绰尔河鱼类群落结构及生物多样性研究

包洪福,姜 昊,蔡跃平,丁少波,张 楠

(1.北京中环格亿技术咨询有限公司,北京 100012:2.水电水利规划设计总院,北京 100120:3.乐山中电建生态环保科技有限公司,四川乐山 614000)

淡水鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,面临着日趋严重的气候变化、栖息地退化、生物入侵和过度捕捞等压力,受到巨大的威胁[1]。为保护鱼类及其生态系统,迫切需要了解淡水鱼类群落结构、资源分布、生态习性、生物多样性、生境适宜性等信息,从而为提出有针对性、有效的保护对策提供科学依据。目前,鱼类群落结构及其生物多样性研究主要集中在长江、黄河、澜沧江等江河及其支流[2-8],而对一些中小型河流的关注度较低。

绰尔河为内蒙古自治区第二大河流、嫩江右岸一级支流,河流全长501.7 km,流域面积17 736 km2。绰尔河河源至广门山之间为上游林区段,属山岳地区;广门山至茂林格尔大桥之间为中游半农半牧区,属丘陵地区;茂林格尔大桥以下为下游农区段,属平原地区[9]。绰尔河水量充沛,蜿蜒曲折,生境类型丰富多样。

目前,绰尔河已建有绰勒水利枢纽工程,在建水利工程有文得根水库。因水利水电工程建设运行而引起的河流水文情势改变、阻隔效应、生境破碎化等对鱼类群落结构、资源分布和生物多样性会产生显著影响[10]。李蘅等[11]1991年对绰尔河流域鱼类区系组成及分布的调查发现绰尔河有41种鱼类分布,由6大区系复合体组成。依据《引绰济辽工程环境影响报告书》[12],2011年绰尔河采集到鱼类31种,调查到鱼类39种。目前虽有部分绰尔河鱼类资源调查资料,但对水利工程建设运行导致生境改变后绰尔河鱼类群落结构、资源现状和生物多样性仍不清楚。笔者于2022年5—6月对绰尔河鱼类资源进行了现状调查,并结合历史调查资料,分析了绰尔河鱼类群落结构、区系组成、生态类型、资源分布和生物多样性,并针对鱼类资源变化趋势,提出了鱼类资源保护建议,以期为绰尔河鱼类资源的保护和恢复提供参考。

1 材料与方法

1.1 鱼类样本采集2022年5—6月,在绰尔河上游柴河(CH),中游文得根(WDG)和绰勒水库(CLSK),下游乌兰(WL)和绰尔河与嫩江汇河口(HHK)共设置5个调查断面采集鱼类(图1)。通过在各调查断面布设刺网和地笼网对鱼类进行采集;刺网长50 m,高1.5～2.0 m,网孔大小分别为2、3和5 cm;地笼网长15.00 m,高0.30 m,宽0.35 m。每个调查断面共布设刺网3个、地笼网1个,放置时间约14 h。采集到的样本参考《东北地区淡水鱼类》[13]、《中国动物志:硬骨鱼纲 鲤形目》(中卷)[14]、《中国动物志:硬骨鱼纲 鲇形目》[15]等进行种类鉴定,并对鱼类全长(精确到 0.1 cm)、体长和体重(精确到0.1 g)进行测量,统计鱼类个体数量。

1.2 数据分析根据此次鱼类调查成果,并结合李蘅等[11]对绰尔河流域鱼类区系组成及分布区域的初步调查以及《引绰济辽工程环境影响报告书》[12]中2011年对绰尔河鱼类的调查成果,整理汇总绰尔河鱼类组成和分布,并对鱼类区系组成进行了分析。重点保护鱼类等级依据《国家重点保护野生动物名录》;濒危等级和鱼类种名分别依据《中国脊椎动物红色名录》[16]和鱼类研究数据库FishBase(www.fishbase.org)确定。

图1 鱼类资源现状调查断面示意Fig.1 The survey sections of fish resource status

采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)[17]、Margalef丰富度指数(D)[18]和Pielou均匀度指数(J′)[19]分析绰尔河鱼类生物多样性,计算公式如下:

H′=-∑Piln(Pi)

(1)

D=(S-1)/lnN

(2)

J′=H/lnS

(3)

式中:Pi为第i个物种所占的数量百分比;N为渔获物个体总数;S为物种数。

2 结果与分析

2.1 鱼类群落结构结合历史资料和此次调查结果,绰尔河共分布有鱼类67种,隶属于7目16科46属。其中鲤形目种类数最多,有46种,占绰尔河鱼类总种数的68.65%;鲑形目和鲈形目种类数次之,均为6种,占绰尔河鱼类总种数的8.96%;鲇形目、鲉形目、鳕形目和七鳃鳗目种类数较少,分别为5种(7.46%)、2种(2.99%)、1种(1.49%)和1种(1.49%)。鲤形目鱼类中鲤科鱼类较多,有39种,占比84.78%,而鳅科鱼类仅7种,占比15.22%(表1)。分布有国家Ⅱ级保护鱼类3种,包括雷氏七鳃鳗、哲罗鲑和细鳞鲑;分布有濒危种(EN)细鳞鲑1种,易危种(VU)雷氏七鳃鳗、怀头鲇、哲罗鲑和黑龙江茴鱼4种(表2)。

