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黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區若爾蓋段水生生物資源現狀研究

2024-06-03 00:00:00梅燕陳登胡杰金利李宇浩趙甜夢

摘要:2021年8—9月對黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區若爾蓋段(核心區)的水生生物資源及其分布實地調查的結果表明,調查河段浮游植物5門29科51屬68種,硅藻門(Bacillariophyta)最多,有12科19屬32種,占種類總數的47.06%;浮游動物共計2類16種,原生動物和輪蟲各占50%;底棲動物共有3門12種,其中節肢動物門種類數最多,占種類總數83.3%;魚類共計11種,隸屬于1目2科6屬,其中鰍科(Cobitidae)有1屬6種,占總種數的54.55%,鯉科(Cyprinidae)5屬5種,占總種數的45.45%.魚類生態類型以流水底層生態類群為主,按魚類繁殖習性,魚類產卵類型主要是產沉性卵和黏性卵;按食性劃分,以水生無脊椎動物和藻類為食的魚類最多;按區系劃分,調查河段魚類區系組成為中亞高山復合體,具有黃河上游區系組成特點.從漁獲物組成上分析,占據數量優勢有花斑裸鯉(Gymnocypriseckloni)、斯氏高原鰍(Triplophysastoliczkai)和擬硬刺高原鰍(Triplophysapseudoscleroptera)占優勢,數量占比分別23.08%、21.15%和19.23%.

關鍵詞:黃河上游;水產種質保護區;水生生物;魚類

中圖分類號:Q958.8 文獻標志碼:A 文章編號:1001-8395(2024)04-0507-10

doi:10.3969/j.issn.1001-8395.2024.04.008

水產種質資源保護區是為保護水產種質資源及其生存環境,在具有較高經濟價值和遺傳育種價值的水產種質資源的主要生長繁育區域,依法劃定并予以特殊保護和管理的水域、灘涂及其毗鄰的島礁、陸域[1].水產種質資源保護區劃分等級有國家級和省級,在國內、國際有重大影響,具有重要經濟價值、遺傳育種價值或特殊生態保護和科研價值的通常被劃為國家級水產種質資源保護區[2].水產種質資源作為生物多樣性的重要組成部分,在維護生態安全以及科學研究方面具有重大作用[3].

浮游植物作為水體中浮游動物和魚類的主要餌料,是水體初級生產力最主要的組成部分[4];浮游動物以浮游藻類為食,屬于水生生態系統中的消費者和第二營養級,浮游動物可攝取大量藻類,使水體產生自凈作用,也是所有幼魚和某些成魚的餌料基礎[5];底棲動物是第三營養級的主要組成,為黃河上游河段中多數魚類的餌料基礎[67].各種類型的生物聚集在該水域進行繁殖、育幼和索餌,使黃河源的水生生態系統中具有獨特性和脆弱性,加之其分布的特有、珍稀魚類在黃河上游區域占比較大[8],一直是黃河流域水生態保護關注的焦點,黃河源也因此設立了3個國家級水產種質資源保護區,其中位于黃河第一彎處的黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區是黃河水生態保護的重中之重[9].黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區主要保護的魚類有:擬鲇高原鰍(Triplophysasiluroides)、厚唇裸重唇魚(Gymnodiptychuspachy-cheilus)、極邊扁咽齒魚(Plalypharodonextremus)、花斑裸鯉(Gymnocypriseckloni)、黃河裸裂尻魚(Schizopygopsispylzovi)、骨唇黃河魚(Chuanchialabiosa)和黃河高原鰍(Triplophysapappenheimi).針對黃河上游水生生物的科學調查研究自1959年起便從未間斷,如張春霖等[10]在1959和1960年對扎陵湖和鄂陵湖進行了魚類采集工作;唐文家等[11]在2005—2010年在茨哈峽至積石峽段進行了魚類資源調查;丁瑞華[12]在1989—1993年對四川省黃河水系進行了魚類資源調查;申志新等[13]在2009—2013年分析了黃河龍羊峽上游魚類資源現狀;馬正學等[14]和孫勝利等[15]調查了黃河蘭州段原生動物和浮游動物的種類和數量并利用生物多樣性指數對該河段水質進行評價.然而位于黃河第一彎處的黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區卻缺少附近河段(隸屬四川若爾蓋段)的水生生物資源的調查和研究分析.

本研究于2021年8—9月進行野外實地調查,初步分析黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區若爾蓋段的水生生物資源、區系分布特征.為水產種質資源的保護和可持續發展提供一定的基礎數據,對于黃河上游水生生物資源的科學管理,保護區珍稀水生生物良好棲息、繁衍和生存空間的保持等方面具有較為顯著的意義.

