高郵湖魚類多樣性特征研究

沈匯超,辛玉婷,彭 月,王李春曉

(1.江蘇省環(huán)境科學研究院 江蘇省環(huán)境工程重點實驗室,南京 210036;2.江蘇省環(huán)境工程技術(shù)有限公司,南京 210000)

魚類作為水域中的頂級群落,在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量循環(huán)過程中起著承上啟下的作用[1-2]。魚類多樣性與群落結(jié)構(gòu)是衡量水域生態(tài)環(huán)境狀況的重要參數(shù),掌握其動態(tài)變化及演化規(guī)律有利于生物多樣性的保護與生態(tài)修復。魚類物種多樣是水域生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)的晴雨表,是流域生態(tài)健康最重要的參考指標之一[3-6]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

高郵湖位于江蘇省中部,總面積約760 km2,橫跨揚州高郵、寶應、淮安金湖和安徽天長4個縣市區(qū),北通洪澤湖、連淮河,東與京杭運河相鄰,南連邵伯湖,經(jīng)京杭大運河與廖家溝入江[7],日常水位為5.5 m左右,水深一般在1.2～1.8 m,屬淺水型湖泊。

高郵湖水域?qū)掗煛⑺|(zhì)良好,是各種漁業(yè)資源、棲息鳥類、水生生物得天獨厚的生存場所,主要漁業(yè)資源有翹嘴紅鲌、烏禮、河川沙塘體、魴鳊、鰻魚、青蝦、大銀魚等。水生經(jīng)濟植物有芡實、菱、荷藕、莼菜等。高郵湖是江蘇省重要的淡水水產(chǎn)品生產(chǎn)基地,是河豚、日本鰻鱺、花鰻鱺等魚類及其他水生生物從長江洄游至洪澤湖的必經(jīng)之地,也是許多蝦蟹的產(chǎn)卵和索餌場所。近年來,流域所在高郵市、金湖等縣市區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展,城鎮(zhèn)化、環(huán)境污染、外來物種入侵等誘因?qū)е赂哙]湖的流域環(huán)境被破壞,水生生物多樣性水平持續(xù)下降[8]。為了恢復高郵湖的漁業(yè)資源和魚類群落結(jié)構(gòu),2009年以來先后設立了高郵湖大銀魚湖鱭國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)和青蝦國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū),高郵、寶應等多地的農(nóng)業(yè)部門每年開展增殖放流工作。2022年上半年,江蘇省高寶邵伯湖漁管辦已開展增殖放流20場次,增殖放流鰱、鳙、草、鳊、鱖、細鱗鲴、沙塘鱧、中華絨螯蟹等苗種共計6700萬單位,合理調(diào)控了湖鱭等小型魚類的種群規(guī)模,提升了湖泊生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 魚類調(diào)查采集

魚類調(diào)查的頻次、點位布設、數(shù)據(jù)分析等參考《漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)范第3部分:淡水》(SC/T 9102.3-2007)《生物多樣性觀測技術(shù)導則內(nèi)陸水域魚類》(HJ 710.7-2014)《關(guān)于開展生物多樣性本底調(diào)查試點工作的通知》(蘇環(huán)辦〔2017〕315號)《江蘇省縣域生物多樣性本底調(diào)查相關(guān)技術(shù)要求的補充意見》等標準和技術(shù)規(guī)范。根據(jù)調(diào)查點位水文情勢及生境特點選擇相應的漁具和捕撈方式,水深較淺、流速較小的河段采用地籠、定置刺網(wǎng)、手撒網(wǎng)取樣,水深較深、流速較大的河段采用流刺網(wǎng)、鉤釣等方式。其中,地籠及刺網(wǎng)放置時間約12 h。以上捕撈方式可采集到不同類型水體、不同體型與大小的魚類,確保調(diào)查結(jié)果的全面性和代表性[9]。

采用野外采集法和市場調(diào)查法,在高郵湖內(nèi)設置了20個魚類監(jiān)測點位,于2019年的6月和10月開展魚類調(diào)查。在采樣點的水體中利用三層刺網(wǎng)、拖網(wǎng)、拉網(wǎng)和網(wǎng)箔等網(wǎng)具采集調(diào)查區(qū)域的漁獲物樣本。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

Margalef豐富度指數(shù)[10]。以Margalef豐富度指數(shù)表征高郵湖魚類群落內(nèi)的豐富度,計算公式:

D=(S-1)/lnN

式中,S代表總物種數(shù);N代表所有個體的總數(shù)。

物種多樣性。以香農(nóng)-威納(Shannon-Wiener)多樣性指數(shù)(H)表征高郵湖水域魚類群落的多樣性,計算公式:

式中,Di代表第i個物種在群落中的相對密度,Di=該物種個體數(shù)/所有物種個體總數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)。以Pielou均勻度指數(shù)(J)表征高郵湖魚類群落的均勻度,計算公式:

J=H/lns

式中,H代表Shannon-Wiener指數(shù)。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 種類組成

2019年夏、秋兩季度,從高郵水域調(diào)查共記錄漁獲物33種,隸屬于5目12科26屬。從目級水平分析,鯉形目是種類最多的目,計有7科21屬27種,占總種數(shù)82%,其次是鱸形目,計有2科2屬2種,鯡形目和合鰓魚目為單科單屬單種。從科級水平分析,鯉科是屬數(shù)最多的科,計有21屬27種。從屬級水平分析,鲌屬是種數(shù)最多的屬,計有4種。

