濟南市雪野湖魚類群落結構特征及多樣性研究

郭偉，賈麗，黃雪梅，陳琪，蔣宏經政，劉佳欣

(1.濟南市水文中心，山東濟南 250013；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧大連 116023)

雪野湖位于山東省濟南市萊蕪區北部，處于大汶河上游，距離濟南市中心46km，其流域面積444km2，水域面積12.5km2，蓄水量2.21億m3，平均水位為 232.8m[1]。雪野湖為山區丘陵型湖庫，是一座集防洪、工農業供水、水產養殖、旅游科普等多功能于一體的大型水利工程。雪野湖湖面開闊，岸線曲折，四周群山環抱，在雪野湖的環湖風光帶上，建有航空運動中心、山地運動中心、游艇俱樂部、觀光碼頭、沙灘浴場、垂釣中心和星級酒店、高檔會所等旅游項目[2]。湖區周邊有諸多河流水系，其中通天河和贏汶河為大汶河的上游支流，是雪野湖的主要匯水河流，受區域降水量以及上游來水量的影響，湖區水位全年變化幅度較大。雪野湖氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，溫差較大，年平均氣溫11.0℃～13.0℃，年極端最高氣溫為39.2℃(7月)，極端最低氣溫-21.8℃(1月)，年降水量760.9mm，年平均最大風速為13.5m/s。湖區水質清澈，水環境質量達到國家II類水質標準，湖區魚類資源豐富，歷史資料顯示有鯉、鯽、鰱、黑魚、草魚、鱖、鱔等多種魚類生存[2]。

魚類是脊椎動物中種類數相對較多的生物類群，處于水生態系統食物鏈頂端位置，對環境變化較為敏感，通常通過“下行效應”調節生態系統平衡，是評價水環境質量變化與水生態系統健康的重要指示生物[3]。近年來，隨著湖區周邊城市化速度加快，人類社會活動、過度養殖捕撈、嚴重水質污染等對湖區生態環境造成重大影響，魚類的生存環境也隨之發生巨大變化，導致魚類群落出現相應的演替[4]。魚類生物多樣性和資源量的維護與生態系統的健康和人類生存發展存在密切關系，因此魚類群落的研究受到眾多學者的關注[5-6]。雪野湖相關的漁業資源調查研究最早的報道見于20世紀80、90年代[7-8]，而對于近40多年來相關的水生生物資源研究較少，尤其是雪野湖環境治理及生態保護項目實施后的水生態調查研究尚未開展。基于此，2021年9月～10月對雪野湖魚類群落結構及多樣性進行了摸底調查，以期為濟南地區魚類資源的保護和雪野湖流域水生態健康評價提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間及采樣點

根據雪野湖的氣候、水文及地勢地貌特征，于2021年9月～10月對雪野湖魚類資源進行了空間分布特征調查，此次調查共設置6個調查點(X1～X6)(圖1)。其中，X1 和X3位于湖上游的湖汊處，X2位于湖上游的通天河入湖處，X4和X5分別位于湖中游和下游的敞水區，X6 位于湖下游的碼頭，贏汶河的入湖處。

圖1 雪野湖調查點位示意圖

1.2 魚類樣本采集與種類鑒定

根據雪野湖水流及水深的具體情況，參照《內陸水域漁業自然資源調查手冊》在各調查點使用多目刺網、地籠和手拋網相結合的方式進行魚類調查。每個點位布設2條刺網和3條地籠，其中刺網長125m，網高1.5m～2.0m，網目分別為2.0cm、6.0cm、10cm，地籠網長40m，網寬40cm，網高40cm，網目1.0cm，手拋網半徑2.5m，網目4.0cm。刺網和地籠采樣時間控制在 10hrs～12hrs，傍晚布設刺網和地籠，次日早上起捕，手拋網在每個點位連續拋撒3次。漁獲物收集后，對易于辨認和可鑒定的種類進行現場鑒定和測量記錄，記錄后將活體全部返回湖中。對于未知物種和很難鑒定的物種，可適當選取一定數量的代表種，用 10%～15%甲醛固定后帶回實驗室作進一步鑒定，物種鑒定參考相關文獻[9-11]。鑒定分類后進行個體稱重，用中性濾紙將樣本魚體表水分吸干，用電子稱稱重，精確到0.01g。

