洱海鱼类的生态形态学与功能多样性研究

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云南省是中国淡水鱼类物种分化和生物多样性研究的热点地区,大约有430多种特有鱼类分布于此。洱海是云南省的第二大淡水湖泊,其原有的鱼类区系包含了17个土著种,其中有7个特有种。有研究发现洱海土著的5种鲤鱼的种间分子遗传距离比一些鱼类物种的种内遗传距离还小,并推测洱海5种土著的鲤鱼是由适应辐射形成的。此外,在引种等人类活动的干扰下,洱海原始、土著的鱼类群落结构发生了剧烈的变化。近60年来,为了发展渔业生产的需要,人类有意或无意地陆续引入了22种外来种鱼类进入洱海。在此过程中,洱海原始的17个土著种中的10个物种趋于消亡、11个物种被列入中国濒危物种红色名录。  本研究围绕洱海鲤属土著鱼类同域分化的物种形成机制和过程以及引种等干扰影响下洱海鱼类群落结构的历史变化两个科学问题展开,通过功能多样性和生态形态学的视角探讨洱海鱼类物种形成和进化以及干扰影响下洱海鱼类群落结构演替的生态系统过程,为洱海鱼类资源保护和利用以及维持洱海鱼类群落结构的稳健性提供依据。主要研究结果如下:  (i)通过对洱海鱼类形态学性状的度量和分析,我们最终确定了27个生态形态性状可以作为功能性状的候选替代性状用在功能多样性的研究中。这27个生态形态性状很好地判别了洱海鱼类的食性、栖息水层和摄食方式。基于这27个生态形态性状划分的12个生态形态群有各自清晰和独立的生态学解释,可以很好地用来理解、监测和保护洱海鱼类资源。  (ii)通过几何形态度量学的方法将洱海5种鲤鱼的骨骼系统发育树在形态空间上进行重建,发现洱海5种土著鲤鱼的物种形成并非因为原位的适应辐射,而是由形态分歧及相应的食性和栖息水层的分化驱动的。在结合洱海地质演变的条件下,我们推导了洱海5种土著鲤鱼在“浅湖期”和“深湖期”的进化历程,并探讨了形态趋异对生态习性分化的贡献,以及它们在进化过程中对湖泊自然条件的适应性问题。  (iii)引种等人类活动的干扰造成了洱海土著种鱼类的消亡和外来种鱼类的建群。在研究洱海鱼类物种多样性、分类差异性、功能多样性对这类干扰响应的过程中,我们发现物种多样性指数(Richness)波动变化,功能多样性指数(RaoQ和FEve)有一个不明显的上升趋势,分类差异性指数(Δ+和Λ+)呈现出单调的线性变化。在此基础上,我们提出了一个整合了物种多样性、分类差异性、功能多样性的退化指数(Degradationindex),它很好地评估了外来种引种和土著种消亡过程中洱海生态系统的退化情况,我们同时倡导更多的案例应用我们的退化指数进行研究。  (iv)基于形态、生活史、栖息偏好和营养等方面的功能性状,我们将洱海鱼类划分出了12个功能群,通过对各个功能群在引种等干扰下的历史变迁情况进行解析,我们进一步区分了“增长稳定型功能群”、“稳定型功能群”和“消涨减退型功能群”,并指出对“消涨减退型功能群”群内物种的关注和保护。同时,我们发现功能群的多样性状况可以很好地解释物种多样性和功能多样性的不一致情况,并提出在进行功能多样性保护和管理时,为了避免“一般种”和“魅力种”功能上的冗余带来的偏差,我们应该同时兼顾功能群的保护,即让“魅力种”成为功能群的主体,这样既保护了生态系统的功能多样性,又保证了“魅力种”足够的种群数量。  (v)从功能性状的角度出发,我们发现外来种和土著种在功能空间上有较大的功能重叠,这为它们剧烈的种间互作关系和由此引起的剧烈物种轮换和消涨变化提供了可能。通过对土著种和外来种在功能空间上距离的精确度量,我们识别了5个种间互作单元,明确了引入某种外来种潜在可能会对哪种土著种产生不利影响。通过计算土著种和外来种与功能空间质心的距离,定量分析了外来种和土著种功能上的冗余性和独特性,并通过它们近60年来在环境滤过和种间互作过程中的变迁情况分析,指出功能上冗余的种较为脆弱,功能上独特的种较为稳健。
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