劉 波, 王 浩,, 秦 斌, 范仲儒, 熊 薇, 陳義永*

1北京市水文總站，北京 100089；2中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085

魚(yú)類(lèi)是水生生態(tài)系統(tǒng)中不可替代的重要組成部分，對(duì)于水生態(tài)環(huán)境健康與平衡、水資源保護(hù)和人類(lèi)生活都具有重要價(jià)值(張姍，2020；Holmlund & Hammer，1999)。隨著全球化進(jìn)程的加快和人類(lèi)活動(dòng)的加劇，全球淡水魚(yú)類(lèi)多樣性和種群數(shù)量急劇下降，淡水魚(yú)類(lèi)成為受威脅程度最嚴(yán)重的類(lèi)群之一(Dudgeonetal.，2006；Guoetal.，2019)。根據(jù)2020年世界自然保護(hù)聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature，IUCN)脊椎動(dòng)物瀕危物種評(píng)估結(jié)果，被列入紅色名錄的瀕危魚(yú)類(lèi)高達(dá)2721種，而且近10年來(lái)瀕危魚(yú)類(lèi)物種數(shù)目一直排在脊椎動(dòng)物類(lèi)群之首。目前，淡水魚(yú)類(lèi)面臨的威脅主要集中在水體污染、過(guò)度捕撈、外來(lái)物種入侵、棲息地喪失與破碎化以及城市化進(jìn)程等(Dudgeonetal.，2006；V?r?smartyetal.，2010)?，F(xiàn)今，包括水產(chǎn)養(yǎng)殖、壓艙水、船殼污損以及觀賞動(dòng)植物的釋放等頻繁的人類(lèi)活動(dòng)，導(dǎo)致越來(lái)越多的外來(lái)生物被引入水生生態(tài)系統(tǒng)中，而外來(lái)物種的大量引入又進(jìn)一步加劇了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能的影響(Dudgeonetal.，2006；Strayer，2010)。相比于其他生態(tài)系統(tǒng)，淡水生態(tài)系統(tǒng)更容易受入侵物種的影響，其中外來(lái)入侵魚(yú)類(lèi)被認(rèn)為是造成水生魚(yú)類(lèi)多樣性下降的主要原因(Haubrocketal.，2020)。據(jù)報(bào)道，意大利阿爾諾河魚(yú)類(lèi)群落在2個(gè)世紀(jì)內(nèi)發(fā)生完全改變，土著魚(yú)類(lèi)已幾乎完全被外來(lái)魚(yú)類(lèi)所替代(1800年：92%土著魚(yú)種；2015年：94%外來(lái)魚(yú)種)。北京地區(qū)河湖縱橫，境內(nèi)分布有425條河流、41個(gè)湖泊、88座水庫(kù)，淡水魚(yú)類(lèi)資源比較豐富(潘術(shù)香，2004)。資料顯示，北京地區(qū)共有93種魚(yú)類(lèi)，隸屬于13目23科73屬，物種數(shù)占全國(guó)淡水魚(yú)類(lèi)總數(shù)的7.03%，其中本地原生魚(yú)類(lèi)歷史記錄為83種(張春光等，2011)。但自20世紀(jì)中葉以來(lái)，北京原生魚(yú)種數(shù)目驟減，外來(lái)魚(yú)種數(shù)大幅增加，這導(dǎo)致北京地區(qū)魚(yú)類(lèi)多樣性和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(張春光等，2011)。2010年北京魚(yú)類(lèi)調(diào)查只發(fā)現(xiàn)43種本地原生魚(yú)類(lèi)，外來(lái)魚(yú)種在北京許多水體中已成為優(yōu)勢(shì)種(張春光等，2011)。這表明北京地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)中魚(yú)類(lèi)資源面臨巨大威脅，魚(yú)類(lèi)保護(hù)和恢復(fù)工作刻不容緩。因此，為保護(hù)北京魚(yú)類(lèi)多樣性亟需開(kāi)展魚(yú)類(lèi)調(diào)查和評(píng)估工作。