圖1 高郵湖魚類組成Fig.1 Composition of fish in Gaoyou Lake

2.2 魚類生態(tài)類型組成

將高郵湖魚類劃分為江海洄游性、河湖洄游性和定居性,食性分為浮游生物食性、碎屑食性、肉食性、植食性和雜食性,棲息水層分為中上層、中下層和底層[11]。結(jié)果表明:從魚類的生活習性來看,江海洄游性、河湖洄游性和定居性魚類數(shù)量為1種、4種、28種,占比3%、12%和85%。

從魚類食性來看,浮游生物食性、碎屑食性、肉食性、植食性、雜食性魚類數(shù)量為2種、2種、13種、2種、14種,占比6%、6%、40%、6%、42%。

從棲息水層來看,中上層魚類、中下層魚類、底層魚類數(shù)量為13種、12種、8種,占比40%、36%和24%。定居性、中上層、雜食性魚類為高郵湖魚類的主要生態(tài)類型。

表1 高郵湖魚類分布及生態(tài)類型

2.3 魚類生態(tài)類型組成

按照史為良提出的魚類動物區(qū)系復合體劃分方法,高郵湖的魚類由4個類群組成[12]:中國平原區(qū)系復合體,代表魚類有棒花魚、光唇蛇鮈、似鳊等魚類,共22種,占魚類總種數(shù)的67%。南方平原區(qū)系復合體,代表魚類有黃顙魚、烏鱧、黃鱔等魚類,共4種,占魚類總種數(shù)的12%。北方平原區(qū)系復合體,代表魚類僅有麥穗魚1種,占魚類總種數(shù)的3%。晚第三紀早期區(qū)系復合體,代表魚類有鯉、鯽、中華鳑鲏等,共6種,占魚類總種數(shù)的18%。

2.4 魚類分布特征

一些經(jīng)濟價值較高、種群數(shù)量較少的魚類主要存在于高郵湖中心等水域,常見的有四大家魚、鯽魚等,這與高郵湖與京杭運河及三陽河溝通整個高郵南北方水域、相互勾連的水域為魚類相互交流有關(guān)。高郵湖魚類出現(xiàn)頻次統(tǒng)計顯示,鯽魚出現(xiàn)頻次最大,其次分別為鯉魚、鳙魚、草魚、黃顙魚,表明以四大家魚及鯽魚為首的廣水性魚類,其強大的生存能力適合于存在于大部分水域。

圖2 高郵湖魚類區(qū)系組成Fig.2 Composition of fish fauna in the Gaoyou Lake

2.5 魚類多樣性分析

高郵湖魚類物種多樣性分析顯示,夏季共采集魚類物種30種,略多于秋季的28種,采集到的魚類個體數(shù)多于秋季。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)夏季(2.56)高于秋季(2.35)。秋季采樣時間為10月中旬,此時水溫較夏季6月份已明顯下降,大多數(shù)魚類活動強度減小[13],且秋季豐富度指數(shù)明顯小于夏季,也體現(xiàn)了這一點。

表2 高郵湖魚類多樣性指數(shù)季節(jié)差異

圖3 高郵湖魚類出現(xiàn)頻次統(tǒng)計Fig.3 Statistics of fish occurrence frequency in Gaoyou Lake

3 結(jié)論

江蘇省志水產(chǎn)志記錄高郵湖有魚類109種,后因上下游建設水利設施、經(jīng)濟社會發(fā)展等原因?qū)е滤锓N類不斷降低[14]。2015年,孫文祥等在高郵湖僅捕獲魚類14種[15]。本次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)魚類33種,夏秋兩季平均Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為2.46,Pielou均勻度指數(shù)為0.45,Margalef豐富度指數(shù)為5.23,種類數(shù)較2019—2020年宋潔等調(diào)查發(fā)現(xiàn)的24種相差較大。歷次調(diào)查魚類數(shù)量變化差別較大,可能與調(diào)查時間、點位布設、調(diào)查網(wǎng)具及水質(zhì)現(xiàn)狀等因素有關(guān)。

表3 高郵湖歷年魚類調(diào)查種類變化

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)是反映物種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要指標,與物種數(shù)量呈正相關(guān),當流域生態(tài)受到污染、捕撈、外來物種入侵、洪水、持續(xù)性干旱等干擾時,種類和個體均會受到影響,導致物種多樣性大幅度降低[16]。分析監(jiān)測結(jié)果可知,高郵湖6月份魚類群落結(jié)構(gòu)的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)各值均高于10月份,表明不同季節(jié)的溫度會影響魚類的產(chǎn)卵,進而影響魚類的生長、攝食和繁殖[17-18]。魚類多樣性指數(shù)和水溫在一定溫度條件下呈正相關(guān)[19]。季節(jié)更替同時會導致降水量、降雨頻次的不同,枯水期及季節(jié)性洪水也會影響水位變化,造成魚類群落結(jié)構(gòu)分布的改變。

由于工具的選擇性、采樣頻次和捕撈方法、調(diào)查范圍及部分魚類物種的特殊習性、種群數(shù)量等諸多因素的影響,某些魚類在短期調(diào)查時通常很難被發(fā)現(xiàn),但并不意味著這些魚類在流域消失或滅絕,因而不排除高郵湖中尚有未獲得的其他珍稀魚類。由于歷史監(jiān)測資料較少,只能根據(jù)兩次系統(tǒng)調(diào)查所獲取的資料進行簡單分析,后續(xù)需制定更為科學的監(jiān)測點位和監(jiān)測頻次,采用eDNA等多樣化的調(diào)查方法。