《Journal of Fish Biology》：Age and growth of the spiny butterfly ray Gymnura altavela (Elasmobranchii, Gymnuridae) in the Southwest Atlantic (in situ) and under human care in a public aquarium (ex situ): Plasticity and population patterns
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本研究首次对濒危物种多刺蝴蝶鳐（Gymnura altavela，Linnaeus, 1758）在西南大西洋的原位年龄与生长进行了评估，同时更新了其在海洋水族馆离位环境下的生长参数（渐近盘宽——DW∞和生长系数——k）。原位生长通过分析巴西东南沿海捕获的95尾
本研究首次对濒危物种多刺蝴蝶鳐（Gymnura altavela，Linnaeus, 1758）在西南大西洋的原位年龄与生长进行了评估，同时更新了其在海洋水族馆离位环境下的生长参数（渐近盘宽——DW∞和生长系数——k）。原位生长通过分析巴西东南沿海捕获的95尾个体的脊椎骨进行评估。椎体边缘分析与边缘增量分析表明其年轮形成周期为一年。采用多模型方法后，Gompertz模型被选为描述雌性（DW∞ = 201.0 cm，k = 0.100 year-1）和雄性（DW∞ = 139.4 cm，k = 0.170 year-1）原位生长的最适模型。离位生长则通过对海洋水族馆中7尾个体进行为期8年（2018–2025年）的定期测量来评估。研究人员采用Fabens修正的von Bertalanffy模型估算雌性（DW∞ = 212.1 cm，k = 0.132 year-1）和雄性（DW∞ = 120.1 cm，k = 0.255 year-1）的离位生长参数。在原位和离位条件下均观察到明显的性别体型二态性，雌性生长较慢但最终体型大于雄性。在受控环境（离位）下，G. altavela 生长更快。然而，较早达到成熟体型不一定意味着繁殖事件提前，也可能对寿命产生负面影响。比较原位与离位的生长参数和曲线，为了解该种群如何应对未来环境变化和影响提供了宝贵见解。
1. 研究背景与研究目的
理解种群的生长等生活史特征对于预测其如何应对过度捕捞、污染、栖息地丧失和气候变化等人为压力至关重要。多刺蝴蝶鳐（Gymnura altavela）是一种分布于大西洋两岸和地中海的大型鳐鱼，目前被世界自然保护联盟（IUCN）列为濒危（Endangered）物种，在巴西更是被列为极危（Critically Endangered）物种。该物种具有保守的生活史和低恢复潜力，使其极易受到人为压力的影响。此前，针对G. altavela的年龄与生长研究已在地中海、加那利群岛和美国东北部海域开展，但在西南大西洋地区尚属空白。这一数据缺口阻碍了对该区域种群动态的有效评估。此外，近期遗传学研究揭示G. altavela可能存在隐存种，进一步凸显了获取区域性、特异性生长参数的紧迫性。同时，将受威胁物种置于人工环境（离位）中进行研究，可为比较其与野生种群的生活史差异提供独特视角。因此，本研究旨在：（1）首次评估西南大西洋G. altavela的原位年龄与生长；（2）利用更长时间序列的数据更新里约热内卢海洋水族馆（AquaRio）中人工饲养个体的离位生长曲线，无需先验调整；（3）通过对比原位与离位数据，推断生物与非生物因素对该物种生活史的影响。
2. 主要关键技术方法
