安慶烏龍河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的空間差異研究

萬 安,韓 旭,鐘 明,張曉可,于道平,安樹青

1.南京大學生命科學學院醫(yī)藥生物技術(shù)國家重點實驗室，江蘇南京，210093；

2.安慶師范學院資源環(huán)境學院，安徽安慶，246000；

3.安慶師范學院淡水生態(tài)研究所，安徽安慶，246000

致謝：衷心感謝原中國科學院南京地湖所研究員朱松泉老師親自指點魚類鑒別。

?

安慶烏龍河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的空間差異研究

萬 安,韓 旭,鐘 明,張曉可,于道平,安樹青

1.南京大學生命科學學院醫(yī)藥生物技術(shù)國家重點實驗室，江蘇南京，210093；

2.安慶師范學院資源環(huán)境學院，安徽安慶，246000；

3.安慶師范學院淡水生態(tài)研究所，安徽安慶，246000

以周邊地區(qū)逐漸城市化的烏龍河流域為例，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該河及其周邊湖泊共有魚類24種。相比人為干擾小的上游樣點，經(jīng)過城市化后的河流下游魚類物種多樣性較低，均勻度較高；人為干擾小的湖泊，則出現(xiàn)多樣性和均勻度均較高。功能群分析表明，該流域魚類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主，雜食和碎屑食性魚類種類較多，推測城市建設(shè)導(dǎo)致水量減少、生境單一化和水體污染是造成以上現(xiàn)象的主要原因。因此，及時開展城市化地區(qū)的魚類資源調(diào)查，詳細記錄當?shù)佤~類種類，為深入了解城市建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響具有長遠意義。

城市化；河流；群落結(jié)構(gòu)

河流以其自然、社會、經(jīng)濟與環(huán)境價值推動了人類社會的發(fā)展，為人類提供水源、環(huán)境保護、旅游娛樂、交通運輸、文化教育等多種生態(tài)服務(wù)功能。隨著人類社會的發(fā)展，很多發(fā)源于城區(qū)或流經(jīng)城市區(qū)域的河流或河流段以及一些歷史上雖屬人工開挖、但經(jīng)多年演化已具有自然河流特點的運河和渠系，與城市逐漸融合，形成“城市河流”(Urban River)[1]。城市河流是城市生態(tài)系統(tǒng)的組成要素之一，具有供水、環(huán)保、綠化、游樂等生態(tài)功能。作為重要的資源和環(huán)境載體，城市河流的健康狀況關(guān)系到城市的生存，也制約著城市的發(fā)展，是影響城市風格和美化城市環(huán)境的重要因素。在城市生態(tài)建設(shè)、拓展城市發(fā)展空間方面顯現(xiàn)出不可替代的意義。目前，隨著我國城市規(guī)模的逐年擴大，人們對河流的干擾日漸增加，諸如取水、分流、裁彎取直、筑壩、堵塞汊流及護岸(道)的固化、河岸植被破壞、水質(zhì)污染、水生生物過度開發(fā)等行為，擾亂了河流正常流態(tài)與水文循環(huán)過程，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化[2]，因此實時監(jiān)控城市河流健康狀況就顯得十分必要。

魚類作為河流生態(tài)系統(tǒng)中主要組成部分，對水生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)和物質(zhì)循環(huán)、河流自凈能力，乃至對整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能起著重要的調(diào)節(jié)作用[3]，而水體生態(tài)環(huán)境的好壞對魚類多樣性及其群落結(jié)構(gòu)有極大的影響。因此，河流中魚類多樣性組成及其動態(tài)變化情況可以反映出該水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況[4]。雖然人們已經(jīng)開始在物理化學方法的基礎(chǔ)上，通過調(diào)查魚類物種多樣性、多度以及功能群規(guī)律，以便更細致了解魚類所生存的水源的水質(zhì)情況[5]，但目前針對城市河流中魚類資源調(diào)查及其多樣性的空間變化情況的研究不多。為此，本研究以周邊正在城市化的安慶市烏龍河流域為例，通過調(diào)查該河及其附近湖泊的魚類資源狀況，考察該地區(qū)不同空間下魚類分類和功能群多樣性變化情況，旨在為區(qū)域內(nèi)魚類資源的保護和河流的科學管理提供參考依據(jù)，并為該城市河流的演變積累歷史數(shù)據(jù)。同時也為補充和完善該地區(qū)魚類種類名錄，為進一步保護河流環(huán)境，為魚類保護和合理開發(fā)利用提供科學依據(jù)和資料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

