珠江水系魚類群落多樣性空間分布格局

帥方敏,李新輝,*,劉乾甫,李躍飛,楊計平,李 捷,陳方燦

1 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所, 廣州 510380 2 農(nóng)業(yè)部珠江中下游漁業(yè)資源環(huán)境重點野外科學(xué)觀測試驗站, 肇慶 526100 3 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江流域漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)與生態(tài)修復(fù)重點實驗室, 廣州 510380

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珠江水系魚類群落多樣性空間分布格局

帥方敏1,2,3,李新輝1,2,3,*,劉乾甫1,2,3,李躍飛1,2,3,楊計平1,2,3,李 捷1,2,3,陳方燦1,2,3

1 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所, 廣州 510380 2 農(nóng)業(yè)部珠江中下游漁業(yè)資源環(huán)境重點野外科學(xué)觀測試驗站, 肇慶 526100 3 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江流域漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)與生態(tài)修復(fù)重點實驗室, 廣州 510380

珠江是我國南方第一大河,是我國重要淡水漁業(yè)生產(chǎn)基地和水生生物資源基因庫。珠江魚類在維持生物多樣性、提供魚類種質(zhì)資源方面舉足輕重。但是到目前為止,關(guān)于其魚類空間分布格局的研究甚少。特別是近幾十年來各種水工建設(shè)和過度捕撈使得漁業(yè)資源急劇衰退,魚類空間分布的研究顯得尤為重要。2015年對珠江全流域13個站位進(jìn)行了全面調(diào)查,共采集漁獲物10119尾,隸屬于94種72屬17科。鯉科魚類占顯著優(yōu)勢,其次種類較多的依次為鲿科、鰍科。采用非度量多維標(biāo)度排序(NMDS)方法對魚類群落空間分布特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明珠江魚類被劃分為3個類群,即以餐、南方擬餐、黃顙魚等小型魚類為主的中上游類群、以赤眼鱒、鯪魚、廣東魴等中型魚類為主的中下游類群和以羅非魚為主的重要支流類群。同時發(fā)現(xiàn)中下游物種多樣性高,上游及河口江段多樣性低的格局。采用冗余分析方法(RDA)分析了魚類多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)年均氣溫、降雨量、年均徑流量、河流寬度與透明度是珠江水系河流魚類群落結(jié)構(gòu)差異的主要影響因子,其中年均氣溫是影響魚類群落分布的最關(guān)鍵因子之一。與歷史資料對比后發(fā)現(xiàn),珠江魚類種類明顯減少、空間分布也發(fā)生了巨大改變。研究是珠江水系野生漁業(yè)資源長期調(diào)查的一部分,研究結(jié)果將對漁業(yè)資源的多樣性保護(hù)和可持續(xù)利用具有指導(dǎo)意義。

多樣性；空間分布；珠江；NMDS；RDA；環(huán)境因子

空間分布格局是物種在長期進(jìn)化過程中形成的一種適應(yīng)性特征,集中反映了異質(zhì)性生境對物種空間資源利用的影響[1-2]。近年來,隨著基于系統(tǒng)保護(hù)理念的“新保護(hù)生物學(xué)”的興起和發(fā)展,針對不同尺度保護(hù)對象(如群落、生態(tài)系統(tǒng)等)的空間分析已經(jīng)成為一種必不可少的研究手段[3- 6]。魚類群落多樣性空間分布格局及其影響因素是種群生態(tài)學(xué)研究的重要問題之一[7]。河流魚類群落的空間結(jié)構(gòu)具有一定的自組織性并且遵循非隨機(jī)過程[8- 9],已有研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境過濾是魚類多樣性空間異質(zhì)性的重要原因之一[10- 12]。對于河流魚類,這樣的環(huán)境過濾因子包括：水流速度、溶氧濃度、水溫以及水體有機(jī)物質(zhì)等[13- 14]。如河流水文的變化會影響魚類的攝食策略進(jìn)而影響魚類在空間上的分布[15]。

