淡水鱼类环境DNA宏条形码引物的筛选及其在千岛湖的应用

基于环境DNA(eDNA)技术的鱼类多样性监测方法因具有灵敏度高、对目标生物无伤害以及成本低等特点,近年来在国内外得到了广泛应用。eDNA方法的有效性往往取决于宏条形码引物的选择,尽管目前已经有一些鱼类环境DNA宏条形码引物,但较少有研究综合评估这些引物的检出效果。本研究评估了来自COI、Cytb、12S rRNA和16S rRNA基因的29对鱼类eDNA宏条形码引物(包括本研究设计的2对和从国内外文献中引用的27对引物),首先基于计算机模拟PCR(in silico PCR)进行了初步分析,随后通过高通量测序对其中效果较好的17对引物开展了更进一步的验证,结果显示:计算机模拟PCR结果良好的引物在进行高通量测序时并非全部表现良好,表明引物的筛选不能仅仅依靠计算机模拟PCR;具有更长扩增片段长度的宏条形码引物并没有获得理想中更好的扩增效果,表现效果好的引物大多是扩增片段长度处于200~300 bp之间的引物;相对于COI和Cytb而言,12S rRNA引物与16S rRNA引物均具有良好的扩增效果,适宜作为鱼类环境DNA宏条形码而用于鱼类多样性研究;同时,鉴于当前的鱼类DNA条形码数据库尚不完备以及不同引物的特性不同,使用多对引物将大大增加物种的检出概率和eDNA研究的可信性。本研究展示了eDNA在评估生物多样性方面的潜力,有助于将来的鱼类eDNA研究,从而为鱼类多样性的保护提供参考。     

鄱阳湖流域蚌类环境DNA宏条形码引物的筛选验证

环境DNA技术是一种非侵入、高灵敏、高效率且对环境无破坏性,对生物体无损伤的调查工具.为了筛选适合于蚌类环境DNA生物多样性研究的宏条形码引物,本研究通过对鄱阳湖流域24种常见蚌的基因组DNA进行普通扩增和高通量测序筛选了11对引物(设计了9对通用引物及从相关文献中引用了2对引物),结果显示引物cyt b和16S rRNA具有良好的扩增效果和高辨别度.进一步用环境样本(n=6)并结合传统采样技术对这2对引物进行验证,结果表明:使用引物16S rRNA共注释到蚌科物种6属8种,蚌科物种序列占总序列数的26.69%;而使用引物cyt b共注释到蚌科物种4属6种,蚌科物种序列占总序列数的6.60%.引物16S rRNA更适合用于蚌类环境DNA生物多样性研究的宏条形码引物.在生物多样性监测中环境DNA技术可以作为传统方法的有效补充,且同时使用多对引物,可增加可信度和检测率.     

2017—2022年雅砻江甘孜以下干流及部分支流鱼类种类组成及群落结构

基于2017—2022年在雅砻江甘孜以下干流及部分支流的鱼类监测数据,采用多样性指数和多元统计方法分析了该流域的鱼类群落结构。通过在雅砻江干流和6条支流21个采样点的监测及相关文献调研共获得鱼类98种,包括9种国家二级重点保护鱼类和28种长江上游特有鱼类。除干流下游Margalef丰富度指数外,其他区域多样性指数值相差不大;干流上、中、下游和6条支流间鱼类生物多样性不存在显著差异。Cluster分析和NMDS分析表明鱼类群落可以分成6组,ANOSIM检验表明6组间存在显著性差异,6组在海拔和河流等级上存在极显著和显著性差异。分别计算6个聚类组的优势种和常见种,并从栖息类型、食性和产卵类型上进行分析,结果显示6组在栖息类型和产卵类型上差异显著。二滩库区和鳡鱼河静缓流河段优势种为翘嘴鲌(Culter alburnus)、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)等,建议加强对下游流域外来物种的监测,避免发生大规模生物入侵现象。自1980s以来,雅砻江下游流域鱼类种类组成发生了明显变化,推测与梯级电站修建运行等造成生境改变有关。     

低头坝养鱼对上下游局域栖息地和鱼类群落时空格局的影响

河流鱼类的群落特征会随栖息地环境的变化而发生变化.为了解鱼类群落对低头坝养鱼的响应程度,2013—2014年共6次调查了乌龙河(长江下游支流)两个可涉水河段样点(上游坝和下游坝)的环境因子、鱼类多样性及其群落结构.共采集到5目10科21属24种鱼类,以鲤形目鲤科最多,占总数的58.3%.通过解析时空动态变化与局域栖息地条件对鱼类群落的影响,发现季节因素对鱼类群落结构无显著影响,而鱼类群落所在空间位置(上游坝,下游坝)对群落结构差异具有较显著影响,其中上游中华鳑鲏(Rhodeus sinensis)、(Hemiculter leucisculus)、棒花鱼(Abbottina rivularis)、大鳍鱊(Acheilognathus macropterus),下游食蚊鱼(Gambusia affinis)的多度决定了这种差异;而3个栖息地变量(溶解氧浓度、电导率和流速)均对鱼类群落特征具有显著性影响.栖息地环境差异对河流上、下游鱼类群落的影响较大,具体体现在下游样点鱼类的捕获重量、捕获数量、密度、多样性明显下降,推测利用低头坝养鱼是造成这些现象的重要原因.     

