任麗平

(西華師范大學(xué)，四川 南充 637009)

生物完整性(biological integrity)不僅是生物自身生存狀態(tài)的體現(xiàn)，也是對(duì)生物生存環(huán)境質(zhì)量的一種反映．1981年，Karr［1］提出了采用生物完整性指數(shù)(Index of Biotic Integrity，IBI)來(lái)評(píng)價(jià)水環(huán)境的質(zhì)量．IBI 首先是以魚(yú)類(lèi)為研究對(duì)象建立起來(lái)的，魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(fish-index of biotic integrity FIBI)最初被應(yīng)用于美國(guó)中西部的溪流和河流，眾多的學(xué)者運(yùn)用了魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)來(lái)判斷水體狀況，并多次對(duì)該方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論證［2，3，4］，普遍認(rèn)為魚(yú)類(lèi)是一種優(yōu)良的評(píng)價(jià)水生生態(tài)系統(tǒng)健康的生物類(lèi)群．相對(duì)于其他水生生物而言，魚(yú)類(lèi)的存在更普遍，與人類(lèi)生活關(guān)系更密切、鑒定相對(duì)更容易．同時(shí)大多數(shù)魚(yú)類(lèi)生活史較長(zhǎng)，化學(xué)污染物的存在、水體質(zhì)量以及流域的生境變動(dòng)等都能夠在部分魚(yú)類(lèi)個(gè)體出現(xiàn)直觀病變或數(shù)量、種類(lèi)組成等特征的改變．采用魚(yú)類(lèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析環(huán)境，不僅數(shù)據(jù)獲得更容易、更詳細(xì)，根據(jù)魚(yú)類(lèi)的相關(guān)信息還可以較為準(zhǔn)確的推測(cè)影響因子在研究區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的影響程度，對(duì)魚(yú)類(lèi)群聚的分析，可以綜合反映流域的生境變動(dòng)及其趨勢(shì)．因此，使用魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)水生生態(tài)系統(tǒng)健康被國(guó)外廣泛應(yīng)用，并被證實(shí)適用于許多水體的評(píng)價(jià)，且其敏感度多優(yōu)于其他生態(tài)評(píng)估方法［5］．然而目前，國(guó)內(nèi)對(duì)生物完整性的研究大多以浮游生物和底棲無(wú)脊椎動(dòng)物為研究對(duì)象，基于魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)評(píng)價(jià)研究較少［6，7］．盡管世界各地廣為使用魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)評(píng)價(jià)法，但各個(gè)地區(qū)魚(yú)類(lèi)區(qū)系存在差異，河流自然狀況也有較大不同，當(dāng)FIBI 應(yīng)用于一個(gè)新的區(qū)域時(shí)，需要全面考慮評(píng)價(jià)區(qū)域的實(shí)際情況，評(píng)價(jià)的各個(gè)環(huán)節(jié)必須因地制宜．

嘉陵江水生生物資源豐富，特別是魚(yú)類(lèi)資源，上個(gè)世紀(jì)統(tǒng)計(jì)有156 種，其中屬于長(zhǎng)江上游特有魚(yú)類(lèi)有40種，有少數(shù)種類(lèi)為嘉陵江特有種．1995 嘉陵江從北向南，規(guī)劃建設(shè)相互銜接的15 級(jí)梯級(jí)航電工程，其中四川有13 個(gè)．嘉陵江梯級(jí)航電樞紐工程的開(kāi)發(fā)，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、生物多樣性和水質(zhì)帶來(lái)較大的影響，尤其是近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)以及資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，該地區(qū)的環(huán)境污染不斷加劇，生態(tài)環(huán)境日益惡化，生物多樣性急劇喪失，其中突出的環(huán)境問(wèn)題主要是對(duì)魚(yú)類(lèi)的生境的破壞，魚(yú)類(lèi)洄游受阻，從而影響到嘉陵江水系的魚(yú)類(lèi)資源，嚴(yán)重影響了該流域的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展．本研究結(jié)合國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)系統(tǒng)魚(yú)類(lèi)完整性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，初步構(gòu)建嘉陵江基于魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并將其用于對(duì)該河段梯級(jí)庫(kù)區(qū)的評(píng)價(jià)，探討嘉陵江魚(yú)類(lèi)完整性現(xiàn)狀和評(píng)價(jià)該水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，促進(jìn)魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)在我國(guó)較大地理區(qū)域尺度的應(yīng)用，推進(jìn)嘉陵江環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理．

