三峽庫(kù)區(qū)大寧河魚(yú)類(lèi)食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及能量流動(dòng)研究.pdf

1、研究食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力是了解河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)途徑，能為河流生態(tài)系統(tǒng)的管理與修復(fù)提供理論支持。大寧河是長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)重要的支流之一。三峽庫(kù)區(qū)蓄水后，水文情勢(shì)變化使得大寧河下游形成了新的河流水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)。本研究以大寧河為研究區(qū)域，基于2011年～2014年期間的調(diào)查數(shù)據(jù)，利用同位素分析和腸含物分析技術(shù)，研究大寧河食物網(wǎng)的基礎(chǔ)碳來(lái)源及食物網(wǎng)內(nèi)部魚(yú)類(lèi)物種間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系格局，通過(guò)構(gòu)建Ecopath模型方法來(lái)描述大寧河食物網(wǎng)的特征和能量流動(dòng)

2、過(guò)程，主要研究結(jié)論如下:
　　(1)測(cè)定大寧河水域水生消費(fèi)者和潛在食物有機(jī)碳源的碳氮穩(wěn)定同位素自然豐度值，通過(guò)IsoSource模型來(lái)研究大寧河食物網(wǎng)的基礎(chǔ)碳源流動(dòng)過(guò)程。結(jié)果顯示，大寧河四種初級(jí)生產(chǎn)者食物碳源（浮游植物、底棲藻類(lèi)、陸源C3植物和陸源C4植物）的δ13C值變化范圍為-33.41‰～-10.44‰，δ15N值的變化范圍為-0.39～11.99‰，四種基礎(chǔ)食物碳源的碳同位素值之間存在顯著差異，能用于各食物的碳源貢獻(xiàn)的區(qū)分

3、。內(nèi)源性的藻類(lèi)和沿岸C3植物是大寧河水生消費(fèi)者最主要的碳源，但上游和下游各種碳源的相對(duì)貢獻(xiàn)比例有一定區(qū)別。下游靜水區(qū)域，浮游植物是最重要的碳源貢獻(xiàn)，而上游流水區(qū)域C3植物成為了最主要的食物碳源。大寧河上下游魚(yú)類(lèi)的食物碳來(lái)源差異與大寧河的水文地理環(huán)境密切相關(guān)。下游形成靜水的生態(tài)環(huán)境，泥沙沉降透明度增加，浮游植物大量繁殖，形成豐富的浮游植物種群生物量，因此內(nèi)源性的浮游植物是該河段的主要食物碳源，而且?guī)鞛炒竺娣e的消落帶又為魚(yú)類(lèi)提供了潛在的外源

4、性水生植物的食物來(lái)源。而上游水域未受蓄水影響，仍保持原有的溪流環(huán)境，河道兩側(cè)有大量植被的河漫灘，使得上游水生消費(fèi)者的更加依賴(lài)于這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
　　(2)運(yùn)用氮穩(wěn)定同位素技術(shù)研究了大寧河靜水水域和流水河段主要魚(yú)類(lèi)的氮穩(wěn)定同位素比值和營(yíng)養(yǎng)層級(jí)，對(duì)靜水水域不同水文時(shí)期相同魚(yú)類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)層級(jí)和相同魚(yú)類(lèi)組成的魚(yú)類(lèi)群落的同位素生態(tài)位六個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明，大寧河下游靜水水域魚(yú)類(lèi)δ15N值范圍為4.54‰～17.51‰，營(yíng)養(yǎng)級(jí)處于1.51

5、～3.88，平均營(yíng)養(yǎng)層級(jí)為2.49;上游流水水域魚(yú)類(lèi)的δ15N值范圍為2.25‰～10.81‰，營(yíng)養(yǎng)層級(jí)范圍為1.49～4.01，平均營(yíng)養(yǎng)層級(jí)為2.87。大寧河上游魚(yú)類(lèi)的平均營(yíng)養(yǎng)層級(jí)大于下游靜水水域，是由于上游底棲生物豐富，魚(yú)類(lèi)傾向攝食適口性更高的動(dòng)物性食物而導(dǎo)致。大寧河下游靜水水域汛期的魚(yú)類(lèi)營(yíng)養(yǎng)層級(jí)較非汛期的值顯著降低，是因?yàn)檠雌诘乃臄_動(dòng)影響魚(yú)類(lèi)攝食中間捕食者，以及水位的降低導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)食物競(jìng)爭(zhēng)增加迫使其攝食低營(yíng)養(yǎng)水平的食物。大寧河魚(yú)類(lèi)

6、群落的生態(tài)空間的大小并未發(fā)生明顯變化，可能是由于大寧河水域中餌料資源豐富，魚(yú)類(lèi)沒(méi)有食物和生境競(jìng)爭(zhēng)的壓力導(dǎo)致。
　　(3)利用腸含物分析方法進(jìn)一步研究了大寧河水域魚(yú)類(lèi)種間營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，同時(shí)比較了食性分析和同位素分析兩種方法計(jì)算的魚(yú)類(lèi)營(yíng)養(yǎng)位置。結(jié)果表明，大寧河20種主要魚(yú)類(lèi)的食性類(lèi)型可分為浮游生物食性、草食性、雜食性、肉食性4大類(lèi)。Levin's標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)位寬度指數(shù)（Ba）的變化范圍在0.003～0.371之間，平均值為0.230。雖然大寧

