撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)及主要物種生長特征

陳 旭 劉雄軍 孫威威 徐 陽 楊麗敏 吳小平, 歐陽珊

(1.南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,南昌 330031;2.南昌大學(xué)資源環(huán)境與化工學(xué)院,南昌 330031)

撫河源自然保護(hù)區(qū)位于江西省東南部,廣昌縣西南部的武夷山脈余脈北坡與雩山山脈西南坡,總面積為81.9 km2。保護(hù)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,雨量充沛,陽光充足,四季分明,十分有利于動植物的繁衍生息。保護(hù)區(qū)水系屬撫河流域,區(qū)內(nèi)有姚西河、坪背河、招禾河、麻坑河、桐斜河、橫路河等河流匯集形成撫河發(fā)源地及源頭區(qū)。撫河是江西省的第二大河流,擁有豐富的魚類資源,對鄱陽湖流域魚類資源的補(bǔ)充和維持具有重要意義[1]。魚類具有重要的經(jīng)濟(jì)與社會價值,也是世界上受威脅較嚴(yán)重的類群之一[2,3]。近年來,由于過度捕撈、水體污染、涉水工程等人類活動及極端氣候的影響,撫河流域魚類多樣性正面臨多重威脅[4,5]。關(guān)于撫河魚類研究主要集中于撫河中下游[1,6—8],而撫河源頭區(qū),即撫河源自然保護(hù)區(qū)的魚類缺乏系統(tǒng)研究,作者結(jié)合撫河源自然保護(hù)區(qū)科學(xué)考察,調(diào)查了保護(hù)區(qū)的魚類資源,以期掌握保護(hù)區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)和主要魚類生長特征。研究結(jié)果能為該保護(hù)區(qū)魚類資源的保護(hù)、利用與管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本采集

作者在撫河源自然保護(hù)區(qū)主要溪流設(shè)置了8個采樣點(diǎn): 即驛前鎮(zhèn)赤嶺村招禾河洪水坑、西港,分別用ZHR1、ZHR2表示;驛前鎮(zhèn)姚西村姚西河胡洋溪、天井溪,分別用YXR1、YXR2表示;桐斜村關(guān)刀口桐斜河(TXR);橫路村橫路河(HLR);坪背村坪背河(PBR);楊溪鄉(xiāng)東坑村楊溪港(YXG,圖1)。分別于2018年5月和7月,在保護(hù)區(qū)工作人員和當(dāng)?shù)貪O民協(xié)助下,采用絲網(wǎng)、地籠以及少量電捕等方式對8個樣點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)本采集,現(xiàn)場對標(biāo)本拍照,測量體長(cm)和體重(g)。將采集的標(biāo)本用10%福爾馬林溶液固定,帶回實(shí)驗(yàn)室。標(biāo)本鑒定參照魚類志[9,10]等資料。采樣同時用GPS定位系統(tǒng)測定各采樣點(diǎn)的經(jīng)度、緯度等。

1.2 數(shù)據(jù)處理

魚類采樣完整性分析基于Inext Online網(wǎng)站的豐富度稀釋性曲線方法,對研究區(qū)域魚類的采樣完整性進(jìn)行分析[11]。

優(yōu)勢種確定相對重要性指數(shù)(Index of Relative Importance,IRI)綜合了個體數(shù),生物量和出現(xiàn)頻率3個因素,因此選擇相對重要性指數(shù)(IRI)對群落優(yōu)勢種進(jìn)行區(qū)分[12]。

式中,N為某一種魚類的尾數(shù)占總尾數(shù)的比例,W為某一種魚類的生物量占總生物量的比例,F為某一種魚類出現(xiàn)的采樣點(diǎn)占總采樣點(diǎn)的比例。IRI＞1000為優(yōu)勢種[13]。

多樣性分析采用以下多樣性特征值分析群落多樣性:

Margalef 豐富度指數(shù)[14]:

Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)[15]:

圖1 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類采樣示意圖Fig.1 Sampling sites in the Fuheyuan Nature Reserve