1 研究方法

1．1 嘉陵江魚(yú)類(lèi)資源的調(diào)查方法

選擇嘉陵江梯級(jí)開(kāi)發(fā)段的12 個(gè)庫(kù)區(qū)，從上游到下游依次為亭子口航電樞紐庫(kù)區(qū)、蒼溪航電樞紐庫(kù)區(qū)、沙溪航電樞紐庫(kù)區(qū)、金銀臺(tái)航電樞紐庫(kù)區(qū)、紅巖子航電樞紐庫(kù)區(qū)、新政航電樞紐庫(kù)區(qū)、金溪航電樞紐庫(kù)區(qū)、鳳儀航電樞紐庫(kù)區(qū)、小龍門(mén)航電樞紐庫(kù)區(qū)、青居航電樞紐庫(kù)區(qū)、東西關(guān)航電樞紐庫(kù)區(qū)、桐子壕航電樞紐庫(kù)區(qū)設(shè)置12 個(gè)采樣點(diǎn)，2010年01月至2011年03月，對(duì)整個(gè)嘉陵江梯級(jí)開(kāi)發(fā)庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)資源進(jìn)行全面調(diào)查，采集方法為網(wǎng)具法、市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)和訪問(wèn)漁民法，采集的魚(yú)類(lèi)標(biāo)本用酒精或福爾馬林固定，依據(jù)《四川魚(yú)類(lèi)志》、《中國(guó)動(dòng)物志:硬骨魚(yú)綱鯉行目》和《中國(guó)淡水魚(yú)類(lèi)檢索》對(duì)標(biāo)本進(jìn)行分類(lèi)鑒定，結(jié)合西華師范大學(xué)館藏資料和公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)，整理出嘉陵江梯級(jí)庫(kù)區(qū)現(xiàn)有魚(yú)類(lèi)資源．

1．2 構(gòu)建嘉陵江魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)指標(biāo)體系

根據(jù)研究對(duì)象的生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)，以及數(shù)據(jù)的可獲得性等情況，魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)，可以選擇5 -12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)［8，9］，經(jīng)Fausch 等人構(gòu)建的指標(biāo)體系被相對(duì)廣泛的使用［10］．

嘉陵江魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)評(píng)價(jià)初選指標(biāo)設(shè)置遵循全面性和適用性的原則，根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)作者對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)魚(yú)類(lèi)IBI 指標(biāo)體系的總結(jié)，借鑒國(guó)內(nèi)外基于魚(yú)類(lèi)的IBI 研究所使用的指標(biāo)設(shè)置，采用包括魚(yú)類(lèi)組成、數(shù)量、耐受性、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、健康狀況和繁殖共位群等6 個(gè)方面的指標(biāo)來(lái)確定備選項(xiàng)．借鑒長(zhǎng)江上、中游河段的魚(yú)類(lèi)生物完整性指標(biāo)體系［11］，根據(jù)嘉陵江四川段水域生態(tài)環(huán)境影響因素及魚(yú)類(lèi)組成特征，從備選指標(biāo)中篩除因資料收集不全以及研究水平不足的指標(biāo);對(duì)高度相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，只保留其中信息包含量最大的那個(gè)指標(biāo)，然后從備選項(xiàng)中選定目前最能表達(dá)嘉陵江梯級(jí)庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)群聚特征的10 個(gè)參數(shù)(見(jiàn)表1)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參照Karr［12］的3 個(gè)層次5 分、3 分、1 分計(jì)分法．

