三个饮用水水源地湖泊鱼类群落特征及调控策略研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hades173053
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随着中国经济的快速发展、工农业用水量的急剧增长以及生活污水的大量排放,水质型缺水已对居民饮用水安全构成了威胁。建立以供水为最主要服务功能的饮用水水源地湖泊是一项有力的应对措施之一。饮用水水源地湖泊主要通过人工开挖或者由养殖性湖泊经过退渔、清淤、加深等生态改造而形成。这类改变后的湖泊生态系统还处于发育阶段,成熟度和稳定性较低,容易受到外界干扰而崩溃。因此,水源地湖泊的生态系统如何管理,特别是鱼类群落如何通过人为调控使其在改善和保护水质方面发挥更大作用引起了生态学家们广泛的关注和重视。但目前这方面的研究还很匮乏。  本研究以江苏省三个典型饮用水水源地湖泊(傀儡湖、云湖和盐龙湖)为实验湖泊,研究该类湖泊鱼类群落的结构和组成特征。同时,重点对傀儡湖中的食鱼性鱼类和底层扰动性鱼类的生物学参数和资源量进行了评估;探讨了小型饵料鱼类的空间分布及其与食鱼性鱼类捕食之间的相互关系;通过构建基于食物网营养动力学平衡的ECOPATH模型,比较分析傀儡湖生态系统在鱼类群落调控前后的结构、功能和生态系统发育状况,并从生态系统层面就傀儡湖实施鱼类群落调控对湖泊生态系统结构、功能、发育和稳定性等的影响开展了定量分析和研究,从而为全面和深入了解鱼类群落调控对饮用水水源地湖泊生态系统的影响提供了依据,更为日后从生态系统层面开展饮用水水源地湖泊水环境保护和生态系统管理提供科学依据。主要研究结果和结论如下:  1.研究期间,在傀儡湖、云湖和盐龙湖共采集鱼类样本15812尾,经鉴定三个湖泊鱼类种类数分别为41、26和36种。群落优势鱼类均为小型鱼类。指示物种多样性特征的Shannon-Wienner多样性指数(HN)分别为2.41、1.15和2.08;改进型Shannon-Wienner多样性指数(HW)分别为2.66、2.09和2.30;Simpson优势度指数(λ)分别为0.15、0.56和0.21;Piesous均匀度指数(J)分别为0.65、0.35和0.58;Margalef物种丰富度指数(D)分别为4.32、3.27和4.49;相对稀有种数(R)分别为41.46%、92.59%和63.89%。分析表明这三个水源地湖泊鱼类群落结构具以下几点共性:物种丰富度和多样性较低,优势种类小型化形势严峻,食鱼性鱼类(如鳜、翘嘴鲌和乌鳢等)种群生物量偏低以及底层扰动性鱼类(如鲤、鲫等)生物量偏高。  2.根据鱼类样本全长频率数据,利用FiSATⅡ模型对傀儡湖食鱼性鱼类(鳜、蒙古鲌和翘嘴鲌)和底层扰动性鱼类(花(鮕)、似刺鳊鮈和鲫)的种群生物学参数和资源量进行了估算。结果表明,这六种鱼类样本全长范围依次为166~458mm,73~653mm,106~849mm,113~381mm,51~385mm和70~317mm);von-Bertalanffy生长方程渐进全长分别为:472.5mm、688.5mm、903.0mm、392.5mm、411.6mm和325.5mm;生长参数k值分别为:0.56、0.23、0.26、0.57、0.31和0.25;理论生长起点年龄t0分别为:-0.1361、-0.3091、-0.2526、-0.1406、-0.4953和-0.3483;体重生长拐点年龄分别为:1.89、4.59、4.75、1.84、3.39和4.48。总死亡系数(Z)分别为:1.59、1.24、0.68、1.39、1.21和0.96(单位:年)。自然死亡系数(M)分别为:0.47、0.24、0.24、0.50、0.63和0.31(单位:年)。捕捞死亡系数分别为:1.12、1.00、0.44、0.89、0.58和0.65(单位:年)。开发率分别为:0.70、0.81、0.65、0.64、0.48和0.68,除了似刺鳊鮈,其余五种鱼类都处于过度开发状态。它们初始资源重量分别为:11.35t、12.90t、8.69t、1.18t、4.78t和24.54t。根据这六种鱼类的拐点年龄对应的全长,建议起捕全长分别为321mm、465mm、657mm、266mm、287mm和237mm。由于食鱼性鱼类在改善和维持湖泊水质方面起重要作用,因此建议水源地湖泊不仅要降低对食鱼性鱼类捕捞强度,还要放养相对数量的鱼种以维持其种群。  3.傀儡湖小型鱼类优势种为大鳍鱊、兴凯鱊、小口小鳔鮈、麦穗鱼和子陵吻虾虎鱼。相关性检验结果显示小型鱼类的种类丰度、Shannon-Wienner多样性指数和Margalef物种丰富度指数与水草生物量具有显著正相关性(P<0.05),但与水深具有显著负相关性(P<0.05)。典型对应分析(CCA)结果显示大部分小型鱼类对沉水植物生境表现出明显的偏好。  4.估算了鳜和沙塘鳢捕食的饵料鱼的全长以及饵料鱼全长与鳜和沙塘鳢全长的比值(PPR)。鳜捕食的饵料鱼的全长与鳜的全长存在显著正相关,PPR与鳜的全长存在显著负相关。沙塘鳢的饵料鱼的全长和PPR与沙塘鳢的全长也表现出同鳜相类似的现象。鳜对似鱎、大鳍鱊和鲫有一定的喜好性,但只对鲫表现出强烈的大小选择性;沙塘鳢对大鳍鱊、兴凯鱊、黄黝鱼和小口小鳔鮈表现出喜好性,但均没有表现出强烈的大小选择性。  5.研究了食鱼性鱼类放养和定向捕捞对傀儡湖生态环境的影响。结果显示,经食鱼性鱼类的放养和底层扰动性鱼类定向捕捞后,傀儡湖生态环境得到明显的改善。主要体现在:沉水植物种类、丰度和覆盖度明显上升,分别从2011年6种和20%上升至2015年12种和73%;水体透明度明显升高,从2011年50.75cm升至2015年的115.75cm;总氮从1.397mg/L下降至0.918mg/L;总磷从0.091mg/L下降至0.038mg/L;叶绿素a含量从6.158μg/L降低至4.208μg/L。  6.运用ECOPATH生态系统营养模型的方法,定量研究了鱼类群落调控对傀儡湖生态系统结构和功能的影响。结果显示,食鱼性鱼类放养后生物量上升,小型鱼类被利用率升高;食物链中第Ⅴ和第Ⅵ等高级营养级的能量转换率由2011-2012年的11.4和12.1上升至2013-2015年15.4和14.6。傀儡湖生态系统总消耗量、总输出量、总生产量、总初级生产量和渔获物平均营养级都有了不同程度的上升。这些指标的上升可能与傀儡湖鱼类群落调控后沉水植物大量恢复和鱼类群落结构更加合理有很大的相关性。
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