7、河魚(yú)類(lèi)可選的餌料食物種類(lèi)比較豐富，但Ba指數(shù)和食物種類(lèi)數(shù)并沒(méi)有相關(guān)性，該指數(shù)較低說(shuō)明大多數(shù)魚(yú)類(lèi)更加傾向于某一類(lèi)更加適口的食物種類(lèi)，優(yōu)勢(shì)餌料生物明顯。在大寧河魚(yú)類(lèi)間，Pianka's食性重疊指數(shù)大于0.6的組合僅占所有組合的7.89％，說(shuō)明大寧河魚(yú)類(lèi)間不存在較強(qiáng)的食物競(jìng)爭(zhēng)，水域食物與生境資源的多樣性使得主要魚(yú)類(lèi)種間的生態(tài)位重疊度小，種間食物競(jìng)爭(zhēng)較低。通過(guò)食性分析計(jì)算的營(yíng)養(yǎng)層級(jí)顯著高于同位素分析的營(yíng)養(yǎng)層級(jí)，這種差異主要可能是由于兩種評(píng)估營(yíng)養(yǎng)

8、層級(jí)方法的營(yíng)養(yǎng)基準(zhǔn)值選擇不同和魚(yú)類(lèi)個(gè)體大小的差異導(dǎo)致。
　　(4)于2011年10月、11月和2014年3月庫(kù)區(qū)水位穩(wěn)定時(shí)期，利用BiosonicsDT-X回聲魚(yú)探儀對(duì)大寧河靜水區(qū)域的魚(yú)類(lèi)資源量及其時(shí)空分布特征進(jìn)行了水聲學(xué)調(diào)查（3月為晝夜水聲調(diào)查）。結(jié)果顯示10月探測(cè)調(diào)查的魚(yú)類(lèi)目標(biāo)強(qiáng)度值（TS值）平均為(-62.97±5.61)dB，11月探測(cè)平均TS值為（-63.94±5.49）dB，差異明顯。兩個(gè)月的魚(yú)類(lèi)目標(biāo)所在平均水深存在顯

9、著差異，11月份相對(duì)于10月份，魚(yú)類(lèi)總體向下層移動(dòng)趨勢(shì)。10月大寧河探測(cè)河段魚(yú)類(lèi)密度平均值為5.70尾/1000m3，11月的平均值為5.43尾/1000m3，兩月的魚(yú)類(lèi)密度無(wú)顯著差異。將大寧河河段類(lèi)型分為峽谷區(qū)和庫(kù)灣敞水區(qū)，在峽谷河段兩個(gè)月份的魚(yú)類(lèi)密度總體分布存在顯著差異，而庫(kù)灣敞水河段兩個(gè)月的魚(yú)類(lèi)密度總體分布差異不顯著。峽谷河段魚(yú)類(lèi)密度的平均值為2.70尾/1000m3，庫(kù)灣敞水河段魚(yú)類(lèi)密度的平均值為7.52尾/1000m3，不同類(lèi)

10、型河段的魚(yú)類(lèi)密度具有顯著差異。晝夜對(duì)比探測(cè)結(jié)果表明魚(yú)類(lèi)密度總體分布并沒(méi)有顯著差異，但白天魚(yú)類(lèi)目標(biāo)所在平均水深低于晚上所在水深，說(shuō)明夜晚魚(yú)類(lèi)有向上層移動(dòng)的趨勢(shì)。總體上，大寧河魚(yú)類(lèi)密度分布與河谷形態(tài)有一定關(guān)系，可能是由于餌料資源分布的不均勻?qū)е碌?。魚(yú)類(lèi)晝夜有遷移的趨勢(shì)，是魚(yú)類(lèi)的攝食機(jī)會(huì)和被捕食風(fēng)險(xiǎn)權(quán)衡的結(jié)果。
　　(5)基于2011年-2012年調(diào)查的數(shù)據(jù)構(gòu)建了大寧河靜水區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)Ecopath模型，分析大寧河下游靜水區(qū)生態(tài)系統(tǒng)食物

11、網(wǎng)的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系和能量流動(dòng)途徑。模型將大寧河水生生態(tài)系統(tǒng)劃分為20個(gè)功能組，各個(gè)功能組的有效營(yíng)養(yǎng)級(jí)變化范圍為1.0～3.3。將各功能營(yíng)養(yǎng)級(jí)分解后，所有功能組可以分為6個(gè)離散型的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)主要發(fā)生在第Ⅰ至第Ⅳ營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間。大寧河系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率變化范圍為1.7％～22.1％，平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)為5.7％，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率低。大寧河初級(jí)生產(chǎn)者食物鏈的能量流動(dòng)占大寧河生態(tài)系統(tǒng)總能量流動(dòng)的54.13％，碎屑食物鏈的能量流動(dòng)占總能流的

12、45.87％。大寧河下游水生生態(tài)系統(tǒng)總流量為35239.94t/(km2·a)，其中總初級(jí)生產(chǎn)量(TPP)、總呼吸量(TR)和總生物量(TB)分別為14544.35 t/(km2·a)，1088.78 t/(km2·a)和130.35t/(km2·a)。大寧河水生生態(tài)系統(tǒng)總體特征表明，系統(tǒng)的TPP/TR值、系統(tǒng)總P/B系數(shù)均較高，而其他指標(biāo)如系統(tǒng)連接指數(shù)(CI)、系統(tǒng)雜食指數(shù)(SOI)、Finn's循環(huán)指數(shù)和Finn's平均路徑長(zhǎng)度的值