高邮湖鱼类多样性特征研究

沈汇超,辛玉婷,彭 月,王李春晓

(1.江苏省环境科学研究院 江苏省环境工程重点实验室,南京 210036;2.江苏省环境工程技术有限公司,南京 210000)

鱼类作为水域中的顶级群落,在水生态系统的物质和能量循环过程中起着承上启下的作用[1-2]。鱼类多样性与群落结构是衡量水域生态环境状况的重要参数,掌握其动态变化及演化规律有利于生物多样性的保护与生态修复。鱼类物种多样是水域生态系统群落结构的晴雨表,是流域生态健康最重要的参考指标之一[3-6]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

高邮湖位于江苏省中部,总面积约760 km2,横跨扬州高邮、宝应、淮安金湖和安徽天长4个县市区,北通洪泽湖、连淮河,东与京杭运河相邻,南连邵伯湖,经京杭大运河与廖家沟入江[7],日常水位为5.5 m左右,水深一般在1.2～1.8 m,属浅水型湖泊。

高邮湖水域宽阔、水质良好,是各种渔业资源、栖息鸟类、水生生物得天独厚的生存场所,主要渔业资源有翘嘴红鲌、乌禮、河川沙塘體、鲂鳊、鳗鱼、青虾、大银鱼等。水生经济植物有芡实、菱、荷藕、莼菜等。高邮湖是江苏省重要的淡水水产品生产基地,是河豚、日本鳗鲡、花鳗鲡等鱼类及其他水生生物从长江洄游至洪泽湖的必经之地,也是许多虾蟹的产卵和索饵场所。近年来,流域所在高邮市、金湖等县市区经济高速发展,城镇化、环境污染、外来物种入侵等诱因导致高邮湖的流域环境被破坏,水生生物多样性水平持续下降[8]。为了恢复高邮湖的渔业资源和鱼类群落结构,2009年以来先后设立了高邮湖大银鱼湖鲚国家级水产种质资源保护区和青虾国家级水产种质资源保护区,高邮、宝应等多地的农业部门每年开展增殖放流工作。2022年上半年,江苏省高宝邵伯湖渔管办已开展增殖放流20场次,增殖放流鲢、鳙、草、鳊、鳜、细鳞鲴、沙塘鳢、中华绒螯蟹等苗种共计6700万单位,合理调控了湖鲚等小型鱼类的种群规模,提升了湖泊生态系统的稳定性。

1.2 鱼类调查采集

鱼类调查的频次、点位布设、数据分析等参考《渔业生态环境监测规范第3部分:淡水》(SC/T 9102.3-2007)《生物多样性观测技术导则内陆水域鱼类》(HJ 710.7-2014)《关于开展生物多样性本底调查试点工作的通知》(苏环办〔2017〕315号)《江苏省县域生物多样性本底调查相关技术要求的补充意见》等标准和技术规范。根据调查点位水文情势及生境特点选择相应的渔具和捕捞方式,水深较浅、流速较小的河段采用地笼、定置刺网、手撒网取样,水深较深、流速较大的河段采用流刺网、钩钓等方式。其中,地笼及刺网放置时间约12 h。以上捕捞方式可采集到不同类型水体、不同体型与大小的鱼类,确保调查结果的全面性和代表性[9]。

采用野外采集法和市场调查法,在高邮湖内设置了20个鱼类监测点位,于2019年的6月和10月开展鱼类调查。在采样点的水体中利用三层刺网、拖网、拉网和网箔等网具采集调查区域的渔获物样本。

1.3 数据处理与统计分析

Margalef丰富度指数[10]。以Margalef丰富度指数表征高邮湖鱼类群落内的丰富度,计算公式:

D=(S-1)/lnN

式中,S代表总物种数;N代表所有个体的总数。

物种多样性。以香农-威纳(Shannon-Wiener)多样性指数(H)表征高邮湖水域鱼类群落的多样性,计算公式:

式中,Di代表第i个物种在群落中的相对密度,Di=该物种个体数/所有物种个体总数。

Pielou均匀度指数。以Pielou均匀度指数(J)表征高邮湖鱼类群落的均匀度,计算公式:

J=H/lns

式中,H代表Shannon-Wiener指数。

2 调查结果与分析

2.1 种类组成

2019年夏、秋两季度,从高邮水域调查共记录渔获物33种,隶属于5目12科26属。从目级水平分析,鲤形目是种类最多的目,计有7科21属27种,占总种数82%,其次是鲈形目,计有2科2属2种,鲱形目和合鳃鱼目为单科单属单种。从科级水平分析,鲤科是属数最多的科,计有21属27种。从属级水平分析,鲌属是种数最多的属,计有4种。