Pielou 均勻度指數(shù)[16]:

式中,S為一個取樣中的物種總數(shù),N為一個取樣中總尾數(shù),Pi為第i種占總尾數(shù)的比例。

β多樣性指數(shù)Cody指數(shù)(βc)表示不同區(qū)域間的生境差異和變化[17]。

式中,g表示區(qū)域A有,區(qū)域B沒有;l表示區(qū)域B有,區(qū)域A沒有。

Routledge指數(shù)(βr)表示不同區(qū)域間的魚類分化和隔離程度[18]。

式中,S為A和B兩個區(qū)域總的魚類物種數(shù),r表示A和B兩個區(qū)域共有的魚類物種數(shù)。

相似性分析Jaccard相似性系數(shù)(Cj):

式中,j為兩區(qū)域共有魚類物種數(shù),a、b分別為區(qū)域A、B的魚類物種數(shù)。當(dāng)Cj為0—0.25時為極不相似;0.25—0.50為中等不相似;0.50—0.75為中等相似;0.75—1.00為極相似[19]。

體長體重的相關(guān)性使用 Mircrosoft excel 2007 軟件對重要魚類的體長和體重等測量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,并作體長和體重分布圖,對魚類體長和體重的關(guān)系進(jìn)行曲線擬合[20],公式如下:

式中,W為魚類個體體重,L為魚類個體體長,a和b為待定擬合方程常數(shù)。當(dāng)b值接近于3時,魚類種群呈等速增長。當(dāng)b值不等于3 時,魚類種群呈異速增長[21]。

2 結(jié)果

2.1 采樣點(diǎn)生境特征

撫河源自然保護(hù)區(qū)河流主要為溪流,各采樣點(diǎn)海拔為252—319 m,河流寬度為0.8—10.0 m,水深為0.1—2.5 m。水質(zhì)整體較為清澈,水流時而湍急,時而平緩,深潭與淺灘交錯。河床底質(zhì)主要為泥沙和礫石,一些溪流有巖石分布(表1)。楊溪港建有楊溪水庫;保護(hù)區(qū)溪流沿途大多有村民居住,村民主要種植蓮和水稻。

2.2 魚類種類組成及分布

本次采樣共獲得魚類標(biāo)本286尾,經(jīng)鑒定,撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類隸屬于4目9科18屬20種(表2)。其中鯉形目最多,11種,占總種數(shù)的55%,其次為鲇形目和鱸形目,分別為4種,各占總種數(shù)的20%;合鰓魚目最少,1種,占總種數(shù)的5%。以科水平看,鯉科種類最多,有9 種,占總種數(shù)的45%。物種數(shù)分布顯示,楊溪港的物種數(shù)最多,有11種;其次為桐斜河,有9種;橫路河最少,僅4種(表2)。基于較高的采樣完整性和Chao I值超過95%,說明研究區(qū)域魚類的采樣深度足夠,能代表保護(hù)區(qū)魚類多樣性(圖2)。

2.3 魚類生態(tài)類型

從食性來看,肉食性與雜食性魚類各10種,分別占總種數(shù)的50%,未發(fā)現(xiàn)植食性魚類。從棲息水層來看,底層魚類最多,12種,占總種數(shù)的60%;中下層魚類次之,6種,占總種數(shù)的30%;中上層魚類最少,2種,占總種數(shù)的10%。從生活習(xí)性來看,定居性魚類最多,12種,占總種數(shù)的60%;山溪性魚類,8種,占總種數(shù)的40%;未發(fā)現(xiàn)洄游性魚類(表2)。

表 1 撫河源自然保護(hù)區(qū)采樣點(diǎn)的生境特征Tab.1 Habitat characteristics of sampling sites in the Fuheyuan Nature Reserve

