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鱼耳石是由碳酸钙晶体构成的生物矿物,其微结构和微化学可以用于鱼类的年龄鉴定、种群鉴别、生活史以及环境示踪等。本文选取青海湖优势鱼种-青海湖裸鲤(湟鱼)作为研究对象,利用X射线衍射和红外光谱技术,获得了青海湖裸鲤三种耳石的矿物类型和晶型特征。分析图谱发现,微耳石和矢耳石的主要矿物是文石,而星耳石则主要由球霰石组成,微耳石中的文石结晶程度完好。
鉴于微耳石的形状及其文石组分对环境的敏感性,用电子微探针沿着微耳石的最长生长轴打点得到了Sr/Ca和Na/Ca比值的序列变化。结果表明,微耳石的长、短半轴上Sr/Ca比值主要在1.0-5.0×10-3之间变化,并且呈同步变化趋势,可能反映了青海湖裸鲤生长及洄游过程中所经历的水体化学特征。微耳石上年轮的间歇(暗)带处的Sr/Ca比值呈现较低水平,是鱼体秋冬时期生活在Sr/Ca比值较低的湖水中的结果,而成长带中较高的Sr/Ca比值记录了青海湖裸鲤春夏时期洄游到不同河流的行为,其变化表明青海湖裸鲤的洄游具有随意性。与Sr/Ca比值不同,耳石核心部分的Na/Ca比值稍高于边缘部分。在耳石核心区域(距离耳石原基20μm的区域),Na/Ca比值呈现较高水平,平均值是4.20×10-3,而接近耳石边缘部分,Na/Ca比值较低,平均值为3.26×10-3,且无显著的差异性波动。这说明,虽然青海湖裸鲤微耳石长、短半轴上的Na/Ca比值也表现为同步的时序变化,但是其比值可能不适合示踪青海湖裸鲤的洄游行为。
同时,还利用LA-ICP-MS获得了微耳石长半轴上的Li/Ca、B/Ca、Sr/Ca和Mg/Ca比值的时序变化。其中,Li/Ca、B/Ca及Sr/Ca比值具有基本一致的时序变化,可以用来示踪青海湖裸鲤的洄游行为及其经历的水环境;而Mg/Ca比值呈现降低趋势,这可能反映了近几十年来青海湖流域水量的持续下降。
本研究首次获得了青海湖裸鲤三种耳石的矿物组成及其图谱特征。同时,青海湖裸鲤微耳石微量元素组成的初步结果表明,通过微化学组成的高分辨率分析可以示踪它的洄游行为及其经历的水环境。这对认识这一青藏高原珍贵鱼种的洄游习性以及生活史有重要的意义,微耳石中一些微量元素组成的序列变化将为反演水环境的变化提供了可能。