表1 適合嘉陵江的FIBI 參數(shù)和賦分標(biāo)準(zhǔn)Tab．1 Adaptable FIBI system of Jialing River

2 魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)評(píng)價(jià)及結(jié)果

對(duì)嘉陵江亭子口庫(kù)區(qū)至桐子壕庫(kù)區(qū)的魚(yú)類(lèi)進(jìn)行調(diào)查，獲得魚(yú)類(lèi)標(biāo)本263 號(hào)，分屬于4 目7 科26 種;訪問(wèn)21種;并購(gòu)買(mǎi)部分魚(yú)類(lèi)作為標(biāo)本收藏于魚(yú)類(lèi)標(biāo)本庫(kù)．統(tǒng)計(jì)相關(guān)結(jié)果，對(duì)照表1 魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)的參數(shù)及賦分標(biāo)準(zhǔn)和Moyle ＆ Randall［13］的FIBI 總分計(jì)算方法，即:FIBI 總分=各指標(biāo)總分/指標(biāo)個(gè)數(shù)×12．綜合所選指標(biāo)的分值得出采樣點(diǎn)的FIBI 值，按照Karr［12］的6 個(gè)等級(jí):極好、好、一般、差、極差和沒(méi)有魚(yú)的標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)嘉陵江魚(yú)類(lèi)生態(tài)狀況．嘉陵梯級(jí)開(kāi)發(fā)段FIBI 評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2，生物完整性評(píng)分為36．

表2 嘉陵江FIBI 參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab．2 FIBI system statistical results of Jialing River

對(duì)照Karr［12］的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，嘉陵江梯級(jí)開(kāi)發(fā)庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)生物完整性評(píng)價(jià)等級(jí)為一般至差之間，接近差，評(píng)價(jià)結(jié)果表明魚(yú)類(lèi)種類(lèi)較少，主要為雜食性種類(lèi)、適應(yīng)多種棲息地的種類(lèi)和耐受性強(qiáng)的種類(lèi)或引進(jìn)種類(lèi)等．總體上看，嘉陵江四川段魚(yú)類(lèi)生境受人為活動(dòng)干擾嚴(yán)重．

由于梯級(jí)航電工程的實(shí)施和人類(lèi)的活動(dòng)，引起嘉陵江四川段水域環(huán)境的巨大變化，對(duì)水生生物和魚(yú)類(lèi)帶來(lái)不同程度的不利影響，尤其是對(duì)魚(yú)類(lèi)造成較大影響，魚(yú)類(lèi)生境狀況較差，洄游場(chǎng)、產(chǎn)卵場(chǎng)、越冬場(chǎng)受到影響，激流性水域生活的魚(yú)類(lèi)難以適應(yīng)新的環(huán)境，珍稀保護(hù)魚(yú)類(lèi)存活狀況差，魚(yú)類(lèi)種類(lèi)減少，本次在梯級(jí)庫(kù)區(qū)僅采集魚(yú)類(lèi)26 種和訪問(wèn)21 種，主要是雜食性種類(lèi)、耐受性強(qiáng)的種類(lèi)和適應(yīng)多種棲息地的種類(lèi)以及引進(jìn)種類(lèi)等占據(jù)優(yōu)勢(shì)．總體上看，嘉陵江四川段魚(yú)類(lèi)生境受梯級(jí)工程干擾嚴(yán)重，尤其是庫(kù)區(qū)．