2.2 鱼类区系组成及分布特征依据李思忠[20]对中国淡水鱼类的分布区划,绰尔河属于北方区黑龙江亚区。该亚区由典型的北方冷水性种类、北方平原种类、华东江河平原种类和一些特有种类组成。绰尔河鱼类由北极淡水复合体(BJDS)、北方山地复合体(BFSD)、北方平原复合体(BFPY)、古第三纪后残余鱼类复合体(GDSJ)、华东平原江河复合体(HDPY)和印度平原复合体(YDPY)6大鱼类区系组成。华东平原江河复合体和古第三纪后残余鱼类复合体鱼类种类数最多,均为20种,占比29.85%;北方平原复合体鱼类种类数次之,12种,占比17.91%;北方山地复合体和印度平原复合体鱼类种类数均为7种,占比10.45%;北极淡水复合体种类仅有江鳕1种,占比1.49%(图2A)。北极淡水复合体和北方山地复合体鱼类主要分布于绰尔河中上游文得根水库及以上河段;华东平原江河复合体和印度平原复合体鱼类主要分布于中下游绰勒水库及以下河段;古第三纪后残余鱼类复合体和北方平原复合体鱼类在整个绰尔河均有分布。珍稀保护鱼类(包括VU、EN)主要分布于绰尔河上游河段,包括雷氏七鳃鳗、细鳞鲑、黑龙江茴鱼等。

表1 绰尔河鱼类分类及其占比Table 1 The classification and proportion of fishes in the Choer River

1991—2022年3次调查分别采集到40、39和37种鱼类,其中2011和2022年调查到,但在1991年未调查到的种类有12种。从空间分布来看,结合2011年调查结果,柴河、文得根、绰勒水库、乌兰和汇河口分别分布有14、13、22、21和33种鱼类。从绰尔河上游至河口鱼类种类数总体上呈现递增的趋势(表2)。

表2 绰尔河鱼类种类组成、分布、生态习性和濒危状况Table 2 Species composition, distribution, ecological types and endangered status of fish in the Choer River

接下表续表2

接下表续表2

图2 绰尔河鱼类区系组成和生态习性Fig.2 Faunal composition and ecological habits of fish in the Choer River

2.3 鱼类生态类型绰尔河鱼类喜静缓流水生境的鱼类(L)最多,有50种,占比74.63%,而喜急流水生境的鱼类(R)有10种,占比14.93%;广泛适应于静缓流和急流水生境的鱼类(EU)有7种,占比10.44%(图2B)。在食性方面,杂食性鱼类(O)种类数量最多,有42种,占比62.69%;鱼食性鱼类(C)次之,有11种,占比16.42%;植食性(H)和底栖无脊椎动物食性鱼类(ZB)种类数均为6种,占比8.95%;浮游动物或植物食性鱼类(Z)最少,仅2种,占比2.99%(图2C)。在繁殖习性方面,产黏沉性卵鱼类(SDE)种类最多,有30种,占比44.78%;粘草产卵鱼类(SGE)、产漂流性卵鱼类(DRE)、特殊产卵类型鱼类(SSE)种类数相差不大,分别为13、11和10种,分别占19.40%、16.42%和14.92%;产浮性卵种类(SPE)仅3种,占比4.48%(图2D)。在洄游习性方面,洄游性鱼类(MF)有8种,占比11.94%;定居性鱼类(IF)59种,占比88.06%(图2E)。在个体大小方面,小型鱼类(SSF)和超小型鱼类(SF)合计40种,占比59.70%;中型(MSF)和大型鱼类(LSF)分别有19和8种,占比分别为28.36%和11.94%(图2F)。

2.4 鱼类资源现状2022年在5个调查断面共采集到鱼类1 249尾,共37种,隶属5目10科31属。共采集到国家Ⅱ级保护动物雷氏七鳃鳗11尾、细鳞鲑2尾。其中,重量占比较高的有大鳞鲴(Xenocyprismacrolepis)、鲫(Carassiusauratus)、鲇(Silurusasotus)、拉氏鱥(Rhynchocyprislagowskii)、瓦氏雅罗鱼(Leuciscuswaleckii)、鳜(Sinipercachuatsi)和花魤骨(Hemibarbusmaculatus);数量占比较高的有北方花鳅(Cobitisgranoei)、拉氏鱥、麦穗鱼(Pseudorasboraparva)、大鳞鲴、鲫、(Hemiculterleucisculus)和犬首鮈(Gobiocynocephalus)。渔获物中优势种类为拉氏鱥、大鳞鲴、鲫、麦穗鱼和北方花鳅(表3)。

表3 绰尔河鱼类群落结构Table 3 Composition of fish community in the Chaor River

2.5 生物多样性基于2022年调查数据,绰尔河Shannon-Wiener多样性指数为2.87,Margalef丰富度指数为5.05,Pielou均匀度指数为0.79。由此可见,绰尔河鱼类Margalef丰富度和Shannon-Wiener多样性指数总体较高(表4)。