由于全球漁業(yè)資源急劇衰退,建立在生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上的科學(xué)漁業(yè)資源管理方法就顯得尤為重要[16- 17]。弄清魚類空間分布格局及其影響因素是有效管理的第一步[18]。因此,魚類群落的時空格局分析已經(jīng)成為魚類多樣性保護(hù)與水生生態(tài)研究的重要內(nèi)容之一[19- 20],是漁業(yè)資源保護(hù)和可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。同時魚類多樣性時空格局研究不僅了解魚類的分布情況,對于洄游軌跡[21],識別生物多樣性保護(hù)的“熱點”地區(qū)都具有重要意義[22]。

珠江是我國南方第一大河,是我國重要淡水漁業(yè)生產(chǎn)基地和水生生物資源基因庫,分布魚類約385種(包括河口魚類),其中特有魚類約126種,被列入國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)品種的有25種。珠江魚類在維持生物多樣性、提供魚類種質(zhì)資源方面舉足輕重。但是到目前為止,關(guān)于珠江水系魚類空間分布格局的研究甚少。只是在90年代對本流域進(jìn)行過一次漁業(yè)資源方面的調(diào)查研究[23],調(diào)查發(fā)現(xiàn)鯉科魚類164種,占絕對優(yōu)勢。但是對魚類群落空間分布特征以及影響因素并未作系統(tǒng)分析,已滿足不了現(xiàn)代漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)和科學(xué)管理的需要。特別是近幾十年來,水壩、航道工程建設(shè)和過度捕撈使魚類通道受阻、產(chǎn)卵場消失,導(dǎo)致漁業(yè)資源急劇衰退,關(guān)于珠江流域魚類空間分布的研究顯得尤為重要。因此本研究依據(jù)2015年對珠江全流域的調(diào)查數(shù)據(jù),應(yīng)用非度量多維尺度分析和多元分析方法對珠江流域現(xiàn)有的魚類群落多樣性、空間分布格局及魚類群落與環(huán)境因子之間的相互關(guān)系進(jìn)行分析,了解高強(qiáng)度梯級開發(fā)50年后魚類群落多樣性現(xiàn)狀,同時分析了影響魚類群落分布的環(huán)境因素,為珠江魚類的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點

珠江是中國境內(nèi)第三長河流,橫貫華南大地。珠江流域片位于 97°39′ —117°18′E,3°41′—29°15′N之間,北回歸線橫貫流域的中部,屬于熱帶-亞熱帶氣候。其主干流發(fā)源于云南沾益縣馬雄山,流經(jīng)云南、貴州、廣西、廣東等4個省區(qū),在磨刀門入南海,全長2217km。本研究共設(shè)采樣點13個,幾乎覆蓋整個珠江流域的干流和重要支流。具體采樣點信息及分布分別見表1和圖1。河流等級的劃分依據(jù) Horton[24]提出的水系組成理論,即把流域內(nèi)的干流作為一級河流,匯入干流的支流作為二級河流,匯入二級河流的支流作為三級河流,依次類推。

表1 各采樣點具位置信息表

圖1 采樣點示意圖Fig.1 Sample sits

1.2 數(shù)據(jù)收集

于2015 年3、6、9月和11月分別在各采樣站位進(jìn)行魚類采樣,每個采樣點每次采樣時間為1d,如遇雨天則擇期再進(jìn)行。采樣方法為每日蹲守在各采樣點碼頭對漁獲物進(jìn)行抽樣購買,調(diào)查的漁具主要為蝦籠、定置刺網(wǎng)、撒網(wǎng)和流刺網(wǎng)。每種網(wǎng)具各購買一船,同時統(tǒng)計漁船作業(yè)時間和網(wǎng)具大小。采集到的標(biāo)本經(jīng)現(xiàn)場拍照、稱重、測體長、穿標(biāo)簽后帶回實驗室鑒定、分析和保存。魚類鑒定依據(jù)廣東淡水魚類志[25]、廣西淡水魚類志[26]與珠江魚類志[27]。

