秋季济南地区鱼类群落结构及其与环境因子的关系

杨柏贺 ，马思琦 ，王汨 ，徐宗学 ，殷旭旺

（1.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁 大连 116023；2.北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京 100875）

人类活动对河流环境的影响改变了水体环境因子，也影响了河流生态系统中水生生物群落结构[1,2]。鱼类处在河流生态系统中食物链的顶端，对维持河流生态系统的稳定具有十分重要的作用[3,4],其丰度、分布及功能群受一系列环境因子的影响[5,6]，鱼类群落结构对水体环境因子的变化敏感性各不相同。因此，研究影响鱼类群落结构的主要环境因子，对于恢复河流生态系统起着十分重要的作用[7,8]。

近些年来，济南地区人类活动的干扰对鱼类群落产生了一系列的影响，包括济南地区鱼类的物种组成、生境、耐受性和敏感性等。因此，本文通过研究鱼类群落和环境因子之间的关系，旨在找出人类活动造成的环境因子改变对鱼类群落的影响，以期为济南地区生态系统的保护和修复提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地区

济南是一座历史悠久的古老城市，因为泉水众多，而被称为“泉城”，济南的“泉、山、河、湖、城”浑然一体，使得这座城市更加显得灵韵十足。济南位于山东省的中西部，处于鲁中南低山丘陵和鲁西北面冲积平原的交接带上，南面为泰山的山地，北面临近黄河，东面邻淄博的博山区等地，南面依泰安的泰山区及莱芜市等地，西面连接的是聊城的东阿县，北面与济阳县隔着黄河相望。地理坐标为北纬36°1'～37°4'，东经 116°12'～117°44'。济南地区泉水及景点较多，各采样点位分布较为均匀。主要集中在城市及乡镇地区。根据济南市的水文监测点位的分布情况，选择23个代表性点位进行采样调查。

图1 2014年和2015年秋季济南地区采样点的分布Fig.1 The sampling sites in Jinan River Region in autumn

1.2 数据收集及分析

1.2.1 鱼类样品采集

2014年11月和2015年11月，在济南地区23个点位用电鱼法和挂网法配合使用，采集鱼类样品（图1）。可涉水采样点位，采用电鱼法采集。采样人肩背电源，手持电极和抄网，沿河一侧缓慢行走采样，采样时间在30min左右。不可涉水采样的点位，选取挂网法和电鱼法配合一同进行。电鱼只在河岸边浅水水域进行；挂网布设在深水区，挂网在水中放置1h左右，保证获得较为全面的样品。

采集的鱼类，依据参考文献，现场鉴定种类，鉴定后将鱼类样品放生。现场不能准确鉴定的样品，选取5尾形态完整、无鳞片损坏的鱼，用纱布包裹，制成标本，浸泡于密闭的甲醛溶液盒中，带回实验室进一步鉴定。

1.2.2 数据分析

用鱼类物种数、个体数量、香农威纳指数和均匀度指数作为济南地区鱼类群落结构特征参数，用Excel 2003计算鱼类群落结构参数；用BioDiversity Pro计算香农威纳指数和均匀度指数，用SPSS 16.0对环境因子特征参数和鱼类群落结构进行单因素方差分析和相关性分析，环境因子和鱼类群落功能群进行典范对应分析（canonical correspondence analysis，CCA）。

2 结果与分析

2.1 鱼类物种组成及其群落结构

2014年和2015年秋季在济南地区分别采集到1 049尾和1 529尾鱼类，计5目25种和6目28种。2014年采集到鲤形目19种，占总鱼类个体数量的89.61%，鲈形目和鲶形目各2种，分别占总鱼类个体数量的1.14%，合鳃鱼目和鲇形目各1种，合鳃鱼目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的1.72%，鲇形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的4.67%。2015年采集到鲤形目19种，鲈形目5种，鳉形目、鲑形目、合鳃鱼目和鲇形目各1种，鲤形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的67.17%，鲈形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的26.42%，鲇形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的0.07%，合鳃鱼目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的0.07%，鳉形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的6.15%，鲑形目鱼类个体数量占总鱼类个体数量的0.12%（图2）。

2014年在济南地区各点位采集到的鱼类物种数平均值为4种，个体数为45.61尾，鱼类生物量平均值为314.83g/m2，各点位鱼类香农威纳指数平均值为1.45，均匀度指数平均值为0.72；2015年各点位采集到鱼类物种数平均值为6种，个体数量为66.48尾，生物量平均值为364.12g/m2，各点位鱼类香农威纳指数平均值为1.81，均匀度指数平均值为0.74。2014年和2015年鱼类物种数、个体数量及生物量无显著相关性（P＞0.05），鱼类香农威纳指数和均匀度指数无显著相关性（P＞0.05）。