2.4 魚類瀕危狀況

根據(jù)中國脊椎動物紅色名錄[22]評估撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類瀕危狀況(表2),無危魚類最多,16種,占總種數(shù)的80%;數(shù)據(jù)缺乏的魚類4種,占總種數(shù)的20%。IUCN評估分析顯示,無危魚類最多,11種,占總種數(shù)的55%;數(shù)據(jù)缺乏的魚類有3種,占總種數(shù)的15%;未評估的魚類有4種,占總種數(shù)的20%;瀕危魚類為黑尾?(Liobagrus nigricauda);易危魚類為鯉(Cyprinus carpio)。

2.5 魚類群落結(jié)構(gòu)分析

IRI分析顯示,撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類優(yōu)勢種為側(cè)條光唇魚、鯽、寬鰭鱲(IRI＞1000,表3)。

2.6 魚類物種多樣性的空間變化

撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類多樣性指數(shù)分析顯示(表4),楊溪港、坪背河、胡洋溪和西港的物種多樣性較高,洪水坑、天井溪、桐斜河和橫路河的多樣性較低。

2.7 β多樣性指數(shù)

βc指數(shù)分析顯示,楊溪港與橫路河、桐斜河、天井溪和胡洋溪的βc指數(shù)較高,說明這些河流間魚類的生境差異較大。洪水坑與橫路河、胡洋溪、天井溪、坪背河間的βc指數(shù)較低,說明這些河流間魚類的生境差異較小。βr指數(shù)分析顯示,楊溪港與桐斜河、天井溪、橫路河間的βr指數(shù)較高,說明這些河流間魚類物種出現(xiàn)一定的分化現(xiàn)象。洪水坑與橫路河、坪背河、胡洋溪間的βr指數(shù)較低,說明這些河流間魚類物種分化不明顯(表5)。

2.8 魚類相似性分析

魚類物種相似性分析顯示(表6),西港、坪背河與楊溪港間的魚類物種組成相似性較高,洪水坑與桐斜河間的魚類物種組成相似性較低。

2.9 撫河源自然保護(hù)區(qū)主要魚類生物學(xué)特征

5種主要魚類寬鰭鱲(71尾)、側(cè)條光唇魚(29尾)、銀(40尾)、鯽(43尾)、馬口魚(36尾)生物學(xué)特征分析顯示,其優(yōu)勢體長分別為 4.2—5.2、6.5—8.1、5.2—5.8、4.9—6.0和7.4—8.6 cm(圖3);優(yōu)勢體重分別為0.8—3.7、5.5—10.3、2.3—3.1、1.8—6.8和0.9—4.2 g(圖4)。

2.10 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類體長體重關(guān)系

撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類的體長(L)和體重(W)回歸擬合分析結(jié)果(圖5)顯示,5種魚類的體長和體重呈冪函數(shù)關(guān)系。魚類體長和體重相關(guān)擬合公式如下:

表 2 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類名錄、分布、生態(tài)類型和瀕危狀況Tab.2 Species composition,distribution,ecological types and endangered status of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

從寬鰭鱲、側(cè)條光唇魚、銀、鯽、馬口魚的體長體重關(guān)系曲線來看,相關(guān)系數(shù)R2的變化在0.866—0.990,最大的為側(cè)條光唇魚,0.990;最小的為銀,0.866。b值為 2.459—3.398,其中側(cè)條光唇魚、鯽、馬口魚的b值分別為 2.903、3.039、2.994,表明這3種魚在撫河源自然保護(hù)區(qū)呈等速增長,銀的b值為2.459,呈負(fù)異速增長,寬鰭鱲b值為3.398,呈正異速增長。

表 3 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類相對重要性指數(shù)分析Tab.3 The Index of Relative Importance of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

圖2 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類采樣完整性分析Fig.2 Analysis of fish sampling completeness of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

表 4 撫河源自然保護(hù)區(qū)內(nèi)魚類多樣性空間變化Tab.4 Spatial changes of fish diversity in the Fuheyuan Nature Reserve

表 5 撫河源自然保護(hù)區(qū)區(qū)域間魚類β多樣性分析, 左下角(βc)和右上角(βr)Tab.5 Analysis of βc (below diagonal) and βr (above diagonal)diversity in the Fuheyuan Nature Reserve

