【摘 要】
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生物多样性是生态学研究的热点话题。《地球生命力指数2020》报告指出:由于过度的活动,在不到半个世纪的时间里,多个物种的全球种群数量平均下降了68%,其中淡水生物多样性丧失速度相比其他生态系统更快。鱼类作为淡水生物中的重要组成,具有重要的生态和经济价值,保护鱼类多样性有利于水生态系统的健康与稳定。由于水体污染、过度捕捞、气候变化、外来物种入侵等各种因素导致鱼类资源也在急剧下降。北京作为一国的首都,
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生物多样性是生态学研究的热点话题。《地球生命力指数2020》报告指出:由于过度的活动,在不到半个世纪的时间里,多个物种的全球种群数量平均下降了68%,其中淡水生物多样性丧失速度相比其他生态系统更快。鱼类作为淡水生物中的重要组成,具有重要的生态和经济价值,保护鱼类多样性有利于水生态系统的健康与稳定。由于水体污染、过度捕捞、气候变化、外来物种入侵等各种因素导致鱼类资源也在急剧下降。北京作为一国的首都,人口密度大,社会和经济发展迅速,城市化率高,而城市化的发展会引发栖息地的丧失和破碎化,导致局部区域生物的遗传、物种和功能趋于同质化,因此亟需采取措施来保护生物多样性,保护的前提则是监测。以往对鱼类多样性的调查都是使用撒网、地笼、电鱼器等对生境以及生物具有破坏性的手段,目前则使用环境DNA(Environment DNA,简称eDNA)技术结合高通量测序——eDNA宏条形码技术(eDNA Metabarcoding),调查水体的鱼类多样性。eDNA技术因效率高、对生境和生物无损害以及无须具备生物鉴别能力被用于调查珍稀濒危物种、入侵物种、生物多样性以及生物量估算等。本研究利用eDNA宏条形码技术的理论和方法,调查北京市三条水系在两个季节的鱼类多样性,评估eDNA技术用于调查北京市鱼类多样性的可行性,分析北京市鱼类在三条水系的分布特点,并结合测定的环境因子,探讨影响鱼类多样性和分布的主要因子。主要研究内容和结果如下:(1)开展了eDNA宏条形码和地笼法结果的比较分析。证实了eDNA宏条形码技术检测到的鱼类多样性要显著高于传统法。eDNA宏条形码技术识别鱼类55种,传统法有35种,鱼类物种组成都是鲤形目和鲈形目为主。(2)开展了序列相对丰度与鱼类个体相对丰度的相关性分析。eDNA宏条形码技术检测结果和地笼法捕获结果之间具有相关性,eDNA宏条形码技术调查北京市鱼类多样性具有可行性,后续分析基于eDNA的调查结果。(3)分析比较了三条水系的鱼类多样性及组成。三条水系在生物学分类组成上没有明显的区别,鱼类α多样性之间也没有区别。三条水系优势种有明显的不同,北运河水系主要以耐污种为优势种,潮白河水系和大清河水系主要以清水鱼为优势种。进一步分析发现清水鱼在郊区河流的丰富度要显著高于城区河流。(4)分析环境因子对鱼类多样性及分布的影响。测定的环境因子对整体鱼类多样性影响不大。但是对清水鱼的分布影响较大,其中夏季影响较为显著的是总溶解固体以及电导率,秋季主要是海拔和温度,且两个季节的清水鱼都分布在高海拔高溶解氧的区域。探究清水鱼丰富度与环境因子和夜间灯光指数的相关性,发现清水鱼多样性随着总溶解固体的升高以及人类活动的增强而显著降低,说明了城市化及人类活动对清水鱼多样性下降有影响。(5)分析比较了两个季节的鱼类多样性及组成。两个季节的鱼类种多样性没有明显的不同,但是秋季鱼类科多样性要显著高于夏季鱼类科多样性,所有eDNA宏条形码识别到的冷水鱼都是在秋季,都说明了eDNA宏条形码技术可以用于评估北京市鱼类群落的季节变化。秋季鱼类目丰富度高于夏季,序列丰度较多的目如鲤形目和鲈形目主要分布在北运河水系和潮白河水系;序列丰度较少的目主要分布在潮白河水系和大清河水系。本研究确定了eDNA宏条形码技术用于调查北京市鱼类多样性的可行性,并使用eDNA宏条形码技术分析了北京市主要河流鱼类多样性的分布以及季节变化。为城市化对生物多样性的影响提供了新的证据,为北京市鱼类生物学监测提供了方法的参考,其调查结果也为北京市鱼类提供了数据参考。
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