1 材料和方法

1.1 研究區概況

黃河主河道經甘肅省瑪曲縣阿萬倉鄉流入若爾蓋縣唐克鎮,若爾蓋縣境內河長87km,經若爾蓋縣麥溪鄉流出進入瑪曲縣城;流域重要支流有白河、黑河和熱曲河,其中白河發源于查針梁子北坡,河長303km(在若爾蓋縣境內河長為41km),于若爾蓋縣唐克鎮匯入黃河,河口水多年平均流量為72.3m3/s;黑河發源于紅原縣境之麥凍埡山,河長490km(若爾蓋縣境內河長為325km),于麥溪鄉黃河三角洲河口匯入黃河,河口水多年平均流量為50.34m3/s;熱曲河發源于紅原縣東北山崗,河長186km,流域面積1205km2,于若爾蓋縣達扎寺鎮匯入黑河,河口水多年平均流量13.1m3/s[16].

黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區分布在四川、甘肅省境內,總面積為13289hm2,其中核心區7501hm2,實驗區5788hm2[17].保護區水域包括黃河干流賈曲河口至黑河河口段、支流白河若爾蓋縣段以及黑河若爾蓋縣段.

保護區若爾蓋段地處青藏高原東部,屬高原寒溫帶大陸季風氣候[18].保護區內多年平均氣溫為0.7℃.最熱月7月平均氣溫10.7℃,最冷月1月平均氣溫-10.7℃.極端最高氣溫24.4℃,極端最低氣溫-33.7℃,最大降雪厚為20cm,最大凍土厚度為74cm[19].多年平均風速為2.4m/s,最大風速可達32m/s,盛行風向以東北及西南風最多.全年冬長無夏,四季不明,無絕對無霜期,年均氣溫0.6~1.1℃,年降雨量650~750mm,年均相對濕度69%,年均日照2389.9h[20].

1.2 調查范圍與時間

本研究于2021年8—9月,在位于黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區若爾蓋段的核心區內(圖1),黃河干流若爾蓋縣轄曼鎮河拉附近至嘎窮附近,河段長度10km的范圍進行了野外捕撈調查.依據其生境特征及水文特點共設置5個采樣點(表1).

1.3 調查方法

浮游植物、浮游動物、底棲動物、魚類等樣本的采集與測定參照文獻[2122]中的方法進行.浮游動物鑒定根據文獻[22],浮游植物鑒定依據文獻[23],底棲生物鑒定參照文獻[24],魚類鑒定依據文獻[2527]等,魚類區系分析根據文獻[28].

1.3.1 浮游植物采集

浮游植物定性樣品用25號浮游生物網于水中作水平∞形巡回拖動收取.定量樣品用采水器采取水面下0.5m處水樣1個;水深2~3m時,在離水底0.5m處增加一個采水樣點;水深3~5m時,在水下1.5~2.5m處再增加一個水樣;各層水樣等量混合后,再取一個混合水樣.樣品采集后,立刻以魯哥氏液固定(一般15mL/L),定量樣品固定后還需濃縮至30~50mL貯存,帶回實驗室鑒定、計數.每瓶進行2次有效計數,取其平均值.按以下公式計算出每升水中浮游植物的數量(密度)[29]:

式中,SC為計數框面積(mm2),SF為每個視野的面積(mm2),Fn為計數過的視野數,V為1L水樣經沉淀濃縮后的體積(mL),U為計數框的體積(mL),Pn為每片計算出的浮游植物個數.

生物量(biomass)的計算,一般是按體積來換算質量,大多數藻類的細胞形狀比較規則,可用形狀相似的幾何體積公式來計算其體積.由于浮游植物大多懸浮于水中生活,其相對密度接近于所在水體水的密度,即近于1,因此體積值(μm3)可換算為質量(濕質量)(109μm3換算為1mg).

1.3.2 浮游動物采集

小型浮游動物定性樣品利用25號浮游生物網采集,大型浮游動物定性樣品利用13號浮游生物網采集.原生動物樣品,用每100mL水樣1~1.5mL碘液固定.其他樣品,每100mL水樣加4mL甲醛液固定.大型浮游動物定量樣品于一定水層用5L(或10L)采水器采10~50L水樣,用25號浮游生物網過濾于100~200mL廣口瓶中,將網洗2~3次.小型浮游動物定量樣品的采集方法同浮游植物定量樣品采集.樣品采集后,立即用每100mL水樣加4mL甲醛液固定.每一水樣的浮游動物連續計算2次,同一樣品計數2片,取平均值.每升水中的浮游生物數量(密度)的計算公式為[30]

式中,N為1L水樣中浮游動物的數量(ind/L),V為采樣的體積(L),v為樣品濃縮后的體積(mL),C為計數樣品體積(mL),n為計數所獲得的個體數.