表 6 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類相似性分析Tab.6 Analysis of similarity of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

3 討論

3.1 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類種類組成

撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類共計(jì)4目9科20種,以鯉形目為主,與武夷山脈其他保護(hù)區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)相似。與武夷山脈其他保護(hù)區(qū)物種數(shù)比較[23—25],該保護(hù)區(qū)魚類物種數(shù)較多,僅次于武夷山和馬頭山自然保護(hù)區(qū)(圖6)。魚類對水生態(tài)環(huán)境的變化極為敏感,特別是側(cè)條光唇魚、寬鰭鱲、馬口魚等物種,體長較小、適應(yīng)于山區(qū)急流或溶氧豐富的源頭或上游的生態(tài)環(huán)境[26,27]。撫河源自然保護(hù)區(qū)優(yōu)勢種為側(cè)條光唇魚、寬鰭鱲、馬口魚等小型魚類,說明該保護(hù)區(qū)為溪流魚類的生存和繁衍提供了良好的棲息地。另外,體長與體重相關(guān)性分析顯示,側(cè)條光唇魚、鯽、馬口魚呈等速增長,說明該保護(hù)區(qū)適宜魚類生存,這與該保護(hù)區(qū)的生境特征有關(guān),保護(hù)區(qū)河床多礫石,河道彎曲起伏多,落差大,水流時而湍急,時而平緩,深潭與淺灘交錯,是溪流魚類的適宜生境。

圖3 撫河源自然保護(hù)區(qū)主要魚類體長分布Fig.3 Distribution of fish body length of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

圖4 撫河源自然保護(hù)區(qū)主要魚類體重分布Fig.4 The distribution of fish body weight of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

圖5 撫河源自然保護(hù)區(qū)魚類體長體重關(guān)系Fig.5 The relationship between fish body length and body weight of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

圖6 撫河源自然保護(hù)區(qū)與其他保護(hù)區(qū)魚類物種數(shù)的比較Fig.6 Comparison of the number of fish species in Fuheyuan Nature Reserve and other reserves

3.2 保護(hù)區(qū)魚類多樣性的空間特征

相似性分析顯示撫河源自然保護(hù)區(qū)不同區(qū)域間魚類物種組成差異較大。楊溪港、坪背河和胡洋溪魚類物種多樣性較高,洪水坑和桐斜河魚類物種多樣性較低。魚類物種多樣性變化與棲息地生境有關(guān),也與流速、深度和河床底質(zhì)等河流特征有關(guān)[27—29]。β多樣性指數(shù)分析顯示楊溪港與桐斜河、橫路河、天井溪間魚類的生境差異較大,洪水坑與橫路河間魚類的生境差異較小。撫河源自然保護(hù)區(qū)不同河流間生境異質(zhì)性高,其中招禾河和桐斜河水的流速較急,適宜寬鰭鱲和馬口魚等喜急流生境的魚類。楊溪港生境復(fù)雜,河面寬闊,兩岸水草茂盛,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,魚類物種更加多樣化。

3.3 撫河源自然保護(hù)區(qū)受威脅因子及保護(hù)對策

撫河源自然保護(hù)區(qū)人口較多,生活和生產(chǎn)對保護(hù)區(qū)魚類的生境產(chǎn)生威脅,水電站的建設(shè)也對魚類生存和繁殖不利。作者現(xiàn)場調(diào)查后提出保護(hù)對策如下: (1)保護(hù)區(qū)溪流沿線多有居民生活,應(yīng)加強(qiáng)居民保護(hù)環(huán)境意識,不隨意向保護(hù)區(qū)河道排放生活垃圾和污水;(2)廣昌大面種植白蓮,下肥、打藥時注意不要污染溪水;(3)楊溪港上游引水式水電站攔截了下游來水,為保障楊溪港豐富的魚類棲息和繁殖,應(yīng)確保下游的生態(tài)需水流量。