丹江上游鱼类多样性初步调查

郭文昊，张嘉林，许昊文

(1.北京市广渠门中学,北京 100062;2.中国农业大学附属中学，北京 100094)

丹江上游鱼类多样性初步调查

郭文昊1，张嘉林1，许昊文2

(1.北京市广渠门中学,北京 100062;2.中国农业大学附属中学，北京 100094)

2016年7月采用样方法对丹江上游流域鱼类资源进行了调查。结果显示：该地区鱼类有2目(鲤形目、鲶形目)4科(鲤科Cyprinidae、鳅科Cobitidae、鲿科Bagridae、银鱼科Salangidae)12属12种。丹江上游优势种为岷县高原鳅(Triplophysaminxianensis)和短须颌须鮈(Gnathopogonimberbis)，稀有种为马口鱼(Opsariichthysbidens)、麦穗鱼(Pseudorasboraparva)和泥鳅(Misgurnusanguilicaudatus)；各种鱼类的分布海拔表现出差异性，海拔400～700 m的中海拔区域鱼类的资源量较高、平均体重较大，最大个体的鱼类也出现于此区域；鱼类多样性与水质有关，在罗家坪样区生物多样性最丰富。总体而言，丹江上游鱼类组成相对简单，群落结构脆弱，多样性程度不高。

丹江上游；鱼类；生物多样性

秦岭横贯中国中部地区，是东亚地区生物多样性最丰富的热点地区之一[1,2]。丹江作为发源于秦岭地区的长江最长支流汉江的最长支流，研究丹江可以更充分地反映汉江和秦岭的水文和环境等自然条件。近年来随着社会经济的发展，水环境的生态安全引起了学者们的广泛关注。张淑芳(2003)调查研究表明，丹江干流在流经城市附近河段出现污染现象，其中丹江商州段水质较差；丹江主要污染物是氨氮、高锰酸盐指数、生化需氧量，均表现为有机型污染[3]。水环境的变化会直接导致水生生物多样性的变化，特别是鱼类多样性的改变。张敏等(2010)于丹江口水库共采集到61种底栖动物，并对水质进行评价得出丹江库区为轻-中污染的结论[5]。但有关丹江流域的鱼类多样性及水质对其影响的系统研究，以往未见详细报导。为了完善丹江流域生物多样性资料，更好地了解丹江水质，全面准确地反映丹江流域鱼类资源多样性与水质的关系，促进丹江流域生物多样性和水质的保护与科学管理，作者对该流域上游的鱼类资源和水质进行了调查，将调查结果整理并加以讨论，提出保护建议供有关部门参考。

1 研究区概况

丹江发源于秦岭地区(陕西省商洛西北部)的凤凰山南麓，流经陕西省、河南省、湖北省，在湖北省丹江口市与汉江交汇于丹江口水库，地理坐标介于北纬32°30′～34°10′，东经109°30′～112°00′之间。丹江干流全长390 km，流域面积17～300 km2。多年平均流量174 m3/s。河流方向自西北向东南方向，地势东低西高，具有亚热带气候和暖湿带气候特点。多年平均气温为11～14 ℃。丹江上游地处陕西东南部，秦岭南麓，横贯商州市商县全境，流域面积326 km2，多年平均降水量750 mm，径流量6 390万m3。丹江上游的河型，基本上属于峡谷、川塬交替分布的藕节河段型。按地貌特征，流域大致分为中山区、低山区、丘陵区、河谷川道区。流域内有7个土类，81个土种，森林覆盖率为46.7%。且流域内多暴雨，雨强大，径流集中。

2 研究方法

2.1 样本的采集与鉴定及样区水质的测量

作者于2016年7月，采用样方法进行实地采样调查，原则是海拔每升高100 m选择一个样区，每个样区设置3～4个样方，每个样方长100 m，宽度约为河流宽度的一半，样方之间相隔50～100 m；样方沿河段一侧边缘设置。依据水域的水系和选择样区的原则，作者沿丹江上游设置了16个样方，见表1。在浅水域(1 m以下)使用电子赶鱼器赶鱼，在深水域(1 m及以上)使用地笼和刺网捕鱼，每个100 m样方电子赶鱼器捕鱼30 min，地笼和刺网为次日上午收网。使用HORIBA U-52型水质分析仪获取温度(T)、酸碱度(pH)、浊度(TURB)、溶解氧(DO)、总溶解固体(TDS)等相关数据，并选择不同位置进行多次采样取平均值。现场完成大部分种类鉴定并统计渔获物的体尺测量数据后放归大自然，疑难种类用10%福尔马林保存并带回实验室，据文献[6-8]进行种类鉴定。

