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科研進展

水生所揭示禁漁背景下長江中下游湖泊魚類群落恢復機制——以梁子湖為例

發表日期:2023-08-15馮凱、王齊東來源:水生生物研究所放大 縮小

  近年來,國家全面實施長江生態環境保護修復戰略,如長江流域重點湖泊“三網”退出、“退垸還湖”、“水生生物自然保護區全面禁捕”等保護修復措施的深入實施,湖泊休養生息制度逐步健全完善。然而,禁漁對長江中下游湖泊魚類多樣性、群落結構及資源量的影響仍缺乏全面且長期的研究。系統闡釋湖泊生態恢復演替過程中魚類群落重建機制將為湖泊生物多樣性維持與食物可持續產出提供科學依據,也為流域性生態恢復措施的效果評估提供技術支撐。  

  2016-2021年,中國科學院水生生物研究所劉家壽研究員團隊在梁子湖開展了連續6年的魚類群落季度觀測。20181月,梁子湖實施全面禁漁,本研究跨越了“過度捕撈”階段(2016-2017年)和“全面禁漁階段”(2018-2021年)。通過構建時間序列模型,分析禁漁前后魚類群落豐度、生物量、分類學多樣性、功能多樣性及功能性狀等維度的變化,闡明了魚類群落對于禁漁措施的積極與無效響應,系統揭示了禁漁對湖泊魚類群落恢復演替的作用機制(圖1)。  

1  禁漁對梁子湖魚類群落恢復的辯證影響

  研究發現,魚類物種豐富度、功能豐富度、分類多樣性和功能多樣性等多樣性指數在過度捕撈期迅速下降,但禁漁后并未出現恢復趨勢,且始終維持在過度捕撈后的較低水平。其直接原因主要是受過度捕撈影響的多數物種并沒有在“全面禁漁階段”得到有效恢復。魚類種群的恢復通常需要更長時間,因此當前禁捕時間較短也是導致這一現象的潛在原因(圖2)。  

2  魚類群落指標隨時間序列的變化

  魚類豐度和生物量在過度捕撈期急劇下降,在禁漁后迅速上升,隨后又急劇下降趨于平穩。魚類豐度和生物量的波動表明,盡管過度捕撈與禁漁會直接影響魚類資源量,但湖泊生態系統的生產力是相對穩定的,禁捕未導致魚類資源量的持續上升,物種間的相互作用(包括捕食者-獵物關系、種間競爭等)能夠維持生態系統平衡。研究還發現,魚類群落的總豐度和總生物量波動趨勢主要受少數種類影響,主要是似鱎(Toxabramis swinhonis)、? Hemiculter leucisculus)、湖鱭(Coilia nasus)等小型魚類與鲌亞科等魚食性魚類的交替變化。此外,禁漁后魚類群落僅以少數物種占絕對優勢,印證了多樣性沒有恢復的原因是大多數魚類種群沒有得到重建恢復(圖3)。  

3  魚類種類組成在禁漁前后的變化

  通過解析魚類生活史策略、攝食營養和棲息生境選擇等功能性狀對禁漁的響應,發現魚類群落對禁漁的積極響應主要包括兩個方面:1)直接影響,高營養級魚類種群的恢復;2)間接影響,營養級聯效應緩解了魚類群落個體小型化趨勢。然而,魚類群落在生境利用方面趨于單一化,表現為中上層魚類的優勢度上升,而其他生境偏好的種類,如營底棲生活的種類減少。研究表明,功能性狀比分類學指標更敏感,反映了禁捕后魚類群落的微妙變化,如某些生態功能的恢復(圖4)。  

4  梁子湖魚類群落功能結構

  在系統闡釋禁漁對湖泊魚類群落恢復演替影響的基礎上,本研究提出長江中下游水生生物自然保護區需采取更有針對性的生態修復措施,如全面多樣的生境修復,探索恢復江湖連通,科學實施增殖放流,支撐湖泊魚類多樣性、結構、功能及資源量的全面恢復(圖1)。  

  值得深思的是,梁子湖的魚類群落恢復需更長時間,持續堅持實施禁漁對魚類多樣性恢復至關重要,但依賴人工增殖放流且在湖泊不能自然繁殖的高齡個體(如鰱、鳙等)應適時起捕,但恢復生產性捕撈必將產生更大的人為干擾,直接影響魚類群落的恢復,不利于禁捕成果的鞏固。  

  該研究近期以“Direct and indirect effects of a fishing ban on lacustrine fish community do not result in a full recovery”為題在英國生態學會旗下經典期刊《Journal of Applied Ecology》上發表(https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2664.14491)。 

  該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。研究工作由水生所與法國圖盧茲第三大學合作完成。湖北省農業農村廳等單位在野外觀測方面提供了支持。水生所漁業生態學學科組博士生馮凱為論文的第一作者,王齊東副研究員為通訊作者。 

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