所選區(qū)域為烏龍河流域(圖1)，該河匯入石門湖后經(jīng)皖河入長江。該地原位地貌為低山丘陵及沖積平原，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，具有氣候溫和、雨量充沛、日照充足、無霜期長、冬冷夏熱、四季分明等特點。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫為16.5℃，平均降水量為1 398.2 mm，區(qū)內(nèi)原有一些小規(guī)模湖泊，均與烏龍河相通。2002年該河流周邊區(qū)域建設(shè)成某高校校園，為保證該校園內(nèi)的環(huán)境，該河上游禁止工廠和大面積農(nóng)田建設(shè)，同時盡量保持河流原貌。目前烏龍河上下游建設(shè)有低頭壩，湖泊均不與河流相通。除少數(shù)河段和湖泊外，河岸和湖堤均設(shè)有硬質(zhì)化防護。同時該地區(qū)目前為封閉管理，無酷漁濫捕等現(xiàn)象。

為獲得研究區(qū)域的樣本，筆者于2013年11月、2014年4月和7月對研究區(qū)域進行了三次采樣調(diào)查。調(diào)查時，設(shè)6個樣點(圖1)，均為可涉水區(qū)，其中A、B、C樣點為小型湖泊，D為水壩上游蓄水區(qū)(impoundment area)，E、F為水壩跌水區(qū)(plunge area)。

圖1 研究樣點位置

1.2 采樣方法

采集工具為背負式誘魚器(CWB-5000 P)，一人電魚，兩人撈網(wǎng) (網(wǎng)目為0.2 cm)，尾隨捕撈。各樣點依據(jù)生境，采用不同的捕撈努力取樣，河流樣點采取30 m河段，電捕30 min；湖泊采取25 m2水域內(nèi)電捕30 min。盡量包括樣點中各類生境(岸邊、水體中央、靜水、流水、石縫和藻叢)[6]。所獲標本在新鮮狀態(tài)下均在進行常規(guī)鑒別后放歸，疑難魚種則以10%甲醛溶液固定后，帶回室內(nèi)，利用檢索工具鑒別[7]。

2 數(shù)據(jù)分析工具

根據(jù)魚類食性的不同，將其分為肉食性、植食性、雜食性、浮游生物食性和碎屑食性魚類[7-8]。根據(jù)產(chǎn)卵類型不同，將其分為產(chǎn)浮性、粘性卵和沉性卵3種[8]。

魚類多樣性的相關(guān)指標計算公式如下：

(a)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

H=-∑(Pi)(lnPi);Pi=Ni/N

(b)Simpson多樣性指數(shù)：

Ds=1-∑(Pi)2

以上公式中，Ni為種i的個體數(shù)，N為所在群落的所有物種的個體數(shù)之和。

樣點的物種均勻度計算公式如下:

(c)Pielou均勻度指數(shù)：

E=H/Hmax；Hmax=lnS

式中，H為實際觀察到物種的香農(nóng)威納指數(shù)，Hmax為最大的香農(nóng)威納指數(shù)，S為群落中的總物種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 樣點情況

調(diào)查所涉及的湖泊原先均與烏龍河有河道相通，城市改造后，河道被截斷。A樣點未做任何人工修復(fù)，其水源補充全部依賴自然降水和地下水，B、C樣點則經(jīng)過人工修筑水泥護堤，除自然降水和地下水外，還有人工管道補充水源。如今烏龍河經(jīng)攔河壩改造后，中部現(xiàn)為人工湖泊(雙龍湖)，D、E樣點處于雙龍湖上游，未修筑人工堤岸，F(xiàn)樣點處于雙龍湖下游，有人工水泥堤岸。樣點周邊土地類型及主要植被情況如表1所示。

表1 樣點自然環(huán)境

3.1 物種組成與分布

經(jīng)統(tǒng)計，1年采樣累計捕獲756尾標本，隸屬于5目10科21屬24種。其中，最多的目是鯉形目(15種，占62.5%)，分布于7個亞科；鱸形目次之，有5種，占20.8%；其他各科合計33.4%(表1)。所捕獲魚類均屬定居型物種，無洄游性或半洄游性物種。依據(jù)參考文獻[7,11-17]，所做功能群劃分情況如表2所示。

表2 魚類物種與功能群

功能群劃分：(1)食性類型，肉食性有8種，占33.3%；雜食9種，占37.5%；浮游生物和碎屑食性各有3種，占12.5%；植物食性僅1種，占4.17%(圖2)。(2)產(chǎn)卵類型，產(chǎn)浮性卵9種，占37.5%；產(chǎn)粘性卵12種，占50%；產(chǎn)沉性卵3種，占12.5%(圖3)。