表1 丹江上游调查样区位置坐标

2.2 数据处理

采用用Excel2007和Spass19.0统计鱼类种类、体尺测量数据和水质、底质等环境数据；Biotools分析生物多样性指数，并进行以下指标的统计计算：

(1)物种多度：将采集到的每一个物种的标本个体数之和作为丹江上游鱼类群落的物种多度，并分别以1～4尾、5～29尾和30尾及以上为标准，将鱼类物种多度划分为稀有种、中间种和优势种3个等级[9]。

(3)均匀度指数(J)：采用Pielou指数(J)进行计算：J=H＇/Hmax，式中Hmax为log2S，S为物种数。

3 结果与分析

3.1 物种组成

通过野外采集与室内标本鉴定，丹江上游鱼类有2目(鲤形目、鲶形目)4科12属12种，见表2。鱼类组成比较简单，仅由鲤科(Cyprinidae)、鳅科(Cobitidae)、鲿科(Bagridae)、银鱼科(Salangidae)4科鱼类组成，其中鲤科7种，鳅科3种，鲿科1种，银鱼科1种，分别占58.3%、25.0%、8.3%和8.3%。

表2 丹江上游鱼类种类及其分布

3.2 物种多度格局及资源分布

岷县高原鳅和短须颌须鮈为优势种，所捕条数均达到30尾以上；马口鱼、麦穗鱼和泥鳅为稀有种，所捕条数均不足4尾；其余种为中间种，优势种和稀有种的种类数分别占16.7%和25.0%。从种群数量上，优势种的个体数量占总数量的54.1%，稀有种的个体数量占总数量的2.8%，中间种为43.1%。

单位样方中鱼类的数量以牧护关最高，单位样方数量达到42尾；其次是三里碥，单位样方数量为24尾；下窄巷最小，单位样方数量为1尾。单位样方中鱼类的生物量最多的是三里碥，单位样方重量达到169.5 g；其次是牧护关，单位样方重量为142.1 g；下窄巷依然最小，单位样方重量为4.7 g。丹江上游平均体重最大的鱼类是马口鱼，平均体重为9.5 g，其最大体重为10.3 g，出现在罗家坪，其次是拉氏鱥，说明丹江上游分布的鱼类为小型鱼类。平均体长最长的鱼类是马口鱼，平均体长为105 mm，体长达到119 mm。其次是泥鳅，出现在下窄巷(表2)。

3.3 垂直分布

在垂直分布上，丹江上游的12种鱼类呈现出一定的差异。在本次采集到的鱼类中，鱼类的最大个体出现在中海拔区域。在海拔600～700 m分布种类最丰富，稀有种马口鱼和麦穗鱼也仅在此海拔梯度分布，除鲦鱼、泥鳅和黄颡外，本次调查其余9种鱼类在该区域均有分布。短须颌须鮈在200～700 m有分布，而在300～400 m出现间断。同样作为优势种的岷县高原鳅在300～400、500～600、700～800 m均出现了间断。中间种鲦鱼分布在海拔400 m以下，银鱼和鲫鱼分布在600～700 m，棒花鱼分布在400～700 m。稀有种泥鳅仅分布在400～500 m。

从表2可以看出，短须颌须鮈在范家塬出现间断。猜测是因为范家塬的河床机制中的沙砾所占的比重较大，这种机制不利于短须颌须鮈的繁衍与栖息。

表3 不同样区中鱼类的资源分布

表4 垂直梯度分布

3.4 鱼类多样性

从表4可以看出，丹江上游物种数最多的是罗家坪，物种多样性指数和丰富度指数最大的也是罗家坪。湘河大桥、下窄巷和水街村的物种数最少，且均只有1种，因此鱼类多样性指数和丰富度指数均为0，均匀度指数和优势度指数均为1。

