新聞科研進(jìn)展
水生所關(guān)于淺水湖泊不同生態(tài)類型小型魚類對浮游生物群落和水質(zhì)的作用機(jī)制研究取得進(jìn)展
小型魚類處于食物鏈的中間環(huán)節(jié)，能將生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)與能量從低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級傳遞，對維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能起著重要的作用?，F(xiàn)階段受人類活動過度干擾的影響，長江中下游淺水湖泊中的大型魚食性魚類種群資源量銳減，而小型魚類憑借成熟時間早、生長速度快、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(qū)的淺水湖泊將面臨更為嚴(yán)峻的魚類群落小型化和水體富營養(yǎng)化等問題。因此，小型魚類的過量增長會對湖泊生物結(jié)構(gòu)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)問題。
近期，中國科學(xué)院水生生物研究所劉家壽研究員團(tuán)隊以長江中下游淺水湖泊中的優(yōu)勢小型魚類（鯽：底層雜食性魚類；？：浮游生物雜食性魚類；大鰭鱊：浮游生物雜食性魚類；似鱎：浮游動物食性魚類）為實(shí)驗對象進(jìn)行受控實(shí)驗，探究了不同類型小型魚類對水質(zhì)和浮游生物的作用機(jī)理（圖1）。
圖1 實(shí)驗設(shè)計示意圖（NF組：無魚類放養(yǎng)；AMA組：放養(yǎng)大鰭鱊；CAU組：放養(yǎng)鯽；HLE組：放養(yǎng)？；TSW組：放養(yǎng)似鱎）
研究表明，有小型魚類處理組的主要水質(zhì)指標(biāo)、浮游植物豐度和生物量、藍(lán)藻門的相對豐度和相對生物量高于無魚對照組，而大型浮游動物的相對豐度和生物量低于對照組（圖2，圖3），說明過多的小型魚類可負(fù)面影響湖泊的水質(zhì)狀況，并導(dǎo)致浮游動物群落的小型化，促進(jìn)藻類（特別是藍(lán)藻）的生長。
圖2 實(shí)驗期間各處理組主要水質(zhì)指標(biāo)的均值變化（TN：總氮；TP：總磷；CODMn：高錳酸鹽指數(shù)；TUR：濁度；Chl.a：葉綠素a；TLI：綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)）
圖3 實(shí)驗初始和結(jié)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）、浮游動物相對豐度和總豐度（C）、浮游動物相對生物量和總生物量（D）
對比不同類型小型魚類對水質(zhì)和浮游生物的作用效果，發(fā)現(xiàn)似鱎對水質(zhì)和浮游生物群落的負(fù)面影響強(qiáng)于大鰭鱊、鯽和？，主要與似鱎通過捕食大型浮游動物產(chǎn)生更顯著的下行效應(yīng)有關(guān)（圖2，圖3）。結(jié)構(gòu)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？主要通過擾動底泥促進(jìn)內(nèi)源營養(yǎng)鹽釋放的途徑作用于水質(zhì)和浮游生物，而似鱎則主要通過對大型浮游動物的捕食作用來影響生態(tài)系統(tǒng)（圖4）。
圖4 不同處理組中小型魚類、葉綠素a、濁度和總磷的結(jié)構(gòu)方程模型（箭頭的方向代表從獨(dú)立變量到因變量，箭頭上的數(shù)字對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的路徑系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)表示關(guān)系的相對強(qiáng)度。顯著路徑系數(shù)和非顯著路徑系數(shù)分別用實(shí)線和虛線表示；藍(lán)色和紅色箭頭分別表示因果關(guān)系的正流和負(fù)流。星號表示顯著性：P < 0.001 （***），0.01 < P < 0.05（*））
小型魚類已成為長江中下游淺水湖泊中的主要優(yōu)勢類群。但在湖泊生態(tài)修復(fù)進(jìn)程中，這些小型魚類（尤其是小型浮游動物食性魚類）因體型小、生活周期短和經(jīng)濟(jì)價值低等特點(diǎn)而往往被忽略。該研究通過比較分析小型浮游動物食性魚類（似鱎）與三種小型雜食性魚類（大鰭鱊，鯽和？）的作用效果，揭示了長江中下游淺水湖泊不同類型優(yōu)勢小型魚類對水質(zhì)和浮游生物的作用機(jī)制，研究結(jié)果可為長江中下游淺水湖泊的水質(zhì)保護(hù)及漁業(yè)資源管理提供理論基礎(chǔ)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)會人才項目（2019331）、國家大宗淡水魚產(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(dǎo)。
近期，研究團(tuán)隊圍繞長江中下游淺水湖泊的小型魚類資源利用及魚類群落調(diào)控技術(shù)開展系列研究，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)