研究人员从巴西东南沿海（涵盖圣保罗州、里约热内卢州和圣埃斯皮里图州）的渔民捐赠及合作实验室获取了95尾G. altavela的脊椎骨样本用于原位生长分析。通过制作脊椎骨横切薄片，由两位独立阅读者对椎体上的年轮（annuli）进行计数和半径测量，并采用一致性百分比、变异系数和平均百分误差指数评估阅读者间的可重复性。为验证年轮形成的周期性，研究人员选取了39尾具有1至3个年轮的个体，结合椎体边缘分析（CEA）和边缘增量比（MIR）进行分析。生长参数估计采用多模型方法，拟合了典型von Bertalanffy（VB）、原始von Bertalanffy（VB2）、双相von Bertalanffy（BVB）、Gompertz和Logistic五种模型，并根据生物学合理性和校正后的赤池信息准则（AICc）选择最佳模型。离位生长方面，研究人员对AquaRio水族馆中7尾G. altavela个体（包括2尾野外捕获和5尾水族馆出生）进行了长达8年（2018–2025年）的定期盘宽测量，并使用Fabens修正的von Bertalanffy模型估算生长参数，该模型不依赖年龄数据。
3. 研究结果
3.1 原位生长
研究人员分析了41尾雌性和54尾雄性的脊椎骨，其盘宽范围分别为36.1–150.0 cm和23.5–108.0 cm。经过第三次共识阅读后，阅读者可重复性显著提高（一致性百分比PA=89.47%，平均变异系数ACV=9.33%，平均百分误差指数IAPE=6.60%）。CEA和MIR联合分析显示，透明带在第三季度开始形成，证实了年轮的形成周期为一年。据此，雌性年龄范围为0–15岁，雄性为0–9岁。椎体半径（Rc）与盘宽（DW）呈显著的线性关系，证明脊椎骨适用于年龄鉴定。在多模型筛选中，Gompertz模型因参数生物学合理且AICc值最低而被选为最佳模型。该模型给出的雌性生长参数为：渐近盘宽DW∞=201.0 cm，生长系数k=0.100 year-1；雄性为：DW∞=139.4 cm，k=0.170 year-1。基于此，理论寿命（TL）雌性为34.7年，雄性为26.3年。研究还观察到显著的性别体型二性征，雌性生长更慢但最终体型更大。
3.2 离位生长
所有水族馆出生的个体均超过了该物种在巴西东南部的性成熟尺寸（DW50=71.1 cm）。对混合数据（包含野外捕获和水族馆出生个体）应用Fabens修正的von Bertalanffy模型，得到雌性生长参数：DW∞=212.1 cm，k=0.132 year-1；雄性：DW∞=120.1 cm，k=0.255 year-1。同样观察到了雌性偏向的性别体型二性征。与之前仅基于5年数据的研究相比，本研究的8年监测使得雌性生长曲线能够在无需先验调整DW∞的情况下成功拟合。理论寿命计算值为雌性20.4年，雄性13.6年。
4. 讨论与结论
讨论部分总结：
研究表明，西南大西洋G. altavela的原位生长参数揭示了其体型大、寿命长的特点，这暗示了其固有的脆弱性和较低的人口恢复潜力。由于巴西禁止针对该物种的商业捕捞，研究样本依赖于捐赠，导致高龄个体稀少，这可能低估了渐近盘宽值。尽管热带环境中年轮判读存在挑战，但通过共识阅读获得了可接受的重复性，并首次验证了该物种年轮的年周期形成。多模型方法的应用表明，对于这种生长模式可能呈现S形的鳐类，Gompertz模型优于传统的von Bertalanffy模型。与其它种群一致，西南大西洋的G. altavela也表现出显著的雌性偏向性二型现象，这与雌性更高的生殖能量需求有关。在受控环境中，由于恒定的较高水温（约25.74°C）、充足的食物和低种群密度等因素，G. altavela的生长速度显著快于野生种群。然而，尽管水族馆中的雌性能更快达到性成熟尺寸，但其首次繁殖的年龄（4.54岁）却与野生种群预期的年龄（约3.3岁）相近，这表明快速生长并不一定导致繁殖提前。有趣的是，不同地理区域的生长参数似乎与近期遗传学研究中发现的三个谱系（东大西洋、西北大西洋和西南大西洋）相吻合，支持了进行综合分类学修订的必要性。此外，虽然离位环境加速了生长，但理论上更快的生长率可能导致更短的理论寿命，这与通常认为圈养动物寿命更长的预期相反，可能与加速衰老或雌性无法躲避强制交配有关，但这需要更长期的监测来验证。
研究结论翻译：
本研究是对西南大西洋G. altavela生长的首次评估，并为人工饲养个体的生长参数提供了改进的估算。考虑到生活史特征的区域差异对于进行更准确的资源评估和灭绝风险评价至关重要，尤其是在分类学尚不明确的背景下。在此背景下，原位与离位的比较对于研究生生活史可塑性极具价值，为了解该种群如何应对未来的环境影响和变化提供了见解。例如，环境温度的升高可能会加速个体生长，但这并不一定意味着繁殖会加速。