小商塬和牧护关的相似性最高，而梁家湾和范家塬、范家塬和上窄巷、上窄巷和下窄巷、下窄巷和罗家坪、棣花和水街村以及水街村和商丹交界的相似性指数最低，且均为0。

3.5 水质情况

从表5中看到，通过比较不同样方的水质情况，竹林关样区的平均水温最高，为31.06 ℃，中村镇的平均水温最低，为24.20 ℃；各个样区的酸碱度差别不大，且均为弱碱性，其中竹林关样区的pH值最高，平均9.55，三里碥的pH值最低，平均9.24；各个样区的平均浊度差距较大，其中麻街镇样区的浊度最低，仅为8.77，而商丹开发区的浊度最高，高达289.25；各个样区的溶解氧差距也较大，其中中村镇样区的溶解氧最高，平均14.51 mg/L，而竹林关样区的溶解氧最低，平均仅为10.05 mg/L；各个样区的总溶解固体没有显著差异，其中商南县样区总溶解固体最高，平均为0.305 g/L，而竹林关样区的总溶解固体最低，平均为0.210 g/L。

表5 丹江上游各样区鱼类种类及多样性

表6 丹江上游各样区水质情况

温度(T)/℃酸碱度(pH)浊度(TURB)溶解氧(DO)/(mg·L-1)总溶解固体(TDS)/(g·L-1)五星村26．179．538．310．590．265小商塬26．489．489．19．530．257牧护关26．049．428．910．650．237三里碥24．99．248．412．840．357红鱼村30．79．5428．911．30．281湘河大桥31．339．621．812．50．278洲河北村30．889．5924612．220．204梁家湾31．379．532959．660．214范家塬30．929．532588．270．212上窄巷25．269．3937．411．770．305下窄巷25．389．4647．318．000．303罗家坪21．959．505．117．240．208棣花29．579．363339．760．290水街村28．639．363497．780．290商丹交界27．019．2717610．910．270制药厂26．919．5229913．300．252

4 讨论

4.1 物种分布与资源状况

本次共调查到12种鱼类，分属2目4科，说明该流域鱼类分布情况较为简单，具有一定的地理成分，这与该流域地处秦岭-古北界与东洋界的分界线，体现了南、北方过渡性的东洋界动物区系特点相一致[10]。

丹江发源于秦岭南坡，秦岭南坡历史统计有7目16科83属142种鱼类[10],而本次调查在流域内仅发现12种，仅为秦岭南坡的8.5%，推测与流域内鱼类资源量下降有关。可能的原因是：近年来地方经济迅速发展，保护区及其周边工程建设(水电站、道路交通、矿产开发等)速度明显上升，旅游发展升温等。同时我们调查时了解到，该流域内商南县、竹林关等样区有挖沙活动，原有生境被破坏，水质受到污染，推测这可能是鱼类减少的重要原因之一；麻街镇、中村镇等样区附近有大面积农田，农药的喷洒也可能对水质产生影响；商丹开发区工厂林立，未经处理的工业废水的排放也会导致水质恶化。以上人类活动导致鱼类的生境脆弱，鱼类资源下降。随着保护措施的落实，环境的好转，该区的鱼类可能将得以恢复，种类有可能增加。当然，本次调查时间短，也可能是影响调查结果的重要原因。

本次调查发现优势种的个体数量达到了丹江上游数量的54.1%以上，中间种占比较低，不利于群落的稳定，将导致群落结构更加脆弱。马口鱼分布于罗家坪，捕到3尾;麦穗鱼也分布于罗家坪，仅捕到1尾;泥鳅分布于下窄巷，捕到1尾;推测这三种鱼类的分布和数量的下降与当地居民追求经济利益而滥捕有关。