建立快速、高效的魚(yú)類(lèi)多樣性監(jiān)測(cè)方法是魚(yú)類(lèi)保護(hù)和管理的關(guān)鍵(Reesetal.，2014)。傳統(tǒng)魚(yú)類(lèi)多樣性調(diào)查方法主要利用拖網(wǎng)、電捕、地籠等捕撈方式，通過(guò)對(duì)漁獲物進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定和計(jì)數(shù)稱(chēng)重，識(shí)別魚(yú)類(lèi)物種種類(lèi)并統(tǒng)計(jì)豐度與生物量(劉煥章等，2016；張姍，2020)。傳統(tǒng)方法生態(tài)損傷性大、工作量大、靈敏度低、對(duì)鑒定人員要求高，直接影響魚(yú)類(lèi)鑒定的準(zhǔn)確度和效率，為加強(qiáng)魚(yú)類(lèi)保護(hù)和管理，需要建立集快速、高效、靈敏和高通量于一體的新型魚(yú)類(lèi)多樣性監(jiān)測(cè)方法。新興的環(huán)境DNA宏條形碼(environmental DNA metabarcoding, eDNA metabarcoding)技術(shù)可直接從環(huán)境樣品(如水、土壤、空氣)中提取DNA，利用針對(duì)目標(biāo)類(lèi)群設(shè)計(jì)的引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增和高通量測(cè)序(high-throughput sequencing，HTS)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境樣本中多個(gè)目標(biāo)物種的識(shí)別鑒定(陳星宇等，2020；Piperetal.，2019)?；诃h(huán)境DNA技術(shù)的魚(yú)類(lèi)監(jiān)測(cè)方法采用非損傷性的取樣方式，操作步驟簡(jiǎn)單高效、靈敏度高，且不要求檢測(cè)人員掌握完備的形態(tài)分類(lèi)學(xué)知識(shí)，因此該技術(shù)在魚(yú)類(lèi)多樣性監(jiān)測(cè)和評(píng)估方面具有極大的應(yīng)用潛能(Reesetal.，2014；Thomsen & Willerslev，2015)。近年來(lái)，環(huán)境DNA技術(shù)廣泛應(yīng)用于物種組成和分布調(diào)查、外來(lái)入侵物種檢測(cè)及瀕危物種監(jiān)測(cè)等(張姍，2020)。高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展使得利用環(huán)境DNA方法開(kāi)展大規(guī)模生物群落物種多樣性的調(diào)查監(jiān)測(cè)成為可能(Thomsen & Willerslev，2015)。外來(lái)物種在入侵初期群體規(guī)模較小，是對(duì)其進(jìn)行控制和消滅的關(guān)鍵時(shí)期，但是入侵初期其種群密度極低，從復(fù)雜群落中檢測(cè)出這些低豐度目標(biāo)生物成為構(gòu)建早期檢/監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系的關(guān)鍵，環(huán)境DNA方法在水生外來(lái)入侵生物的早期監(jiān)測(cè)與預(yù)警中具有廣闊的應(yīng)用前景(李晗溪等，2019)。例如，Evansetal.(2016)借助環(huán)境DNA方法從水庫(kù)中檢測(cè)出以前傳統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)到的所有魚(yú)類(lèi)，并監(jiān)測(cè)到一些以前從未檢測(cè)到的魚(yú)類(lèi)物種。目前，國(guó)內(nèi)利用環(huán)境DNA宏條形碼技術(shù)進(jìn)行魚(yú)類(lèi)多樣性的調(diào)查研究相對(duì)欠缺(舒璐等，2020；Zhangetal.，2019)。

本研究利用環(huán)境DNA宏條形碼技術(shù)對(duì)北京地區(qū)不同水體類(lèi)型中魚(yú)類(lèi)多樣性和群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，并以監(jiān)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，匯總了目前北京地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的本地魚(yú)種和外來(lái)魚(yú)種，評(píng)估了典型外來(lái)入侵魚(yú)種的入侵風(fēng)險(xiǎn)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置與水樣采集

本研究監(jiān)測(cè)工作于2020年6月10—17日進(jìn)行，設(shè)置6個(gè)水庫(kù)(RE)采樣點(diǎn)、7個(gè)湖泊(LA)采樣點(diǎn)和20個(gè)河流(RI)采樣點(diǎn)，共計(jì)33個(gè)點(diǎn)位(S34～S66；圖1)。利用取水器在每個(gè)樣點(diǎn)采集1 L的表層環(huán)境水樣，倒入干凈的廣口瓶中，并立即置于車(chē)載冰箱中低溫保存。

