萬(wàn) 安,韓 旭,鐘 明,張曉可,于道平,安樹(shù)青

1.南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京，210093；

2.安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶，246000；

3.安慶師范學(xué)院淡水生態(tài)研究所，安徽安慶，246000

致謝：衷心感謝原中國(guó)科學(xué)院南京地湖所研究員朱松泉老師親自指點(diǎn)魚(yú)類鑒別。

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安慶烏龍河流域魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)的空間差異研究

萬(wàn) 安,韓 旭,鐘 明,張曉可,于道平,安樹(shù)青

1.南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京，210093；

2.安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶，246000；

3.安慶師范學(xué)院淡水生態(tài)研究所，安徽安慶，246000

以周邊地區(qū)逐漸城市化的烏龍河流域?yàn)槔?，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)該河及其周邊湖泊共有魚(yú)類24種。相比人為干擾小的上游樣點(diǎn)，經(jīng)過(guò)城市化后的河流下游魚(yú)類物種多樣性較低，均勻度較高；人為干擾小的湖泊，則出現(xiàn)多樣性和均勻度均較高。功能群分析表明，該流域魚(yú)類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主，雜食和碎屑食性魚(yú)類種類較多，推測(cè)城市建設(shè)導(dǎo)致水量減少、生境單一化和水體污染是造成以上現(xiàn)象的主要原因。因此，及時(shí)開(kāi)展城市化地區(qū)的魚(yú)類資源調(diào)查，詳細(xì)記錄當(dāng)?shù)佤~(yú)類種類，為深入了解城市建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

城市化；河流；群落結(jié)構(gòu)

河流以其自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境價(jià)值推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展，為人類提供水源、環(huán)境保護(hù)、旅游娛樂(lè)、交通運(yùn)輸、文化教育等多種生態(tài)服務(wù)功能。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，很多發(fā)源于城區(qū)或流經(jīng)城市區(qū)域的河流或河流段以及一些歷史上雖屬人工開(kāi)挖、但經(jīng)多年演化已具有自然河流特點(diǎn)的運(yùn)河和渠系，與城市逐漸融合，形成“城市河流”(Urban River)[1]。城市河流是城市生態(tài)系統(tǒng)的組成要素之一，具有供水、環(huán)保、綠化、游樂(lè)等生態(tài)功能。作為重要的資源和環(huán)境載體，城市河流的健康狀況關(guān)系到城市的生存，也制約著城市的發(fā)展，是影響城市風(fēng)格和美化城市環(huán)境的重要因素。在城市生態(tài)建設(shè)、拓展城市發(fā)展空間方面顯現(xiàn)出不可替代的意義。目前，隨著我國(guó)城市規(guī)模的逐年擴(kuò)大，人們對(duì)河流的干擾日漸增加，諸如取水、分流、裁彎取直、筑壩、堵塞汊流及護(hù)岸(道)的固化、河岸植被破壞、水質(zhì)污染、水生生物過(guò)度開(kāi)發(fā)等行為，擾亂了河流正常流態(tài)與水文循環(huán)過(guò)程，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化[2]，因此實(shí)時(shí)監(jiān)控城市河流健康狀況就顯得十分必要。

魚(yú)類作為河流生態(tài)系統(tǒng)中主要組成部分，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)和物質(zhì)循環(huán)、河流自凈能力，乃至對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能起著重要的調(diào)節(jié)作用[3]，而水體生態(tài)環(huán)境的好壞對(duì)魚(yú)類多樣性及其群落結(jié)構(gòu)有極大的影響。因此，河流中魚(yú)類多樣性組成及其動(dòng)態(tài)變化情況可以反映出該水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況[4]。雖然人們已經(jīng)開(kāi)始在物理化學(xué)方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)查魚(yú)類物種多樣性、多度以及功能群規(guī)律，以便更細(xì)致了解魚(yú)類所生存的水源的水質(zhì)情況[5]，但目前針對(duì)城市河流中魚(yú)類資源調(diào)查及其多樣性的空間變化情況的研究不多。為此，本研究以周邊正在城市化的安慶市烏龍河流域?yàn)槔?，通過(guò)調(diào)查該河及其附近湖泊的魚(yú)類資源狀況，考察該地區(qū)不同空間下魚(yú)類分類和功能群多樣性變化情況，旨在為區(qū)域內(nèi)魚(yú)類資源的保護(hù)和河流的科學(xué)管理提供參考依據(jù)，并為該城市河流的演變積累歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)也為補(bǔ)充和完善該地區(qū)魚(yú)類種類名錄，為進(jìn)一步保護(hù)河流環(huán)境，為魚(yú)類保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)和資料基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