基于绰尔河上、中和下游不同河段渔获物数据,上中下游Shannon-Weiner多样性指数变化范围为1.63～2.57;Margalef丰富度指数变化范围为1.64～4.68;Pielou均匀度指数变化范围为0.68～0.79。各多样性指数自上游至下游均呈现递增的趋势(表4)。

表4 绰尔河鱼类生物多样性Table 4 The biodiversity of fish in the Choer River

3 讨论

3.1 鱼类资源现状及变化趋势现状调查到鱼类37种,隶属5目10科31属,调查到国家 Ⅱ 级保护动物雷氏七鳃鳗和细鳞鲑2种;渔获物中优势种类为拉氏鱥、大鳞鲴、鲫、麦穗鱼和北方花鳅。相较于1991年[11]及2011年[12]调查到的40和39种,2022年调查到的绰尔河鱼类种类数相差不大。雷氏七鳃鳗、哲罗鲑、细鳞鲑、江鳕、黑龙江茴鱼等珍稀保护鱼类以及四大家鱼等大中型经济鱼类在绰尔河资源量均显著降低。渔获物中珍稀保护和经济鱼类所占比例很小,有的种类甚至难以采集到样本,比如哲罗鲑、黑斑狗鱼和黑龙江茴鱼。此外,绰尔河鱼类具明显的小型化趋势,渔获物中优势种类主要以小型鱼类为主。总体来看,绰尔河鱼类资源呈衰退趋势,主要体现在珍稀特有鱼类和经济鱼类在渔获物中比例很小,鱼类小型化趋势明显。过度捕捞和水利工程的建设运行可能是绰尔河鱼类资源呈衰退趋势的主要原因之一。

3.2 鱼类区系组成及分布特征依据李思忠[20]对中国淡水鱼类的分布区划,绰尔河属于北方区黑龙江亚区。该亚区由典型的北方冷水性种类、北方平原种类、华东江河平原种类和一些特有种类组成[21]。绰尔河鱼类由北极淡水复合体、北方山地复合体、北方平原复合体、古第三纪后残余鱼类复合体、华东平原江河复合体和印度平原复合体6大鱼类区系组成,与历史上绰尔河鱼类区系组成差异不大。

绰尔河生境类型多样,为鱼类提供了丰富的栖息场所。上游河段为典型的山区,底质以卵石、块石和基岩为主,河道较窄,坡降较大,水流湍急;下游河段地形为绰尔河出口河谷的冲积扇与冰川及河流沉积区,地势平坦,河宽,坡降较小,水流平缓,底质以砾石和泥沙为主;中游河段为上下游过渡丘陵区。为适应不同河段生境类型,绰尔河鱼类呈现出明显的分布特点。中上游河段主要分布有北极淡水和北方山地复合体鱼类,比如细鳞鲑、哲罗鲑、江鳕、北方须鳅等种类;中下游河段主要分布有华东和印度平原复合体鱼类,比如马口鱼、、黄颡鱼、乌苏拟鲿等种类。古第三纪后残余鱼类复合体和北方平原复合体鱼类在整个绰尔河均有分布。

3.3 鱼类生物多样性基于2022年调查数据,绰尔河Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数分别为2.87、5.05和0.79。绰尔河生物多样性高于长江安庆新洲段[3]、长江湖口段[4]、汉江支流任河[22]和堵河[23]、黄河兰州段[7]和黑龙江省穆棱河流域[24],低于金沙江巧家江段[2]、长江支流南广河[5]和海南岛南渡江[25]。整体来看,绰尔河鱼类Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数较高。

绰尔河生物多样性指数自上游至下游呈现递增的趋势。一方面,绰尔河上游水温较低,水流较为湍急,饵料生物匮乏,生存环境较为恶劣,导致上游鱼类种类较少,生物多样性较低;中下游鱼类生存环境逐渐改善,生物多样性逐渐升高。另一方面,受绰勒水库阻隔的影响,下游鱼类难以上溯至中上游水域,导致中上游生物多样性较下游低。

3.4 鱼类资源保护建议绰尔河作为内蒙古第二大河流和嫩江一级支流,对于维护黑龙江流域生物多样性具有重要作用。现阶段绰尔河鱼类资源呈衰退趋势,小型化明显,迫切需要采取相应的保护措施保护鱼类生物多样性,逐步恢复其资源。为达到以上目标,现提出以下建议:①加强渔政管理,严厉打击禁渔期非法捕捞,限制捕捞强度和规格;加强鱼类保护宣传,提高公众鱼类保护意识。②通过在绰勒水库和文得根水库建设或补建过鱼设施恢复绰尔河河流连通性,满足鱼类洄游或迁移需求,以增殖鱼类资源和满足鱼类遗传交流需要。③开展鱼类增殖放流,补充绰尔河鱼类资源,放流对象以哲罗鲑、细鳞鲑、江鳕、黑龙江茴鱼等珍稀保护鱼类为主。④开展科学研究,以突破江鳕、黑龙江茴鱼全人工繁殖技术为主。