靳鐵治,茍妮娜,張建祿,邊坤,楊文濤,王開鋒
(1.陜西省動物研究所陜西省秦嶺珍稀瀕危動物保育重點實驗室,陜西 西安 710032;2.陜西黑河濕地省級自然保護區(qū)管理中心,陜西 周至 710400)
魚類是水生態(tài)系統(tǒng)的重要構成部分,魚類物種多樣性能夠很好地反映區(qū)域水環(huán)境質量的優(yōu)劣[1]。秦嶺作為重要的水源涵養(yǎng)地,由于獨特的地理位置,不僅孕育了眾多的陸生動物,而且孕育了種類豐富的野生魚類,但近年來由于非法或不合理捕撈、水上工程設施建設、環(huán)境污染等諸多因素,秦嶺地區(qū)野生魚類的生存狀況正面臨多方面的生態(tài)破壞壓力[2-5]。陜西黑河濕地省級自然保護區(qū)位于秦嶺北坡,是秦嶺保護區(qū)群的重要構成部分,保護區(qū)涉及的黑河流域是過去魚類資源調查的重要區(qū)域。1996—1997年王開鋒對黑河流域的魚類進行了調查,記載黑河流域共有魚類34 種,隸屬5 目7 科,其中,周至國家級自然保護區(qū)有魚類5 種。周小愿等[6]根據(jù)1999年以來所獲得的實地魚類樣本數(shù)據(jù)于2010年發(fā)文稱:區(qū)域內現(xiàn)有野生魚類共計7 目16 科141 種(亞種),其中在渭河流域記錄到魚類71 種,分屬12 科51 屬。武瑋等2014 在調查渭河流域魚類群落結構特征時,共鑒定出魚類36 種,其中,鯉科和鰍科是構成渭河流域魚類群落的主要類群[7]。
陜西周至黑河濕地省級自然保護區(qū)位于秦嶺中段北麓,西安市周至縣的中部和北部。保護區(qū)分秦嶺片區(qū)和渭河溝片區(qū),總面積14025hm2;保護區(qū)最高海拔位于莊牛灣梁頂,高2593.6 m,最低450 m。按照地貌分區(qū),保護區(qū)分屬于屬于秦嶺中部淺山區(qū)和渭河平原區(qū),秦嶺地區(qū)山巒重疊,嶺谷交錯,河谷切割較淺,谷地較寬,基本地形成群山環(huán)繞態(tài)勢,中部有黑河從保護區(qū)穿過,地勢較低;保護區(qū)渭河平原區(qū)基本呈現(xiàn)西高東低的態(tài)勢,水系基本由南而北流入渭河,由西而東流出保護區(qū)[8-10]。黑河保護區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候,年平均氣溫12~13.6℃,熱量為全縣最高,年降水量660~800mm。
根據(jù)保護區(qū)的自然概況,保護區(qū)分為中部淺山區(qū)和渭河平原區(qū),對應保護區(qū)水域范圍渭河平原區(qū)的渭河及淺山區(qū)的支流黑河和人工濕地——黑河水庫,渭河為周至縣過境河,自西向東,境內長46.3km;黑河長125.8km,主河道比降8.8%,流域面積2258km2;黑河水庫水面面積約4.55km2,總庫容2.0 億m3,為西安市的主要飲用水源。為了進一步弄清楚陜西黑河濕地省級自然保護區(qū)魚類物種分布近年來的變化情況,對該保護區(qū)進行魚類資源調查。
于2018年7—8月,對保護區(qū)內水域采用樣方法進行野外調查,樣方設置上為海拔每升高100m設置一個樣區(qū),樣區(qū)選擇上,黑河流域選擇了陳河、黃草坡、黑河水庫為代表作為調查樣區(qū),渭河流域選擇了復興村和建興村為代表作為調查樣區(qū),并在黑河匯入渭河的交叉口梁家村設置一個樣區(qū)(圖1、表1)。每個樣區(qū)隨機設置3 個樣方,每個樣方長100m,樣方之間相隔約50~100m;樣方設置為沿河段的一側邊緣進行調查(約為河流寬度的的一半)(位置見圖1)。依據(jù)水域水系和選擇樣地的原則共計設置14 個樣方,捕魚主要采用捕盡法。水深1m以下的淺水區(qū):捕魚時,利用電子趕魚器捕魚;1m以上的深水區(qū),采用下地籠或刺網(wǎng)進行捕撈,地籠誘捕采用1.5~2.5m 長的密眼蝦籠,放入誘餌進行誘捕,刺網(wǎng)采用1.2~4.5cm 不同規(guī)格網(wǎng)目的單層和三層刺網(wǎng)進行捕撈。最后統(tǒng)計漁獲物的種類、數(shù)量,并及時測量漁獲體長、體質量等樣本數(shù)據(jù)。記錄漁獲物采樣點的經(jīng)緯度、流速、水深、水溫、溶氧量、河床底質等生境因子?,F(xiàn)場迅速對大部分漁獲物完成種類鑒定,并完成圖像資料采集,然后盡快放生;現(xiàn)場不能確定的種類用10%福爾馬林浸泡保存以帶回實驗室,據(jù)文獻[11-13]再次進行種類鑒定。
