新聞科研進(jìn)展
水生所關(guān)于淺水湖泊不同生態(tài)類(lèi)型小型魚(yú)類(lèi)對浮游生物群落和水質(zhì)的作用機制研究取得進(jìn)展
小型魚(yú)類(lèi)處于食物鏈的中間環(huán)節，能將生態(tài)系統中的物質(zhì)與能量從低營(yíng)養級向高營(yíng)養級傳遞，對維持湖泊生態(tài)系統的結構與功能起著(zhù)重要的作用?，F階段受人類(lèi)活動(dòng)過(guò)度干擾的影響，長(cháng)江中下游淺水湖泊中的大型魚(yú)食性魚(yú)類(lèi)種群資源量銳減，而小型魚(yú)類(lèi)憑借成熟時(shí)間早、生長(cháng)速度快、繁殖力高等特點(diǎn)逐漸成為優(yōu)勢種。且有研究表明，在全球氣候變暖的影響之下，低緯度地區的淺水湖泊將面臨更為嚴峻的魚(yú)類(lèi)群落小型化和水體富營(yíng)養化等問(wèn)題。因此，小型魚(yú)類(lèi)的過(guò)量增長(cháng)會(huì )對湖泊生物結構和水質(zhì)產(chǎn)生怎樣的影響以及如何影響，是急需闡明的科學(xué)問(wèn)題。
近期，中國科學(xué)院水生生物研究所劉家壽研究員團隊以長(cháng)江中下游淺水湖泊中的優(yōu)勢小型魚(yú)類(lèi)（鯽：底層雜食性魚(yú)類(lèi)；？：浮游生物雜食性魚(yú)類(lèi)；大鰭鱊：浮游生物雜食性魚(yú)類(lèi)；似鱎：浮游動(dòng)物食性魚(yú)類(lèi)）為實(shí)驗對象進(jìn)行受控實(shí)驗，探究了不同類(lèi)型小型魚(yú)類(lèi)對水質(zhì)和浮游生物的作用機理（圖1）。
圖1 實(shí)驗設計示意圖（NF組：無(wú)魚(yú)類(lèi)放養；AMA組：放養大鰭鱊；CAU組：放養鯽；HLE組：放養？；TSW組：放養似鱎）
研究表明，有小型魚(yú)類(lèi)處理組的主要水質(zhì)指標、浮游植物豐度和生物量、藍藻門(mén)的相對豐度和相對生物量高于無(wú)魚(yú)對照組，而大型浮游動(dòng)物的相對豐度和生物量低于對照組（圖2，圖3），說(shuō)明過(guò)多的小型魚(yú)類(lèi)可負面影響湖泊的水質(zhì)狀況，并導致浮游動(dòng)物群落的小型化，促進(jìn)藻類(lèi)（特別是藍藻）的生長(cháng)。
圖2 實(shí)驗期間各處理組主要水質(zhì)指標的均值變化（TN：總氮；TP：總磷；CODMn：高錳酸鹽指數；TUR：濁度；Chl.a：葉綠素a；TLI：綜合營(yíng)養狀態(tài)指數）
圖3 實(shí)驗初始和結束各處理組浮游植物相對豐度和總豐度（A）、浮游植物相對生物量和總生物量（B）、浮游動(dòng)物相對豐度和總豐度（C）、浮游動(dòng)物相對生物量和總生物量（D）
對比不同類(lèi)型小型魚(yú)類(lèi)對水質(zhì)和浮游生物的作用效果，發(fā)現似鱎對水質(zhì)和浮游生物群落的負面影響強于大鰭鱊、鯽和？，主要與似鱎通過(guò)捕食大型浮游動(dòng)物產(chǎn)生更顯著(zhù)的下行效應有關(guān)（圖2，圖3）。結構方程模型表明大鰭鱊，鯽，？和似鱎對Chl.a，濁度和TP的作用方式存在差異。其中，鯽和？主要通過(guò)擾動(dòng)底泥促進(jìn)內源營(yíng)養鹽釋放的途徑作用于水質(zhì)和浮游生物，而似鱎則主要通過(guò)對大型浮游動(dòng)物的捕食作用來(lái)影響生態(tài)系統（圖4）。
圖4 不同處理組中小型魚(yú)類(lèi)、葉綠素a、濁度和總磷的結構方程模型（箭頭的方向代表從獨立變量到因變量，箭頭上的數字對應標準化的路徑系數，標準化路徑系數表示關(guān)系的相對強度。顯著(zhù)路徑系數和非顯著(zhù)路徑系數分別用實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)表示；藍色和紅色箭頭分別表示因果關(guān)系的正流和負流。星號表示顯著(zhù)性：P < 0.001 （***），0.01 < P < 0.05（*））
小型魚(yú)類(lèi)已成為長(cháng)江中下游淺水湖泊中的主要優(yōu)勢類(lèi)群。但在湖泊生態(tài)修復進(jìn)程中，這些小型魚(yú)類(lèi)（尤其是小型浮游動(dòng)物食性魚(yú)類(lèi)）因體型小、生活周期短和經(jīng)濟價(jià)值低等特點(diǎn)而往往被忽略。該研究通過(guò)比較分析小型浮游動(dòng)物食性魚(yú)類(lèi)（似鱎）與三種小型雜食性魚(yú)類(lèi)（大鰭鱊，鯽和？）的作用效果，揭示了長(cháng)江中下游淺水湖泊不同類(lèi)型優(yōu)勢小型魚(yú)類(lèi)對水質(zhì)和浮游生物的作用機制，研究結果可為長(cháng)江中下游淺水湖泊的水質(zhì)保護及漁業(yè)資源管理提供理論基礎和科學(xué)支撐。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2019YFD0900601, 2020YFD0900500）、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )人才項目（2019331）、國家大宗淡水魚(yú)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（CARS-45）和湖北省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2020BBB077）等項目支持，以“The feeding habits of small-bodied fishes mediate the strength of top-down effects on plankton and water quality in shallow subtropical lakes”為題在《Water Research》發(fā)表（https://authors.elsevier.com/c/1gbdR9pi-aBD1）特別研究助理郭超博士為第一作者，李為青年研究員為通訊作者。劉家壽研究員對研究工作給予指導。
近期，研究團隊圍繞長(cháng)江中下游淺水湖泊的小型魚(yú)類(lèi)資源利用及魚(yú)類(lèi)群落調控技術(shù)開(kāi)展系列研究，主要成果如下：
Guo C, Li W, Li S, et al., 2022. Manipulation of fish community structure effectively restores submerged aquatic vegetation in a shallow subtropical lake. Environmental Pollution, 292, 118459. (https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118459)
Guo C, Li S, Li W, et al., 2022. Spatial variation in the composition and diversity of fishes inhabiting an artificial water supply lake, Eastern China. Frontiers in Ecology and Evolution, 10, 921082. (https://doi.org/10.3389/fevo.2022.921082)