圖2 食性類型情況 圖3 產(chǎn)卵類型情況

3.2 魚類分布

從魚類分布情況看，按照物種數(shù)從多到少，河流各樣點依次為E(23種)>D(14種)>F(4種)，湖泊各樣點A(9種)>C(8種)>B(6種)(表3)。

表3 魚類物種與功能群

各樣點的物種多樣性及均勻度情況如表4所示。

表4 各樣點魚類多樣性與均勻度

3.3 各樣點功能群多樣性

各個樣點魚類功能群分布情況如下：(1)雜食性和肉食性在各樣點均有分布，浮游生物食性僅在河流樣點的D、E存在，植食性僅在E樣地分布(圖4)；(2)產(chǎn)粘性卵類型在各樣點均有分布。河流下游F樣點僅有產(chǎn)粘性卵魚類(圖5)。

圖4 各樣點食性功能群分布

4 討論

全球淡水資源量僅占地球全部水資源的0.01%，卻養(yǎng)育了地球上6.0%以上的物種，因此全球各地淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性普遍較豐富[18]。同時與陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)相比，淡水生態(tài)系統(tǒng)受人類活動的影響最大，其生物多樣性下降的問題也更為嚴重[19]。如何有效保護和恢復(fù)淡水生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性，已成為全人類普遍關(guān)注的問題，也是世界各國政府正在致力尋求解決的重大問題。而作為與人類聯(lián)系最為緊密，受人類脅迫作用最為強烈的城市河流，其生態(tài)系統(tǒng)健康狀況和生物多樣性變化更應(yīng)該為人們所重視[20]。

圖5 各樣點產(chǎn)卵類型功能群分布

(1)河流沒有洄游魚類種類。從圖1可以看出，研究區(qū)域除湖泊外，河流樣地上有3座水壩，水壩對水文條件影響較大，會阻隔洄游通道，導(dǎo)致洄游物種數(shù)量減少甚至消失；同時水壩也破壞魚類生境多樣性，導(dǎo)致適應(yīng)激流性魚類數(shù)量減少甚至消失，而適宜緩流性魚類數(shù)量增加[21-22]。因此，洄游魚類在該河流中消失。

(2)河流中產(chǎn)浮性卵魚類較少，產(chǎn)沉性卵及粘性卵魚類較多。表明河流流速較緩慢，且有環(huán)境阻隔，不利于浮性卵魚類生存。植食性魚類僅細鱗鲴一種，僅在樣點E中出現(xiàn)一次。表明當?shù)爻尸F(xiàn)出區(qū)域生境破碎化，營養(yǎng)源減少以及食物鏈簡單化的特點[23]。

(3)人類干擾對魚類多樣性的影響較大。由于湖泊樣點A周邊環(huán)境受人為干擾小，所以其魚類多樣性也較大(Shannon-Wiener Index=1.682，為最高)，且每種魚的實際數(shù)量也較多(Simpson Index=0.752)；但都是均勻分布(Pielou index=0.766)的魚類，說明該樣點中生境較為單一。而C、D樣點與之相比，物種多樣性小，每種魚實際數(shù)量較少。而魚類分布的均勻度較差，說明樣點環(huán)境異質(zhì)性高，環(huán)境條件變化大(表4)。

河流樣點中，由于D、E樣點河岸未硬質(zhì)化、周圍少有人為干擾，因此魚類的物種豐富度較大；而硬質(zhì)化情況較大的風景休憩區(qū)F點，也是烏龍河的下游地區(qū)，僅有4種魚類，表明其承受的環(huán)境壓力較大；而且通過物種多樣性指數(shù)，發(fā)現(xiàn)E樣點的多樣性大(Shannon-Wiener Index=2.427，為最高)，但較多的物種實際數(shù)量不多(Simpson Index=0.139，為最低)，均勻度較高(Pielou index=0.774)，可以認為E樣點異質(zhì)性高，且環(huán)境因子變化不大。而F樣點物種多樣性最少(Shannon-Wiener Index=1.084，為最低)，其中少量物種數(shù)量不多(Simpson Index=0.139，為最低)，同時具有較高的均勻度(Pielou index=0.782)，說明該地生境較單一，且環(huán)境因子變化不大(表4)。

