安庆乌龙河流域鱼类群落结构的空间差异研究

万 安,韩 旭,钟 明,张晓可,于道平,安树青

1.南京大学生命科学学院医药生物技术国家重点实验室，江苏南京，210093；

2.安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆，246000；

3.安庆师范学院淡水生态研究所，安徽安庆，246000

致谢：衷心感谢原中国科学院南京地湖所研究员朱松泉老师亲自指点鱼类鉴别。



安庆乌龙河流域鱼类群落结构的空间差异研究

万 安,韩 旭,钟 明,张晓可,于道平,安树青

1.南京大学生命科学学院医药生物技术国家重点实验室，江苏南京，210093；

2.安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆，246000；

3.安庆师范学院淡水生态研究所，安徽安庆，246000

以周边地区逐渐城市化的乌龙河流域为例，通过调查发现该河及其周边湖泊共有鱼类24种。相比人为干扰小的上游样点，经过城市化后的河流下游鱼类物种多样性较低，均匀度较高；人为干扰小的湖泊，则出现多样性和均匀度均较高。功能群分析表明，该流域鱼类中多以产沉性卵和粘性卵为主，杂食和碎屑食性鱼类种类较多，推测城市建设导致水量减少、生境单一化和水体污染是造成以上现象的主要原因。因此，及时开展城市化地区的鱼类资源调查，详细记录当地鱼类种类，为深入了解城市建设对河流生态系统的影响具有长远意义。

城市化；河流；群落结构

河流以其自然、社会、经济与环境价值推动了人类社会的发展，为人类提供水源、环境保护、旅游娱乐、交通运输、文化教育等多种生态服务功能。随着人类社会的发展，很多发源于城区或流经城市区域的河流或河流段以及一些历史上虽属人工开挖、但经多年演化已具有自然河流特点的运河和渠系，与城市逐渐融合，形成“城市河流”(Urban River)[1]。城市河流是城市生态系统的组成要素之一，具有供水、环保、绿化、游乐等生态功能。作为重要的资源和环境载体，城市河流的健康状况关系到城市的生存，也制约着城市的发展，是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。在城市生态建设、拓展城市发展空间方面显现出不可替代的意义。目前，随着我国城市规模的逐年扩大，人们对河流的干扰日渐增加，诸如取水、分流、裁弯取直、筑坝、堵塞汊流及护岸(道)的固化、河岸植被破坏、水质污染、水生生物过度开发等行为，扰乱了河流正常流态与水文循环过程，引起河流生态系统的退化[2]，因此实时监控城市河流健康状况就显得十分必要。

鱼类作为河流生态系统中主要组成部分，对水生态系统中营养和物质循环、河流自净能力，乃至对整个生态系统的结构和功能起着重要的调节作用[3]，而水体生态环境的好坏对鱼类多样性及其群落结构有极大的影响。因此，河流中鱼类多样性组成及其动态变化情况可以反映出该水体生态系统的健康状况[4]。虽然人们已经开始在物理化学方法的基础上，通过调查鱼类物种多样性、多度以及功能群规律，以便更细致了解鱼类所生存的水源的水质情况[5]，但目前针对城市河流中鱼类资源调查及其多样性的空间变化情况的研究不多。为此，本研究以周边正在城市化的安庆市乌龙河流域为例，通过调查该河及其附近湖泊的鱼类资源状况，考察该地区不同空间下鱼类分类和功能群多样性变化情况，旨在为区域内鱼类资源的保护和河流的科学管理提供参考依据，并为该城市河流的演变积累历史数据。同时也为补充和完善该地区鱼类种类名录，为进一步保护河流环境，为鱼类保护和合理开发利用提供科学依据和资料基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

所选区域为乌龙河流域(图1)，该河汇入石门湖后经皖河入长江。该地原位地貌为低山丘陵及冲积平原，属亚热带季风气候区，具有气候温和、雨量充沛、日照充足、无霜期长、冬冷夏热、四季分明等特点。区内多年平均气温为16.5℃，平均降水量为1 398.2 mm，区内原有一些小规模湖泊，均与乌龙河相通。2002年该河流周边区域建设成某高校校园，为保证该校园内的环境，该河上游禁止工厂和大面积农田建设，同时尽量保持河流原貌。目前乌龙河上下游建设有低头坝，湖泊均不与河流相通。除少数河段和湖泊外，河岸和湖堤均设有硬质化防护。同时该地区目前为封闭管理，无酷渔滥捕等现象。

为获得研究区域的样本，笔者于2013年11月、2014年4月和7月对研究区域进行了三次采样调查。调查时，设6个样点(图1)，均为可涉水区，其中A、B、C样点为小型湖泊，D为水坝上游蓄水区(impoundment area)，E、F为水坝跌水区(plunge area)。

