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长江江豚(Neophocaena phocaenoides asiaeorientalis)是隶属于鲸目鼠海豚科(Phocoenidae)的一种小型齿鲸类动物,一般被认为是唯一而且相对独立的江豚淡水种群,仅分布于长江中下游干流及其通江湖泊中。近年来,其种群数量逐年下降,生存形势十分严峻。深入了解动物的繁殖生物学特征以及实时准确地判断其繁殖生理状况是濒危动物保护的重要基础。目前,对于长江江豚繁殖生物学的了解主要来源于行为学、组织解剖学及生殖内分泌学等方面研究,由于鲸类动物的睾丸位于腹腔内,性成熟没有明显的体表特征变化,对活体长江江豚繁殖生理状态的判断仍缺乏直接可靠的依据和标准。因此,本研究尝试应用超声检测技术,通过对不同季节野生雄性长江江豚性腺结构的比较研究,及对人工豢养雄性长江江豚性腺发育的长期监测研究,结合血清睾酮激素分析和性行为观察,深入了解和探讨雄性长江江豚季节性繁殖和青春期发育的过程和规律,并为即时准确判断雄性长江江豚的繁殖生理状况提供可靠标准;同时,结合本研究的主要结论,对长江江豚的保护及人工豢养长江江豚的繁殖管理提出相应建议。
本研究的主体内容包括五个部分:第一部分,繁殖季节半自然保护区雄性长江江豚的性腺超声检测。通过这部分的研究,结合对血清睾酮激素水平的分析,确定超声检测的可行性,并建立了长江江豚性腺超声检测的标准方法。通过计算机图像处理软件的辅助分析,深入挖掘了超声图像包含的生物学信息,对繁殖季节不同体长雄性江豚性腺的超声结构差异进行了定量分析。第二部分,非繁殖季节野外雄性长江江豚性腺结构的超声检测。通过该部分工作,对非繁殖季节不同体长雄性长江江豚的性腺体积及性腺超声图像的回声强度进行了比较分析,通过与繁殖季节数据的比较,初步得出了雄性长江江豚性腺大小及结构存在季节差异的结论。第三部分,人工豢养条件下雄性长江江豚性腺发育的周年监测。通过该部分工作,较为全面地揭示了雄性长江江豚性腺大小及结构变化的季节性规律。第四部分,通过对两头青春期和一头幼年期的雄性长江江豚性腺发育和血清睾酮激素水平的长期监测,初步揭示了雄性长江江豚发育过程中性腺结构及睾酮激素的变化规律,对雄性长江江豚青春期启动和性成熟规律进行了探讨。第五部分,对人工豢养条件下的三头雄性长江江豚的性行为进行了周年的观察和分析,揭示了不同个体和不同季节雄性长江江豚性行为的变化规律,并对性行为频次变化与性腺结构、睾酮激素水平的关系进行了深入的分析和研究。
本研究主要获得如下几个方面的结论:
1)雄性长江江豚性腺的超声检测
超声检测技术是一种非侵害、方便、实时、直观的检测技术,将其应用于雄性长江江豚性腺发育的检测是切实可行的。通过反复实践,我们认为将超声检测仪设置为频率3~4MHz,总增益48,探测深度17cm比较适合雄性长江江豚的性腺检查。另外,应用ImageJ图像分析软件,实现了对长江江豚性腺超声图像的量化分析,为深入挖掘超声图像所包含的生物学信息提供了重要的技术手段。
2)雄性长江江豚性腺的季节变化
通过对武汉白鱀豚馆三头人工豢养雄性长江江豚一周年的性腺超声监测和分析,我们认为雄性长江江豚繁殖季节可以从3月一直持续到9月。但3~7月可能是其性腺最活跃的时期,而2月、8月、9月则可能是繁殖季节与非繁殖季节的过渡阶段。
3)雄性长江江豚的青春期和性成熟的标准
根据本实验的研究结果,并参考人类繁殖生物学中对青春期的定义,我们将雄性长江江豚性腺体积的首次迅速增大,以及性腺回声强度的迅速升高作为其进入青春期的标志。
在本研究中,我们将2008年4月湖北石首天鹅洲保护区成年雄性长江江豚的性腺体积平均值(812.57±211.65cm3)和性腺回声强度平均值(103.50±24.01)作为雄性长江江豚在繁殖季节达到性成熟的判断标准;把2009年2月份鄱阳湖成年雄性长江江豚的性腺体积平均值(281.91±78.59cm3)和性腺回声强度平均值(81.10±24.10)作为在非繁殖季节达到性成熟的判断标准。认为当雄性长江江豚在连续的一个非繁殖季节和繁殖季节性腺体积和性腺回声强度均达到以上标准时,即可以判断其达到性成熟。
4)雄性长江江豚的性行为
在本研究监测周期内,成熟个体AF存在3~4月和6~7月两个性行为高峰(P<0.05),AB在3~4月和7~9月的性行为频次也明显高于其他月份。雄性长江江豚性行为的季节变化规律与性腺大小及结构的变化趋势大致相似,说明雄性长江江豚的性行为显然主要受到性腺结构变化及性激素的调控。但除了这些生理因素外,还可能受环境因素(如水温)及社群关系等外部因素的影响。
通过对豢养条件下三头雄性个体的性行为观察和分析,我们推测在这个豢养长江江豚群体中存在社会等级关系,而社群等级可能影响了雄性动物性行为的表现,从而对其性行为周期也产生一定影响。此结论需要通过对更大江豚群体的深入研究进行验证。
5)雄性长江江豚的同性性行为
青春期雄性长江江豚具有相对强烈的性行为,而且主要表现为同性间的性行为,但其性行为没有表现出明显的季节性变化规律,且与性腺体积和性腺回声强度均无相关关系。因此,雄性长江江豚在青春期所表现的性行为可能并不完全是其繁殖生理变化影响的结果。这种未成年个体所表现的同性性行为可能不具有显著的繁殖意义,而更可能是为增进个体间关系的玩耍或学习行为。