水溫,pH,溶氧、電導(dǎo)率,氧化還原電位,鹽度,總可溶性固體等理化因子使用YSI便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀(6600,美國)測定。水體透明度采用塞氏盤法于現(xiàn)場測定。年均氣溫、徑流量數(shù)據(jù)由珠江漁業(yè)管理委員會提供。降水量通過天氣在線網(wǎng)址獲得http://www.weatheronline.co。

1.3 數(shù)據(jù)分析

非度量多維尺度分析方法(NMDS)是一種將多維空間的研究對象(樣本或變量)簡化到低維空間進(jìn)行定位、分析和歸類,同時又保留對象間原始關(guān)系的數(shù)據(jù)分析方法,由于該方法不依賴于研究對象間精確的相似或相異性數(shù)據(jù),僅需要研究對象之間等級關(guān)系即可,因此是一個極其靈活的排序方法[28]并且廣泛應(yīng)用于水生生態(tài)系統(tǒng)[29- 30]。非對稱典范分析被認(rèn)為是分析物種變量與解釋變量之間復(fù)合關(guān)系的最佳選擇。其中,冗余分析(RDA)其實質(zhì)是將回歸分析與主成分分析(PCA)相結(jié)合,從統(tǒng)計學(xué)的角度來評價一個或一組變量與另一組多變量數(shù)據(jù)之間的復(fù)合關(guān)系。由于其能將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,不需要對原數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)檢驗,又被認(rèn)為優(yōu)于其他典范分析方法[31- 32],因此被廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域[31]。RDA分析方法能有效地對多環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計檢驗,并確定對魚類群落多樣性變化具最大解釋能力的最小變量組[28]。因此本研究利用NMDS分析珠江水系魚類群落的空間分布特征,同時采用RDA分析環(huán)境變量是如何影響珠江水系魚類群落多樣性的分布的,并且找出影響最大的環(huán)境因子。本研究將不同網(wǎng)具采集到的漁獲通過標(biāo)準(zhǔn)化(換算成單位時間單位面積的漁獲數(shù)量)后再合并作為每個采樣點的魚類種群數(shù)據(jù)。由于原始數(shù)據(jù)較離散,魚類種群數(shù)據(jù)進(jìn)行Hellinger轉(zhuǎn)換,棲息地環(huán)境因子進(jìn)行l(wèi)oge(y+1) 轉(zhuǎn)換[32],使得滿足方差分析的正態(tài)性,其中物種變量是魚類種群數(shù)據(jù),解釋變量是環(huán)境因子。同時分析各采樣點Shannon-Wiener 指數(shù)(H′) 和物種均勻度指數(shù)(J′),其計算方法依據(jù)馬克平和劉玉明[33]。所有的分析過程通過R統(tǒng)計軟件完成。

2 結(jié)果

2.1 環(huán)境參數(shù)

珠江各采樣江段的環(huán)境參數(shù)及理化因子的平均值見表1。 結(jié)果表明：從上游到下游,徑流量、氣溫、降雨量都呈現(xiàn)升高的趨勢。氧化還原電位、總可溶性固體、透明度顯著減少(圖2)。溶解氧、pH 值則表現(xiàn)為增加后減小的趨勢。鹽度和氨氮在各采樣點之間沒有明顯的變化(圖2)。S2(北盤江都格鎮(zhèn)江段)站位的pH值呈強(qiáng)酸性(圖2),主要是由于該河段有洗煤廠,導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴(yán)重。

圖2 各江段環(huán)境變化圖Fig.2 The change of physicochemical characteristics in the different section of Pearl River

