澜沧江梯级库区环境梯度对鱼类分布的影响及其机制

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梯级水电开发改变了河流的水生环境,破坏了鱼类栖息地的完整性,是导致鱼类多样性下降的主要因素之一。以往关于水电开发对鱼类的影响的研究主要集中于全流域尺度或者河段之间,忽视了梯级库区内部不同水域之间的环境异质性,以及这种环境差异对鱼类分布的影响。本研究以澜沧江流域的大华桥-苗尾库区为研究区,根据环境梯度将库区分为大华桥坝下、苗尾库尾、苗尾库中、苗尾坝上4个断面。通过传统调查方法和环境DNA技术对4个断面的鱼类资源进行调查,并比较了两种方法所调查到的鱼类的差异,从物种组成和功能特征角度揭示库区鱼类在不同环境梯度下的分布规律,以及影响这种分布模式的主导环境因子。主要结果如下:传统捕捞方法和环境DNA技术获得的鱼类共24种。其中,传统方法调查到18种鱼类,以鳅科鱼类为主;环境DNA技术调查到11种鱼类,以鲤科鱼类为主。两种方法都调查到的鱼类有5种,仅用传统方法调查到的鱼类有13种,仅用环境DNA技术检测到的鱼类有6种。两种方法的调查结果差异主要受鱼类生物学特征以及引物设计的影响。在资源量方面,传统方法捕捞到1,143尾鱼类,其中细尾高原鳅(Triplophysa stenura数量最多,共500尾,其次是棒花鱼(Abbotina rivularis)、扎那纹胸鮡(Glyptothorax zanaensis)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)和光唇裂腹鱼(Schizothorax lissolabiatus)。环境 DNA 所获得的可操作分类单元(Operational Taxonomic Unit,OTU)丰度方面,黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)(1223)的最高,其次是中华鳑鲏(Rhodeus sinensis)(913),麦穗鱼(170)和光唇裂腹鱼(98)。通过对传统方法和环境DNA技术所获得的5种共有鱼类的渔获物重量和OTU丰度数据进行相关分析发现,整体上二者之间呈极显著相关,这说明环境DNA技术所获得的OTU丰度数据可以反映鱼类资源量。因此,本研究结合传统方法和环境DNA技术所获得的鱼类数据,并将之用于随后鱼类物种组成、功能特征及功能多样性的研究。鱼类物种及其功能特征的空间分布方面,大华桥坝下断面鱼类仅7种,物种数和样本量为4个断面中最少,光唇裂腹鱼和扎那纹胸鮡为优势种,该断面鱼类的体型比其它断面的更大,更有利于游泳能力强的鱼类生存。在苗尾库尾断面,共有鱼类22种,该断面的物种数和样本量最高,棒花鱼、细尾高原鳅、光唇裂腹鱼等为优势种,其中细尾高原鳅的样本量约占该水域样本量的50%。库尾断面的鱼类功能特征更为多样化。苗尾库中断面共调查到20种鱼类,鱼类物种数量相对较高,细尾高原鳅、棒花鱼等为优势种。在苗尾坝上断面调查到13种鱼类,麦穗鱼、小黄?鱼(Micropercops swinhonis)、棒花鱼等为优势种。苗尾库中和库尾水域鱼类的功能特征较为相似,多为体型较小、栖息于中下层的鱼类。通过冗余分析(RDA分析)得出,影响鱼类物种和功能特征在库区不同水域分布差异的主要环境因子是流速、硝态氮、氨氮、浮游生物密度和高锰酸盐指数等。鱼类物种和功能的α,β多样性分析结果发现,苗尾库中的Shannon-Wiener多样性指数(1.96)和Margalef丰富度指数(2.84)在4个断面中最高,其Pielou均匀度指数为0.71。大华桥坝下的Pielou均匀度指数为0.89,在4个断面中最高,而Shannon-Wiener多样性指数(0.97)和Margalef丰富度指数(0.51)在4个断面中最低。功能α多样性指数在苗尾库尾最高,在大华桥坝下最低。不同断面间的物种和功能β多样性分别为0.33(±0.14)和0.26(±0.24),且以嵌套为主,分别为0.29(±0.16),0.25(±0.25)。影响物种多样性的主要环境因素是流速、总氮、总磷和pH值等,功能多样性则主要受流速、总氮、总磷、溶解氧以及浮游生物密度等的影响。总之,澜沧江梯级水电开发使库区形成异质化的水生环境。相应的,鱼类在库区也呈现出一定的分布规律。库尾的鱼类物种数量多,生物量高,与此水域静水-流水交汇的环境特征相关;坝上和库中营养丰富,水域面积开阔,物种数量和生物量都较高,且以喜静水鱼类为主;坝下流速较急,pH值高,导致鱼类物种数量最少,以喜流水性鱼类为主。本文初步证实了利用传统采样方法和环境DNA技术相结合的方案在开展鱼类资源调查中的可行性和优势,并从物种和功能层面揭示了梯级库区形成的环境梯度下的鱼类分布规律,为鱼类优先保护区域的规划和渔业资源管理提供了可靠的科学依据。
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