表1 保護區(qū)各樣區(qū)水域環(huán)境指標Tab.1 water environment factors in diferent sampling areas
所有數(shù)據(jù)利用SPSS19.0 和Excel 進行統(tǒng)計。
1.2.1 物種多度測度
在統(tǒng)計本次調查漁獲物重量百分比和數(shù)量百分比并進行相關分析的基礎上,利用相對重要性指數(shù)(IRI)來判斷該魚類物種的群落成員型,分別為優(yōu)勢種(dominant species):IRI≥1000;亞優(yōu)勢種(subdominant species):1 000>IRI≥100;伴生種(companion species):100 >IRI ≥10;偶見種(rare species):IRI<10。IRI 計算依據(jù)以下公式IRI=(N+W)F×106,F(xiàn)=C/Y,其中:N 表示為漁獲物中該物種的數(shù)量百分比;W 為物種的重量百分比;F 為物種在采樣中出現(xiàn)的頻率;Y 為調查總樣方數(shù);C 為該物種出現(xiàn)的樣方數(shù)[14,15]。
1.2.2 生物多樣性指數(shù)
在上述調查樣區(qū)內的樣方,統(tǒng)計魚類物種、數(shù)量并進行以下指標的統(tǒng)計計算:
(1)物種多樣性指數(shù)(H'):采用Shannon-Wiener指數(shù)進行計算其中Pi為物種i 的個體數(shù)量與所有物種總數(shù)之比。
(2)均勻度指數(shù)(J):采用Pielou 指數(shù)(J)進行計算:J=H’/Hmax,式中Hmax為log2S,S 為物種數(shù)。
野外調查的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果顯示:共計發(fā)現(xiàn)魚類19 種,分屬于4 目6 科,其中鯉形目CYRINIFORMES 魚類15 種,占捕獲總種數(shù)的78.9%,鲇形目SILURIFORMES、鮭形目SALMONIFORMES 均為2 種,分別占總數(shù)的10.5%。鯉形目發(fā)現(xiàn)2 科,分別為鯉科和條鰍科,其中鯉科Cyprinidae 發(fā)現(xiàn)13種,占本次捕獲總種數(shù)63.2%,鯉形目魚類的80%;條鰍科Nemacheilidae 2 種,占總種數(shù)的10.5%,占鯉形目的13.3%,花鰍科Cobitidae1 種,占總種數(shù)的5.3%,占鯉形目的6.6%;鲇形目2 科,分別為鲇科Siluridae 的鲇Silurus asotus 和鲿科Bagridae 的黃顙魚Pelteobagrus fulvidraco;鱸形目1 科:蝦虎科Gobiidae 的子陵吻蝦虎魚Ctenogobius giurinus;鮭形目調查到1 科1 種,鮭科Salmonidae 的秦嶺細鱗鮭Brachymystax lenok。另外,在梁家村樣區(qū)發(fā)現(xiàn)一種銀魚科Salangidae 魚類,疑似長江間銀魚Hemisalanx brachyrostralis,因為不能完全準確定種且僅發(fā)現(xiàn)一尾,未列入本次記錄種類(表2)(魚類名錄按張春光等(2018)系統(tǒng)排列)[18]。
