新闻热点

小身材大能量:小型杂食性鱼类对湖泊生态系统的影响取得进展

  鱼类在维持湖泊食物网结构与功能稳定中发挥重要作用。杂食性鱼类是指同时以植物性饵料和动物性饵料为食的鱼类,可至少从两个营养级中获取食物来源。例如,鲤可摄食摇蚊幼虫、水蚯蚓和植物碎屑;鲢、鳙可摄食浮游植物和浮游动物。因此,杂食性鱼类可通过多种途径(多个营养级)影响湖泊生态系统的结构与功能。 

  在浅水富营养化湖泊生态修复中,鱼类群落调控是重要的手段之一,其重点在于通过去除或降低杂食性鱼类的生物量,达到改善水环境条件、促进沉水植物生长的目标。在热带生态修复湖泊中(例如惠州西湖),杂食性鱼类生物量会逐渐恢复至修复前水平,其中主要以鲫、罗非鱼等个体较大的杂食性鱼类为主;而小型杂食性鱼类逐渐发展为亚热带湖泊生态修复后(如蠡湖)鱼类群落的优势种(如麦穗鱼、鲹、鳑鲏等)。现有研究多关注大型杂食性鱼类(如鲤等)对水质、透明度、生物群落结构的影响;缺少对小型杂食性鱼类的研究,对其在生态系统中的影响与作用的了解还相对匮乏。 

  近年来,在国家自然科学基金、水专项、国家重点研发计划项目和中科院南京地理与湖泊研究所自主部署项目的共同资助下,刘正文课题组于谨磊博士通过开展相关研究,以大鳍鱊(鳑鲏鱼类的一种)为研究对象,开展了小型杂食性鱼类对水质及生物群落的影响途径及机理研究。 

  1)大鳍鱊对沉积物扰动较弱,主要通过排泄营养盐的途径引起水体营养盐浓度升高和光照条件下降 

  鱼类可通过扰动沉积物和排泄的途径影响水体营养盐浓度。个体较大的底栖杂食性鱼类主要通过扰动沉积物,加速沉积物营养盐释放,促进沉积物再悬浮等途径,引起水体营养盐和无机悬浮物(ISS)浓度上升。在沉积物再悬浮研究中,ISS浓度常被用于评价鱼类等生物或非生物因素对沉积物的扰动作用强弱。 

  研究发现:小型杂食性鱼类鳑鲏(大鳍鱊)引起水体营养盐和总悬浮颗粒物(TSS)浓度升高;但对沉积物的扰动作用较弱(ISS与对照组间无显著差异)(图1和图2)。这说明鳑鲏主要通过排泄的途径增加水体营养盐浓度,从而促进浮游植物生长,通过促进水体有机悬浮颗粒物(OSS)的途径增加TSS浓度(图2)。 

1 不同密度大鳍鱊对TPTNChl a和水下光照(light intensity)的影响 

2 不同密度大鳍鱊对水体总悬浮颗粒物(TSS)、有机悬浮物(OSS)和无机悬浮物(ISS)的影响 

  2)小型杂食性鱼类有利于蓝藻发展为优势种,同时促进了轮虫和水丝蚓生物量上升 

  大鳍鱊有利于蓝藻发展为优势种(图3),这与其它杂食性鱼类(如鲫和鲤)的研究结果一致。然而,大鳍鱊不但没有降低,反而促进了浮游动物丰度和生物量上升,其中主要以轮虫为主(图4)。大鳍鱊显著增加了水丝蚓的丰度和生物量(图5),这与底栖杂食性鱼类引起水丝蚓等底栖动物生物量下降的结果不同。 

3 大鳍鱊对浮游植物群落的影响 

4 大鳍鱊对浮游动物群落的影响 

5 大鳍鱊对摇蚊幼虫和水丝蚓的影响 

  3)大鳍鱊对不同沉水植物生长的影响不同

  沉水植物在净化水质、抑制浮游植物生长和稳定湖泊食物网结构与功能方面发挥重要作用,因此沉水植物群落构建已广泛应用于修复我国热带/亚热带富营养化浅水湖泊。在五里湖生态修复示范区中,大鳍鱊主要以沉水植物为食,但因其口裂较小,可能对不同沉水植物生长的影响不同。我们发现大鳍鱊通过排泄可显著增加水体营养盐浓度(图6),这可一定程度上促进沉水植物的生长。但大鳍鱊通过摄食金鱼藻(C. demersum),抑制了金鱼藻的生长;而大鳍鱊对狐尾藻(M. spicatum)的摄食强度较小,较高的氮、磷浓度显著促进了狐尾藻的生长(图6)。在实验周期内,大鳍鱊对轮叶黑藻(H. verticillata)和密刺苦草(V. denseserrulata)生长的影响不显著。

  6 鳑鲏排泄对水体营养盐的影响(Exp. 1)以及不同沉水植物生长(RGR)对鳑鲏的响应(Exp. 2 

  通过对小型杂食性鱼类影响的相关研究,增加了我们对杂食性鱼类影响湖泊生态系统途径的新认识,这有助于制定更有效的湖泊管理与修复策略。虽然小型杂食性鱼类的个体较小,但通过我们的数据发现其对水体营养盐、悬浮颗粒物浓度、水下光照、浮游生物群落结构、底栖动物群落结构以及沉水植物生长均具有较强的影响。此外,小型杂食性鱼类还是亚热带浅水湖泊生态修复后的优势鱼类,当密度较高时,对湖泊生态修复及修复效果的稳定维持具有潜在的重要负面影响,因此建议在湖泊管理与生态修复中,需加强此类小型杂食性鱼类的种群监测与管理。 

  相关论文链接: 

  1)沉水植物有助于杂食性鱼类发展为优势种:对湖泊生态修复的启示https://doi.org/10.1007/s10750-016-2717-7 

  2)热带/亚热带湖泊生态修复:水体营养盐、透明度对沉水植物重建和鱼类群落调控的响应https://doi.org/10.3390/w8100438 

  3)不同沉水植物对小型杂食性鱼类(大鳍鱊)的响应不同https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141998 

  4)一种小型杂食性鱼类(大鳍鱊)有助于蓝藻、轮虫和水丝蚓成为优势种https://doi.org/10.1007/s11356-020-08774-5 

  5)大鳍鱊对水体营养盐和浮游生物群落的影响取决于鱼类密度:对湖泊管理与生态修复的启示https://doi.org/10.1007/s10750-020-04335-6