秋季濟(jì)南地區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子的關(guān)系

楊柏賀 ，馬思琦 ，王汨 ，徐宗學(xué) ，殷旭旺

（1.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023；2.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875）

人類活動(dòng)對河流環(huán)境的影響改變了水體環(huán)境因子，也影響了河流生態(tài)系統(tǒng)中水生生物群落結(jié)構(gòu)[1,2]。魚類處在河流生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的頂端，對維持河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有十分重要的作用[3,4],其豐度、分布及功能群受一系列環(huán)境因子的影響[5,6]，魚類群落結(jié)構(gòu)對水體環(huán)境因子的變化敏感性各不相同。因此，研究影響魚類群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子，對于恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)起著十分重要的作用[7,8]。

近些年來，濟(jì)南地區(qū)人類活動(dòng)的干擾對魚類群落產(chǎn)生了一系列的影響，包括濟(jì)南地區(qū)魚類的物種組成、生境、耐受性和敏感性等。因此，本文通過研究魚類群落和環(huán)境因子之間的關(guān)系，旨在找出人類活動(dòng)造成的環(huán)境因子改變對魚類群落的影響，以期為濟(jì)南地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)

濟(jì)南是一座歷史悠久的古老城市，因?yàn)槿姸?，而被稱為“泉城”，濟(jì)南的“泉、山、河、湖、城”渾然一體，使得這座城市更加顯得靈韻十足。濟(jì)南位于山東省的中西部，處于魯中南低山丘陵和魯西北面沖積平原的交接帶上，南面為泰山的山地，北面臨近黃河，東面鄰淄博的博山區(qū)等地，南面依泰安的泰山區(qū)及萊蕪市等地，西面連接的是聊城的東阿縣，北面與濟(jì)陽縣隔著黃河相望。地理坐標(biāo)為北緯36°1'～37°4'，東經(jīng) 116°12'～117°44'。濟(jì)南地區(qū)泉水及景點(diǎn)較多，各采樣點(diǎn)位分布較為均勻。主要集中在城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)。根據(jù)濟(jì)南市的水文監(jiān)測點(diǎn)位的分布情況，選擇23個(gè)代表性點(diǎn)位進(jìn)行采樣調(diào)查。

圖1 2014年和2015年秋季濟(jì)南地區(qū)采樣點(diǎn)的分布Fig.1 The sampling sites in Jinan River Region in autumn

1.2 數(shù)據(jù)收集及分析

1.2.1 魚類樣品采集

2014年11月和2015年11月，在濟(jì)南地區(qū)23個(gè)點(diǎn)位用電魚法和掛網(wǎng)法配合使用，采集魚類樣品（圖1）?？缮嫠蓸狱c(diǎn)位，采用電魚法采集。采樣人肩背電源，手持電極和抄網(wǎng)，沿河一側(cè)緩慢行走采樣，采樣時(shí)間在30min左右。不可涉水采樣的點(diǎn)位，選取掛網(wǎng)法和電魚法配合一同進(jìn)行。電魚只在河岸邊淺水水域進(jìn)行；掛網(wǎng)布設(shè)在深水區(qū)，掛網(wǎng)在水中放置1h左右，保證獲得較為全面的樣品。

采集的魚類，依據(jù)參考文獻(xiàn)，現(xiàn)場鑒定種類，鑒定后將魚類樣品放生。現(xiàn)場不能準(zhǔn)確鑒定的樣品，選取5尾形態(tài)完整、無鱗片損壞的魚，用紗布包裹，制成標(biāo)本，浸泡于密閉的甲醛溶液盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步鑒定。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

用魚類物種數(shù)、個(gè)體數(shù)量、香農(nóng)威納指數(shù)和均勻度指數(shù)作為濟(jì)南地區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，用Excel 2003計(jì)算魚類群落結(jié)構(gòu)參數(shù)；用BioDiversity Pro計(jì)算香農(nóng)威納指數(shù)和均勻度指數(shù)，用SPSS 16.0對環(huán)境因子特征參數(shù)和魚類群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，環(huán)境因子和魚類群落功能群進(jìn)行典范對應(yīng)分析（canonical correspondence analysis，CCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚類物種組成及其群落結(jié)構(gòu)

2014年和2015年秋季在濟(jì)南地區(qū)分別采集到1 049尾和1 529尾魚類，計(jì)5目25種和6目28種。2014年采集到鯉形目19種，占總魚類個(gè)體數(shù)量的89.61%，鱸形目和鯰形目各2種，分別占總魚類個(gè)體數(shù)量的1.14%，合鰓魚目和鲇形目各1種，合鰓魚目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的1.72%，鲇形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的4.67%。2015年采集到鯉形目19種，鱸形目5種，鳉形目、鮭形目、合鰓魚目和鲇形目各1種，鯉形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的67.17%，鱸形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的26.42%，鲇形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的0.07%，合鰓魚目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的0.07%，鳉形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的6.15%，鮭形目魚類個(gè)體數(shù)量占總魚類個(gè)體數(shù)量的0.12%（圖2）。

2014年在濟(jì)南地區(qū)各點(diǎn)位采集到的魚類物種數(shù)平均值為4種，個(gè)體數(shù)為45.61尾，魚類生物量平均值為314.83g/m2，各點(diǎn)位魚類香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.45，均勻度指數(shù)平均值為0.72；2015年各點(diǎn)位采集到魚類物種數(shù)平均值為6種，個(gè)體數(shù)量為66.48尾，生物量平均值為364.12g/m2，各點(diǎn)位魚類香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.81，均勻度指數(shù)平均值為0.74。2014年和2015年魚類物種數(shù)、個(gè)體數(shù)量及生物量無顯著相關(guān)性（P＞0.05），魚類香農(nóng)威納指數(shù)和均勻度指數(shù)無顯著相關(guān)性（P＞0.05）。