图1 研究样点位置

1.2 采样方法

采集工具为背负式诱鱼器(CWB-5000 P)，一人电鱼，两人捞网 (网目为0.2 cm)，尾随捕捞。各样点依据生境，采用不同的捕捞努力取样，河流样点采取30 m河段，电捕30 min；湖泊采取25 m2水域内电捕30 min。尽量包括样点中各类生境(岸边、水体中央、静水、流水、石缝和藻丛)[6]。所获标本在新鲜状态下均在进行常规鉴别后放归，疑难鱼种则以10%甲醛溶液固定后，带回室内，利用检索工具鉴别[7]。

2 数据分析工具

根据鱼类食性的不同，将其分为肉食性、植食性、杂食性、浮游生物食性和碎屑食性鱼类[7-8]。根据产卵类型不同，将其分为产浮性、粘性卵和沉性卵3种[8]。

鱼类多样性的相关指标计算公式如下：

(a)Shannon-Wiener多样性指数：

H=-∑(Pi)(lnPi);Pi=Ni/N

(b)Simpson多样性指数：

Ds=1-∑(Pi)2

以上公式中，Ni为种i的个体数，N为所在群落的所有物种的个体数之和。

样点的物种均匀度计算公式如下:

(c)Pielou均匀度指数：

E=H/Hmax；Hmax=lnS

式中，H为实际观察到物种的香农威纳指数，Hmax为最大的香农威纳指数，S为群落中的总物种数。

3 结果与分析

3.1 样点情况

调查所涉及的湖泊原先均与乌龙河有河道相通，城市改造后，河道被截断。A样点未做任何人工修复，其水源补充全部依赖自然降水和地下水，B、C样点则经过人工修筑水泥护堤，除自然降水和地下水外，还有人工管道补充水源。如今乌龙河经拦河坝改造后，中部现为人工湖泊(双龙湖)，D、E样点处于双龙湖上游，未修筑人工堤岸，F样点处于双龙湖下游，有人工水泥堤岸。样点周边土地类型及主要植被情况如表1所示。

表1 样点自然环境

3.1 物种组成与分布

经统计，1年采样累计捕获756尾标本，隶属于5目10科21属24种。其中，最多的目是鲤形目(15种，占62.5%)，分布于7个亚科；鲈形目次之，有5种，占20.8%；其他各科合计33.4%(表1)。所捕获鱼类均属定居型物种，无洄游性或半洄游性物种。依据参考文献[7,11-17]，所做功能群划分情况如表2所示。

表2 鱼类物种与功能群

功能群划分：(1)食性类型，肉食性有8种，占33.3%；杂食9种，占37.5%；浮游生物和碎屑食性各有3种，占12.5%；植物食性仅1种，占4.17%(图2)。(2)产卵类型，产浮性卵9种，占37.5%；产粘性卵12种，占50%；产沉性卵3种，占12.5%(图3)。

图2 食性类型情况 图3 产卵类型情况

3.2 鱼类分布

从鱼类分布情况看，按照物种数从多到少，河流各样点依次为E(23种)>D(14种)>F(4种)，湖泊各样点A(9种)>C(8种)>B(6种)(表3)。

表3 鱼类物种与功能群

各样点的物种多样性及均匀度情况如表4所示。

表4 各样点鱼类多样性与均匀度

3.3 各样点功能群多样性

各个样点鱼类功能群分布情况如下：(1)杂食性和肉食性在各样点均有分布，浮游生物食性仅在河流样点的D、E存在，植食性仅在E样地分布(图4)；(2)产粘性卵类型在各样点均有分布。河流下游F样点仅有产粘性卵鱼类(图5)。

图4 各样点食性功能群分布

4 讨论

全球淡水资源量仅占地球全部水资源的0.01%，却养育了地球上6.0%以上的物种，因此全球各地淡水生态系统中的生物多样性普遍较丰富[18]。同时与陆地和海洋生态系统相比，淡水生态系统受人类活动的影响最大，其生物多样性下降的问题也更为严重[19]。如何有效保护和恢复淡水生态系统及其生物多样性，已成为全人类普遍关注的问题，也是世界各国政府正在致力寻求解决的重大问题。而作为与人类联系最为紧密，受人类胁迫作用最为强烈的城市河流，其生态系统健康状况和生物多样性变化更应该为人们所重视[20]。

图5 各样点产卵类型功能群分布

(1)河流没有洄游鱼类种类。从图1可以看出，研究区域除湖泊外，河流样地上有3座水坝，水坝对水文条件影响较大，会阻隔洄游通道，导致洄游物种数量减少甚至消失；同时水坝也破坏鱼类生境多样性，导致适应激流性鱼类数量减少甚至消失，而适宜缓流性鱼类数量增加[21-22]。因此，洄游鱼类在该河流中消失。

(2)河流中产浮性卵鱼类较少，产沉性卵及粘性卵鱼类较多。表明河流流速较缓慢，且有环境阻隔，不利于浮性卵鱼类生存。植食性鱼类仅细鳞鲴一种，仅在样点E中出现一次。表明当地呈现出区域生境破碎化，营养源减少以及食物链简单化的特点[23]。

