新西兰克鲁萨河支流褐鳟幼鱼耳石微量元素标记的时空稳定性评估及其在跨世代溯源中的应用

为解决褐鳟（Salmo trutta L.）跨世代溯源中耳石微量元素标记（Mn/Sr/Ba）的时空稳定性问题，新西兰奥塔哥大学团队通过4年追踪20条支流602尾幼鱼，结合随机森林（RF）和线性判别分析（LDA），证实标记可稳定4年且空间聚类后溯源准确率达93%，为流域生态管理提供关键技术支撑。

　　

鱼类迁徙行为研究是生态管理的重要课题，而褐鳟（Salmo trutta L.）作为典型洄游性鱼类，其幼体与成体生境连接的追踪一直面临技术挑战。耳石（鱼类内耳钙化组织）微量元素分析虽能记录环境历史，但标记的时空稳定性长期缺乏验证，尤其跨世代应用中是否需逐年采集幼体数据存在争议。新西兰克鲁萨河流域因水电开发导致生境片段化，亟需精准溯源技术评估褐鳟种群动态。

针对这一需求，奥塔哥大学联合Contact Energy Ltd团队在《Fisheries Research》发表研究，通过4年采集20条支流602尾幼鱼耳石样本，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）分析13种元素，结合随机森林（RF）和线性判别分析（LDA）建模，首次系统评估了淡水环境中耳石标记的时空稳定性。

【研究技术方法】
研究选取新西兰南岛克鲁萨河（Clutha River/Mata-Au）流域20条支流，2017-2020年连续采集幼鱼耳石样本。通过MANOVA筛选时空稳定性元素，采用RF和LDA模型进行支流分类，并通过最近邻聚类分析（Nearest-Neighbour Cluster Analysis）优化空间分辨率。

【研究结果】

元素选择
MANOVA显示Mn、Sr、Ba在支流间差异显著（p<0.05）但年际稳定，而Li、Mg等元素因时间变异大被排除。RF和LDA对单支流分类准确率分别为61%和52%，但空间聚类后提升至93%。

时空稳定性验证
Mn-Sr-Ba组合在4年内保持稳定，证实幼鱼耳石标记可跨世代使用。夏季Sr浓度显著高于冬季（Matetski et al. 2022模式），但年际波动小于地理差异（Martin et al. 2013）。

溯源应用
研究表明采集2-3年关键产卵支流幼鱼数据即可建立长效标记库，大幅降低长期监测成本。

【结论与意义】
该研究首次证实淡水褐鳟耳石Mn-Sr-Ba标记具备4年时空稳定性，突破性地解决了跨世代溯源的技术瓶颈。通过机器学习模型优化，将复杂支流系统的分类准确率提升至实用水平（93%），为流域水电开发后的生态评估提供新范式。作者O.V. Raven等指出，该方法可推广至其他鲑科鱼类管理，但需注意元素比值微变异对单支流分辨率的限制。研究成果对全球气候变化背景下鱼类栖息地保护具有重要实践价值。