济南市雪野湖鱼类群落结构特征及多样性研究

郭伟，贾丽，黄雪梅，陈琪，蒋宏经政，刘佳欣

(1.济南市水文中心，山东济南 250013；2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连 116023)

雪野湖位于山东省济南市莱芜区北部，处于大汶河上游，距离济南市中心46km，其流域面积444km2，水域面积12.5km2，蓄水量2.21亿m3，平均水位为 232.8m[1]。雪野湖为山区丘陵型湖库，是一座集防洪、工农业供水、水产养殖、旅游科普等多功能于一体的大型水利工程。雪野湖湖面开阔，岸线曲折，四周群山环抱，在雪野湖的环湖风光带上，建有航空运动中心、山地运动中心、游艇俱乐部、观光码头、沙滩浴场、垂钓中心和星级酒店、高档会所等旅游项目[2]。湖区周边有诸多河流水系，其中通天河和赢汶河为大汶河的上游支流，是雪野湖的主要汇水河流，受区域降水量以及上游来水量的影响，湖区水位全年变化幅度较大。雪野湖气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，温差较大，年平均气温11.0℃～13.0℃，年极端最高气温为39.2℃(7月)，极端最低气温-21.8℃(1月)，年降水量760.9mm，年平均最大风速为13.5m/s。湖区水质清澈，水环境质量达到国家II类水质标准，湖区鱼类资源丰富，历史资料显示有鲤、鲫、鲢、黑鱼、草鱼、鳜、鳝等多种鱼类生存[2]。

鱼类是脊椎动物中种类数相对较多的生物类群，处于水生态系统食物链顶端位置，对环境变化较为敏感，通常通过“下行效应”调节生态系统平衡，是评价水环境质量变化与水生态系统健康的重要指示生物[3]。近年来，随着湖区周边城市化速度加快，人类社会活动、过度养殖捕捞、严重水质污染等对湖区生态环境造成重大影响，鱼类的生存环境也随之发生巨大变化，导致鱼类群落出现相应的演替[4]。鱼类生物多样性和资源量的维护与生态系统的健康和人类生存发展存在密切关系，因此鱼类群落的研究受到众多学者的关注[5-6]。雪野湖相关的渔业资源调查研究最早的报道见于20世纪80、90年代[7-8]，而对于近40多年来相关的水生生物资源研究较少，尤其是雪野湖环境治理及生态保护项目实施后的水生态调查研究尚未开展。基于此，2021年9月～10月对雪野湖鱼类群落结构及多样性进行了摸底调查，以期为济南地区鱼类资源的保护和雪野湖流域水生态健康评价提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 调查时间及采样点

根据雪野湖的气候、水文及地势地貌特征，于2021年9月～10月对雪野湖鱼类资源进行了空间分布特征调查，此次调查共设置6个调查点(X1～X6)(图1)。其中，X1 和X3位于湖上游的湖汊处，X2位于湖上游的通天河入湖处，X4和X5分别位于湖中游和下游的敞水区，X6 位于湖下游的码头，赢汶河的入湖处。

图1 雪野湖调查点位示意图

1.2 鱼类样本采集与种类鉴定

根据雪野湖水流及水深的具体情况，参照《内陆水域渔业自然资源调查手册》在各调查点使用多目刺网、地笼和手抛网相结合的方式进行鱼类调查。每个点位布设2条刺网和3条地笼，其中刺网长125m，网高1.5m～2.0m，网目分别为2.0cm、6.0cm、10cm，地笼网长40m，网宽40cm，网高40cm，网目1.0cm，手抛网半径2.5m，网目4.0cm。刺网和地笼采样时间控制在 10hrs～12hrs，傍晚布设刺网和地笼，次日早上起捕，手抛网在每个点位连续抛撒3次。渔获物收集后，对易于辨认和可鉴定的种类进行现场鉴定和测量记录，记录后将活体全部返回湖中。对于未知物种和很难鉴定的物种，可适当选取一定数量的代表种，用 10%～15%甲醛固定后带回实验室作进一步鉴定，物种鉴定参考相关文献[9-11]。鉴定分类后进行个体称重，用中性滤纸将样本鱼体表水分吸干，用电子称称重，精确到0.01g。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 鱼类群落多样性