所選區(qū)域?yàn)闉觚埡恿饔?圖1)，該河匯入石門(mén)湖后經(jīng)皖河入長(zhǎng)江。該地原位地貌為低山丘陵及沖積平原，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和、雨量充沛、日照充足、無(wú)霜期長(zhǎng)、冬冷夏熱、四季分明等特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫為16.5℃，平均降水量為1 398.2 mm，區(qū)內(nèi)原有一些小規(guī)模湖泊，均與烏龍河相通。2002年該河流周邊區(qū)域建設(shè)成某高校校園，為保證該校園內(nèi)的環(huán)境，該河上游禁止工廠和大面積農(nóng)田建設(shè)，同時(shí)盡量保持河流原貌。目前烏龍河上下游建設(shè)有低頭壩，湖泊均不與河流相通。除少數(shù)河段和湖泊外，河岸和湖堤均設(shè)有硬質(zhì)化防護(hù)。同時(shí)該地區(qū)目前為封閉管理，無(wú)酷漁濫捕等現(xiàn)象。

為獲得研究區(qū)域的樣本，筆者于2013年11月、2014年4月和7月對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行了三次采樣調(diào)查。調(diào)查時(shí)，設(shè)6個(gè)樣點(diǎn)(圖1)，均為可涉水區(qū)，其中A、B、C樣點(diǎn)為小型湖泊，D為水壩上游蓄水區(qū)(impoundment area)，E、F為水壩跌水區(qū)(plunge area)。

圖1 研究樣點(diǎn)位置

1.2 采樣方法

采集工具為背負(fù)式誘魚(yú)器(CWB-5000 P)，一人電魚(yú)，兩人撈網(wǎng) (網(wǎng)目為0.2 cm)，尾隨捕撈。各樣點(diǎn)依據(jù)生境，采用不同的捕撈努力取樣，河流樣點(diǎn)采取30 m河段，電捕30 min；湖泊采取25 m2水域內(nèi)電捕30 min。盡量包括樣點(diǎn)中各類生境(岸邊、水體中央、靜水、流水、石縫和藻叢)[6]。所獲標(biāo)本在新鮮狀態(tài)下均在進(jìn)行常規(guī)鑒別后放歸，疑難魚(yú)種則以10%甲醛溶液固定后，帶回室內(nèi)，利用檢索工具鑒別[7]。

2 數(shù)據(jù)分析工具

根據(jù)魚(yú)類食性的不同，將其分為肉食性、植食性、雜食性、浮游生物食性和碎屑食性魚(yú)類[7-8]。根據(jù)產(chǎn)卵類型不同，將其分為產(chǎn)浮性、粘性卵和沉性卵3種[8]。

魚(yú)類多樣性的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

(a)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

H=-∑(Pi)(lnPi);Pi=Ni/N

(b)Simpson多樣性指數(shù)：

Ds=1-∑(Pi)2

以上公式中，Ni為種i的個(gè)體數(shù)，N為所在群落的所有物種的個(gè)體數(shù)之和。

樣點(diǎn)的物種均勻度計(jì)算公式如下:

(c)Pielou均勻度指數(shù)：

E=H/Hmax；Hmax=lnS

式中，H為實(shí)際觀察到物種的香農(nóng)威納指數(shù)，Hmax為最大的香農(nóng)威納指數(shù)，S為群落中的總物種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 樣點(diǎn)情況

調(diào)查所涉及的湖泊原先均與烏龍河有河道相通，城市改造后，河道被截?cái)唷樣點(diǎn)未做任何人工修復(fù)，其水源補(bǔ)充全部依賴自然降水和地下水，B、C樣點(diǎn)則經(jīng)過(guò)人工修筑水泥護(hù)堤，除自然降水和地下水外，還有人工管道補(bǔ)充水源。如今烏龍河經(jīng)攔河壩改造后，中部現(xiàn)為人工湖泊(雙龍湖)，D、E樣點(diǎn)處于雙龍湖上游，未修筑人工堤岸，F(xiàn)樣點(diǎn)處于雙龍湖下游，有人工水泥堤岸。樣點(diǎn)周邊土地類型及主要植被情況如表1所示。

