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太湖是我国长江中下游地区受人类活动干预最为典型的大型浅水湖泊,湖泊渔业作为太湖重要的功能之一,其对我国淡水渔业的发展有着举足轻重的作用。自1980年代以来,太湖水体污染与富营养化呈现恶化趋势,鱼类的饵料生物、群落结构以及食物网关系发生重大变化。同时,江湖阻隔、水生植被退化以及渔业资源的过度捕捞等造成太湖鱼类种类数明显减少,渔业资源结构朝着小型化和单一化方向发展。如何控制太湖渔业资源衰退趋势以及优化鱼类群落结构,并形成更加完善的渔业管理政策以及恢复良好的湖泊生态环境,是目前迫切需要解决的问题。
本论文系统开展太湖鱼类群落结构与渔业资源现状的调查研究,对主要鱼类食物组成的时空变化进行研究,在此基础上建立鱼类食物网和营养级关系,最终提出控制鱼类小型化与发展保水生态渔业的对策。主要研究结果如下:
1.于2009~2010年利用拖网等网具对太湖鱼类群落结构和多样性的分布特征进行了系统的调查。结果表明:本次调查共采获鱼类56种,隶属11目16科44属,其中鲤形目种类最多,占总数的67.9%;鲮(Cirrhinus molitorella)、露斯塔野鲮(Labeo rohita)和胡鲇(Clarias batrachus)为本区域的新记录种。鱼类生态类型以湖泊定居性种类为主,群落优势种为湖鲚(Coilia ectenes taihuensis)、间下鱵(Hyporhamphus intermedius)和陈氏短吻银鱼(Salangichthys jordani)等小型鱼类;与历史资料相比,太湖鱼类的物种数量下降,优势种组成发生较大变化,鱼类群落中体质量<30 g的小型鱼类占绝对优势,鱼类群落和种群小型化趋势明显。由于过度捕捞和湖泊环境恶化,鱼类群落生物多样性指数均表现偏低,物种丰富度指数D为1.54,多样性指数H′N、H′W分别为0.21和0.46,均匀度指数J′N、J′W分别为0.07和0.14;太湖各湖区间鱼类种群和多样性的差别一定程度上反映出鱼类群落结构与湖泊营养盐、透明度等环境特征相适应的特点。
2.根据2010年2月~11月在太湖不同湖区利用刺网所获取的鱼类样本,对湖鲚、鳙(Aristichthys nobilis)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)等主要经济鱼类食物组成的季节变化进行了研究。结果表明,6种鱼类共摄食11种食物饵料类群,其食物组成存在明显的时空变化。各湖区主要鱼类在夏秋季以浮游植物和甲壳类动物为主要食物,在冬春季则以浮游动物、软体动物和小型鱼类为主食;而不同湖区间鱼类胃含物中生物饵料的差别一定程度上反映出其食物来源与环境特征相适应的特点。太湖6种鱼类中仅黄颡鱼与湖鲚、鳙与鲫之间存在严重的饵料重叠,其食物竞争对象分别为甲壳类动物与浮游生物。由于栖息水域的饵料资源较为丰富,且相似食性鱼类种类间存在摄食分化,因此太湖主要鱼类间食物竞争的整体强度相对较低。
3.于2010年2月~11月对太湖两个水体环境条件差别明显的东部湖区和北部湖区的食物源和消费者进行了季节性采样调查,运用稳定同位素技术和脂肪酸标志物研究分析了主要鱼类的食物来源及时空变化趋势。结果显示,有机食物源和消费者的δ13C、δ15N值均表现出明显的季节变化,且总体上呈现出夏季高,冬季低的趋势;空间分布上,东部湖区相对北部湖区的δ13C值较低,而δ15N值较高。这种变化趋势由营养盐输入等环境因素和湖泊生产力等生物因子共同决定。而主要鱼类间同位素值的差异与时空变化分析则表明其食物来源的多样性以及较强的摄食可塑性。IsoSource模型的食物贡献率计算结果显示,太湖生态系统中的消费者主要以浮游植物及其衍生物作为营养来源,水生植物对消费者的贡献明显下降。浮游植物和主要消费者的脂肪酸组成亦存在明显差别,鱼类的摄食习性和饵料资源变动决定了鱼类体内的脂肪酸组成特征,其中饱和脂肪酸15:0+17:0和24:0、单不饱和脂肪酸18:1ω9和多不饱和脂肪酸DHA、EPA以及DHA/EPA是指示水生生物食性与营养关系的良好标志物。
4.应用稳定同位素技术分析了太湖食物网中基础食物源、无脊椎动物和主要鱼类的碳、氮稳定同位素值,结合消费者食物来源和营养关系研究,初步构建了太湖水生食物网结构。结果表明,基础食物源的δ13C值变化范围为-27.2‰~-15.2‰,以水生植物最高,悬浮颗粒物最低,且不同食物源间δ13C值差异显著。消费者的δ13C值变化范围为-26.9‰~-17.9‰(无脊椎动物为-26.9‰~-17.9‰,鱼类为-25.7‰~18.1‰),表明其食物来源的差异;消费者δ15N值的范围为8.4‰~18.6‰,随营养层次升高有明显富集趋势。利用稳定同位素值与营养层次关系模型,以浮游动物的δ15N值为基线,3.4‰为富集因子,计算出太湖生态系统中共存在4个营养层次;在此基础上,结合聚类分析结果,构建出含有5条主要食物链的太湖水生食物网结构模型。
5.于2009~2010年对太湖渔业资源量及组成结构进行了全面调查,并结合历年渔业资料和水环境监测数据,分析了太湖渔业资源的发展趋势以及现状特征。结果表明:太湖渔业产量近年来增长迅速,渔获物中湖鲚等小型鱼类比重增加,渔业资源的单一化和小型化趋势加剧,过度捕捞和水体富营养化是造成渔业资源衰退的主因。运用Biosonics DT-X回声探测仪和渔获物调查评估太湖鱼类资源总量,结果分别为38000t和33350t;不同湖区间渔业资源量和渔获物组成则存在明显差别,浮游食性鱼类的资源密度在湖心区最高,草食性鱼类则在东部湖区最高,这与浮游植物等鱼类饵料生物资源的分布格局密切相关。针对太湖自然渔业特征及存在问题,提出了严格控制捕捞强度,合理调整开捕时间,强化大中型经济鱼类的增殖放流,以控制太湖渔业资源小型化的衰退趋势;同时,通过浮游食性鱼类控藻和鱼类种群结构优化,发展“以渔改水”的生态渔业,以实现太湖渔业的可持续发展和湖泊生态环境的恢复。