2.2 魚類群落與環(huán)境因子的關(guān)系

2014年和2015年秋季濟(jì)南地區(qū)水環(huán)境因子比較如表1所示。由表1可知，2014年水溫平均值為13.02℃，堿性水體，平均pH為8.09；2015年水溫平均溫度為13.45℃，堿性水體，pH平均值高于2014年，為8.29，2014年DO含量高于2015年，其他水環(huán)境因子 Temp（水溫）、Cond（電導(dǎo)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呈顯著相關(guān)性（P＜0.01），其他8種水環(huán)境因子均無相關(guān)性（P＞0.05）。

圖2 秋季濟(jì)南地區(qū)魚類種類組成及其所占比例Fig.2 Species composition of fish in number and percentage in Jinan River in autumn

圖3 2014年和2015年秋季濟(jì)南地區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)特征的比較分析Fig.3 Comparison of community structure of fishes in autumn in 2014 and 2015

濟(jì)南地區(qū)2014年和2015年水環(huán)境因子主成分分析結(jié)果表明：2014年秋季篩選出主要影響兩主軸的水環(huán)境因子為 TN、TP、Temp 、CODMn和 Cond；2015年秋季篩選出主要影響兩主軸的水環(huán)境因子為 TN、CODMn、NH3-N、Cond 和 TP（圖 4）。

表1 2014年和2015年濟(jì)南地區(qū)水環(huán)境因子數(shù)值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）Tab.1 The environmental factors in waters in Jinan Region in autumn of 2014 and 2015（Mean± SD）

魚類群落和環(huán)境因子的CCA分析結(jié)果表明（圖5）：2014年：主要影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子是水溫（P=0.02）和 TN（P=0.04），TN 對第二軸影響較大，水溫對第一軸影響較大；2015年：主要影響浮游動(dòng)物群落的環(huán)境因子是 TP（P=0.02）和 TN（P=0.03），TP和TN對第二軸影響較大。

3 討論

2014年和2015年秋季在濟(jì)南地區(qū)分別采集到25種和28種魚類，魚類群落結(jié)構(gòu)相似，均以鯉科為主要優(yōu)勢類群，相對敏感的魚類有赤眼鱒Squaliobarbus curriculus、馬口魚 Opsariichthys bidens、清徐胡Huigobio chinssuensis和黃顙魚Pelteobagrus fulvidraco等，清潔生物物種如褐櫛虎魚Ctenogobius brunneus、條Hemiculter leucisculus等，2014年特有魚類為鯰形目，2015年特有魚類為鳉形目、鮭形目，2014年魚類個(gè)體數(shù)量為45.61尾，低于2015年66.48尾。濟(jì)南市內(nèi)魚類密度和種類相對較少，濟(jì)南北部和南部地區(qū)魚類種類和密度相對較多。2014年秋季和2015年秋季魚類香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.45和1.81，香農(nóng)威納指數(shù)相對較低，說明水體受到了一定程度的污染[9-11]。

圖4 2014年和2015年秋季濟(jì)南地區(qū)水環(huán)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

圖5 2014年和2015年秋季濟(jì)南地區(qū)魚類和環(huán)境因子之間的關(guān)系Fig.5 Concordance correlations between fish and factors in Jinan Region in 2014 and 2015

人類活動(dòng)的干擾引起入河污染物和顆粒物增加，改變了水中環(huán)境因子。濟(jì)南地區(qū)南部山區(qū)環(huán)境較好，魚類的物種數(shù)和密度都相對較多；濟(jì)南中部地區(qū)受到人為感染較為嚴(yán)重，魚類種類和密度相對較少；北部地區(qū)由于人類的活動(dòng)影響，魚類相比于南部山區(qū)相對較少?？偭?、總氮、高錳酸鉀指數(shù)和電導(dǎo)率是共同影響2014年和2015年魚類群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。濟(jì)南地區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的典范對應(yīng)分析結(jié)果表明，2014年水溫和總氮等是影響魚類群落結(jié)構(gòu)的主要因子，水溫與魚類群落結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)性，對魚類的分布起到一定作用[12,13]。氮磷含量過高，說明水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，總氮與魚類群落結(jié)構(gòu)呈負(fù)相關(guān)性，對魚類群落的分布及生長繁殖起到一定作用[14,15]。2015年總磷和總氮是影響魚類群落結(jié)構(gòu)的主要因子，總磷與魚類群落呈正相關(guān)性，總氮與魚類群落呈正相關(guān)性。高錳酸鉀指數(shù)是監(jiān)測環(huán)境的重要指標(biāo)，2014年和2015年高錳酸鉀指數(shù)平均值大于4，含量過高，說明水體中的有機(jī)物污染對魚類群落結(jié)構(gòu)的影響有加劇趨勢。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濟(jì)南市區(qū)受到人為干擾較為嚴(yán)重，希望有關(guān)部門能夠采取相應(yīng)措施。呼吁市民不要隨意排放生活污水，工廠及有關(guān)企業(yè)將廢水處理后排放，希望部分地區(qū)進(jìn)行水質(zhì)定期檢測。