通過本次調(diào)查，并結(jié)合文獻資料[10,22,24]，本文認為造成該地魚類資源變化的主要原因有：

(1)水源短缺和污染。下游水量減少，同時河段魚類產(chǎn)卵場縮小，產(chǎn)浮性卵魚發(fā)育環(huán)境被破壞，繁殖受限，出現(xiàn)河流魚類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主的現(xiàn)象；此外，由于壩上蓄水區(qū)流速變緩，導(dǎo)致河流對于污染物的稀釋、擴散、遷移和凈化能力下降。壩下流水的流速趨于平穩(wěn)，水位大幅度下降甚至斷流，河底泥沙淤積，減弱了水體的擴散能力，影響了河流的自凈功能[25]，并因此導(dǎo)致河流水質(zhì)的惡化，生境趨于單一，這也可能是導(dǎo)致下游樣點F魚類物種多樣性急劇下降、均勻度提高的主要原因。值得注意的是，雖然與B、C兩個湖泊樣點相比，湖泊A的物種多樣性高，但環(huán)境異質(zhì)性較差，這可能是由于A樣點為自然湖泊，而該湖泊由于與烏龍河相連的天然河道被切斷，導(dǎo)致水源補充不足，水位逐年下降，導(dǎo)致生境單一，這可能是該點出現(xiàn)魚類多樣性和均勻度均較高特點的原因。

(2)生境單一。由于風景休憩區(qū)有大量人員往來，同時人工硬質(zhì)化的護岸導(dǎo)致魚類棲息地被破壞[25]，因此，從周圍土地利用類型來看(表1)，受人類干擾大的區(qū)域B、C、F樣點的魚類多樣性減小。

總之，從功能群上看，該流域魚類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主，而且純植食性魚類種類僅1種，同時，與其他兩個有人為管理的樣點(B和C樣點)相比，作為城市化后未做人為管理的湖泊A樣點，雖然物種多樣性較大，但其均勻度較低，說明缺乏人為管理的湖泊生境較趨單一。而對于河流樣點，原本魚類多樣性較大的河流(上游D和E)在經(jīng)過低頭壩、人工養(yǎng)殖、生活污染、水量減少等因素后，出現(xiàn)魚類多樣性下降，均勻度提高的現(xiàn)象(下游F)，推測：由于河流周邊土地利用類型的改變，導(dǎo)致下游污染加重，生境單一是其主要原因。本研究認為，缺乏水源補充、水體護岸硬質(zhì)化以及低頭壩攔河均造成城市河流及其附近水體中的魚類多樣性下降，因此造成生境單一化，魚類均勻度較高，推測周邊土地利用類型是造成以上現(xiàn)象的主要原因。當然也可能由于捕撈手段的限制，研究區(qū)域的魚類物種未全部捕獲，導(dǎo)致本研究存在一定的偶然誤差。

當前，隨著我國城市化步伐逐步加快，城市河流越來越多的環(huán)境問題開始逐漸暴露出來，因此，及時開展城市化地區(qū)的魚類資源調(diào)查，詳細記錄當?shù)佤~類種類，為深入了解城市建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響具有長遠意義。

致謝：衷心感謝原中國科學院南京地湖所研究員朱松泉老師親自指點魚類鑒別。

[1]宋慶輝,楊志峰.對我國城市河流綜合管理的思考[J].水科學進展,2002,13(3):377-382

[2]Poff L N,Allan D,Bain M B，et al.The natural flow regime,a paradigmfor river conservation and restoration[J].Biosci,1997,47:769-7841

[3]Karr J R.Assessment of biotic integrity using fish communities[J].Fisheries,1981,6(6):21-27

[4]Karr J R,Fausch K D,Angermeier P L,et al.Assessing biological integrity in running waters: A method and its rationale[R].Champaign:Illinois Natural History Survey,1986:1-31

[5]Kang B,He D M,Perrett L，et al.Fish and fisheries in the Upper Mekong:current assessment of the fish community, threat and conservation[J]. Reviews in Fish Biology and Fisheries,2009,19(4):465-480

[6]Barbour MTJ,Gerritsen BD,Snyder BD,et al.Rapid bioassessment protocols for use in streams and rivers:periphyton,benthic,macroinvertrbraes,and fish[M].Second Edition. Washington DC: Environmental Protection Agency,Office of Wetlands,Oceans,and Watersheds,1999:135

[7]朱松泉.中國淡水魚類檢索[M].南京:江蘇科學技術(shù)出版社,1995

[8]Ye S,Li Z,Lek-Ang S，et al.Community structure of small fishes in a shallow macrophytic lake (Niushan Lake) along the middle reach of the Yangtze River,China[J].Aquatic living resources,2006,19(4): 349-359

[9]Tang J,Ye S,Li W，et al.Status and historical changes in the fish community in Erhai Lake[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology 2013,31: 712-723

