基于鱼类群的淠河河源溪流健康诊断

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我国境内的河流资源异常丰富,是世界上内陆水域面积广阔的国家之一。但随着我国经济的快速发展,河流周边的土地利用、城镇化发展、水利工程建设等人类活动,已致使大多数的河流呈现出流域性的生态退化和环境污染,河流健康水平正受到多重威胁,因此亟待一个有效度量河流生态健康水平和“对症下药”的管理工具。  作为衡量河流生态健康的一种生物评价工具,生物完整性是指生物群落具有维持自身平衡、保持结构完整性和适应环境变化的能力。而作为一个健康评价体系,生物完整性指数是否有效,应该是其不仅能反映生态系统所受环境压力的程度,还应该能区分出环境压力的来源。相对大型河流,河源性溪流大多位于山区。山区复杂的地质条件和气候变化,使得面对环境变化与人为干扰时,溪流鱼类其物种濒危和灭绝的风险更高,同时鱼类种群对环境的变化更为敏感和脆弱。鉴于上述原因,本研究以大别山淠河流域为研究区域,通过前期鱼类资源调查,并分析其河源溪流鱼类受胁原因,结合鱼类完整性指数(F-IBI)对该流域的河源溪流进行健康诊断,以判断其健康压力的来源。提出该地区的河流保护和管理策略。通过长期的标本采集和数据分析,得到如下结果:  1.经水产部门许可,在可涉水区采取背负式电瓶电捕,不可涉水区采取流刺网,在干流主要收集渔民渔获物。淠河流域共发现有43种鱼,其中干流31种,西部溪流19种,东部溪流17种,全流域中重复出现的鱼类6种,在东西部溪流中重复出现的9种。上游溪流的鱼类物种数量少于下游干流,淠河干流的中上层产漂流性卵鱼类最多;而西部和东部的山区溪流导致底栖性鱼类、产粘性和沉性卵鱼类所占比例最大。流域中处于极危(CR)等级的有2种,分别是司氏(鱼央)(Liobagrus styani)、.长须黄颡鱼(Pelteobagrus eupogon),占4.7%;无危(LC)等级的,占86%。上游溪流中出现了具有山区溪流特色的拦河养殖、外来物种入侵,水文波动剧烈等因素,对鱼类的影响较大。  2.利用1年3次(4月、8月、10月)对25个样点的连续考察,在淠河上游河源溪流共获得4目8科21属23种鱼类,据此,利用“范围”,“敏感性”“冗余”等方法从49个候选指标中筛选出“Shannon-Wiener指数、本地底栖型鱼类种数、抗逆物种个体所占比例、杂食性鱼类种数(去除耐受种)”四个分指标构建该流域的F-IBI评价体系,采用假设参考点法,并依此对各样次进行连续打分,结果发现:(1)东西淠河流域各样点的F-IBI平均得分是:西淠河19.35分,东淠河20.65分;(2)不同级别溪流的F-IBI得分情况是:1级溪流为20.58分,2级溪流为19.04分,3级溪流为20.33分。(3)各月份各样点的F-IBI平均得分是:4月(17.54分)<8月(17.56分)<10月(19.18分)(P<0.05)。可见淠河河源溪流的健康评分存在一定的时空差异。  3.根据淠河河源溪流健康评分结果,结合“局域栖息地环境因子”、“溪流空间位置”和“生境评分”对影响河流健康得分的因素进行分析,结果发现:全流域全年的F-IBI得分趋势是水越深,F-IBI得分愈高,而流速越快,F-IBI得分愈低。在水量较少的1级溪流,其F-IBI得分较高的是水较深、河道宽的河段,而水流愈急(费劳德数越大),越靠近上游(汇合量级越大)的河段其F-IBI得分较低;与之相似,2级溪流也是越靠近上游(汇合量级越大,流量量级越小,下游量级越小,海拔越高)的河段,其F-IBI得分较低,而水流愈急(流速越大,费劳德数越大)其F-IBI得分显著降低。