2.2 鱼类群落与环境因子的关系

2014年和2015年秋季济南地区水环境因子比较如表1所示。由表1可知，2014年水温平均值为13.02℃，碱性水体，平均pH为8.09；2015年水温平均温度为13.45℃，碱性水体，pH平均值高于2014年，为8.29，2014年DO含量高于2015年，其他水环境因子 Temp（水温）、Cond（电导率）、pH、Ca2+、TD、Alk、TN、NH3-N、TP 和 CODMn含量均低于 2015年。2014年和2015年Cond、TD和CODMn呈显著相关性（P＜0.01），其他8种水环境因子均无相关性（P＞0.05）。

图2 秋季济南地区鱼类种类组成及其所占比例Fig.2 Species composition of fish in number and percentage in Jinan River in autumn

图3 2014年和2015年秋季济南地区鱼类群落结构特征的比较分析Fig.3 Comparison of community structure of fishes in autumn in 2014 and 2015

济南地区2014年和2015年水环境因子主成分分析结果表明：2014年秋季筛选出主要影响两主轴的水环境因子为 TN、TP、Temp 、CODMn和 Cond；2015年秋季筛选出主要影响两主轴的水环境因子为 TN、CODMn、NH3-N、Cond 和 TP（图 4）。

表1 2014年和2015年济南地区水环境因子数值（平均值±标准差）Tab.1 The environmental factors in waters in Jinan Region in autumn of 2014 and 2015（Mean± SD）

鱼类群落和环境因子的CCA分析结果表明（图5）：2014年：主要影响鱼类群落结构的环境因子是水温（P=0.02）和 TN（P=0.04），TN 对第二轴影响较大，水温对第一轴影响较大；2015年：主要影响浮游动物群落的环境因子是 TP（P=0.02）和 TN（P=0.03），TP和TN对第二轴影响较大。

3 讨论

2014年和2015年秋季在济南地区分别采集到25种和28种鱼类，鱼类群落结构相似，均以鲤科为主要优势类群，相对敏感的鱼类有赤眼鳟Squaliobarbus curriculus、马口鱼 Opsariichthys bidens、清徐胡Huigobio chinssuensis和黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco等，清洁生物物种如褐栉虎鱼Ctenogobius brunneus、条Hemiculter leucisculus等，2014年特有鱼类为鲶形目，2015年特有鱼类为鳉形目、鲑形目，2014年鱼类个体数量为45.61尾，低于2015年66.48尾。济南市内鱼类密度和种类相对较少，济南北部和南部地区鱼类种类和密度相对较多。2014年秋季和2015年秋季鱼类香农威纳指数平均值为1.45和1.81，香农威纳指数相对较低，说明水体受到了一定程度的污染[9-11]。

图4 2014年和2015年秋季济南地区水环境因子主成分分析（PCA）Fig.4 Principal component analysis of hydrological environmental factors in Jinan Region in autumn between 2014 and 2015

图5 2014年和2015年秋季济南地区鱼类和环境因子之间的关系Fig.5 Concordance correlations between fish and factors in Jinan Region in 2014 and 2015

人类活动的干扰引起入河污染物和颗粒物增加，改变了水中环境因子。济南地区南部山区环境较好，鱼类的物种数和密度都相对较多；济南中部地区受到人为感染较为严重，鱼类种类和密度相对较少；北部地区由于人类的活动影响，鱼类相比于南部山区相对较少。总磷、总氮、高锰酸钾指数和电导率是共同影响2014年和2015年鱼类群落结构的主要环境因子。济南地区鱼类群落结构与环境因子的典范对应分析结果表明，2014年水温和总氮等是影响鱼类群落结构的主要因子，水温与鱼类群落结构呈正相关性，对鱼类的分布起到一定作用[12,13]。氮磷含量过高，说明水体呈富营养化状态，总氮与鱼类群落结构呈负相关性，对鱼类群落的分布及生长繁殖起到一定作用[14,15]。2015年总磷和总氮是影响鱼类群落结构的主要因子，总磷与鱼类群落呈正相关性，总氮与鱼类群落呈正相关性。高锰酸钾指数是监测环境的重要指标，2014年和2015年高锰酸钾指数平均值大于4，含量过高，说明水体中的有机物污染对鱼类群落结构的影响有加剧趋势。

本次调查发现，济南市区受到人为干扰较为严重，希望有关部门能够采取相应措施。呼吁市民不要随意排放生活污水，工厂及有关企业将废水处理后排放，希望部分地区进行水质定期检测。