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云贵高原湖泊孕育的特有腹足类是我国的特有生物资源,其中的许多物种还具有重要的经济价值,保护好这些资源利在当代在功千秋。但是,我们对它们的认识还不深入,这对如何恢复和保护它们提出了严峻的挑战。本论文以螺蛳为研究案例,在深入研究其基础生物学和种群生态学的基础上,探究其种群衰退的关键驱动力,为构建有效的保护策略提供科学依据。同时,研究结果可为探究如何有效恢复和保护其它现存的高原湖泊特有腹足类提供技术路线和理论框架,并为螺蛳属的系统发育、物种分化格局以及其生物地理学研究等积累科学数据。另外,由于我国对濒危无脊椎动物的现状认识不足,本研究亦希望能唤醒政府部门和大众对这些动物的保护意识,并积极参与和拯救这些可爱的生物。主要成果如下:
1.螺蛳种群生态学研究。螺蛳在滇池全湖密度为0.068ind./m2,估算的全湖种群大小为2.1×107ind.。体长频率分布图显示,滇池螺蛳种群年龄结构偏向于大个体(40.0-60.0mm),其正经历明显的老龄化过程。种群结构在空间尺度上变异显著,在滇池中北部区域密度达到最高值。冗余分析显示,人类引起的环境恶化是影响滇池螺蛳种群结构空间分布的重要因素,而底泥总磷、pH、氧化还原容量和水体的溶解氧是关键驱动力。在近50年间,该物种经历了明显的衰退和分布地域的退缩。滇池螺蛳的密度由20世纪40年代的36ind./m2降低至目前的0.068ind./m2;其分布范围也由原本8个高原湖泊退缩至目前的2个,其中其在滇池内的分布区域也有明显退缩。我们预计该种群将在2015年左右面临崩溃。
2.螺蛳基础生物学研究。分析了螺蛳生活史对策并估算了其周年次级生产量。螺蛳的理论体长为74.5mm,理论寿命3.37年,生长系数0.89,生长速度和生长加速度随年龄增大而趋近于零。该种雌雄异体,周年繁殖,首次性成熟时间为158.4天(包括从胚胎发育到幼螺离开母体的50.4天)。在当年8月和11月为繁殖高峰,次年4月为繁殖低谷。互相关和非线性回归分析表明温度和壳长是影响其繁殖的重要外/内部因素。雌雄性比由1945的1.6∶1降低至目前的0.97∶1,繁殖力由3-7(1979年,幼螺产量)和4个/只/月(2005年,胚胎数)降低至目前的1.79和2.45个/只/月。能量学研究表明,螺蛳次级生产量明显低于滇池的其它底栖动物种群,这说明了螺蛳获取资源较少,可能难以维持种群的发展。同时,螺蛳不同年龄的能量分配格局不同,即年龄越大,用于生殖的能量越多。进一步研究发现,随年龄增大,生殖的能量投入将更多用于产出优质的幼螺。此种能量分配格局限制了螺蛳种群的繁殖力,这部分解释了螺蛳种群衰退的原因。与铜锈环棱螺生活史策略相比(r-对策生物),螺蛳是K-对策生物,这暗示了该种群难以在短时间内快速恢复并且占领新的区域。因此,螺蛳的低繁殖力、性成熟晚和种群性比的紊乱和能量分配格局等是螺蛳种群衰退的重要内因。
3.螺蛳种群衰退的关键驱动力和种群恢复的对策。种群衰退是内因的调控和外因的选择相互博弈的结果。其内因主要包括有限的扩散力、生态漂变、K-对策生活史特性和较低遗传多样性。外因主要包括环境恶化、种间竞争和过渡开采。以此为基础,共提出二条螺蛳种群保护策略:(1)针对内因调控对螺蛳种群的影响,其恢复策略的重心应以养殖和培育螺蛳为主,以滇池中北部区域(“热点区域”)为主要的投放区域,引入幼体和低龄个体以增加螺蛳种群的后备补充量和种群规模;(2)针对外因选择对螺蛳种群的影响,保护措施的重心应在治理滇池水质、杜绝捕捞、防止外来物种入侵。在净化水质的同时,应当尽可能去改善底泥环境,为螺蛳等相关螺蛳属腹足类提供适宜的生存环境。