4.2 物种多度与垂直梯度

根据调查，丹江上游鱼类的物种数分布区域和海拔梯度有一定相关性。陆地环境中，物种多样性随海拔上升而降低，鱼类种类随海拔的升高一般表现为种类降低，多样性减少。本次调查的结果是位于丹江上游中海拔地区的罗家坪样区的鱼类种类最多，多样性较高。而且丹江上游400～700 m的中海拔地区的鱼类的资源量较高、平均体重较大，最大个体也出现在此。这在一定程度上支持了中间膨胀效应假说(mid-domain effect hypothesis)[11-12]：中海拔地区拥有最多的物种。这与丹江上游流域的水质呈现垂直梯度上的阶段性变化有关。水质情况整体以海拔700 m为分界线，海拔700 m以下，淤泥为河流的主要底质，水域较为浑浊，水质较差；海拔700 m以上，以鹅卵石作为水域的主要底质，水较清澈，水质较好。但是上游竹林关样区和商丹开发区样区的人为干扰较大，竹林关样区的挖沙活动和商丹开发区样区的工业开发都可导致水体浑浊，水质恶化。海拔700 m以上，物种数量随海拔上升出现下降 ，这一段水域位于丹江的上游，水温较低，河道狭窄且水流湍急，例如麻街镇样区，仅发现拉氏鱥、岷县高原鳅和中华花鳅3种鱼类。

优势种短须颌须鮈主要分布在海拔200～700 m处，但分布数量都不是很多，除了出现间断的海拔300～400 m外，平均每100 m的海拔梯度分布7.75尾，推测与该河段溶解氧较低，浊度较高有关，如范家塬样方溶解氧仅为8.27 mg·L-1，浊度却高达258。相比较而言，同为优势种的岷县高原鳅分布比较广泛，但在一些海拔梯度上仍然出现了间断，可能是由于部分样方水体较浑浊，使捕捉到鱼的难度增加。

丹江作为汉江最长支流，流域内鱼类主要为鲤科和鳅科，与汉江鱼类以鲤科最多的分布特征相一致[13]。拉氏鱥为丹江上游的中间种，为山涧溪流分布物种，适应性强，其个体数量仅次于两种优势种岷县高原鳅和短须颌须鮈，与秦巴山区其他地方鱼类分布以拉氏鱥为优势种或中间种相吻合[14,15]。

4.3 鱼类的多样性与水质

鱼类多样性反映一定区域鱼类群落的生存状态。研究鱼类多样性，可指导鱼类资源的保护利用。本研究从多角度揭示鱼类群落的物种多样性情况，显示出丹江上游鱼类群落的物种组成相对较简单，优势种群明显，群落的物种均匀度和异质性程度相对较高。多样性指数和丰富度指数均表明罗家坪的生物多样性较高，物种丰富。这与前文所说的中度海拔物种多度较高相一致。这可能是因为罗家坪水质的溶解氧高，浊度低。氧气在水中的溶解量对于鱼类的生存起到决定性作用[16]。并且罗家坪的水草丰富，基质鹅卵石较多，这可以减缓水流速度，为鱼类提供食物，栖息场所和繁殖场所。

湘河大桥、下窄巷和水街村的多样性低可能与流域附近的人为干扰有关。湘河大桥附近有挖沙场，挖沙行为改变了流域内的水文情况，从而影响了鱼类群落的多样性；下窄巷和水街村附近均有农田，还发现有倾倒生活垃圾的现象，这两者均有可能对鱼类产生影响。罗家坪的鱼类优势度指数最低，均匀度较高，中间种和稀有种占比较高，鱼类群落结构相对稳定。牧护关的鱼类优势度指数相对较高，均匀度指数最低，优势种所占比例较高，不利于鱼类群落的稳定。一般海拔升高鱼类种类减少、多样性降低，但上述结果并不与此相一致。在商丹交界捕捉到银鱼,但其河岸堆积生活垃圾，并且有大量生活废水流入。这明显低于银鱼对于生活环境的要求。猜测原因可能为在商丹交界附近有放生银鱼的行为。在同一个样区中，上窄巷、下窄巷的丰富度明显低于罗家坪的丰富度。这可能与人们之前在上窄巷与下窄巷开采过钒矿有关。