1.3.3 底棲動物采集

用彼得生采泥器采集底棲生物樣品,每個樣點采集2~3次,泥樣全部倒入塑料盆內,經40目分樣篩篩洗后,將肉眼看得見的動物連同所余雜物全部裝入塑料袋中,以5%福爾馬林溶液固定,注明采樣編號、時間、樣點等,帶回實驗室鑒定,并用電子天平稱重,再換算成以平方米為單位的種類密度及生物量.

1.3.4 魚類采集

魚類捕撈使用刺網、地籠等漁具.采用三層刺網(網目依次為2.0、3.5、4.0cm)沿河流流向方向和地籠在河流回水灣或者河邊水流緩慢處捕捉小個體魚類,每個采樣點均在下午放網,次日收網.魚類現場捕撈鑒定并測定常規生物學指標之后,放回原采樣水域.同時,在當地走訪調查.

2 結果與分析

2.1 浮游植物

2.1.1 種類組成

調查河段共檢出浮游植物5門29科51屬68種(包括變種),見表2.其中,硅藻門最多,有12科19屬32種,占種類總數的47.06%;綠藻門次之,有11科18屬22種,占種類總數的32.35%;藍藻門3科11屬11種,占種類總數的16.18%;甲藻門為2科2屬2種,占種類總數的2.94%;裸藻門為1科1屬1種,占種類總數的1.47%.各采樣點均以硅藻為主.其中細布紋藻(CymbellalunataW.sm.)及小球藻(Chlorellavul-garis)等在各采樣點出現頻率高.

2.1.2 生物量

浮游植物生物量的變化范圍為0.3328~0.5941mg/L,平均生物量為0.4172mg/L,其中硅藻質量占總質量的68.57%.浮游藻類平均密度為7.72萬ind/L,浮游植物的密度變化范圍為6.55~10.01萬ind/L.

對不同采樣點浮游藻類進行了定量統計,結果表明,采樣點1、2和3的浮游藻類生物量依次為0.3541、0.3328和0.3462mg/L,各采樣點生物量差異不明顯.采樣點4和5生物量分別為0.5407和0.5122mg/L,浮游藻類的密度及生物量略高,各采樣點浮游藻類以硅藻和綠藻為主.各采樣點浮游植物生物量的變化趨勢從高到低排列順序為:4>5>1>3>2.

2.2 浮游動物

2.2.1 種類組成

該河段浮游動物為原生動物和輪蟲2類,共16種,其中原生動物和輪蟲各占8種.調查區域未發現枝角類和橈足類.采樣點4和采樣點5檢出浮游動物種類最多,分別有14種和12種.盤狀表殼蟲(Arcelladiscoides)、太陽蟲(Actinophryssol)和萼花臂尾輪蟲(BrachionuscalyciflorusPallas)在各采樣點均有分布(表3).

2.2.2 生物量

浮游動物生物量的變化范圍為0.0762~0.1683mg/L,平均生物量為0.1191mg/L.該河段各采樣點浮游動物生物量的變化從高到低排列為:4>5>1>3>2.浮游動物密度的變化范圍為193~978ind/L,浮游動物的平均密度為482ind/L.

2.3 底棲動物

2.3.1 種類組成

該河段共采集到底棲動物3門12種,其中節肢動物門10種,占83.3%;環節動物門和軟體動物門各有1種,各占8.35%.采樣點4和采樣點5檢出底棲動物種類最多,分別有9種和8種.搖蚊幼蟲(Tendipessp.)和蜉蝣幼蟲(Ephemer-asp.)在該河段分布廣泛,見表4.

2.3.2 生物密度

調查河段底棲動物平均密度和生物量分別為91.3ind/m2和4.256g/m2.底棲動物生物量較大的種類有蜉蝣目的四節蜉和扁蜉.蜉蝣目生物量最大,其他種類生物量依次為毛翅目、半翅目和雙翅目.

2.4 魚類

2.4.1 種類組成

若爾蓋所在水域共有魚類11種,分別隸屬1目2科6屬(表5).鰍科為主要類群,有1屬6種,占總種數的54.55%,尤其以高原鰍屬為主.鯉科5屬5種,占總種數的45.45%.