2.2 物種組成

2015年在整個流域13個采樣點共采集漁獲物10119尾,共鑒定94種,隸屬于17科72屬。以鯉形目種類最多(52 種),占總數(shù)的 55%,其次是鱸形目(16 種),占總數(shù)的 17%。以鯉科魚類占明顯優(yōu)勢,鯉科49 種,占總種類數(shù)的 52%,其次是鲿科7 種占總種類數(shù)的7%。這與珠江水系魚類1989 年的區(qū)系組成一致[23]。但是在采樣點S2(北盤江都格鎮(zhèn)江段)只采到了光唇裂腹魚(Schizothoraxlissolabiatus)一種,該地區(qū)漁業(yè)資源極度匱乏。

各個采樣點之間優(yōu)勢種組成差異顯著(表2)。餐(Hemiculterleucisculus)是整個干流及郁江、北江的唯一共有優(yōu)勢種。各條江段的優(yōu)勢種都是以小型魚類居多,特別是南盤江、北盤江江段,以馬口魚(Opsariichthysbidens)、越鲇(Siluruscochinchinensis)等小型魚類為主要優(yōu)勢種。只有在下游潯江、西江江段,以赤眼鱒(Squaliobarbuscurriculus)、廣東魴(Megalobramaterminalis)、鯪魚(Cirrhinusmolitorella)為主要優(yōu)勢種。除了在南盤江江段有大量草魚,傳統(tǒng)的四大家魚(青、草、鰱、鱅)都不再是優(yōu)勢種。入侵魚類羅非魚(Oreochromisniloticus)在5個江段都是主要的優(yōu)勢種,革胡子鲇(Clariasleather)是紅水河大化江段的優(yōu)勢種,這都說明整個珠江流域外來水生生物入侵嚴(yán)重。

表2 珠江水系各調(diào)查江段魚類群落的優(yōu)勢種

續(xù)表種名Species南盤江北盤江紅水河西江柳江郁江東江北江S1S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S134 鲇形目SILURIFORMES4．1 鲿科Bagridae斑鱯Hemibagrusguttatus6．586．565．06黃顙魚Pelteobagrusfulvidraco11．517．28瓦氏黃顙魚Pelteobagrusvachelli9．16．589．94粗唇鮠Leiocassiscrassilabris8．269．56．634．2 胡子鲇科Clariidae革胡子鲇Clariasgariepinus14．474．3 鲇科Siluridae鲇Silurusasotus19．528．6越鲇Pterocrytiscochinchinensis40

各站位的數(shù)據(jù)表示該種類尾數(shù)百分比;由于S2站位只采到光唇裂腹魚一種,因此不參與后續(xù)分析

圖3 珠江魚類群落結(jié)構(gòu)聚類和排序分析 Fig.3 Ordination of sampling sites in a two-dimensional NMDS in the Pearl River

2.3 魚類群落空間聚類分析

采用非度量多維標(biāo)度排序(NMDS)方法對魚類群落空間分布特征進(jìn)行了聚類與排序,結(jié)果表明珠江魚類被劃分為 3 個類群, 即以餐、南方擬餐、黃顙魚等小型魚類為主的中上游類群(S3、S4、S5、S6)、以赤眼鱒、鯪魚、廣東魴等中型魚類為主的中下游類群(S7、S8、S9、S10、S11)、及以羅非魚為主的重要支流類群(S1、S11、S12)。同時發(fā)現(xiàn)魚類群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)顯著空間自相關(guān),除S1、S11、S12這三個采樣點為重要支流聚為一類外,其他采樣點都表現(xiàn)為在地理空間上相近的點聚為一類(圖3)。

2.4 多樣性空間特征

對珠江魚類生物多樣性進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)(圖4),珠江魚類 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)值為1.83—2.93。從上游到下游,Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)變化較大,最大值在出現(xiàn)在S9(黔江桂平江段)站位,最小值出現(xiàn)在 S3(北盤江貞豐縣江段)站位。物種均勻度指數(shù)最高值出現(xiàn)在S4(紅水河天峨縣江段),最低出現(xiàn)在近河口肇慶江段?？臻g上總體呈現(xiàn)出珠江中下游物種多樣性高,均勻度高,上游及河口江段多樣性指數(shù)低,均勻度低的趨勢。