4.4 鱼类资源保护

秦岭地区作为东亚生态多样性最为丰富、全球最为重要的生态地区之一，其自然生态环境的治理与保护一直受到国家的高度重视。秦岭地区又是我国南水北调的发源地，水质的保护更是重中之重，而鱼类资源的多样性是体现一个地区水质好坏的重要指标之一。因此，秦岭地区鱼类资源多样性的保护也是同样重要的。丹江作为南水北调中线工程的调水源头，其水质理应优良，而调查研究过程中发现丹江上游整体pH值都在9以上，碱性过强；而许多样区浊度都在100以上，乃至达到了300以上，水体极其浑浊。在农业上，农民在河流附近种植农田时所施肥料若过多或者不合理都会很容易导致该区域土地盐碱化，进而影响附近水域的酸碱度；在工业上，一些沿河而建的工厂所排放的废水有些处理并不能达标，就直接排放到附近河流中，其中含有重金属且偏酸性或是碱性，这不仅是影响河水中鱼类资源的分布，严重的甚至影响到周围农田与人们的日常用水。除了农业和工业，采矿业也是影响水质的重要因素之一。我们在调查时，看到几个采沙场沿河而建，挖取砂石料，导致周围水域泥沙含量极高，河水浑浊。水质的恶化直接影响鱼类的多样性，人们的过度捕捞、城市用水加剧、修建水利工程、发展旅游业等一系列活动都是影响鱼类资源多样性的重要因素。这些不仅导致鱼类多样性降低，还导致了鱼类体长、重量下降，低龄化严重等一系列问题。

据我们调查发现近年来政府一直在强制关闭该地区的采沙场、化工厂，来保护生态环境，已经取得了显著的效果。同时设立自然保护区加强对濒危鱼类的重点保护，但对于鱼类资源的保护，加强日常的针对性保护工作或许更加必要。根据以上分析，我们对于丹江地区水域的保护提出以下几点建议：

(1)进一步加强法律法规的执行和宣传力度，各部门紧密合作，对各水域涵养区进行监视巡逻，严禁毒、炸、电等非法捕捞，加强政府工作的合力；

(2)政府加强对该地区野生鱼类多样性及其保护的研究，重视科学考察，为政府行政提供科学而有力的支持；

(3)加强秦岭地区水土保持和生态治理，恢复原有植被，特别是采矿区的植被，增加水源涵养和减少污染，防止生态环境的进一步恶化，为区内鱼类创造良好的生存环境，从而保护鱼类种群的丰富和多样性；

(4)修建水利工程前应进行多方面的考察和论证，考虑全面修建水利工程对生态环境与生物多样性的影响；

(5)发展节约、友好型的渔业，在一定渔业流域内限制网径，以保证不会对鱼类多度造成破坏，实现渔业的可持续性发展。

4.5 误差分析

由于山区河流生境复杂多变，无法使用刺网等捕捞工具，只能采用电赶，部分水域过深导致电赶效率低，再加上有区域由于水流湍急、环境艰险，无法人为通过，可能是导致调查到鱼类种类偏少的原因。所捕鱼类体重体长均较小，可能与捕鱼器材的电压较小有关。此外，鱼类种类较少，调查取样的误差可能较大。

致谢：感谢指导我们完成这篇论文的王晓青老师，在论文的选题、研究方法的设计、野外调查和论文撰写的整个过程中无不得到他的帮助。感谢张天泽老师在整个调查研究过程中时刻的指导与督促，以及在每个步骤所给予的建议。感谢给予过我们帮助和建议的其他所有人。

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Preliminary Investigation on Fishes Diversity in the Upper Reaches of Danjiang River

GUO Wen-hao1，ZHANG Jia-lin1，XU Hao-wen2

(1.BeijingGuangqumenMiddleSchool100062； 2.TheHighSchoolAffiliatedtoBeijingAgriculturalUniversity100094)

In July 2016, fish resources were investigated in the upper reaches of Danjiang River, by quadrat sampling method. The results showed that 12 species belonging to 12 genus, 4 families (Cyprinidae, Cobitidae, Bagridae and Salangidae), 3 orders were found. The dominant species wereTriplophysaminxianensisand Gnathopogon imberbis.Opsariichthysbidens,PseudorasboraparvaandMisgurnusanguilicaudatuswere rare species. Fishes had different distributional altitudes in this area. In intermediate altitude of 400～700 meters of this area, there were richer fish resources and greater average body weight. The biggest individual of every species was found here. Fish diversity had connection with water quality, and the place where there was the highest diversity was Luo Jia Ping sample area. The results indicated low stability of fish community and diversity in the upper reaches of Danjiang River.

Upper reaches of Danjiang River; fishes; biodiversity.

2016-12-29

北京市广渠门中学宏图励志奖学金资助(2016)。

郭文昊(1999-),男,学生。

S 932.4

A

1001-2117(2017)01-0001-07