2.4.2 特有種及瀕危狀況分析

本次調查和走訪記錄到的11種魚類中,除斯氏高原鰍外均為中國特有種,而其中的黃河高原鰍、擬鲇高原鰍、黃河裸裂尻魚、骨唇黃河魚、極邊扁咽齒魚5種屬于黃河特有種.同時根據在《國家重點保護野生動物名錄》中收錄的重點保護野生魚類有4種,即厚唇裸重唇魚、骨唇黃河魚、極邊扁咽齒魚和擬鲇高原鰍.黃河高原鰍是四川省重點保護魚類.

調查瀕危狀況依據《中國生物多樣性紅色名錄》[31]和IUCN瀕危物種紅色名錄進行評估,如表5所示,瀕危種3種,包括黃河高原鰍、骨唇黃河魚和極邊扁咽齒魚;易危種4種,包括擬鲇高原鰍、厚唇裸重唇魚、花斑裸鯉、黃河裸裂尻魚;無危種2種,為斯氏高原鰍、硬刺高原鰍.數據缺乏魚類2種,包括擬硬刺高原鰍、黑體高原鰍.

2.4.3 生態類型與食性

按魚類的生活習性及其主要生活環境,可以將調查范圍內分布的11種魚類分成5種生態類群[26],見表6.其中流水底層生態類群有5種,占總種數45.45%;流水中下生態類群有2種,占總種數18.2%;緩流靜水中下生態類群有1種,占總種數9%;緩流靜水中上生態類群有2種,占總種數18.2%;緩流靜水底層生態類群有1種,占總種數9%.該區域魚類產卵主要是沉性卵,占種類比例81.81%,其次是產黏性卵,占種類比例18.18%.

魚類的食性主要來源于現有的魚類生物學研究文獻.擬硬刺高原鰍、斯氏高原鰍、黑體高原鰍、硬刺高原鰍、厚唇裸重唇魚以水生無脊椎動物和藻類為食[26].黃河裸裂尻魚、極邊扁咽齒魚主要以植食性為主,也食昆蟲[32].骨唇黃河魚是以藻類和昆蟲為食,擬鲇高原鰍屬肉食性,以小魚、蝦及水生昆蟲為食[33].花斑裸鯉為雜食性魚類[34].黃河高原鰍以水生昆蟲的幼蟲和底棲無脊椎動物為食[35],如表6所示.

2.4.4 魚類組成分析

魚類采集樣本中,漁獲物較少.從質量占比上看,花斑裸鯉、擬硬刺高原鰍、骨唇黃河魚占優勢;從數量占比上看,花斑裸鯉占總量的23.08%、斯氏高原鰍占21.15%、擬硬刺高原鰍占19.23%,這3種魚數量較多.從漁獲物組成上,花斑裸鯉數量和質量占比均最高,分別占漁獲物總質量的23.08%和36.87%,見表7.

3 討論

3.1 浮游生物組成與分布特征

浮游生物的種群結構特征、分布差異與調查水域的地理條件、水文情況等外部因素有關.本次調查中浮游植物5門29科51屬68種,尤其以硅藻門占絕對優勢.采樣點4和5浮游藻類的數量和生物量明顯高于其他采樣點,可能由于采集水樣深度和地點不一樣導致.總體上看,調查范圍內各采樣點浮游植物種類和數量偏少,以硅藻門、綠藻門為主,這可能與保護區所處地理位置有關.該河段處于高海拔水體,水域溫度低,存在的營養物質少,以及浮游藻類光合作用的酶促反應以及呼吸作用強度降低,水體交換等因素,直接或間接影響藻類的增殖[36].

浮游動物為原生動物和輪蟲2類,共16種.浮游動物在各采樣點均能檢測到,但是浮游動物種類和數量偏少,這與該流域浮游植物數量較低相吻合,以及黃河上游自然地理環境所處海拔高,氣候嚴寒,水體冷涼有關[37].

3.2 底棲動物組成特征

底棲動物與該段河流魚類的生態類群和區系組成有密切關系.黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區內的底棲動物種類相對較少,共采集到底棲動物3門12種,其中節肢動物門10種,占絕對優勢,這主要是黃河上游流域水體環境情況所致.黃河上游部分河段,水流較緩,底質松軟,適宜于喜低溫流動水體的節肢動物生存,其中搖蚊幼蟲為該河段底棲動物的優勢種[7].從總體來看,該河段底棲生物種類不多,分布不均勻.