圖1 北京地區(qū)采樣點(diǎn)分布圖

1.2 環(huán)境DNA提取、PCR擴(kuò)增與高通量測(cè)序

1.2.1 環(huán)境DNA富集 水樣在采集當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室3 h內(nèi)完成抽濾工作，利用0.45 μm的混合纖維濾膜對(duì)采集水樣進(jìn)行真空抽濾以富集環(huán)境DNA，每份樣品過(guò)濾后的濾膜立即冷凍保存(-20 ℃)。

1.2.2 環(huán)境DNA提取 參照Z(yǔ)hangetal.(2020b)的方法，使用DNA提取試劑盒DNeasy Blood & Tissue Kit(Qiagen，69506)對(duì)濾膜上的DNA進(jìn)行提取，利用NanoDrop 2000(Thermo Scientific，Waltham，MA，USA)檢測(cè)DNA的濃度和質(zhì)量后，將每份樣品所得的環(huán)境DNA溶液迅速置于-80 ℃低溫保存，直至下一步PCR擴(kuò)增。

1.2.3 環(huán)境DNA擴(kuò)增與建庫(kù)測(cè)序 本研究選擇淡水魚(yú)類(lèi)線粒體12S通用宏條形碼擴(kuò)增引物：Fish-F1/R1.1(楊江華和張效偉，2019)。此引物已證實(shí)對(duì)淡水魚(yú)類(lèi)具有擴(kuò)增效率高、靈敏度高、群落覆蓋度廣的特點(diǎn)，且擴(kuò)增PCR產(chǎn)物長(zhǎng)度(約180 bp)適合高通量測(cè)序平臺(tái)，可作為淡水魚(yú)類(lèi)環(huán)境DNA宏條形碼監(jiān)測(cè)方法的理想引物。正反向引物的序列分別是：Fish_F1-TCGTGCCAGCCACCGCGGTTA，F(xiàn)ish_R1.1-ATAGTGGGGTATCTAATCCCAG。50 μL PCR擴(kuò)增體系如下：5 μL的10×buffer+,4 μL的dNTPs,正反向引物各3、0.4 μL的TaKaRa Taq酶,30.6 μL的ddH2O,4 μL的模板DNA(10 ng·μL-1)。PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?5 ℃預(yù)變性5 min；35個(gè)循環(huán)包括：95 ℃變性30 s，58 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s；最后72 ℃延伸10 min。為了混樣建庫(kù)并進(jìn)行高通量測(cè)序，在引物的5′端加入序列各異的8個(gè)核苷酸作為標(biāo)簽(barcode)以區(qū)分不同樣品，共設(shè)計(jì)了19對(duì)帶特異性標(biāo)簽的引物，因此本研究中33個(gè)樣品只需要構(gòu)建2個(gè)文庫(kù)即可。每份樣品重復(fù)PCR擴(kuò)增3次，將同一樣品的PCR產(chǎn)物混合后，利用1.5%的瓊脂凝膠電泳進(jìn)行條帶檢測(cè)，再利用柱式PCR產(chǎn)物純化試劑盒(Sangon Biotech，Shanghai，China)純化PCR產(chǎn)物，將純化后的PCR產(chǎn)物等量混合，完成測(cè)序文庫(kù)的構(gòu)建并利用Illumina NovaSeq測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行PE150雙端測(cè)序。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 高通量測(cè)序數(shù)據(jù)處理 利用USEARCH軟件對(duì)高通量測(cè)序后的原始序列進(jìn)行拼接、濾錯(cuò)、序列剪齊、去重復(fù)，借助UNOISE算法的unoise3命令進(jìn)行聚類(lèi)，得到ZOTU(zero-radius OTU)和對(duì)應(yīng)的序列信息，獲取OTU table文件。利用Seed軟件的BLASTn功能將所有OTU對(duì)應(yīng)的序列與NCBI網(wǎng)站上下載的魚(yú)類(lèi)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，得到每個(gè)OTU的分類(lèi)界元。其中，比對(duì)結(jié)果篩選標(biāo)準(zhǔn)為：E值<10-70，最小覆蓋度(coverage)>80%，序列相似度(identity)>85%(Yangetal.，2019)。為了降低假陽(yáng)性，最終只保留至少3條序列的淡水魚(yú)類(lèi)物種用于后續(xù)分析。