(3)人类干扰对鱼类多样性的影响较大。由于湖泊样点A周边环境受人为干扰小，所以其鱼类多样性也较大(Shannon-Wiener Index=1.682，为最高)，且每种鱼的实际数量也较多(Simpson Index=0.752)；但都是均匀分布(Pielou index=0.766)的鱼类，说明该样点中生境较为单一。而C、D样点与之相比，物种多样性小，每种鱼实际数量较少。而鱼类分布的均匀度较差，说明样点环境异质性高，环境条件变化大(表4)。

河流样点中，由于D、E样点河岸未硬质化、周围少有人为干扰，因此鱼类的物种丰富度较大；而硬质化情况较大的风景休憩区F点，也是乌龙河的下游地区，仅有4种鱼类，表明其承受的环境压力较大；而且通过物种多样性指数，发现E样点的多样性大(Shannon-Wiener Index=2.427，为最高)，但较多的物种实际数量不多(Simpson Index=0.139，为最低)，均匀度较高(Pielou index=0.774)，可以认为E样点异质性高，且环境因子变化不大。而F样点物种多样性最少(Shannon-Wiener Index=1.084，为最低)，其中少量物种数量不多(Simpson Index=0.139，为最低)，同时具有较高的均匀度(Pielou index=0.782)，说明该地生境较单一，且环境因子变化不大(表4)。

通过本次调查，并结合文献资料[10,22,24]，本文认为造成该地鱼类资源变化的主要原因有：

(1)水源短缺和污染。下游水量减少，同时河段鱼类产卵场缩小，产浮性卵鱼发育环境被破坏，繁殖受限，出现河流鱼类中多以产沉性卵和粘性卵为主的现象；此外，由于坝上蓄水区流速变缓，导致河流对于污染物的稀释、扩散、迁移和净化能力下降。坝下流水的流速趋于平稳，水位大幅度下降甚至断流，河底泥沙淤积，减弱了水体的扩散能力，影响了河流的自净功能[25]，并因此导致河流水质的恶化，生境趋于单一，这也可能是导致下游样点F鱼类物种多样性急剧下降、均匀度提高的主要原因。值得注意的是，虽然与B、C两个湖泊样点相比，湖泊A的物种多样性高，但环境异质性较差，这可能是由于A样点为自然湖泊，而该湖泊由于与乌龙河相连的天然河道被切断，导致水源补充不足，水位逐年下降，导致生境单一，这可能是该点出现鱼类多样性和均匀度均较高特点的原因。

(2)生境单一。由于风景休憩区有大量人员往来，同时人工硬质化的护岸导致鱼类栖息地被破坏[25]，因此，从周围土地利用类型来看(表1)，受人类干扰大的区域B、C、F样点的鱼类多样性减小。

总之，从功能群上看，该流域鱼类中多以产沉性卵和粘性卵为主，而且纯植食性鱼类种类仅1种，同时，与其他两个有人为管理的样点(B和C样点)相比，作为城市化后未做人为管理的湖泊A样点，虽然物种多样性较大，但其均匀度较低，说明缺乏人为管理的湖泊生境较趋单一。而对于河流样点，原本鱼类多样性较大的河流(上游D和E)在经过低头坝、人工养殖、生活污染、水量减少等因素后，出现鱼类多样性下降，均匀度提高的现象(下游F)，推测：由于河流周边土地利用类型的改变，导致下游污染加重，生境单一是其主要原因。本研究认为，缺乏水源补充、水体护岸硬质化以及低头坝拦河均造成城市河流及其附近水体中的鱼类多样性下降，因此造成生境单一化，鱼类均匀度较高，推测周边土地利用类型是造成以上现象的主要原因。当然也可能由于捕捞手段的限制，研究区域的鱼类物种未全部捕获，导致本研究存在一定的偶然误差。

当前，随着我国城市化步伐逐步加快，城市河流越来越多的环境问题开始逐渐暴露出来，因此，及时开展城市化地区的鱼类资源调查，详细记录当地鱼类种类，为深入了解城市建设对河流生态系统的影响具有长远意义。

致谢：衷心感谢原中国科学院南京地湖所研究员朱松泉老师亲自指点鱼类鉴别。

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(责任编辑：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

国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题“淮河流域水生态功能三四级分区”(2012ZX07501002-003)；安徽省自然科学基金项目“控制沼泽化湖泊菰群落过度繁殖的水位调控技术研究”(1508085QD75)；安徽省教学研究项目“研究型生态学野外教学改革与实践——以安庆师范学院龙山校区为平台”(2013jyxm150)；安庆师范学院博士科研启动基金(044-K05000130032) 安庆师范学院青年科研基金(044-120001000003)。

万安(1980-), 安徽安庆人，博士研究生，讲师，主要研究方向：鱼类生态学。

*通讯作者：安树青(1963-)，河北张家口人，博士生导师，教授，主要研究方向：湿地生态学。

S932

A

1673-2006(2015)06-0105-06