該保護區(qū)在地理區(qū)劃上歸屬于華東區(qū)(江河平原區(qū)),魚類區(qū)系的組成成分分別為:中國江河平原區(qū)系復合體6 種(馬口魚Opsariichthys bidens、短須頜須鮈Gnathopogon imberbis、清徐胡鮈Huigobio chinssuensis、棒花魚Abbottina rivularis、寬鰭鱲Zacco platypus、Hemiculter leucisculus),寧蒙區(qū)3 種(鯉Cyprinus carpio、鯽Carassius auratus、麥穗魚Pseudorasbora parva),華西區(qū)3 種(岷縣高原鰍Triplophysa minxianensis、紅尾副鰍Pseudogobi variegatus、中華花鰍Cobitis sinensis),北方區(qū)2 種(拉氏大吻鱥Phoxinus lagowskii Dybowsky、秦嶺細鱗鮭Brachymystax lenok),華南區(qū)5 種(子陵吻蝦虎魚Ctenogobius giurinus、多鱗白甲魚Varicorhinus macrolepis、鲇Silurus asotus、中華鳑鲏Rhodeus sinensis、黃顙魚Pelteobagrus fulvidraco)。保護區(qū)魚類區(qū)系歸屬與保護區(qū)所處的地理區(qū)劃基本相吻合。
保護區(qū)共發(fā)現(xiàn)魚類19 種,保護區(qū)分布魚類以華東區(qū)魚類物種為主體(6 種),占保護區(qū)魚類分布的31.6%,華南區(qū)(5 種)占保護區(qū)魚類分布的26.3%,寧蒙區(qū)3 種,及華西區(qū)(3 種)各占保護區(qū)分布的15.8%,北方區(qū)(2 種)占保護區(qū)分布的10.5%。
保護區(qū)內資源量最豐富的為黑河水庫樣區(qū)和梁家村樣區(qū),其中黑河庫區(qū)捕獲數(shù)量占保護區(qū)總捕獲量的58.8%,梁家村樣區(qū)為14.4%,富興村樣區(qū)和陳河樣區(qū)比較少,都為5.2%,但陳河樣區(qū)由于地理狀況限制,僅選擇了一個樣點,綜合考慮陳河樣區(qū)的資源數(shù)量并不低,并且陳河樣區(qū)捕獲魚類物種7種,占保護區(qū)物種數(shù)的36.8%;保護區(qū)物種最豐富的為梁家村樣區(qū),共發(fā)現(xiàn)魚類物種12 種,為各樣區(qū)分布物種最多的樣區(qū),占保護區(qū)物種數(shù)的63.2%。本次調查梁家村2 樣方為采集到最多種類的樣方,共采集到8 種,占保護區(qū)物種數(shù)的42.1%,保護區(qū)物種數(shù)量最少的為黃草坡樣區(qū),共采集到3 種魚類,僅占保護區(qū)物種數(shù)的15.8%(表3)。
表2 保護區(qū)魚類名錄、分布及生態(tài)型Tab.2 List,distribution and ecological types of fishes in reserve
基于相對重要性指數(shù)(IRI)分析判斷保護區(qū)魚類物種的群落成員型,保護區(qū)的優(yōu)勢種為麥穗魚、鯉、鯽;亞優(yōu)勢種為拉氏大吻、馬口魚、、短須頜須鮈;伴生種有紅尾副鰍、岷縣高原鰍、清徐胡鮈、多鱗白甲魚、棒花魚、子陵吻蝦虎魚、鲇;稀有種為秦嶺細鱗鮭、中華花鰍、寬鰭鱲、黃顙魚、中華鰟鮍、(表4)。保護區(qū)魚類資源分布不均衡,優(yōu)勢種3 種,占全部種類的15.8%;亞優(yōu)勢種4 種,占全部種類的21.1%;伴生種7 種,占全部種類的36.8%;稀有種5種,分別占全部種類的26.3%。稀有種的寬鰭鱲、中華鰟鮍、中華花鰍在保護區(qū)內都僅發(fā)現(xiàn)1 尾,秦嶺細鱗鮭發(fā)現(xiàn)2 尾,而優(yōu)勢種麥穗魚數(shù)量占到保護區(qū)魚類資源的40.4%(主要分布于庫區(qū)),鯉和鯽分別占保護區(qū)魚類資源量的9.32%和9.95%(表4)。