1.3.2 魚(yú)類(lèi)多樣性分析 為分析比較不同采樣點(diǎn)和水體類(lèi)型間魚(yú)類(lèi)多樣性水平，利用PRIMER 6.0軟件計(jì)算Margalef物種豐富度(d)、香農(nóng)多樣性(H′)和Pielou均勻度(J)等多樣性指數(shù)，對(duì)3種水體類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)物種多樣性差異進(jìn)行Wilcoxon秩和檢驗(yàn)(p=0.05)，利用每個(gè)樣本中OTU相對(duì)豐度信息計(jì)算樣本間Bray-Curtis距離，進(jìn)行主坐標(biāo)PCOA計(jì)算和作圖，并結(jié)合ANOSIM分析檢驗(yàn)不同區(qū)域群落之間的相似性。在進(jìn)行PCOA分析前，物種數(shù)據(jù)采用平方根標(biāo)準(zhǔn)化以增加數(shù)據(jù)的正態(tài)性。此外，利用優(yōu)勢(shì)度公式Y(jié)=Ni×f/N(陳義永等，2018)識(shí)別3種水體類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)魚(yú)種，當(dāng)優(yōu)勢(shì)度值Y≥0.02時(shí)，該魚(yú)種為該區(qū)域的優(yōu)勢(shì)魚(yú)種。

1.3.3 本地和外來(lái)魚(yú)種的分類(lèi)匯總及入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 參照張姍(2020)匯總的北京地區(qū)1984—2020年北京淡水魚(yú)類(lèi)和歷史記載，將本研究監(jiān)測(cè)得到魚(yú)類(lèi)物種與之比較，以鑒定區(qū)分本地種和非本地種，重點(diǎn)關(guān)注非本地種中的外來(lái)物種及入侵物種。入侵物種信息參照全球入侵生物數(shù)據(jù)庫(kù)(GISD：http:∥www.iucngisd.org/gisd/)、水生外來(lái)生物數(shù)據(jù)庫(kù)(AquaNIS：http:∥www.corpi.ku.lt/databases/index.php/aquanis/)、中國(guó)外來(lái)入侵物種數(shù)據(jù)庫(kù)(http:∥www.chinaias.cn/wjPart/index.aspx)及中國(guó)外來(lái)/入侵魚(yú)類(lèi)相關(guān)文獻(xiàn)(Chenetal.，2017；Linetal.，2015；Liuetal.，2017；Xiongetal.，2015)。本研究利用水生魚(yú)類(lèi)入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系(freshwater fish invasiveness screening kit，F(xiàn)ISK V2；www.cefas.co.uk/nns/tools/；Coppetal.，2016)對(duì)外來(lái)魚(yú)類(lèi)在北京地區(qū)的入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。FISK V2指標(biāo)體系包括魚(yú)類(lèi)的生物地理/歷史、生物/生態(tài)和氣候變化等相關(guān)的55個(gè)指標(biāo)，依據(jù)最終得分結(jié)果進(jìn)行入侵風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。

2 結(jié)果與分析

2.1 北京地區(qū)魚(yú)類(lèi)物種多樣性與群落組成

以本研究環(huán)境DNA技術(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)2個(gè)高通量測(cè)序文庫(kù)的原始序列進(jìn)行質(zhì)量過(guò)濾和OTU聚類(lèi)，共獲得5530個(gè)原始OTU，其中3311個(gè)OTU成功比對(duì)到構(gòu)建的淡水魚(yú)類(lèi)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，最終物種注釋得到52種淡水魚(yú)類(lèi)，隸屬于7目22科43屬。目級(jí)水平比較，鯉形目Cypriniformes種類(lèi)最多，共計(jì)29種，約占魚(yú)類(lèi)總數(shù)的55.77%；其次是鱸形目Perciformes 12種，占23.08%?？萍?jí)水平比較，鯉科Cyprinidae種類(lèi)最多，共計(jì)18種，占34.62%；其次是鰍科Cobitidae 5種，占9.62%；沙塘鱧科Odontobutidae 4種，占7.69%；其余各科物種數(shù)目都較少(1～3種)。所有樣點(diǎn)的相對(duì)生物量(物種序列豐度)最高的前5種魚(yú)類(lèi)分別是：鯽CarassiusauratusL.、麥穗魚(yú)Pseudorasboraparva(Temminck & Schlegel)、泥鰍Misgurnusanguillicaudatus(Cantor)、青鳉Oryziaslatipes(Genetics)和飾妝鎧弓魚(yú)Chitalaornata(Gray)(表1)。此外，鳙Aristichthysnobilis(Rich)、鯽、草魚(yú)Ctenopharyngodonidella(Val.)、鯉CyprinuscarpioL.、泥鰍、大鱗泥鰍Misgurnusmizolepis(Günther)、青鳉、大鱗副泥鰍ParamisgurnusdabryanusSauvage、麥穗魚(yú)、飾妝鎧弓魚(yú)和細(xì)鱗裂腹魚(yú)Schizothoraxchongi(Fang)等11種魚(yú)在所有樣點(diǎn)中均檢測(cè)到，且多達(dá)26種魚(yú)在超過(guò)一半的樣點(diǎn)中被檢測(cè)到。