采用Shannon- Weiner多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和Margalef 丰富度指数(D)对鱼类物种进行分析。计算公式分别为：

H′=-∑Pilog2Pi

Pi=ni/N

D=(S-1)/log2N

式中，Pi为第i种的个体数与总个体数的比值；ni为第i种个体数；N为所有种个体数；S为样品中总种类数[12]。

鱼类多样性指数水质评价标准如表1，可分为5个等级。

表1 多样性水质评价标准

1.3.2 鱼类群落优势种

优势种的确定采用相对重要性指数(IRI)，计算公式为:

IRI=(N%+W%)×F%

式中：N%为某种鱼类的尾数占总尾数的百分比，W%为某种鱼类的重量占总重量的百分比，F%为某种鱼类出现的频率。IRI≥500的物种确定为优势种，500>IRI≥100的物种确定为常见种，100>IRI≥10的物种确定为一般种，IRI≤10的物种确定为少见种[13]。

2 调查结果

2.1 鱼类群落组成

本次调查共采捕到渔获物892尾，共鉴定出鱼类23种，隶属2目3科22属(表2)。其中，鲤科鱼类物种数最多，有20属20种，占鱼类总种类数86.96%，分布有7个亚科，其中鮊亚科有7种，占鲤科鱼类总种类数35.00%，鮈亚科有4种，占鲤科鱼类总种类数20.00%，鲤亚科、鲢亚科、鳑鲏亚科和雅罗鱼亚科各有2种，各占鲤科鱼类总种类数10.00%，鲴亚科有1种，各占鲤科鱼类总种类数5.00%；鰕虎鱼科，有1属2种，占鱼类总种类数8.70%；塘鳢科种类最少，有1属1种，占鱼类总种类数4.34%。由此可见，鲤科鱼类是雪野湖鱼类群落的主要构成者，鮊亚科在鱼类种类组成中占有主导地位。

表2 雪野湖鱼类种类组成

鱼类群落组成中共出现优势种4种，依次为似鳊(Pseudobramasimoni)、麦穗鱼(Pseudorasboraparva)、彩石鮒(Pseudoperilampuslighti)和似鱎(Toxabramisswinhonis)，相对重要性指数(IRI)分别为8223、1436、1023、869，优势种的数量占总渔获物数量的89.35%，重量占总渔获物重量的67.42%。

2.2 鱼类群落分布特征

图2 雪野湖鱼类物种数分布

图3 雪野湖鱼类数量分布

2.3 鱼类多样性分析

雪野湖鱼类Shannon-Wiener多样性指数(H′)空间变化趋势如图4所示，H′最大值出现在湖区上游湖汊处的X3调查点，指数值为2.878，最小值出现在湖区上游支流入湖处的X2调查点，指数值为0.796，平均值为1.599；鱼类Pielou均匀度指数(J)空间变化趋势如图5所示，J最大值出现的调查点与H′出现的点位一致，最大指数值为0.832，最小值出现在湖区码头处的X6调查点，指数值为0.257，平均值为0.561；鱼类Margalef 丰富度指数(D)空间变化趋势如图6所示，D最大值出现的调查点位与H′和J出现的点位一致，指数值为1.673，最小值出现在库区中游湖汊处的X1调查点，指数值为0.516，平均值为1.051。根据生物多样性指数水质评价标准，雪野湖秋季水质整体处于中污染-轻污染状态，调查点X1、X2、X6水质污染严重，调查点X3、X4、X5水质受污染程度较轻。