1.3 數據處理與分析

1.3.1 魚類群落多樣性

采用Shannon- Weiner多樣性指數(H′)、Pielou均勻度指數(J)和Margalef 豐富度指數(D)對魚類物種進行分析。計算公式分別為：

H′=-∑Pilog2Pi

Pi=ni/N

D=(S-1)/log2N

式中，Pi為第i種的個體數與總個體數的比值；ni為第i種個體數；N為所有種個體數；S為樣品中總種類數[12]。

魚類多樣性指數水質評價標準如表1，可分為5個等級。

表1 多樣性水質評價標準

1.3.2 魚類群落優勢種

優勢種的確定采用相對重要性指數(IRI)，計算公式為:

IRI=(N%+W%)×F%

式中：N%為某種魚類的尾數占總尾數的百分比，W%為某種魚類的重量占總重量的百分比，F%為某種魚類出現的頻率。IRI≥500的物種確定為優勢種，500>IRI≥100的物種確定為常見種，100>IRI≥10的物種確定為一般種，IRI≤10的物種確定為少見種[13]。

2 調查結果

2.1 魚類群落組成

本次調查共采捕到漁獲物892尾，共鑒定出魚類23種，隸屬2目3科22屬(表2)。其中，鯉科魚類物種數最多，有20屬20種，占魚類總種類數86.96%，分布有7個亞科，其中鮊亞科有7種，占鯉科魚類總種類數35.00%，鮈亞科有4種，占鯉科魚類總種類數20.00%，鯉亞科、鰱亞科、鳑鲏亞科和雅羅魚亞科各有2種，各占鯉科魚類總種類數10.00%，鲴亞科有1種，各占鯉科魚類總種類數5.00%；鰕虎魚科，有1屬2種，占魚類總種類數8.70%；塘鱧科種類最少，有1屬1種，占魚類總種類數4.34%。由此可見，鯉科魚類是雪野湖魚類群落的主要構成者，鮊亞科在魚類種類組成中占有主導地位。

表2 雪野湖魚類種類組成

魚類群落組成中共出現優勢種4種，依次為似鳊(Pseudobramasimoni)、麥穗魚(Pseudorasboraparva)、彩石鮒(Pseudoperilampuslighti)和似鱎(Toxabramisswinhonis)，相對重要性指數(IRI)分別為8223、1436、1023、869，優勢種的數量占總漁獲物數量的89.35%，重量占總漁獲物重量的67.42%。

2.2 魚類群落分布特征

圖2 雪野湖魚類物種數分布

圖3 雪野湖魚類數量分布

2.3 魚類多樣性分析

雪野湖魚類Shannon-Wiener多樣性指數(H′)空間變化趨勢如圖4所示，H′最大值出現在湖區上游湖汊處的X3調查點，指數值為2.878，最小值出現在湖區上游支流入湖處的X2調查點，指數值為0.796，平均值為1.599；魚類Pielou均勻度指數(J)空間變化趨勢如圖5所示，J最大值出現的調查點與H′出現的點位一致，最大指數值為0.832，最小值出現在湖區碼頭處的X6調查點，指數值為0.257，平均值為0.561；魚類Margalef 豐富度指數(D)空間變化趨勢如圖6所示，D最大值出現的調查點位與H′和J出現的點位一致，指數值為1.673，最小值出現在庫區中游湖汊處的X1調查點，指數值為0.516，平均值為1.051。根據生物多樣性指數水質評價標準，雪野湖秋季水質整體處于中污染-輕污染狀態，調查點X1、X2、X6水質污染嚴重，調查點X3、X4、X5水質受污染程度較輕。