表1 樣點(diǎn)自然環(huán)境

3.1 物種組成與分布

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，1年采樣累計(jì)捕獲756尾標(biāo)本，隸屬于5目10科21屬24種。其中，最多的目是鯉形目(15種，占62.5%)，分布于7個(gè)亞科；鱸形目次之，有5種，占20.8%；其他各科合計(jì)33.4%(表1)。所捕獲魚(yú)類均屬定居型物種，無(wú)洄游性或半洄游性物種。依據(jù)參考文獻(xiàn)[7,11-17]，所做功能群劃分情況如表2所示。

表2 魚(yú)類物種與功能群

功能群劃分：(1)食性類型，肉食性有8種，占33.3%；雜食9種，占37.5%；浮游生物和碎屑食性各有3種，占12.5%；植物食性僅1種，占4.17%(圖2)。(2)產(chǎn)卵類型，產(chǎn)浮性卵9種，占37.5%；產(chǎn)粘性卵12種，占50%；產(chǎn)沉性卵3種，占12.5%(圖3)。

圖2 食性類型情況 圖3 產(chǎn)卵類型情況

3.2 魚(yú)類分布

從魚(yú)類分布情況看，按照物種數(shù)從多到少，河流各樣點(diǎn)依次為E(23種)>D(14種)>F(4種)，湖泊各樣點(diǎn)A(9種)>C(8種)>B(6種)(表3)。

表3 魚(yú)類物種與功能群

各樣點(diǎn)的物種多樣性及均勻度情況如表4所示。

表4 各樣點(diǎn)魚(yú)類多樣性與均勻度

3.3 各樣點(diǎn)功能群多樣性

各個(gè)樣點(diǎn)魚(yú)類功能群分布情況如下：(1)雜食性和肉食性在各樣點(diǎn)均有分布，浮游生物食性僅在河流樣點(diǎn)的D、E存在，植食性僅在E樣地分布(圖4)；(2)產(chǎn)粘性卵類型在各樣點(diǎn)均有分布。河流下游F樣點(diǎn)僅有產(chǎn)粘性卵魚(yú)類(圖5)。

圖4 各樣點(diǎn)食性功能群分布

4 討論

全球淡水資源量?jī)H占地球全部水資源的0.01%，卻養(yǎng)育了地球上6.0%以上的物種，因此全球各地淡水生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性普遍較豐富[18]。同時(shí)與陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)相比，淡水生態(tài)系統(tǒng)受人類活動(dòng)的影響最大，其生物多樣性下降的問(wèn)題也更為嚴(yán)重[19]。如何有效保護(hù)和恢復(fù)淡水生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性，已成為全人類普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是世界各國(guó)政府正在致力尋求解決的重大問(wèn)題。而作為與人類聯(lián)系最為緊密，受人類脅迫作用最為強(qiáng)烈的城市河流，其生態(tài)系統(tǒng)健康狀況和生物多樣性變化更應(yīng)該為人們所重視[20]。

圖5 各樣點(diǎn)產(chǎn)卵類型功能群分布

(1)河流沒(méi)有洄游魚(yú)類種類。從圖1可以看出，研究區(qū)域除湖泊外，河流樣地上有3座水壩，水壩對(duì)水文條件影響較大，會(huì)阻隔洄游通道，導(dǎo)致洄游物種數(shù)量減少甚至消失；同時(shí)水壩也破壞魚(yú)類生境多樣性，導(dǎo)致適應(yīng)激流性魚(yú)類數(shù)量減少甚至消失，而適宜緩流性魚(yú)類數(shù)量增加[21-22]。因此，洄游魚(yú)類在該河流中消失。

(2)河流中產(chǎn)浮性卵魚(yú)類較少，產(chǎn)沉性卵及粘性卵魚(yú)類較多。表明河流流速較緩慢，且有環(huán)境阻隔，不利于浮性卵魚(yú)類生存。植食性魚(yú)類僅細(xì)鱗鲴一種，僅在樣點(diǎn)E中出現(xiàn)一次。表明當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)出區(qū)域生境破碎化，營(yíng)養(yǎng)源減少以及食物鏈簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)[23]。

