力無顯著影響，且可應(yīng)用于魚類其它活動(dòng)行為的監(jiān)測(cè)。

3.2 對(duì)其它水生動(dòng)物的影響

PIT標(biāo)記對(duì)兩棲爬行類水生動(dòng)物也具有一定的影響，已有相關(guān)的研究報(bào)道，而PIT標(biāo)記對(duì)蝦蟹等水生動(dòng)物影響的研究報(bào)道較少。有研究認(rèn)為，PIT標(biāo)記的植入造成的傷口愈合時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5～15 d，且 與 植 入 的方 式有 關(guān)［41］。OUSTERHOUT等［16］研究發(fā)現(xiàn)，PIT標(biāo)記對(duì)環(huán)紋鈍口螈的生長(zhǎng)沒有明顯的影響，體質(zhì)量的增加與對(duì)照組無差異。BUHLMANN等［14］研究發(fā)現(xiàn)棱皮龜被標(biāo)記11個(gè)月和16個(gè)月重捕后，其腹甲長(zhǎng)度均有所增長(zhǎng)，分別增長(zhǎng)了2～4 mm和3～11 mm。ROWE等［15］研究發(fā)現(xiàn)錦龜（Chrysemys picta）被標(biāo)記50周后，其從初始體質(zhì)量（4.75±0.18）g增長(zhǎng)到（13.38±2.49）g；從初始龜甲長(zhǎng)（24.90±0.30）mm增長(zhǎng)到為（39.00±2.70）mm，且與對(duì)照組（24.90±0.30）mm增長(zhǎng)率無差異?？梢?，PIT標(biāo)記對(duì)兩棲爬行類水生動(dòng)物的生長(zhǎng)影響較小。

綜上所述，PIT標(biāo)記水生動(dòng)物的生長(zhǎng)、游泳能力及其它活動(dòng)行為影響較小，但植入標(biāo)記時(shí)產(chǎn)生的傷口需一定的時(shí)間來愈合，愈合時(shí)間的長(zhǎng)短與植入方式有關(guān)。

4 小結(jié)與展望

PIT標(biāo)記技術(shù)可應(yīng)用于水生動(dòng)物的相關(guān)研究，尤其是魚類。與其它標(biāo)記技術(shù)相比，PIT標(biāo)記具有信息儲(chǔ)存量大、體積小、持久性強(qiáng)、識(shí)別度高、唯一性和性能穩(wěn)定、頻率足夠低時(shí)易于識(shí)別以及對(duì)生物體的生存、生長(zhǎng)和游泳能力無顯著影響等優(yōu)點(diǎn)。但也存在不足之處，如有些種類肌肉植入時(shí)保留率較低，手術(shù)傷口潰爛導(dǎo)致生物體死亡，標(biāo)記遷移影響天線的檢測(cè)等。雖然存在這些缺點(diǎn)，但PIT標(biāo)記技術(shù)對(duì)于水生動(dòng)物研究具有重要意義，結(jié)合其它技術(shù)，可以在某些研究領(lǐng)域有良好的發(fā)展，如個(gè)體識(shí)別，對(duì)瀕危種類的分布、活動(dòng)行為的監(jiān)測(cè)，對(duì)漁業(yè)標(biāo)記增殖放流效果評(píng)估研究，野生動(dòng)物的管理，建立PIT信息庫對(duì)水生動(dòng)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)［48］等，也可應(yīng)用于解決動(dòng)物行為、棲息地和種群動(dòng)態(tài)等領(lǐng)域的眾多問題［12，46］。