魚(yú)類(lèi)數(shù)目最多的樣點(diǎn)是北海(S39，36種)和玉淵潭西湖(S40，36種)，圓明園福海(S38，17種)的魚(yú)種數(shù)目最少。各樣點(diǎn)香農(nóng)多樣性指數(shù)(H′)變化范圍是1.49～2.22，最高的樣點(diǎn)是高碑店湖(S43)，最低的樣點(diǎn)是后藺溝(S48)，說(shuō)明不同樣點(diǎn)的魚(yú)類(lèi)序列相對(duì)豐度(圖2)。此外，基于物種OTU的PCOA聚類(lèi)結(jié)果顯示，不同樣點(diǎn)魚(yú)類(lèi)群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定差異性(圖3)。上述結(jié)果表明，北京地區(qū)不同樣點(diǎn)間物種多樣性和群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定的空間異質(zhì)性。

圖2 不同采樣點(diǎn)魚(yú)類(lèi)物種相對(duì)序列豐度的熱圖

為進(jìn)一步探究不同水體類(lèi)型中魚(yú)類(lèi)多樣性和群落結(jié)構(gòu)是否存在差異，本研究中所有樣點(diǎn)劃分為水庫(kù)、湖泊和河流3種水體類(lèi)型。根據(jù)3種水體類(lèi)型的物種多樣性分析箱式圖顯示，3種水體類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)物種多樣性并沒(méi)有顯著差異(圖4)。就Margalef物種豐富度指數(shù)(d)而言，雖然湖泊水體最高，其次為河流水體，水庫(kù)水體最低，但是三者之間的差異并不顯著(兩兩之間的Wilcoxon秩和檢驗(yàn)p值均大于0.05)。PCOA(圖3)和ANOSIM分析結(jié)果(R=0.048,p=0.033)也表明,3種水體類(lèi)型之間的群落結(jié)構(gòu)沒(méi)有顯著差異。此外，3種水體類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)種絕大部分是交疊的。鯽、飾妝鎧弓魚(yú)、草魚(yú)、鯉、泥鰍、大鱗泥鰍、青鳉和麥穗魚(yú)等8種魚(yú)在3種水體類(lèi)型均為優(yōu)勢(shì)種，而團(tuán)頭魴MegalobramaamblycephalaYih是湖泊水體特有的優(yōu)勢(shì)種(Y=0.030)，高體鳑鲏RhodeusocellatusKurumeus是河流水體特有的優(yōu)勢(shì)種(Y=0.031)(表1)。因此，北京地區(qū)的水庫(kù)、湖泊和河流3種水體類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)多樣性和群落結(jié)構(gòu)無(wú)顯著差異。

圖3 北京地區(qū)不同采樣點(diǎn)的魚(yú)類(lèi)多樣性

圖4 不同采樣點(diǎn)魚(yú)類(lèi)群落組成的主坐標(biāo)PCOA分析

2.2 本地魚(yú)種和外來(lái)魚(yú)種分類(lèi)匯總

與張姍(2020)匯總的北京本地魚(yú)類(lèi)庫(kù)(本地種83種，外來(lái)種13種)進(jìn)行比較，本研究利用環(huán)境DNA分別檢測(cè)到39種本地魚(yú)種和13種外來(lái)魚(yú)種。與北京地區(qū)歷史記載的83種本地魚(yú)種相比，本地魚(yú)種明顯下降。此外，本研究檢測(cè)到的外來(lái)魚(yú)種中入侵種的比例較高，占外來(lái)魚(yú)種46.2%。說(shuō)明近年來(lái)北京地區(qū)原生魚(yú)類(lèi)多樣性下降明顯，可能是由于大量外來(lái)入侵魚(yú)類(lèi)被引入北京地區(qū)水域，對(duì)北京本地魚(yú)類(lèi)多樣性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

