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小身材大能量:小型雜食性魚類對湖泊生態系統的影響取得進展

  魚類在維持湖泊食物網結構與功能穩定中發揮重要作用。雜食性魚類是指同時以植物性餌料和動物性餌料為食的魚類,可至少從兩個營養級中獲取食物來源。例如,鯉可攝食搖蚊幼蟲、水蚯蚓和植物碎屑;鰱、鳙可攝食浮游植物和浮游動物。因此,雜食性魚類可通過多種途徑(多個營養級)影響湖泊生態系統的結構與功能。 

  在淺水富營養化湖泊生態修復中,魚類群落調控是重要的手段之一,其重點在于通過去除或降低雜食性魚類的生物量,達到改善水環境條件、促進沉水植物生長的目標。在熱帶生態修復湖泊中(例如惠州西湖),雜食性魚類生物量會逐漸恢復至修復前水平,其中主要以鯽、羅非魚等個體較大的雜食性魚類為主;而小型雜食性魚類逐漸發展為亞熱帶湖泊生態修復后(如蠡湖)魚類群落的優勢種(如麥穗魚、鲹、鳑鲏等)。現有研究多關注大型雜食性魚類(如鯉等)對水質、透明度、生物群落結構的影響;缺少對小型雜食性魚類的研究,對其在生態系統中的影響與作用的了解還相對匱乏。 

  近年來,在國家自然科學基金、水專項、國家重點研發計劃項目和中科院南京地理與湖泊研究所自主部署項目的共同資助下,劉正文課題組于謹磊博士通過開展相關研究,以大鰭鱊(鳑鲏魚類的一種)為研究對象,開展了小型雜食性魚類對水質及生物群落的影響途徑及機理研究。 

  1)大鰭鱊對沉積物擾動較弱,主要通過排泄營養鹽的途徑引起水體營養鹽濃度升高和光照條件下降 

  魚類可通過擾動沉積物和排泄的途徑影響水體營養鹽濃度。個體較大的底棲雜食性魚類主要通過擾動沉積物,加速沉積物營養鹽釋放,促進沉積物再懸浮等途徑,引起水體營養鹽和無機懸浮物(ISS)濃度上升。在沉積物再懸浮研究中,ISS濃度常被用于評價魚類等生物或非生物因素對沉積物的擾動作用強弱。 

  研究發現:小型雜食性魚類鳑鲏(大鰭鱊)引起水體營養鹽和總懸浮顆粒物(TSS)濃度升高;但對沉積物的擾動作用較弱(ISS與對照組間無顯著差異)(圖1和圖2)。這說明鳑鲏主要通過排泄的途徑增加水體營養鹽濃度,從而促進浮游植物生長,通過促進水體有機懸浮顆粒物(OSS)的途徑增加TSS濃度(圖2)。 

1 不同密度大鰭鱊對TPTNChl a和水下光照(light intensity)的影響 

2 不同密度大鰭鱊對水體總懸浮顆粒物(TSS)、有機懸浮物(OSS)和無機懸浮物(ISS)的影響 

  2)小型雜食性魚類有利于藍藻發展為優勢種,同時促進了輪蟲和水絲蚓生物量上升 

  大鰭鱊有利于藍藻發展為優勢種(圖3),這與其它雜食性魚類(如鯽和鯉)的研究結果一致。然而,大鰭鱊不但沒有降低,反而促進了浮游動物豐度和生物量上升,其中主要以輪蟲為主(圖4)。大鰭鱊顯著增加了水絲蚓的豐度和生物量(圖5),這與底棲雜食性魚類引起水絲蚓等底棲動物生物量下降的結果不同。 

3 大鰭鱊對浮游植物群落的影響 

4 大鰭鱊對浮游動物群落的影響 

5 大鰭鱊對搖蚊幼蟲和水絲蚓的影響 

  3)大鰭鱊對不同沉水植物生長的影響不同

  沉水植物在凈化水質、抑制浮游植物生長和穩定湖泊食物網結構與功能方面發揮重要作用,因此沉水植物群落構建已廣泛應用于修復我國熱帶/亞熱帶富營養化淺水湖泊。在五里湖生態修復示范區中,大鰭鱊主要以沉水植物為食,但因其口裂較小,可能對不同沉水植物生長的影響不同。我們發現大鰭鱊通過排泄可顯著增加水體營養鹽濃度(圖6),這可一定程度上促進沉水植物的生長。但大鰭鱊通過攝食金魚藻(C. demersum),抑制了金魚藻的生長;而大鰭鱊對狐尾藻(M. spicatum)的攝食強度較小,較高的氮、磷濃度顯著促進了狐尾藻的生長(圖6)。在實驗周期內,大鰭鱊對輪葉黑藻(H. verticillata)和密刺苦草(V. denseserrulata)生長的影響不顯著。

  6 鳑鲏排泄對水體營養鹽的影響(Exp. 1)以及不同沉水植物生長(RGR)對鳑鲏的響應(Exp. 2 

  通過對小型雜食性魚類影響的相關研究,增加了我們對雜食性魚類影響湖泊生態系統途徑的新認識,這有助于制定更有效的湖泊管理與修復策略。雖然小型雜食性魚類的個體較小,但通過我們的數據發現其對水體營養鹽、懸浮顆粒物濃度、水下光照、浮游生物群落結構、底棲動物群落結構以及沉水植物生長均具有較強的影響。此外,小型雜食性魚類還是亞熱帶淺水湖泊生態修復后的優勢魚類,當密度較高時,對湖泊生態修復及修復效果的穩定維持具有潛在的重要負面影響,因此建議在湖泊管理與生態修復中,需加強此類小型雜食性魚類的種群監測與管理。 

  相關論文鏈接: 

  1)沉水植物有助于雜食性魚類發展為優勢種:對湖泊生態修復的啟示https://doi.org/10.1007/s10750-016-2717-7 

  2)熱帶/亞熱帶湖泊生態修復:水體營養鹽、透明度對沉水植物重建和魚類群落調控的響應https://doi.org/10.3390/w8100438 

  3)不同沉水植物對小型雜食性魚類(大鰭鱊)的響應不同https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141998 

  4)一種小型雜食性魚類(大鰭鱊)有助于藍藻、輪蟲和水絲蚓成為優勢種https://doi.org/10.1007/s11356-020-08774-5 

  5)大鰭鱊對水體營養鹽和浮游生物群落的影響取決于魚類密度:對湖泊管理與生態修復的啟示https://doi.org/10.1007/s10750-020-04335-6 

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