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

魚類作為水域中的頂級群落,在水生態系統的物質和能量循環過程中起著承上啟下的作用[1-2]。魚類多樣性與群落結構是衡量水域生態環境狀況的重要參數,掌握其動態變化及演化規律有利于生物多樣性的保護與生態修復。魚類物種多樣是水域生態系統群落結構的晴雨表,是流域生態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,北通洪澤湖、連淮河,東與京杭運河相鄰,南連邵伯湖,經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。

高郵湖水域寬闊、水質良好,是各種漁業資源、棲息鳥類、水生生物得天獨厚的生存場所,主要漁業資源有翹嘴紅鲌、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品生產基地,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之地,也是許多蝦蟹的產卵和索餌場所。近年來,流域所在高郵市、金湖等縣市區經濟高速發展,城鎮化、環境污染、外來物種入侵等誘因導致高郵湖的流域環境被破壞,水生生物多樣性水平持續下降[8]。為了恢復高郵湖的漁業資源和魚類群落結構,2009年以來先后設立了高郵湖大銀魚湖鱭國家級水產種質資源保護區和青蝦國家級水產種質資源保護區,高郵、寶應等多地的農業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,合理調控了湖鱭等小型魚類的種群規模,提升了湖泊生態系統的穩定性。

1.2 魚類調查采集

魚類調查的頻次、點位布設、數據分析等參考《漁業生態環境監測規范第3部分:淡水》(SC/T 9102.3-2007)《生物多樣性觀測技術導則內陸水域魚類》(HJ 710.7-2014)《關于開展生物多樣性本底調查試點工作的通知》(蘇環辦〔2017〕315號)《江蘇省縣域生物多樣性本底調查相關技術要求的補充意見》等標準和技術規范。根據調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、手撒網取樣,水深較深、流速較大的河段采用流刺網、鉤釣等方式。其中,地籠及刺網放置時間約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,確保調查結果的全面性和代表性[9]。

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

1.3 數據處理與統計分析

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

D=(S-1)/lnN

式中,S代表總物種數;N代表所有個體的總數。

物種多樣性。以香農-威納(Shannon-Wiener)多樣性指數(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/所有物種個體總數。

Pielou均勻度指數。以Pielou均勻度指數(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。

2 調查結果與分析

2.1 種類組成

2019年夏、秋兩季度,從高郵水域調查共記錄漁獲物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,鯉科是屬數最多的科,計有21屬27種。從屬級水平分析,鲌屬是種數最多的屬,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類型。

表1 高郵湖魚類分布及生態類型

2.3 魚類生態類型組成

按照史為良提出的魚類動物區系復合體劃分方法,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,占魚類總種數的67%。南方平原區系復合體,代表魚類有黃顙魚、烏鱧、黃鱔等魚類,共4種,占魚類總種數的12%。北方平原區系復合體,代表魚類僅有麥穗魚1種,占魚類總種數的3%。晚第三紀早期區系復合體,代表魚類有鯉、鯽、中華鳑鲏等,共6種,占魚類總種數的18%。

2.4 魚類分布特征

一些經濟價值較高、種群數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。高郵湖魚類出現頻次統計顯示,鯽魚出現頻次最大,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多于秋季。Shannon-Wiener多樣性指數夏季(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,大多數魚類活動強度減小[13],且秋季豐富度指數明顯小于夏季,也體現了這一點。

表2 高郵湖魚類多樣性指數季節差異

圖3 高郵湖魚類出現頻次統計Fig.3 Statistics of fish occurrence frequency in Gaoyou Lake

3 結論

江蘇省志水產志記錄高郵湖有魚類109種,后因上下游建設水利設施、經濟社會發展等原因導致水生生物種類不斷降低[14]。2015年,孫文祥等在高郵湖僅捕獲魚類14種[15]。本次調查共發現魚類33種,夏秋兩季平均Shannon-Wiener多樣性指數為2.46,Pielou均勻度指數為0.45,Margalef豐富度指數為5.23,種類數較2019—2020年宋潔等調查發現的24種相差較大。歷次調查魚類數量變化差別較大,可能與調查時間、點位布設、調查網具及水質現狀等因素有關。

表3 高郵湖歷年魚類調查種類變化

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

由于工具的選擇性、采樣頻次和捕撈方法、調查范圍及部分魚類物種的特殊習性、種群數量等諸多因素的影響,某些魚類在短期調查時通常很難被發現,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。由于歷史監測資料較少,只能根據兩次系統調查所獲取的資料進行簡單分析,后續需制定更為科學的監測點位和監測頻次,采用eDNA等多樣化的調查方法。