本研究共檢測(cè)到尼羅羅非魚(yú)Oreochromisniloticus(L.)、大口黑鱸MicropterussalmoidesLacèpede、蟾胡鯰Clariasbatrachus(L.)、加蓬胡鯰ClariasgabonensisGünther、飾妝鎧弓魚(yú)和坦噶尼喀口孵非鯽Oreochromistanganicae6種外來(lái)入侵魚(yú)種。飾妝鎧弓魚(yú)在所有樣點(diǎn)中被檢出；蟾胡鯰在所有水庫(kù)和河流樣點(diǎn)(26個(gè))及6個(gè)湖泊樣點(diǎn)中被檢出；尼羅羅非魚(yú)在26個(gè)樣點(diǎn)中被檢出，在河流水體中普遍存在；加蓬胡鯰在14個(gè)樣點(diǎn)中被檢出，水庫(kù)和湖泊檢出率較高；坦噶尼喀口孵非鯽和大口黑鱸分別在7和4個(gè)樣點(diǎn)中被檢出。

2.3 外來(lái)入侵魚(yú)類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

本研究參照FISK打分系統(tǒng)說(shuō)明(Coppetal.，2016)及相關(guān)文獻(xiàn)(Killietal.，2019；Interesovaetal.，2020)，分別計(jì)算6種外來(lái)魚(yú)類(lèi)的BRA(basic risk assessment)指數(shù)和BRA+CCA(BRA plus climate change assessment)指數(shù)，分析外來(lái)魚(yú)類(lèi)入侵風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)北京水域特點(diǎn)和外來(lái)魚(yú)類(lèi)情況，本研究設(shè)置BRA指數(shù)閾值為18，即入侵低風(fēng)險(xiǎn)(得分<0)、中風(fēng)險(xiǎn)(1≤得分≤18)、高風(fēng)險(xiǎn)(得分≥19)；設(shè)置BRA+CCA指數(shù)閾值設(shè)置為28，即入侵低風(fēng)險(xiǎn)(得分<0)、中風(fēng)險(xiǎn)(1≤得分≤28)、高風(fēng)險(xiǎn)(≥29)。2種指數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)BRA指數(shù)和BRA+CCA指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，本研究檢測(cè)到的所有6種外來(lái)入侵魚(yú)類(lèi)在北京地區(qū)都具有高入侵風(fēng)險(xiǎn)。

表2 基于FISK V2指標(biāo)體系的典型外來(lái)入侵魚(yú)種的入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3 討論

本研究利用環(huán)境DNA宏條形碼技術(shù)調(diào)查分析了北京地區(qū)的魚(yú)類(lèi)多樣性和群落組成現(xiàn)狀，共檢測(cè)到52種淡水魚(yú)類(lèi)(包括本地和外來(lái)魚(yú)類(lèi))，與張春光等(2011)、張姍(2020)調(diào)查結(jié)果差別不大。監(jiān)測(cè)結(jié)果中,鯉形目鯉科的鯽魚(yú)豐度最高且出現(xiàn)在所有樣點(diǎn)中，其次是同屬鯉科的麥穗魚(yú)，這一結(jié)果與北京地區(qū)歷史魚(yú)類(lèi)調(diào)查結(jié)果也一致(李雪健等，2018；邢迎春等，2007；張春光等，2011；張姍，2020)。本研究結(jié)果表明，環(huán)境DNA技術(shù)檢出了與傳統(tǒng)魚(yú)類(lèi)多樣性調(diào)查方法相當(dāng)?shù)聂~(yú)種，并檢測(cè)到傳統(tǒng)采樣方法難以發(fā)現(xiàn)的稀有物種，例如在海子水庫(kù)(S61)中檢測(cè)出黃尾鲴XenocyprisdavidiBleeker和寬鰭鱲Zaccoplatypus(Temminck et Schlegel)2種稀有物種，這2種魚(yú)在近5年的傳統(tǒng)方法調(diào)查中均未被發(fā)現(xiàn)。說(shuō)明環(huán)境DNA宏條形碼方法不僅可以實(shí)現(xiàn)快速、高效魚(yú)類(lèi)監(jiān)測(cè)，還具有較高的靈敏性。由于水體中環(huán)境DNA存在機(jī)制較為復(fù)雜，通過(guò)環(huán)境DNA序列豐度評(píng)估物種、生物量等方面還有待進(jìn)一步研究(Evansetal.，2016；Pontetal.，2018)。因此，建議將環(huán)境DNA宏條形碼方法廣泛應(yīng)用于水生態(tài)監(jiān)測(cè)，建立環(huán)境DNA水生生物多樣性監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、大型水生植物、兩棲類(lèi)等生物監(jiān)測(cè)。