圖4 雪野湖魚類Shannon-Wiener多樣性指數分布

圖5 雪野湖魚類Pielou均勻度指數分布

圖6 雪野湖魚類Margalef 豐富度指數分布

3 分析與討論

魚類是水庫、湖泊等水體生態系統中最常見的生物類群，基于食物鏈來調節和推動生態系統的物質循環和能量流動，作為頂層營養類群生物，是水生態系統健康監測的主要指示生物[14-15]。魚類的生活史過程與湖泊的自然水文密切相關，部分魚類對于湖泊污染、溫度變化、人為干擾等都較為敏感，其群落結構、生物多樣性等極易受到環境變換的影響，呈現出較強的時空異質性特征。本次調查共獲得魚類23種，以鯉科魚類占主導，優勢種主要為小型魚類，其種類組成具有典型的北方湖庫魚類群落結構特征[16]，與同一地區的大明湖調查的24種[16]相近，與統一緯度線的渭河干流調查的23種[17]相同，相比少于濟西濕地的28種[16]、七星湖的47種[4]、駱馬湖的57種[18]，種類及優勢種間的差異主要與該湖泊所處的地理位置及生態環境有關。漁獲物組成顯示，大中型經濟魚類鰱、鳙、鯉、草魚等數量較少，而麥穗魚、似鳊、似鱎、彩石鮒等小型魚類數量較多，說明魚類群落結構趨于小型化，這很大程度上與雪野湖周邊城鎮發展及農業開發密切相關，湖區周邊人類活動干擾、氮磷元素流入、生活污水排放等直接或間接影響著水體中物質和離子的組成及濃度，進而對水生生物的生長繁殖產生影響，尤其是工業生產的點源污染與農業灌溉的面源污染影響重大[19]。有機物質及營養物質的流入，促進了微生物及藻類的大量繁殖，浮游生物資源量增加，有利于食小型浮游生物的魚類種群發展，此外過度捕撈導致的大型經濟魚類減少對低營養級被捕食者的捕食壓力減弱，造成小型魚類數量增加。

魚類群落是指在一定時空區域內，在同一生境下生活，具有相互聯系的不同種群的魚類集合體。其群落多樣性被認為是生活在一定空間和時間內，多種多樣的魚類種群彼此依賴、相互依存所組成的穩定的生態綜合體，既體現了魚類與魚類之間、魚類與生境之間的復雜關系，又呈現了水生生態系統豐富的生物資源。生物多樣性指數是表示生物群落內種類多樣性的程度的量綱數值，通過結合生物種類、數量等參數比較客觀地反映生境對生物產生的綜合累積效應，多樣性指數越高，表明群落結構越穩定[20]。本調查顯示，雪野湖魚類多樣性指數變化范圍在0.796～2.878，平均值1.599，整體處于較低水平，依據生物水質評價標準顯示該湖區水質處于中污染狀態，與大明湖(1.796)水質處于同一狀態，但水質優于朱各務水庫(0.797)[16]，從整體來看，雪野湖水質與濟南水域水體狀態基本一致。魚類多樣性與其生境密不可分，生境發生變化，魚類群落多樣性在時間與空間上會隨之作出積極響應[21]，因此魚類多樣性的研究除了選擇最適的監測指數，還需把握好群落多樣性的時空尺度。通過合理選擇魚類采捕的季節和區域，科學布設采捕網具，嚴格按照采捕方法，盡可能全面揭示雪野湖的魚類資源狀況。

濟南市是一個“山、泉、湖、河、城”景觀格局比較鮮明的城市，從市域“一心一環三橫五縱多泉群”向外擴展進行城市總體布局，結合市區水生態功能區劃開展濟南市自然生態系統保護，是人與自然和諧發展的重要基礎。濟南市水生生物類群是濟南市生物類群的重要組成部分，水生生物多樣性狀況能夠直接反映區域生態的健康狀況。雪野湖是濟南重要的水資源與水生態區，其水生態系統的健康直接關系到人類的發展，近年來，由于湖庫調儲運行和自然環境變化以及湖濱灘地資源過度開發等原因，導致湖區自然生態系統逐漸退化。尤其是大壩建成后，隨著河水流速的減緩，庫區內水體的自凈能力減弱，加之上游及庫區周邊人類活動產生的垃圾及污染物進入湖區，造成水體污染，水質量降低，生物群落減少，生態系統的平衡遭到破壞。基于此，根據湖庫水體保護要求，應在湖區劃定分級保護區，在保護區禁止一切不利于保護生態系統水源涵養功能的經濟社會活動和生產方式，同時在湖區淺水區通過采取種植水生植物等手段，增強水體的生態調節能力。此外，在保護水資源和水環境的同時通過科學增殖放流，合理利用水體，以魚養水，實現更大的生態效益，為區域生態保護和高質量發展提供有力支撐。