圖4 珠江流域魚類群落物種多樣性、均勻度指數(shù)空間分布Fig.4 The value of Shannon-Wiener (H) and species evenness (J) of fish communities in the Pearl River

2.5 多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系

對各站位魚類群落與各環(huán)境因子之間進(jìn)行冗余對應(yīng)分析(RDA)后發(fā)現(xiàn)氣溫、降雨量、徑流量、河寬與透明度等環(huán)境因子因子貢獻(xiàn)于RDA軸1,PH、溶氧等環(huán)境因子主要貢獻(xiàn)于RDA軸2, 軸1和軸2能共同解釋所有變量的64%,這對于生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)來講,模擬效果較好(圖5)?？傮w上,沿著軸1,從左到右,采樣點呈現(xiàn)出從上游到下游的空間變化趨勢。上游站位的魚類群落結(jié)構(gòu)主要受水體透明度和氧化還原電位等水體化學(xué)指標(biāo)的影響,下游站位的魚類群落結(jié)構(gòu)主要受年均氣溫、降雨量、年均徑流量與河流寬度等氣候因子的影響。經(jīng)過1000次隨機(jī)置換檢驗發(fā)現(xiàn),年均氣溫、降雨量、年均徑流量、河流寬度與透明度是珠江水系河流魚類群落結(jié)構(gòu)差異的最主要影響因子(P<0. 05)。

3 討論3.1 珠江魚類群落演變特點

與歷史資料[23]比較發(fā)現(xiàn),珠江魚類群落發(fā)生了巨大改變,主要表現(xiàn)為：(1)種類減少。歷史資料記載珠江水系分布有魚類 385 種,其中淡水魚類256種。本次調(diào)查只采集到淡水魚類91種,河口魚類3種,雖然本次調(diào)查的次數(shù)有限,但是根據(jù)物種數(shù)多,被采集到的頻率大這一原則,也說明整個珠江水系漁業(yè)資源銳減。鰣Tenualosareevesii、鯮Luciobramamacrocephalus、鳤Ochetobiuselongatus等瀕危魚類在近年的調(diào)查中未見。 其中采樣點云南省曲靖市沾益縣為珠江的源頭,但據(jù)實地考察與走訪之后發(fā)現(xiàn)該河段魚類極少,也無捕魚的漁民。采樣點貴州省六盤水市水城縣都格鎮(zhèn)魚類也極少,在本研究采樣期間,只采到了裂腹魚一種。據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹磻?yīng),該河段由于有洗煤廠,導(dǎo)致該江段水質(zhì)呈強(qiáng)酸性,水質(zhì)污染嚴(yán)重,魚類資源銳減。(2)各江段主要經(jīng)濟(jì)魚類發(fā)生巨大改變。歷史記載,南北盤江由于流經(jīng)崇山峻嶺,河水湍急,主要以游泳能力強(qiáng)的白屬魚類為主,占當(dāng)?shù)佤~產(chǎn)量的50%—70%[23]。然而在本文的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在這兩江段白屬魚類并不多,取而代之的是餐和越南鲇等小型魚類。珠江中上游廣西江段原以烏原鯉(Procyprismerus)、石鱖(Coreopercawhiteheadi)等為主,但是本文的調(diào)查卻發(fā)現(xiàn),現(xiàn)今以斑鱯(Mystusguttatus)、巴馬擬纓(Pseudocrossocheilusbamaensis)等定居型魚類為主。珠江中下游西江干支流,原以四大家魚等大型魚類為主要優(yōu)勢種,然而現(xiàn)今主要以赤眼鱒、鯪魚、廣東魴等中型魚類為主。除鰱在珠江流域較為常見外,青魚、草魚和鱅并不多見。(3)洄游性種類在珠江中上游江段消失,半洄游性魚類數(shù)量十分稀少。 歷史資料記載在珠江中上游黔江、潯江、紅水河江段都分布有鰣魚、七絲鱭(Coiliagrayi)、日本鰻鱺(Anguillajaponica)、三線舌鰨 (Cynoglossustrigrammus)、弓斑東方鲀 (Takifuguocellatus)等洄游性種類,鰣魚、三線舌鰨已經(jīng)多年未采集到,其他種類則分布在下游江段。本次調(diào)查數(shù)據(jù)與歷史記載對比具體見表3。