本研究發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)、湖泊和河流3種水體類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)多樣性和群落結(jié)構(gòu)無(wú)顯著差異，不同水體類(lèi)型中魚(yú)類(lèi)物種同質(zhì)化程度顯著，這可能是引入大量外來(lái)魚(yú)類(lèi)導(dǎo)致的(張姍，2020; Oldenetal.，2004)。通過(guò)分析比較各樣點(diǎn)間魚(yú)類(lèi)種類(lèi)、生物量及多樣性指數(shù)，發(fā)現(xiàn)山區(qū)自然水體樣點(diǎn)的物種多樣性及生物量高于城區(qū)水體樣點(diǎn)。例如，山區(qū)海子水庫(kù)東湖(S61)和八渡(S64)樣點(diǎn)魚(yú)類(lèi)種類(lèi)最多、生物量較高，而城區(qū)圓明園福海(S38)魚(yú)類(lèi)物種數(shù)目最少、生物量最低。整體而言，八渡、海子水庫(kù)等山區(qū)河流、水庫(kù)樣點(diǎn)的魚(yú)類(lèi)物種多樣性高、生物量大。這些處于上游山區(qū)、受人類(lèi)活動(dòng)影響較小、近自然狀態(tài)的山區(qū)河湖，水質(zhì)條件好，適合魚(yú)類(lèi)生存。而圓明園福海等城區(qū)河湖可能受城市化進(jìn)程和水體污染等影響(張姍，2020)。由于北京市主要河流城市段的生境類(lèi)型比較單一，渠化現(xiàn)象較為普遍，底質(zhì)多以淤泥為主，魚(yú)類(lèi)群落空間格局遭到破壞，魚(yú)類(lèi)群落退化，具有典型的城市受干擾河流魚(yú)類(lèi)特征。此外，城區(qū)與山區(qū)采樣點(diǎn)的差異還可能與增殖放流有關(guān)。例如，城區(qū)河湖魚(yú)類(lèi)優(yōu)勢(shì)種主要為放流魚(yú)種，例如鳙魚(yú)，屬于濾食性的魚(yú)種，主要用于凈化和改善水質(zhì)。上述結(jié)果表明，人類(lèi)活動(dòng)和城市化進(jìn)程對(duì)北京河流魚(yú)類(lèi)多樣性和群落空間分布產(chǎn)生顯著影響(李雪健等，2018；張姍，2020)。