(3)人類干擾對(duì)魚(yú)類多樣性的影響較大。由于湖泊樣點(diǎn)A周邊環(huán)境受人為干擾小，所以其魚(yú)類多樣性也較大(Shannon-Wiener Index=1.682，為最高)，且每種魚(yú)的實(shí)際數(shù)量也較多(Simpson Index=0.752)；但都是均勻分布(Pielou index=0.766)的魚(yú)類，說(shuō)明該樣點(diǎn)中生境較為單一。而C、D樣點(diǎn)與之相比，物種多樣性小，每種魚(yú)實(shí)際數(shù)量較少。而魚(yú)類分布的均勻度較差，說(shuō)明樣點(diǎn)環(huán)境異質(zhì)性高，環(huán)境條件變化大(表4)。

河流樣點(diǎn)中，由于D、E樣點(diǎn)河岸未硬質(zhì)化、周圍少有人為干擾，因此魚(yú)類的物種豐富度較大；而硬質(zhì)化情況較大的風(fēng)景休憩區(qū)F點(diǎn)，也是烏龍河的下游地區(qū)，僅有4種魚(yú)類，表明其承受的環(huán)境壓力較大；而且通過(guò)物種多樣性指數(shù)，發(fā)現(xiàn)E樣點(diǎn)的多樣性大(Shannon-Wiener Index=2.427，為最高)，但較多的物種實(shí)際數(shù)量不多(Simpson Index=0.139，為最低)，均勻度較高(Pielou index=0.774)，可以認(rèn)為E樣點(diǎn)異質(zhì)性高，且環(huán)境因子變化不大。而F樣點(diǎn)物種多樣性最少(Shannon-Wiener Index=1.084，為最低)，其中少量物種數(shù)量不多(Simpson Index=0.139，為最低)，同時(shí)具有較高的均勻度(Pielou index=0.782)，說(shuō)明該地生境較單一，且環(huán)境因子變化不大(表4)。

通過(guò)本次調(diào)查，并結(jié)合文獻(xiàn)資料[10,22,24]，本文認(rèn)為造成該地魚(yú)類資源變化的主要原因有：

(1)水源短缺和污染。下游水量減少，同時(shí)河段魚(yú)類產(chǎn)卵場(chǎng)縮小，產(chǎn)浮性卵魚(yú)發(fā)育環(huán)境被破壞，繁殖受限，出現(xiàn)河流魚(yú)類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主的現(xiàn)象；此外，由于壩上蓄水區(qū)流速變緩，導(dǎo)致河流對(duì)于污染物的稀釋、擴(kuò)散、遷移和凈化能力下降。壩下流水的流速趨于平穩(wěn)，水位大幅度下降甚至斷流，河底泥沙淤積，減弱了水體的擴(kuò)散能力，影響了河流的自凈功能[25]，并因此導(dǎo)致河流水質(zhì)的惡化，生境趨于單一，這也可能是導(dǎo)致下游樣點(diǎn)F魚(yú)類物種多樣性急劇下降、均勻度提高的主要原因。值得注意的是，雖然與B、C兩個(gè)湖泊樣點(diǎn)相比，湖泊A的物種多樣性高，但環(huán)境異質(zhì)性較差，這可能是由于A樣點(diǎn)為自然湖泊，而該湖泊由于與烏龍河相連的天然河道被切斷，導(dǎo)致水源補(bǔ)充不足，水位逐年下降，導(dǎo)致生境單一，這可能是該點(diǎn)出現(xiàn)魚(yú)類多樣性和均勻度均較高特點(diǎn)的原因。

(2)生境單一。由于風(fēng)景休憩區(qū)有大量人員往來(lái)，同時(shí)人工硬質(zhì)化的護(hù)岸導(dǎo)致魚(yú)類棲息地被破壞[25]，因此，從周圍土地利用類型來(lái)看(表1)，受人類干擾大的區(qū)域B、C、F樣點(diǎn)的魚(yú)類多樣性減小。

