抚河源自然保护区鱼类群落结构及主要物种生长特征

陈 旭 刘雄军 孙威威 徐 阳 杨丽敏 吴小平, 欧阳珊

(1.南昌大学生命科学学院,南昌 330031;2.南昌大学资源环境与化工学院,南昌 330031)

抚河源自然保护区位于江西省东南部,广昌县西南部的武夷山脉余脉北坡与雩山山脉西南坡,总面积为81.9 km2。保护区属亚热带季风湿润气候,雨量充沛,阳光充足,四季分明,十分有利于动植物的繁衍生息。保护区水系属抚河流域,区内有姚西河、坪背河、招禾河、麻坑河、桐斜河、横路河等河流汇集形成抚河发源地及源头区。抚河是江西省的第二大河流,拥有丰富的鱼类资源,对鄱阳湖流域鱼类资源的补充和维持具有重要意义[1]。鱼类具有重要的经济与社会价值,也是世界上受威胁较严重的类群之一[2,3]。近年来,由于过度捕捞、水体污染、涉水工程等人类活动及极端气候的影响,抚河流域鱼类多样性正面临多重威胁[4,5]。关于抚河鱼类研究主要集中于抚河中下游[1,6—8],而抚河源头区,即抚河源自然保护区的鱼类缺乏系统研究,作者结合抚河源自然保护区科学考察,调查了保护区的鱼类资源,以期掌握保护区鱼类群落结构和主要鱼类生长特征。研究结果能为该保护区鱼类资源的保护、利用与管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 标本采集

作者在抚河源自然保护区主要溪流设置了8个采样点: 即驿前镇赤岭村招禾河洪水坑、西港,分别用ZHR1、ZHR2表示;驿前镇姚西村姚西河胡洋溪、天井溪,分别用YXR1、YXR2表示;桐斜村关刀口桐斜河(TXR);横路村横路河(HLR);坪背村坪背河(PBR);杨溪乡东坑村杨溪港(YXG,图1)。分别于2018年5月和7月,在保护区工作人员和当地渔民协助下,采用丝网、地笼以及少量电捕等方式对8个样点进行标本采集,现场对标本拍照,测量体长(cm)和体重(g)。将采集的标本用10%福尔马林溶液固定,带回实验室。标本鉴定参照鱼类志[9,10]等资料。采样同时用GPS定位系统测定各采样点的经度、纬度等。

1.2 数据处理

鱼类采样完整性分析基于Inext Online网站的丰富度稀释性曲线方法,对研究区域鱼类的采样完整性进行分析[11]。

优势种确定相对重要性指数(Index of Relative Importance,IRI)综合了个体数,生物量和出现频率3个因素,因此选择相对重要性指数(IRI)对群落优势种进行区分[12]。

式中,N为某一种鱼类的尾数占总尾数的比例,W为某一种鱼类的生物量占总生物量的比例,F为某一种鱼类出现的采样点占总采样点的比例。IRI＞1000为优势种[13]。

多样性分析采用以下多样性特征值分析群落多样性:

Margalef 丰富度指数[14]:

Shannon-Wiener 多样性指数[15]:

图1 抚河源自然保护区鱼类采样示意图Fig.1 Sampling sites in the Fuheyuan Nature Reserve

Pielou 均匀度指数[16]:

式中,S为一个取样中的物种总数,N为一个取样中总尾数,Pi为第i种占总尾数的比例。

β多样性指数Cody指数(βc)表示不同区域间的生境差异和变化[17]。

式中,g表示区域A有,区域B没有;l表示区域B有,区域A没有。

Routledge指数(βr)表示不同区域间的鱼类分化和隔离程度[18]。

式中,S为A和B两个区域总的鱼类物种数,r表示A和B两个区域共有的鱼类物种数。

相似性分析Jaccard相似性系数(Cj):

式中,j为两区域共有鱼类物种数,a、b分别为区域A、B的鱼类物种数。当Cj为0—0.25时为极不相似;0.25—0.50为中等不相似;0.50—0.75为中等相似;0.75—1.00为极相似[19]。

体长体重的相关性使用 Mircrosoft excel 2007 软件对重要鱼类的体长和体重等测量参数进行统计和分析,并作体长和体重分布图,对鱼类体长和体重的关系进行曲线拟合[20],公式如下:

式中,W为鱼类个体体重,L为鱼类个体体长,a和b为待定拟合方程常数。当b值接近于3时,鱼类种群呈等速增长。当b值不等于3 时,鱼类种群呈异速增长[21]。

2 结果

2.1 采样点生境特征

抚河源自然保护区河流主要为溪流,各采样点海拔为252—319 m,河流宽度为0.8—10.0 m,水深为0.1—2.5 m。水质整体较为清澈,水流时而湍急,时而平缓,深潭与浅滩交错。河床底质主要为泥沙和砾石,一些溪流有岩石分布(表1)。杨溪港建有杨溪水库;保护区溪流沿途大多有村民居住,村民主要种植莲和水稻。

2.2 鱼类种类组成及分布

本次采样共获得鱼类标本286尾,经鉴定,抚河源自然保护区鱼类隶属于4目9科18属20种(表2)。其中鲤形目最多,11种,占总种数的55%,其次为鲇形目和鲈形目,分别为4种,各占总种数的20%;合鳃鱼目最少,1种,占总种数的5%。以科水平看,鲤科种类最多,有9 种,占总种数的45%。物种数分布显示,杨溪港的物种数最多,有11种;其次为桐斜河,有9种;横路河最少,仅4种(表2)。基于较高的采样完整性和Chao I值超过95%,说明研究区域鱼类的采样深度足够,能代表保护区鱼类多样性(图2)。

2.3 鱼类生态类型

从食性来看,肉食性与杂食性鱼类各10种,分别占总种数的50%,未发现植食性鱼类。从栖息水层来看,底层鱼类最多,12种,占总种数的60%;中下层鱼类次之,6种,占总种数的30%;中上层鱼类最少,2种,占总种数的10%。从生活习性来看,定居性鱼类最多,12种,占总种数的60%;山溪性鱼类,8种,占总种数的40%;未发现洄游性鱼类(表2)。

表 1 抚河源自然保护区采样点的生境特征Tab.1 Habitat characteristics of sampling sites in the Fuheyuan Nature Reserve

2.4 鱼类濒危状况

根据中国脊椎动物红色名录[22]评估抚河源自然保护区鱼类濒危状况(表2),无危鱼类最多,16种,占总种数的80%;数据缺乏的鱼类4种,占总种数的20%。IUCN评估分析显示,无危鱼类最多,11种,占总种数的55%;数据缺乏的鱼类有3种,占总种数的15%;未评估的鱼类有4种,占总种数的20%;濒危鱼类为黑尾䱀(Liobagrus nigricauda);易危鱼类为鲤(Cyprinus carpio)。

2.5 鱼类群落结构分析

IRI分析显示,抚河源自然保护区鱼类优势种为侧条光唇鱼、鲫、宽鳍鱲(IRI＞1000,表3)。

2.6 鱼类物种多样性的空间变化

抚河源自然保护区鱼类多样性指数分析显示(表4),杨溪港、坪背河、胡洋溪和西港的物种多样性较高,洪水坑、天井溪、桐斜河和横路河的多样性较低。

2.7 β多样性指数

βc指数分析显示,杨溪港与横路河、桐斜河、天井溪和胡洋溪的βc指数较高,说明这些河流间鱼类的生境差异较大。洪水坑与横路河、胡洋溪、天井溪、坪背河间的βc指数较低,说明这些河流间鱼类的生境差异较小。βr指数分析显示,杨溪港与桐斜河、天井溪、横路河间的βr指数较高,说明这些河流间鱼类物种出现一定的分化现象。洪水坑与横路河、坪背河、胡洋溪间的βr指数较低,说明这些河流间鱼类物种分化不明显(表5)。

2.8 鱼类相似性分析

鱼类物种相似性分析显示(表6),西港、坪背河与杨溪港间的鱼类物种组成相似性较高,洪水坑与桐斜河间的鱼类物种组成相似性较低。

2.9 抚河源自然保护区主要鱼类生物学特征

5种主要鱼类宽鳍鱲(71尾)、侧条光唇鱼(29尾)、银(40尾)、鲫(43尾)、马口鱼(36尾)生物学特征分析显示,其优势体长分别为 4.2—5.2、6.5—8.1、5.2—5.8、4.9—6.0和7.4—8.6 cm(图3);优势体重分别为0.8—3.7、5.5—10.3、2.3—3.1、1.8—6.8和0.9—4.2 g(图4)。

2.10 抚河源自然保护区鱼类体长体重关系

抚河源自然保护区鱼类的体长(L)和体重(W)回归拟合分析结果(图5)显示,5种鱼类的体长和体重呈幂函数关系。鱼类体长和体重相关拟合公式如下:

表 2 抚河源自然保护区鱼类名录、分布、生态类型和濒危状况Tab.2 Species composition,distribution,ecological types and endangered status of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

从宽鳍鱲、侧条光唇鱼、银、鲫、马口鱼的体长体重关系曲线来看,相关系数R2的变化在0.866—0.990,最大的为侧条光唇鱼,0.990;最小的为银,0.866。b值为 2.459—3.398,其中侧条光唇鱼、鲫、马口鱼的b值分别为 2.903、3.039、2.994,表明这3种鱼在抚河源自然保护区呈等速增长,银的b值为2.459,呈负异速增长,宽鳍鱲b值为3.398,呈正异速增长。

表 3 抚河源自然保护区鱼类相对重要性指数分析Tab.3 The Index of Relative Importance of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

图2 抚河源自然保护区鱼类采样完整性分析Fig.2 Analysis of fish sampling completeness of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

表 4 抚河源自然保护区内鱼类多样性空间变化Tab.4 Spatial changes of fish diversity in the Fuheyuan Nature Reserve

表 5 抚河源自然保护区区域间鱼类β多样性分析, 左下角(βc)和右上角(βr)Tab.5 Analysis of βc (below diagonal) and βr (above diagonal)diversity in the Fuheyuan Nature Reserve

表 6 抚河源自然保护区鱼类相似性分析Tab.6 Analysis of similarity of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

3 讨论

3.1 抚河源自然保护区鱼类种类组成

抚河源自然保护区鱼类共计4目9科20种,以鲤形目为主,与武夷山脉其他保护区鱼类群落结构相似。与武夷山脉其他保护区物种数比较[23—25],该保护区鱼类物种数较多,仅次于武夷山和马头山自然保护区(图6)。鱼类对水生态环境的变化极为敏感,特别是侧条光唇鱼、宽鳍鱲、马口鱼等物种,体长较小、适应于山区急流或溶氧丰富的源头或上游的生态环境[26,27]。抚河源自然保护区优势种为侧条光唇鱼、宽鳍鱲、马口鱼等小型鱼类,说明该保护区为溪流鱼类的生存和繁衍提供了良好的栖息地。另外,体长与体重相关性分析显示,侧条光唇鱼、鲫、马口鱼呈等速增长,说明该保护区适宜鱼类生存,这与该保护区的生境特征有关,保护区河床多砾石,河道弯曲起伏多,落差大,水流时而湍急,时而平缓,深潭与浅滩交错,是溪流鱼类的适宜生境。

图3 抚河源自然保护区主要鱼类体长分布Fig.3 Distribution of fish body length of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

图4 抚河源自然保护区主要鱼类体重分布Fig.4 The distribution of fish body weight of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

图5 抚河源自然保护区鱼类体长体重关系Fig.5 The relationship between fish body length and body weight of fish in the Fuheyuan Nature Reserve

图6 抚河源自然保护区与其他保护区鱼类物种数的比较Fig.6 Comparison of the number of fish species in Fuheyuan Nature Reserve and other reserves

3.2 保护区鱼类多样性的空间特征

相似性分析显示抚河源自然保护区不同区域间鱼类物种组成差异较大。杨溪港、坪背河和胡洋溪鱼类物种多样性较高,洪水坑和桐斜河鱼类物种多样性较低。鱼类物种多样性变化与栖息地生境有关,也与流速、深度和河床底质等河流特征有关[27—29]。β多样性指数分析显示杨溪港与桐斜河、横路河、天井溪间鱼类的生境差异较大,洪水坑与横路河间鱼类的生境差异较小。抚河源自然保护区不同河流间生境异质性高,其中招禾河和桐斜河水的流速较急,适宜宽鳍鱲和马口鱼等喜急流生境的鱼类。杨溪港生境复杂,河面宽阔,两岸水草茂盛,营养物质丰富,鱼类物种更加多样化。

3.3 抚河源自然保护区受威胁因子及保护对策

抚河源自然保护区人口较多,生活和生产对保护区鱼类的生境产生威胁,水电站的建设也对鱼类生存和繁殖不利。作者现场调查后提出保护对策如下: (1)保护区溪流沿线多有居民生活,应加强居民保护环境意识,不随意向保护区河道排放生活垃圾和污水;(2)广昌大面种植白莲,下肥、打药时注意不要污染溪水;(3)杨溪港上游引水式水电站拦截了下游来水,为保障杨溪港丰富的鱼类栖息和繁殖,应确保下游的生态需水流量。