由于物種各自的生態(tài)習性不同而呈現(xiàn)出垂直分布上的差異(表4),保護區(qū)魚類分布以海拔600m為分界線,魚類主要分布于海拔600 m 以下,600 m以上魚類物種分布急劇減少。短須頜須鮈在保護區(qū)分布比較廣泛,為保護區(qū)的常見種,在海拔700m 以下均有分布,海拔700m 以上僅有拉氏大吻分布,這也同以前秦嶺地區(qū)的調查基本吻合,拉氏大吻由于其本身的高度適應性常為本地區(qū)的亞優(yōu)勢種和常見種。在各海拔梯度中,海拔400~500m 分布物種最為豐富,共調查到12 種,清徐胡、棒花魚僅在此海拔有分布,并且稀有種中華花鰍、寬鰭也僅分布在此海拔梯度。在海拔500~600m 的樣區(qū)分布7 種魚類,保護區(qū)的優(yōu)勢種麥穗魚和等均在此大量分布,中華鳑鲏僅分布于海拔低于400m 的地區(qū),并且僅發(fā)現(xiàn)一次一尾,為保護區(qū)的稀有種。
表3 不同樣區(qū)魚類資源量Tab.3 The resource quantity in different sampling areas
表4 不同物種資源分布Tab.4 Resource distribution ratio of different fish species
表5 保護區(qū)垂直梯度分布Tab.5 Fish distribution in different altitude
魚類多樣性指數(shù)可以反映出一定區(qū)域魚類群落的生存狀態(tài)。調查研究魚類多樣性,可用于指導該區(qū)域魚類資源的保護利用的政策制訂。Shannon-Wiener 指數(shù)(H')和Pielou 指數(shù)(J)通常用來反映群落結構穩(wěn)定性,群落內物種越豐富,種類分布越均勻,則多樣性指數(shù)就越高,群落結構越穩(wěn)固。
由圖2 可知,梁家村樣區(qū)的魚類物種多樣性最豐富,梁家村2 樣方的多樣性指數(shù)最高,并且分布的物種數(shù)最多;水庫樣區(qū)的Shannon-Wiener 指數(shù)僅次于梁家村樣區(qū),但均勻度指數(shù)不高;黃草坡樣區(qū)的魚類多樣性指數(shù)較低,尤以黃草坡3 樣方多樣性指數(shù)最低。建興村樣區(qū)的物種多樣性指數(shù)和均勻多指數(shù)較高。Simpson 指數(shù)反映群落的物種優(yōu)勢度水平,λ 值反映多樣性與其他多樣性指標相反。
陜西黑河濕地省級自然保護區(qū)地處秦嶺北坡,境內河流主要涉及渭河和其中游支流黑河,本次調查共計發(fā)現(xiàn)19 種魚類,與周小原等[6]于20 世紀90年代末調查渭河流域共有70 種魚類資源相比,僅占其魚類物種數(shù)的27%,魚類資源相對貧乏,魚類物種區(qū)域分布不平衡,當然這和本次調查范圍較小也有一定關系;由于受到不同河流底質、水流速度、流量等一些水文因素影響,秦巴山區(qū)一些魚類水平分布通常是不平衡的、具有相當?shù)木窒扌訹17]。作為保護區(qū)的重點保護魚類物種秦嶺細鱗鮭僅發(fā)現(xiàn)2尾,與村民描述20年以前那種秦嶺細鱗鮭隨處可見的情況相去甚遠。任劍等[18]指出:秦嶺細鱗鮭種群近年來呈現(xiàn)3 個明顯的變化:(1)分布海拔逐漸上升,分布范圍逐步縮?。唬?)個體趨于小型化;(3)種群數(shù)量急劇減少。黑河流域比降大,隨海拔升高水溫下降明顯,原來在下游也有分布的冷水魚類秦嶺細鱗鮭由于環(huán)境發(fā)生改變逐漸退縮至上游河段更加適宜其生存的低溫環(huán)境,可能是導致該種魚類資源量下降的原因之一。其次,受經(jīng)濟利益驅動的濫捕濫撈可能也是另一重要原因。另外,黑河上游的新建的水電站阻隔了魚類洄游,這也可能在某種程度上導致了其種群數(shù)量減少。水利工程的建設導致河流上游生境破碎化,對洄游魚類的產(chǎn)生了明顯阻隔,造成其棲息地及活動范圍大面積萎縮[19,20]。
