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我國亞熱帶湖泊魚類群落隨富營養化發展的變化趨勢研究取得進展

  魚類是湖泊生態系統的重要組成,往往位于食物鏈的頂端,在維持食物網結構與功能穩定中發揮重要作用。魚類主要通過攝食活動影響其餌料生物的群落結構(例如浮游植物、浮游動物和底棲動物的群落結構等)和水體的各項理化因子(例如水體營養鹽濃度和透明度等),但不同食性(生活習性)的魚類對生態系統的影響程度和途徑不同。 

  湖泊中合理的魚類群落結構有利于維持較低的藻類密度和較高的水體透明度。肉食性魚類通過捕食可降低其它魚類(小型浮游動物食性魚類和雜食性魚類)的生物量,間接地促進浮游動物生物量上升,增強浮游動物對浮游植物的牧食壓力,抑制浮游植物生物量上升。因此湖泊中肉食性魚類的比例較高時,其通過下行效應(top-down effects)維持較高的透明度和較低的水體營養鹽濃度。反之,在缺少有效肉食性魚類或肉食性魚類在魚類群落結構中的占比較低時,浮游動物食性魚類和底棲雜食性魚類的豐度和生物量均將大幅增加,這些魚類通過捕食浮游動物、擾動沉積物、攝食沉水植物、加速營養循環速率等途徑,促進浮游植物生物量快速增加,導致水體長期處于渾濁、浮游藻類生物量長期高位運行的狀態。 

  湖泊富營養化可通過影響魚類生境與餌料資源等途徑影響魚類群落結構。在溫帶湖泊,魚類的總豐度和總生物量隨湖泊總磷濃度和浮游植物生物量的上升而增加;其中,肉食性魚類的漁獲量及其在魚類群落結構中的比例隨湖泊富營養化程度的加重而逐漸下降,而浮游動物食性魚類與雜食性魚類的比例上升。目前,有關魚類群落結構對湖泊富營養化響應的研究多集中在歐、美等地區的溫帶湖泊。 

1 調查的湖泊分布圖 

  為了解我國亞熱帶不同營養狀態湖泊的魚類群落結構特征,在國家自然科學基金重點項目、面上項目以及中科院南京地理與湖泊研究所自主部署項目的共同資助下,劉正文研究員團隊于謹磊副研究員通過多網目絲網(刺網)調查了36個亞熱帶湖泊(圖1)敞水區的魚類群落結構,解析了影響魚類群落結構組成、魚類豐度及生物量和不同功能群魚類比例等的主要環境因子。 

  研究結果顯示:(1)浮游動物食性魚類、小型雜食性魚類是調查湖泊的絕對優勢種;(2)湖泊的初級生產力(以水體葉綠素a含量代替)是決定魚類捕獲量(單位時間內每網捕獲的魚類總數量或總重量)、物種豐度、優勢魚類數量和不同功能群魚類比例的主要因子;(3)單位時間內捕獲的魚類數量(NPUE,尾//小時)和重量(BPUE,g//小時)均與湖泊葉綠素a濃度呈顯著的正相關線性關系(圖2);(4)魚類捕獲的物種數量也隨湖泊葉綠素a濃度的升高而增加(圖3);(5)隨著湖泊葉綠素a濃度的升高,浮游動物食性魚類的數量和生物量占比上升,而肉食性魚類的比例則顯著下降;底棲雜食性魚類的生物量占比隨湖泊總氮(TN)濃度的升高而降低(圖4)。 

2 單位時間內捕獲的魚類總數量(NPUE)和總生物量(BPUE)均隨湖泊初級生產力(浮游植物葉綠素a含量表示)的上升而顯著增加 

3 魚類物種豐度與湖泊初級生產力(浮游植物葉綠素a含量表示)呈顯著的正相關關系 

4 隨著湖泊葉綠素a濃度的升高,浮游動物食性魚類的數量(A)和生物量(B)占比上升;肉食性魚類(C-數量、D-生物量)的比例則顯著下降。底棲雜食性魚類的生物量占比(E)隨湖泊總氮(TN)濃度的升高而降低。 

    

  相關成果發表在Water期刊上,論文鏈接:https://doi.org/10.3390/w13060858;被評選為Feature PaperFeature Papers represent the most advanced research with significant potential for high impact in the field. Feature Papers are submitted upon individual invitation or recommendation by the scientific editors and undergo peer review prior to publication. This type of paper provides an outlook on future directions of research or possible applications. 

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