图4 雪野湖鱼类Shannon-Wiener多样性指数分布

图5 雪野湖鱼类Pielou均匀度指数分布

图6 雪野湖鱼类Margalef 丰富度指数分布

3 分析与讨论

鱼类是水库、湖泊等水体生态系统中最常见的生物类群，基于食物链来调节和推动生态系统的物质循环和能量流动，作为顶层营养类群生物，是水生态系统健康监测的主要指示生物[14-15]。鱼类的生活史过程与湖泊的自然水文密切相关，部分鱼类对于湖泊污染、温度变化、人为干扰等都较为敏感，其群落结构、生物多样性等极易受到环境变换的影响，呈现出较强的时空异质性特征。本次调查共获得鱼类23种，以鲤科鱼类占主导，优势种主要为小型鱼类，其种类组成具有典型的北方湖库鱼类群落结构特征[16]，与同一地区的大明湖调查的24种[16]相近，与统一纬度线的渭河干流调查的23种[17]相同，相比少于济西湿地的28种[16]、七星湖的47种[4]、骆马湖的57种[18]，种类及优势种间的差异主要与该湖泊所处的地理位置及生态环境有关。渔获物组成显示，大中型经济鱼类鲢、鳙、鲤、草鱼等数量较少，而麦穗鱼、似鳊、似鱎、彩石鮒等小型鱼类数量较多，说明鱼类群落结构趋于小型化，这很大程度上与雪野湖周边城镇发展及农业开发密切相关，湖区周边人类活动干扰、氮磷元素流入、生活污水排放等直接或间接影响着水体中物质和离子的组成及浓度，进而对水生生物的生长繁殖产生影响，尤其是工业生产的点源污染与农业灌溉的面源污染影响重大[19]。有机物质及营养物质的流入，促进了微生物及藻类的大量繁殖，浮游生物资源量增加，有利于食小型浮游生物的鱼类种群发展，此外过度捕捞导致的大型经济鱼类减少对低营养级被捕食者的捕食压力减弱，造成小型鱼类数量增加。

鱼类群落是指在一定时空区域内，在同一生境下生活，具有相互联系的不同种群的鱼类集合体。其群落多样性被认为是生活在一定空间和时间内，多种多样的鱼类种群彼此依赖、相互依存所组成的稳定的生态综合体，既体现了鱼类与鱼类之间、鱼类与生境之间的复杂关系，又呈现了水生生态系统丰富的生物资源。生物多样性指数是表示生物群落内种类多样性的程度的量纲数值，通过结合生物种类、数量等参数比较客观地反映生境对生物产生的综合累积效应，多样性指数越高，表明群落结构越稳定[20]。本调查显示，雪野湖鱼类多样性指数变化范围在0.796～2.878，平均值1.599，整体处于较低水平，依据生物水质评价标准显示该湖区水质处于中污染状态，与大明湖(1.796)水质处于同一状态，但水质优于朱各务水库(0.797)[16]，从整体来看，雪野湖水质与济南水域水体状态基本一致。鱼类多样性与其生境密不可分，生境发生变化，鱼类群落多样性在时间与空间上会随之作出积极响应[21]，因此鱼类多样性的研究除了选择最适的监测指数，还需把握好群落多样性的时空尺度。通过合理选择鱼类采捕的季节和区域，科学布设采捕网具，严格按照采捕方法，尽可能全面揭示雪野湖的鱼类资源状况。

济南市是一个“山、泉、湖、河、城”景观格局比较鲜明的城市，从市域“一心一环三横五纵多泉群”向外扩展进行城市总体布局，结合市区水生态功能区划开展济南市自然生态系统保护，是人与自然和谐发展的重要基础。济南市水生生物类群是济南市生物类群的重要组成部分，水生生物多样性状况能够直接反映区域生态的健康状况。雪野湖是济南重要的水资源与水生态区，其水生态系统的健康直接关系到人类的发展，近年来，由于湖库调储运行和自然环境变化以及湖滨滩地资源过度开发等原因，导致湖区自然生态系统逐渐退化。尤其是大坝建成后，随着河水流速的减缓，库区内水体的自净能力减弱，加之上游及库区周边人类活动产生的垃圾及污染物进入湖区，造成水体污染，水质量降低，生物群落减少，生态系统的平衡遭到破坏。基于此，根据湖库水体保护要求，应在湖区划定分级保护区，在保护区禁止一切不利于保护生态系统水源涵养功能的经济社会活动和生产方式，同时在湖区浅水区通过采取种植水生植物等手段，增强水体的生态调节能力。此外，在保护水资源和水环境的同时通过科学增殖放流，合理利用水体，以鱼养水，实现更大的生态效益，为区域生态保护和高质量发展提供有力支撑。