表3 珠江水系漁業(yè)資源2015年調(diào)查結(jié)果與歷史資料對比表

3.2 生物入侵嚴(yán)重

外來種羅非魚已經(jīng)是遍布整個流域,甚至在上游寒冷的南盤江,都有其自然種群。這說明,溫度已經(jīng)不能限制羅非魚在整個珠江水系的擴(kuò)散。羅非魚從養(yǎng)殖水體逃逸后,在珠江水系擴(kuò)散并建群[34- 35],在南盤江、紅水河、東江和北江,羅非魚已經(jīng)躋身于優(yōu)勢種。同時革胡子鲇的種群數(shù)量也在擴(kuò)大,在洪水河大化江段,其是主要優(yōu)勢種。珠江流域地處熱帶-亞熱帶氣候帶,年均溫度約23℃,具有適合羅非魚生長繁殖的自然環(huán)境[36],而珠江下游的廣東省又是我國羅非魚養(yǎng)殖大省,因此珠江流域已是我國羅非魚入侵的高危地區(qū)。這說明在整個珠江流域外來水生生物安全面臨嚴(yán)重威脅,控制形勢十分嚴(yán)峻。

3.2 群落空間分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系

魚類群落的時空格局主要由于環(huán)境因子在時空尺度上的異質(zhì)性引起,是各種環(huán)境因子(人類干擾、地理氣候、水文因子、河流大小等級等)的綜合反映[37- 38]。本研究中的珠江魚類被劃分為中上游類群、中下游類群和重要支流3 個類群。表明上游魚類群落結(jié)構(gòu)和下游差異顯著。

影響魚類群落分布的主要因子有很多,一般認(rèn)為水深、溫度、溶解氧、渾濁度、水系、河床底質(zhì)類型、坡度、和河流平均寬度是影響魚類群落分布的關(guān)鍵因子[39- 41]。我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)年均氣溫、降雨量、年均徑流量、河流寬度與透明度是珠江水系河流魚類群落結(jié)構(gòu)差異的最主要影響因子。河寬代表調(diào)查站位魚類群落可以自由活動的面積,河流越寬,魚類活動空間越大,生存空間是影響魚類群落的一個重要因素[42]。同時降雨量與徑流量都是影響魚類生存與繁殖的重要因子,珠江水系里大多數(shù)魚類都受河流徑流量的影響[43]。透明度是水體污染程度的一個綜合表征,透明度過高或過低都會對魚類的攝食、繁育有一定的影響。

在我們的研究中發(fā)現(xiàn)河流江段年均氣溫是影響魚類群落分布的最關(guān)鍵因子之一。該研究結(jié)果與氣候和能量假設(shè)模型的說法一致,也即能量是物種生存的重要資源,一個地區(qū)物種的承載能力取決于能量的多少。熱帶地區(qū)由于有更多的能量輸入,因而能夠形成更多的生境以及能夠維持更多的物種。環(huán)境能量的增加會提高一個地區(qū)的凈初級生產(chǎn)力,增加生物量的積累,從而為各種動物的生存提供更多的食物資源,使更多的個體能夠共存,從而提高了該地區(qū)的物種多樣性。同時一部分學(xué)者認(rèn)為在環(huán)境能量較高的地區(qū),動植物生理活動更加活躍,可以將更多的能量用于繁殖及養(yǎng)育后代,促進(jìn)更多的遺傳變異,產(chǎn)生更多的新物種。也即較高的環(huán)境能量產(chǎn)生更高的物種物種分化速率[44- 46]。

致謝：武智、朱書禮幫助野外數(shù)據(jù)收集，特此致謝。

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Spatial patterns of fish diversity and distribution in the Pearl River