總之，從功能群上看，該流域魚(yú)類中多以產(chǎn)沉性卵和粘性卵為主，而且純植食性魚(yú)類種類僅1種，同時(shí)，與其他兩個(gè)有人為管理的樣點(diǎn)(B和C樣點(diǎn))相比，作為城市化后未做人為管理的湖泊A樣點(diǎn)，雖然物種多樣性較大，但其均勻度較低，說(shuō)明缺乏人為管理的湖泊生境較趨單一。而對(duì)于河流樣點(diǎn)，原本魚(yú)類多樣性較大的河流(上游D和E)在經(jīng)過(guò)低頭壩、人工養(yǎng)殖、生活污染、水量減少等因素后，出現(xiàn)魚(yú)類多樣性下降，均勻度提高的現(xiàn)象(下游F)，推測(cè)：由于河流周邊土地利用類型的改變，導(dǎo)致下游污染加重，生境單一是其主要原因。本研究認(rèn)為，缺乏水源補(bǔ)充、水體護(hù)岸硬質(zhì)化以及低頭壩攔河均造成城市河流及其附近水體中的魚(yú)類多樣性下降，因此造成生境單一化，魚(yú)類均勻度較高，推測(cè)周邊土地利用類型是造成以上現(xiàn)象的主要原因。當(dāng)然也可能由于捕撈手段的限制，研究區(qū)域的魚(yú)類物種未全部捕獲，導(dǎo)致本研究存在一定的偶然誤差。

當(dāng)前，隨著我國(guó)城市化步伐逐步加快，城市河流越來(lái)越多的環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始逐漸暴露出來(lái)，因此，及時(shí)開(kāi)展城市化地區(qū)的魚(yú)類資源調(diào)查，詳細(xì)記錄當(dāng)?shù)佤~(yú)類種類，為深入了解城市建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

致謝：衷心感謝原中國(guó)科學(xué)院南京地湖所研究員朱松泉老師親自指點(diǎn)魚(yú)類鑒別。

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(責(zé)任編輯：汪材印)

Study on Spatial Difference of Fish Community Structure of Wulong River in Anqing

WAN An1,2,3,HAN Xu2,ZHONG Ming1,ZHANG Xiaoke3,YU Daoping3,AN Shuqing1*

1.State Key Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology,Nanjing University,Nanjing Jiangsu 210093;2.School of Resources and Environment,Anqing Normal University,Anqing Anhui,2460003.Institute of Freshwater Eecology,Anqing Normal University,Anqing 246000,China

Fish’s species and its change can reflect the status of environment.In this paper,Wulong River,a small watershed which was effected by urbanization was surveyed,and 24 species of fish in this watershed was found. Compared with upstream sites which was under lower human disturbance,a lower diversity and higher evenness were shown in the downstream site of river,but a higher diversity and evenness were observed in the lake which was under lower human disturbance. The difference of the functional group between these sites shown that sinking eggs and sticky eggs took the main status,and there are a quite number of omnivorous and detritus fish in the study area. The urbanization may be the major reason (including water shortage，simplified habitat and polluted water),which causes the above-mentioned phenomenon. The local fishery resource must be timely surveyed and detailedly recorded in urbanized area. And in a long run,these works can help us to deeply understand the influences of urbanization on the river ecosystem health.

urbanization,river,community structure

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.06.028

2015-03-12

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)子課題“淮河流域水生態(tài)功能三四級(jí)分區(qū)”(2012ZX07501002-003)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“控制沼澤化湖泊菰群落過(guò)度繁殖的水位調(diào)控技術(shù)研究”(1508085QD75)；安徽省教學(xué)研究項(xiàng)目“研究型生態(tài)學(xué)野外教學(xué)改革與實(shí)踐——以安慶師范學(xué)院龍山校區(qū)為平臺(tái)”(2013jyxm150)；安慶師范學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金(044-K05000130032) 安慶師范學(xué)院青年科研基金(044-120001000003)。

萬(wàn)安(1980-), 安徽安慶人，博士研究生，講師，主要研究方向：魚(yú)類生態(tài)學(xué)。

*通訊作者：安樹(shù)青(1963-)，河北張家口人，博士生導(dǎo)師，教授，主要研究方向：濕地生態(tài)學(xué)。

S932

A

1673-2006(2015)06-0105-06