3 FIBI 評(píng)價(jià)梯級(jí)開(kāi)發(fā)河流的可行性和發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)是一個(gè)資源型和水質(zhì)型缺水的國(guó)家，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)活動(dòng)的進(jìn)一步擴(kuò)大，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，人為干擾對(duì)河流的影響更加錯(cuò)綜復(fù)雜，河流生態(tài)狀況不容樂(lè)觀，急需采用類(lèi)似魚(yú)類(lèi)生物完整性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)估．本研究調(diào)查整理了嘉陵江梯級(jí)庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)資源，根據(jù)嘉陵江梯級(jí)開(kāi)發(fā)后的時(shí)空關(guān)系，建構(gòu)了適合嘉陵江健康評(píng)價(jià)的魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)(FIBI)體系．評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，嘉陵江梯級(jí)庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)生物完整性等級(jí)介于一般和差之間，魚(yú)類(lèi)生態(tài)環(huán)境較差，這與實(shí)際情況相吻合．

理化監(jiān)測(cè)和生物監(jiān)測(cè)相結(jié)合才能更科學(xué)的反映生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，IBI 評(píng)價(jià)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)水域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)只采用理化方法的不足．本文初步嘗試了梯級(jí)庫(kù)區(qū)的FIBI 評(píng)價(jià)，由于研究水平不足和資料收集不全等問(wèn)題，今后FIBI 的研究可以從以下兩方面開(kāi)展，一是進(jìn)一步開(kāi)展針對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)狀況和變化趨勢(shì)的FIBI 指標(biāo)選擇研究，二是加強(qiáng)FIBI 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一研究以及評(píng)價(jià)體系建構(gòu)的方法研究，增強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和可比性．

［1］ KARR J R，DUDLEY D R． Ecological perspective on water quality goals［J］． Environ Manage，1981，5:55 -68．

［2］ KARR J R，YANT P R，F(xiàn)AUCH K D，et al． Spatial and temporal variability of the index of biotic integrity in three midwestern streams［J］． Transactions of the American Fisheries Society，1987，116:1 -11．

［3］ BELPAIR C，SMOLDERS R，VANDEN AUWEELE I，et al． An index of biotic integrity characterizing fish populations and the ecological quality of Flandrian water bodies［J］． Hydrobiologia，2000，434:17 -33．

［4］ KOTZE P J． The ecological integrity of the Klip River and the development of a sensitivity weighted fish index of biotic integrity(SIBI)［D］．Johannesburg，South Africa:Rand Afrikans University，2002．

［5］ HUGHES R M，GAMMON J R． Longitudinal change in fish assemblages and water quality in the Willamette River，Oregon［J］．Transactions of the American Fisheries Society，1987，116:196 -209．

［6］ 鄭海濤．怒江中上游魚(yú)類(lèi)生物完整性評(píng)價(jià)［D］． 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文． 2006．

［7］ 朱 迪，常劍波．長(zhǎng)江中游淺水湖泊生物完整性時(shí)空變化［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，24(12):2762 -2766．

［8］ MILLER D L，LEONARD P M，Hughes R M，et al． Regional Applications of Biotic Integrity for Use in Water Resource Management［J］． Fisheries，1988，13:12 -20．

［9］ BEISEL J N，USSEGLIO P P，MORETEAU J C． The Spatial Heterogeneity of a River Bottom:A Key Factor Determining Macro in Vertebrate Communities［M］． Netherlands:Kluwer Academic Publishers，2000:163 -171．

［10］ FAUSCH K D，LYONS J D，ANGERMEIER P L，et al． Fish Communities as Indicators of Environmental Degradation［J］．American Fisheries Society Symposium，1990，8:123 -144．

［11］ 劉明典，陳大慶，段辛斌，等．應(yīng)用魚(yú)類(lèi)生物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)長(zhǎng)江中上游健康狀況［J］．長(zhǎng)江科學(xué)院院刊，2010，27(2):1-10．

［12］ KARR J R，F(xiàn)AUSCH K D，ANGERMEIER P L，et al． Assessing Biological Integrity in Running Waters:A Method and its Rationale［M］．Illinois Natural History Survey，1986．

［13］ MOYLE P B，RANDALL P J． Evaluating the Biotic Integrity of Watersheds in the Sierra Nevada［J］． California Conservation Biology，1998，12:1318 -1326．