物種多樣性越高,生物完整性越好,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性則越強。魚類的物種多樣性是其群落可持續(xù)健康發(fā)展的關鍵,只有以魚類物種多樣性為基礎,才可以在基因層面保持魚類遺傳多樣性,進而保障水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[21-24]。保護區(qū)魚類多樣性分布不平衡,其中,稀有種7 種,占全部種類的36.8%,并且許多稀有種僅捕到1 尾,反映出保護區(qū)生物多樣性較低,生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱。這與謝文君等[25]認為渭河流域近年來魚類資源有所下降,豐富程度不高,低齡化嚴重等特征趨同。保護區(qū)在不同樣區(qū)的多樣性分布上,梁家村的多樣性指數(shù)較高表明該樣區(qū)各魚種分布豐富且相對均勻,它表明該區(qū)域多樣性豐富,生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。保護區(qū)的物種多度分布上,梁家村樣區(qū)占保護區(qū)物種數(shù)的57.9%,魚類物種分布最為豐富。梁家村樣區(qū)位于黑河和渭河交匯的地方,一方面魚類資源相互交匯導致魚類物種數(shù)量更趨豐富;另一方面,不同河流交匯處所產(chǎn)生的上升補償流,攜帶著河流底質及一些養(yǎng)料上升,致使區(qū)域內魚類獲得食物來源更加趨于豐富,從而使魚類資源量得到增長。另外該樣區(qū)海拔位于保護區(qū)的中間梯度,一般而言,中等海拔擁有更多的物種也一定程度上符合“中度膨脹學說”[26,27]。黑河水庫魚類也較豐富,這與其獨特的庫區(qū)環(huán)境有關,該庫區(qū)為西安市飲用水源地,優(yōu)良的水質,為各種魚類的棲息提供了優(yōu)良的環(huán)境,導致該樣區(qū)物種多樣性高。黃草坡樣區(qū)魚類多樣性程度較低,物種分布單一,其生境為山澗溪流型,水面較窄且流速快,并且易受到人為干擾加劇。黃草坡樣區(qū)采集到的魚類物種最少,可能的原因有兩個:一是黃草坡海拔相對較高,魚類物種隨著海拔的升高有所下降,并且隨著海拔的增高,河流的水流量減少,水面面積減小為山間溪流;二是工程建設也可能是導致該樣區(qū)的資源量減少的重要原因,調查期間周邊正在開挖隧道導致河水異常渾濁。保護區(qū)從高海拔的河流底質以鵝卵石和粗沙礫為主變?yōu)榈秃0我哉惩梁图毶暗[構成的淤泥為主,代表樣區(qū)分別為黃草坡樣區(qū)和黑河水庫樣區(qū),而底質類型可對于魚類產(chǎn)卵和繁殖產(chǎn)生重要影響,是影響魚類群落結構的重要因素之一[28]。砂/淤泥/粘土所占河流底質百分比也是渭河流域魚類分布主要的環(huán)境影響因子,鰍科魚類常見于水流較急的溪流淺灘,如黃草坡樣區(qū)和陳河樣區(qū),而麥穗魚、、鯉、鯽多生活在以淤泥底質為主的靜水或緩流水體中,如水庫樣區(qū)[29]。
保護區(qū)分布19 種魚類,分屬5 種地理區(qū)系成分,說明該區(qū)魚類具有較復雜的地理成分,這與保護區(qū)地處秦嶺生態(tài)保護區(qū),位于秦嶺北坡(秦嶺—古北界與東洋界的分界線),充分體現(xiàn)了其位于南、北方過渡性的古北界動物區(qū)系特點。鯉科魚類占總種數(shù)63.1%,這與保護區(qū)從地理區(qū)劃上屬于華東區(qū)(江河平原區(qū)),而鯉科魚類主要分布江河平原區(qū)是相符合的[30,31]。
總體而言,陜西黑河濕地省級自然保護區(qū)魚類物種分布基本上與其所處地理位置區(qū)劃相適應,物種多樣性程度不高,魚類區(qū)域性群落結構脆弱,種類相對較少,并且魚類數(shù)量、種類、個體重量等與歷史相比均呈明顯下降趨勢。針對保護區(qū)魚類資源現(xiàn)狀,提出以下幾點建議:①增強科普宣傳力度,為當?shù)孛癖娨搿氨Wo環(huán)境就是保護我們自己,魚類也是野生動物”生態(tài)保護觀念;②加強基礎研究,循序漸進開展資源恢復及資源保護活動防止生態(tài)環(huán)境惡化,探討新形勢下保護生態(tài)環(huán)境新模式;③加強管理,加大政策執(zhí)行力度,嚴防非法采沙及捕撈。