[10]解涵,金廣海,解玉浩,等.魚類產(chǎn)卵孵化方式及其適應(yīng)意義[J].河北漁業(yè),2010(3):53-57

[11]龔啟祥,宋越舜,毛羽.麥穗魚卵母細胞發(fā)生及其產(chǎn)卵類型的研究[J].浙江水產(chǎn)學院學報,1983,2(2):95-103

[12]李修峰,黃道明,謝文星,等.漢江中游銀 的繁殖生物學[J].水利漁業(yè),2005,25(2):23-24

[13]李海洋,張輝,郝輝.鯉魚,鯽魚,團頭魴的人工繁殖[J].畜牧與飼料科學,2010(5):60-61

[14]雷逢玉,王賓賢.泥鰍繁殖和生長的研究[J].水生生物學報,1990,14(1):60-67

[15]肖智. 鯰繁殖習性的研究[J].中山大學學報論叢,2000,20(5):41-44

[16]徐偉,曹頂臣.烏鱧的人工繁殖及仔魚攝食生長研究[J].水產(chǎn)學雜志,2001,14(2):16-20

[17]楊代勤,陳芳.黃鱔產(chǎn)卵類型及繁殖力的研究[J].湖北農(nóng)學院學報,1994,14(3):40-44

[18]Dudgeon D,Arthington A H,Gessner M O,et al. Freshwater biodiversity:importance,threats,status and conservation challenges[J]. Biological reviews,2006,81(2):163-182

[19]Sala O E,Chapin F S I,Armesto J J,et al.Global biodiversity scenarios for the year 2100[J].Science，2000,287:1770-1774

[20]宋慶輝,楊志峰.對我國城市河流綜合管理的思考[J].水科學進展,2002,13(3):377-382

[21]Kaneh P D，Lyons J，Nelson J E. Changes in the habitat and fish community of the Milwaukee River，Wisconsin，following removal of the Woolen Mills Dam[J].North American Journal of fisheries Management,1997,17(2):387-400

[22]賈銀濤，陳毅峰，陶捐，等.增江魚類群落特征及其歷史變化[J].資源科學，2013，35(7)：1490-1498

[23]朱曉君.長江河口潮間帶濕地底棲動物功能群及其生態(tài)學意義研究[D].上海:華東師范大學生命科學學院,2004：32-35

[24]張春光,趙亞輝,邢迎春,等.北京及其鄰近地區(qū)野生魚類物種多樣性及其資源保育[J].生物多樣性,2011,19(5):597-604

[25]Belyea L R,Lancaster J.Assembly rules within a contingent ecology[J]. Oikos，1999,86(3):402-416

(責任編輯：汪材印)

Study on Spatial Difference of Fish Community Structure of Wulong River in Anqing

WAN An1,2,3,HAN Xu2,ZHONG Ming1,ZHANG Xiaoke3,YU Daoping3,AN Shuqing1*

1.State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology,Nanjing University,Nanjing Jiangsu 210093;2.School of Resources and Environment,Anqing Normal University,Anqing Anhui,2460003.Institute of Freshwater Eecology,Anqing Normal University,Anqing 246000,China

Fish’s species and its change can reflect the status of environment.In this paper,Wulong River,a small watershed which was effected by urbanization was surveyed,and 24 species of fish in this watershed was found. Compared with upstream sites which was under lower human disturbance,a lower diversity and higher evenness were shown in the downstream site of river,but a higher diversity and evenness were observed in the lake which was under lower human disturbance. The difference of the functional group between these sites shown that sinking eggs and sticky eggs took the main status,and there are a quite number of omnivorous and detritus fish in the study area. The urbanization may be the major reason (including water shortage，simplified habitat and polluted water),which causes the above-mentioned phenomenon. The local fishery resource must be timely surveyed and detailedly recorded in urbanized area. And in a long run,these works can help us to deeply understand the influences of urbanization on the river ecosystem health.

urbanization,river,community structure

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.06.028

2015-03-12

國家水體污染控制與治理科技重大專項子課題“淮河流域水生態(tài)功能三四級分區(qū)”(2012ZX07501002-003)；安徽省自然科學基金項目“控制沼澤化湖泊菰群落過度繁殖的水位調(diào)控技術(shù)研究”(1508085QD75)；安徽省教學研究項目“研究型生態(tài)學野外教學改革與實踐——以安慶師范學院龍山校區(qū)為平臺”(2013jyxm150)；安慶師范學院博士科研啟動基金(044-K05000130032) 安慶師范學院青年科研基金(044-120001000003)。

萬安(1980-), 安徽安慶人，博士研究生，講師，主要研究方向：魚類生態(tài)學。

*通訊作者：安樹青(1963-)，河北張家口人，博士生導(dǎo)師，教授，主要研究方向：濕地生態(tài)學。

S932

A

1673-2006(2015)06-0105-06