并且从2、3级溪流开始,其水体的营养盐增多(电导率增加),鱼类资源也随之而丰富,F-IBI得分也渐高。时间上,4月份的鱼类资源更需注意保护。该区域的鱼类群落和种群的变化主要是由溪流季节性的水文波动、河段所在的纵向格局及其所在溪流空间位置等自然因素引起,这些因素导致上游溪流的河流健康水平主要受局域栖息地环境因子影响,而空间网络位置对下游溪流更为明显。  因此提出对该流域健康的保护措施是:(1)注意保护全流域内的高海拔地区的上游河流,对于西淠河流域更需注意保护高海拔的中游河流生境。(2)注意1级溪流的水源涵养,而全流域各级溪流中的上游河流中,需注意保护河段中的深水区。(3)需注意保护4月份的处于下游位置,河道窄,营养条件差的溪流;8月份处于上游位置的溪流,10月份中游位置,海拔高,水面窄,流速高的溪流。尤其是要加强4月份渔业资源的保护。  4.利用鱼类个体生态矩阵的方法,深入分析了鱼类环境需求的变化,结果发现虽然该流域各样点、各月份间环境特点基本类似,但也存在如下不同:4月份底质多泥质,多静水,水质最差;8月河床底质类型多为泥质、沙质,水速渐缓,水质较差;10月河床底质类型多砂质,水速较快,水质最好;而流域间的水文变化特点是:相比东淠河,西淠河底质多泥质,水速较慢。该结论与河流健康诊断的结果一致。  5.为深入了解拦河养殖对河流鱼类的影响,选择了低头坝养鱼的一小型河流,2013~2014年共6次调查了样点的环境因子、鱼类多样性及其群落结构,解析时空动态变化与局域栖息地条件对鱼类群落的影响。发现季节因素对鱼类群落结构无显著影响,而鱼类群落所在空间位置对群落结构差异影响有较显著(p<0.05)。其中三个栖息地变量(溶解氧、电导率和流速)均对鱼类群落特征具有显著性影响(p<0.05),且相比上游坝,下游坝的鱼类出现物种多样性,单位捕获数量、重量、密度显著减少等特点。栖息地环境差异对河流上下游鱼类群落的影响较大,具体体现在下游样点鱼类的捕获重量,数量、密度、多样性明显下降。推测利用低头坝养殖,造成的下游溶氧低,污染大,是造成上述现象的主要原因。  6.为了解外来物种绿太阳鱼(Lepomis cyanellus)物种在大别山区的生态危害,走访调查了当地各类水体环境,结果发现该物种已经有确定坐标的聚居地22个,其水体类型多为水库、堰塘和少量流速较缓的上游溪流。消化道解剖的结果发现该鱼属典型肉食性,相比本地的溪流鱼类,该鱼的食性范围更为广泛,不仅不惧甲壳类和螺类的保护壳,且陆生直翅目也是主要食物来源。经过对外貌特征的形态学可量性状和框架结构性状的比较,发现雄性尾柄变短,宽度增加,更适于在较开阔的静水水域中生存;而低龄的雄鱼和全部的雌鱼,由于其尾柄较长,身体更适于在流水中进行持续运动。因此,绿太阳鱼对山区溪流的缓水和激流区域的占领是全面的。与相邻水域的河段相比,绿太阳鱼已严重影响水体内的鱼类群落,导致入侵地鱼类多样性及均匀度下降。而绿太阳鱼的耐污能力、繁殖能力极强,在原产地有过入侵的劣迹,因此绿太阳鱼在当地的入侵潜力较大。应及早开展对该鱼入侵的防控研究,防止该鱼对当地生态系统造成不可恢复的破坏。  总之,本研究认为淠河全流域的调查结果显示,淠河流域的鱼类物种多为常见种。河源溪流健康水平和鱼类分布主要受到自然条件的影响,下游地区鱼类资源较丰富,河流健康状况好于上游地区。健康受迫因素主要是由于水文变化引起,应重点防控夏季的各类捕鱼行为;注意保护河床栖息地,禁止采石采砂,以保护秋冬季鱼类的避难所。重视2级溪流的人为干扰;再则是需要加强山区植被保护,做好水源涵养;区域尺度上,西淠河流域的保护工作更需加强。此外,也需警惕低头坝养鱼、外来鱼类对当地溪流河流的潜在威胁。
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