SHUAI Fangmin1,2,3, LI Xinhui1,2,3,*, LIU Qianfu1,2,3, LI Yuefei1,2,3, YANG Jiping1,2,3, LI Jie1,2,3, CHEN Fangchan1,2,3

1PearlRiverFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Guangzhou510380,China2ExperimentalStationforScientificObservationonFisheryResourcesandEnvironmentintheMiddleandLowerReachesofPearlRiver,MinistryofAgriculture,Zhaoqing526100,China3KeyLaboratoryoftheConservationandEcologicalRestorationofFisheryResourceinthePearlRiver,Guangzhou510380,China

The Pearl River, which is 2400 km long and flows into the South China Sea, is the longest river in subtropical southern China. The warm humid climate of the region, which promotes high species diversity, has resulted in significant aquatic biodiversity and the development of lucrative commercial fisheries. Nevertheless, studies on the spatial distribution of fish communities in the Pearl River system are limited, especially, considering the decline in global fishery resources due to numerous anthropogenic stressors, such as overfishing, dam construction, introduction of invasive species, and climate change. Thus, studies on the spatial distribution of fish species in the Pearl River are urgently needed. This study investigated the spatial patterns of fish diversity and distribution in the Pearl River Basin based on an investigation of 13 sample sites. A total of 10,119 individual fishes were collected during the study period, comprising 94 taxa representing 17 families and 72 genera. The Cyprinidae family, representing 49 taxa, accounted for 52% of the total number of fish species collected. Cyprinidae were the dominant family in the Pearl River, followed by Bagridae (7%; seven species) and Cobitidae (4%; four species). Non-metric multidimensional scaling (NMDS) was applied to the collected data and three separate groups were identified. The spatial variation in upstream fish assemblages differed significantly from that in downstream assemblages (P<0.05), although clustering and diversity showed a significant spatial autocorrelation. A significantly high species diversity was recorded in the Pearl River, but low species diversity existed in the up and downstream reaches. Redundancy analysis was used to describe the relationship between the diversity patterns of fish species and associated environmental factors. Temperature, precipitation, water discharge, river width, and water chemistry play important roles in species diversity, with the average annual temperature accounting for the largest proportion of variance. A comparison with historical data for the Pearl River revealed a dramatic decline in fish species and a significant change in the spatial distribution of fish communities. Currently, the most serious threat to the ecology of the Pearl River network is the invasion of alien species. For example, non-native tilapia are now widely distributed in most of the Pearl River system, even surviving in the cooler, upper reaches of the Nanpanjiang River. In the Hongshuihe, Beijiang, and Dongjiang Rivers, tilapia is the dominant species recorded and has frequently been collected in the middle and lower reaches of the Pearl River. The present study is part of a long-term investigation into the wild fishery resources of the Pearl River. Therefore, understanding the processes outlined in this study will assist in the conservation of fish community diversity, which is critical to the success and sustainability of commercial fisheries in the Pearl River. Regularized discriminant analysis (RDA) is used by ecologists to relate a dataset (Y) of response variables (such as species abundance) to a second dataset (X) of explanatory variables (often environmental factors) and consistently outperformed other statistical tests using all the data in this study.

diversity; spatial distribution pattern; Pearl River; NMDS; RDA; environmental factors

國家自然科學(xué)基金青年項目(31400354)；中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項目(2015B01PT01)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(201303048)

2016- 01- 13; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2016- 12- 19

10.5846/stxb201601310222

*通訊作者Corresponding author.E-mail: lxhui01@aliyun.com

帥方敏,李新輝,劉乾甫,李躍飛,楊計平,李捷,陳方燦.珠江水系魚類群落多樣性空間分布格局.生態(tài)學(xué)報,2017,37(9):3182- 3192.

Shuai F M, Li X H, Liu Q F, Li Y F, Yang J P, Li J, Chen F C.Spatial patterns of fish diversity and distribution in the Pearl River.Acta Ecologica Sinica,2017,37(9):3182- 3192.