3.3 魚類組成及生態特征

本次在調查區域河段內分布的11種魚,以高寒冷水魚類的鯉形目鰍科、鯉科為主.在5個采樣點中,除了樣點4調查到魚類最少,僅有2種,其余各點均有采集到魚.同時樣點4是沼澤水塘系統,處于靜水狀態,不利于當地魚類喜流水底層生態習性,不在此處占據優勢,可能是樣點4魚類分布少的因素之一.魚類區系組成主要是中亞高山區系復合體,區系組成結構簡單,具有黃河上游區系的特點[38].繁殖習性以產沉性卵和黏性卵的魚類為主.研究表明,魚類食性與其所處的水生環境下的餌料的可選性和餌料生物的群落結構密切相關,富含營養且易于魚類和浮游動物消化的硅藻可為魚類提供食物資源[39],此次調查以水生無脊椎動物和藻類為食的魚類最多.

該區域調查的11種魚(表5),從瀕危狀況來看,受威脅的魚類有7種(黃河高原鰍、擬鲇高原鰍、厚唇裸重唇魚、花斑裸鯉、黃河裸裂尻魚、骨唇黃河魚和極邊扁咽齒魚),其中屬于黃河特有種的有5種,占到受威脅魚類總種數的71.4%.從各個角度看,黃河魚類中既是黃河特有種又同時受到嚴重威脅的物種比例是非常高的,表現出了高特有性和高瀕危性的特點,其中不少種類對環境條件的要求很高,分布區又很狹窄,極易受人類活動和水利建設的影響而導致種群大幅衰退,甚至面臨整個物種消失的重大生態風險.從漁獲物分析中看出,調查區域存在經濟魚類,如花斑裸鯉、厚唇裸重唇魚等,雖是常見種,但未形成捕撈量,并且在該區域中黃河高原鰍、硬刺高原鰍、極邊扁咽齒魚尚未采集到.這可能與捕撈時期、方案、人為因素等相關,且本次調查時間較短及站點設置不系統,未能完全反映該區域的魚類多樣性.

4 保護對策及建議

黃河上游水生生境多樣化、水質良好,特別是保護珍稀特有魚類的種質資源,具有特殊性和不可替代性[40].該河段魚類實地調查和走訪結果(表5)顯示,黃河特有魚類有5種,占該河段魚類物種的45.5%;中國特有魚有10種,占該河段魚類物種的90.9%.保護區存在的珍稀種質資源占比極高,遺傳價值巨大.但是,該河段地區氣候惡劣,生態環境脆弱,生態系統一旦被破壞將很難恢復[41].加之,此地區的魚類大多為高寒地帶生活的種類,生長期短,生長速度緩慢,繁殖力低,使得種群再生能力較弱[37].此外,隨著黃河流域經濟發展、城鎮化推進以及全球氣候變暖等因素的影響,加劇了種群數量的下降.據此,建議開展如下工作.

4.1 開展黃河上游特有魚類和河流生態保護及監測

黃河上游魚類生態結構相對簡單,主要以水生無脊椎動物和藻類為食,在河流生態系統管理中應重點關注水生態環境的保護,并保持每年檢測水生動物的豐富度和優勢餌料種類,進而利于水生生態系統結構和功能的穩定.同時,還要重點關注食物鏈中頂級類群的保護,如活動空間的連續性、餌料來源等.黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區流域生態系統功能的保護需要依據各區段水環境特征、魚類群落生態結構組成和人類影響程度來差異化管理.

4.2 建立黃河上游優質魚類種質資源庫及瀕危魚類專項救助

在黃河上游建立優質魚的種質資源庫,開展科研和繁育工作,發展人工養殖,提供相應的苗種,如厚唇裸重唇魚、骨唇黃河魚、極邊扁咽齒魚等是黃河優質魚類.后期研究中可根據調查確定黃河上游流域中珍稀魚類產卵場的分布,開展瀕危水生物種人工繁育和救助,積極進行國際技術交流與合作.

4.3 開展珍稀魚增殖放流和監控外來物種

增殖放流已被公認為是最有效的魚類資源補償方式之一.在黃河上游開展黃河裸裂尻魚、似鲇高原鰍、花斑裸鯉等魚類的人工增殖放流,并通過生物標記技術,開展增殖放流跟蹤監測與效果評價.同時,監控外來物種對黃河上游土著物種的影響.

4.4 加強水產種質資源保護區的專項執法檢查和漁業監測

持續強化水產種質資源保護區和水域生態環境保護,每年進行魚類資源和生態環境監測,完善在線監控設備,加強對黃河上游漁業資源的漁政執法力度,重點打擊非法捕撈活動.同時,四川加強對黃河上游特有魚類國家級水產種質資源保護區的建設和管理,嚴格按照水產種質資源保護區的管理要求,強化機構建設、執法管理和內部制度建設.

致謝 四川師范大學科研創新團隊對本文給予了資助,謹致謝意.

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(編輯 陶志寧)

基金項目:國家自然科學基金(31672304)

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