本研究共檢測(cè)到39種北京地區(qū)的本地原生魚(yú)種，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歷史記載本地原生魚(yú)種(累計(jì)83種)。近年來(lái)北京地區(qū)魚(yú)類(lèi)多樣性調(diào)查實(shí)際檢測(cè)到的本地魚(yú)種分別為65種(1984年)、43種(2011年)和32種(張姍，2020)，表明北京地區(qū)的本地魚(yú)類(lèi)多樣性呈逐年下降趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查，在北京本地魚(yú)類(lèi)調(diào)查中有記錄的原生魚(yú)類(lèi)，如烏蘇里擬鲿PseudobagrusussuriensisDybowski和尖頭鱥Rhynchocyprisoxycephalus(Sauvage and Dabry)等(李雪健等，2018；楊文波等，2008)，本次調(diào)查中所有樣點(diǎn)均未檢測(cè)到。另一方面可能是由于這些本地原生魚(yú)種的野生種群數(shù)量極少甚至已滅絕消失。除了城市化和環(huán)境污染等人類(lèi)活動(dòng)干擾的影響，采樣點(diǎn)的布設(shè)也可能是導(dǎo)致環(huán)境DNA檢出原生魚(yú)類(lèi)多樣性較少的一個(gè)原因。本研究主要依據(jù)北京市水生態(tài)監(jiān)測(cè)的站點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)采樣，大部分采樣點(diǎn)位于城市中心或者郊區(qū)平原的水體，而北京地區(qū)北部和西南部的山地采樣點(diǎn)較少，這些人為干擾較少、較為原生自然的山區(qū)水體中往往具有較高的本地魚(yú)類(lèi)多樣性(李雪健等，2018；張姍，2020)，因此可能存在部分本地物種由于采樣點(diǎn)覆蓋不全而未檢測(cè)到的情況。

與歷史調(diào)查數(shù)據(jù)相比，本研究發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)外來(lái)魚(yú)種的比例大大增加，而且一些外來(lái)魚(yú)種的檢出率和序列豐度超過(guò)了本地物種。說(shuō)明近些年來(lái)大量外來(lái)魚(yú)類(lèi)被引入北京地區(qū)，這可能是導(dǎo)致北京本地魚(yú)類(lèi)多樣性下降的主要原因之一。其中絕大部分外來(lái)種是因水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)需要而引入北京的，有些已成為野外繁殖種群，包括團(tuán)頭魴、大口黑鱸和細(xì)鱗裂腹魚(yú)等。此外，飾妝鎧弓魚(yú)和尾紋魮Labeobarbuscaudovittatus(Boulenger)等主要作為觀賞魚(yú)養(yǎng)殖和放生而進(jìn)入北京河湖。值得關(guān)注的是，本次調(diào)查監(jiān)測(cè)到的外來(lái)魚(yú)種中有6種入侵魚(yú)種，且具有高入侵風(fēng)險(xiǎn)。其中，烈性入侵物種蟾胡鯰，在幾乎所有的樣點(diǎn)(32個(gè))中均檢測(cè)到，而且生物量巨大，此物種原產(chǎn)于東南亞，現(xiàn)已入侵到全球眾多水域，可捕食養(yǎng)殖魚(yú)及蝌蚪等，并對(duì)本地魚(yú)類(lèi)有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)(Baber & Babbitt，2003)，已被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為“世界百大外來(lái)入侵種”；原產(chǎn)于非洲的入侵魚(yú)種尼羅羅非魚(yú)，也在大部分樣點(diǎn)(26個(gè))中檢出，此物種可吞食其他魚(yú)類(lèi)的受精卵，嚴(yán)重影響物種多樣性；原產(chǎn)于北美的入侵魚(yú)種大口黑鱸，于1983年第一次被引入中國(guó)(Maetal.，2003)，現(xiàn)已成為我國(guó)重要的淡水養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)(李家樂(lè)，2007；張姍，2020)，此物種會(huì)捕食較小的原生魚(yú)類(lèi)，造成當(dāng)?shù)佤~(yú)種數(shù)量降低甚至滅絕。

綜上所述，北京地區(qū)的本地魚(yú)類(lèi)多樣性呈逐年下降趨勢(shì)，外來(lái)魚(yú)種的比例大大增加，且存在多種高入侵風(fēng)險(xiǎn)的魚(yú)類(lèi)，相關(guān)監(jiān)管部門(mén)應(yīng)建立環(huán)境DNA宏條形碼魚(yú)類(lèi)監(jiān)測(cè)技術(shù)平臺(tái)，開(kāi)展全市五大水系魚(yú)類(lèi)多樣性普查性監(jiān)測(cè)，針對(duì)重點(diǎn)河流、湖泊、水庫(kù)和水源地的外來(lái)魚(yú)種和入侵魚(yú)種開(kāi)展定期監(jiān)測(cè)、科學(xué)預(yù)警和防治，通過(guò)連續(xù)性監(jiān)測(cè)掌握其種群動(dòng)態(tài)和危害變化，降低外來(lái)魚(yú)類(lèi)對(duì)北京水生態(tài)系統(tǒng)魚(yú)類(lèi)多樣性的危害。