图1 高邮湖鱼类组成Fig.1 Composition of fish in Gaoyou Lake

2.2 鱼类生态类型组成

将高邮湖鱼类划分为江海洄游性、河湖洄游性和定居性,食性分为浮游生物食性、碎屑食性、肉食性、植食性和杂食性,栖息水层分为中上层、中下层和底层[11]。结果表明:从鱼类的生活习性来看,江海洄游性、河湖洄游性和定居性鱼类数量为1种、4种、28种,占比3%、12%和85%。

从鱼类食性来看,浮游生物食性、碎屑食性、肉食性、植食性、杂食性鱼类数量为2种、2种、13种、2种、14种,占比6%、6%、40%、6%、42%。

从栖息水层来看,中上层鱼类、中下层鱼类、底层鱼类数量为13种、12种、8种,占比40%、36%和24%。定居性、中上层、杂食性鱼类为高邮湖鱼类的主要生态类型。

表1 高邮湖鱼类分布及生态类型

2.3 鱼类生态类型组成

按照史为良提出的鱼类动物区系复合体划分方法,高邮湖的鱼类由4个类群组成[12]:中国平原区系复合体,代表鱼类有棒花鱼、光唇蛇鮈、似鳊等鱼类,共22种,占鱼类总种数的67%。南方平原区系复合体,代表鱼类有黄颡鱼、乌鳢、黄鳝等鱼类,共4种,占鱼类总种数的12%。北方平原区系复合体,代表鱼类仅有麦穗鱼1种,占鱼类总种数的3%。晚第三纪早期区系复合体,代表鱼类有鲤、鲫、中华鳑鲏等,共6种,占鱼类总种数的18%。

2.4 鱼类分布特征

一些经济价值较高、种群数量较少的鱼类主要存在于高邮湖中心等水域,常见的有四大家鱼、鲫鱼等,这与高邮湖与京杭运河及三阳河沟通整个高邮南北方水域、相互勾连的水域为鱼类相互交流有关。高邮湖鱼类出现频次统计显示,鲫鱼出现频次最大,其次分别为鲤鱼、鳙鱼、草鱼、黄颡鱼,表明以四大家鱼及鲫鱼为首的广水性鱼类,其强大的生存能力适合于存在于大部分水域。

图2 高邮湖鱼类区系组成Fig.2 Composition of fish fauna in the Gaoyou Lake

2.5 鱼类多样性分析

高邮湖鱼类物种多样性分析显示,夏季共采集鱼类物种30种,略多于秋季的28种,采集到的鱼类个体数多于秋季。Shannon-Wiener多样性指数夏季(2.56)高于秋季(2.35)。秋季采样时间为10月中旬,此时水温较夏季6月份已明显下降,大多数鱼类活动强度减小[13],且秋季丰富度指数明显小于夏季,也体现了这一点。

表2 高邮湖鱼类多样性指数季节差异

图3 高邮湖鱼类出现频次统计Fig.3 Statistics of fish occurrence frequency in Gaoyou Lake

3 结论

江苏省志水产志记录高邮湖有鱼类109种,后因上下游建设水利设施、经济社会发展等原因导致水生生物种类不断降低[14]。2015年,孙文祥等在高邮湖仅捕获鱼类14种[15]。本次调查共发现鱼类33种,夏秋两季平均Shannon-Wiener多样性指数为2.46,Pielou均匀度指数为0.45,Margalef丰富度指数为5.23,种类数较2019—2020年宋洁等调查发现的24种相差较大。历次调查鱼类数量变化差别较大,可能与调查时间、点位布设、调查网具及水质现状等因素有关。

表3 高邮湖历年鱼类调查种类变化

Shannon-Wiener多样性指数是反映物种结构稳定性的重要指标,与物种数量呈正相关,当流域生态受到污染、捕捞、外来物种入侵、洪水、持续性干旱等干扰时,种类和个体均会受到影响,导致物种多样性大幅度降低[16]。分析监测结果可知,高邮湖6月份鱼类群落结构的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数各值均高于10月份,表明不同季节的温度会影响鱼类的产卵,进而影响鱼类的生长、摄食和繁殖[17-18]。鱼类多样性指数和水温在一定温度条件下呈正相关[19]。季节更替同时会导致降水量、降雨频次的不同,枯水期及季节性洪水也会影响水位变化,造成鱼类群落结构分布的改变。

由于工具的选择性、采样频次和捕捞方法、调查范围及部分鱼类物种的特殊习性、种群数量等诸多因素的影响,某些鱼类在短期调查时通常很难被发现,但并不意味着这些鱼类在流域消失或灭绝,因而不排除高邮湖中尚有未获得的其他珍稀鱼类。由于历史监测资料较少,只能根据两次系统调查所获取的资料进行简单分析,后续需制定更为科学的监测点位和监测频次,采用eDNA等多样化的调查方法。