蓄水后向家坝库区鱼类物种、分类和功能多样性变化

为了解向家坝水电工程对金沙江下游鱼类多样性的影响,基于2016—2018年邵女坪(库首)、绥江(库中)和桧溪(库尾)3个江段的鱼类群落调查数据,分析了向家坝库区鱼类物种、分类和功能多样性空间格局,结合蓄水前(2011年)和蓄水初期(2015年)的资料,探讨了蓄水后向家坝库区不同维度鱼类多样性的变化趋势。向家坝库区各江段以广适性的瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)和静水性的(Hemiculter leucisculus)占优势,两者的数量百分比分别为30.15%±14.82%和13.91%±11.16%。非度量多维尺度分析显示,蓄水后向家坝库区库首邵女坪和库中绥江鱼类群落差异最小,库首邵女坪和库尾桧溪鱼类群落差异最大;库中绥江在蓄水前、蓄水初期和2016—2018年3个时期的鱼类群落差异均较大,表明蓄水后绥江江段鱼类群落经历了剧烈变化。库区不同江段鱼类Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均表现为:桧溪>邵女坪>绥江,鱼类分类多样性指数和分类差异指数均表现为:桧溪>绥江>邵女坪。库区鱼类摄食、运动和繁殖等不同维度的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度、功能离散度)空间格局不同,但总体上库中绥江鱼类功能丰富度最高,功能均匀度最低。与蓄水前相比,绥江江段鱼类物种、分类多样性呈下降趋势,鱼类功能丰富度和均匀度也有下降趋势。蓄水后绥江江段鱼类群落主要功能性状发生了明显变化,如蓄水前以下位口、纺锤形体型鱼类占优势,蓄水后以端位口、侧扁形体型鱼类占优势。不同维度多样性指数侧重于鱼类多样性的不同方面,结合多种指数分析有利于更全面地了解鱼类群落对环境变化和外界干扰的响应。研究结果有助于深入了解水电工程建设对金沙江下游鱼类多样性的影响,为鱼类多样性保护提供依据,也可为长江“十年禁渔”效果评估提供本底资料。     

太湖流域河流鱼类群落的时空分布

确定河流鱼类群落的时空分布格局及其形成机制是开展鱼类物种多样性保护与管理的科学基础.基于2013年10月和2014年5月共2次对太湖流域57个河道样点的调查数据,初步研究太湖流域河流鱼类群落结构及其多样性的季节动态和空间分布特点.共采集鱼类5051尾,计46种,其中鲤科鱼类26种,占全部物种数的57%.10月份的鱼类多样性显著高于5月份,且2个季度的鱼类群落结构存在显著性差异.5个主要水系间的鱼类多样性差异显著,总体上,沿江水系和洮滆水系鱼类多样性较低,黄浦江水系居中,而南河水系和苕溪水系较高;鱼类群落结构也随水系而显著变化,主要表现为黄浦江水系与洮滆、苕溪和沿江水系呈显著差异.在2个一级生态分区之间,鱼类多样性无显著差异但群落结构显著不同,主要因、鲫、似鳊等优势种及宽鳍鱲、尖头鱥、中华青鳉、食蚊鱼等偶见种的空间分布差异所引起;在4个二级生态分区之间,鱼类多样性和群落结构均存在显著的空间变化.     

水工工程对长江下游渔业的胁迫与补偿

长江下游及河口区鱼类物种丰富,特有性高,能构成渔汛的经济品种均集中在该江段,其可捕的经济鱼类品种及渔获量为全江之首,该水域鱼类区系复杂,是长江物种多样性最为丰富的区域之一,随长江干流上水工建筑的大量建造,江湖被隔绝,洄游通道被阻断,海水的入侵、生境的破碎、水文条件的改变等导致了渔业生态功能的削弱,对下游鱼类可捕量、天然鱼类资源、物种多样性、种质资源产生了严重影响,通过对下游渔业资源特征进行了描述,结合当前重大水工建筑:水电工程、调水工程、航道工程、大桥工程及沙石开采工程,介绍了长江水工工程的规模与现状,探讨了不同工程对鱼类环境业已显现的影响,以及对渔业生态和资源的破坏作用,剖析水工工程对渔业可能造成的潜在伤害,同时就工程规划的设计理念、渔业生态的补偿措施提出了建议,指出渔业部门应尽的责任和义务,提出了保护下游渔业资源和生态环境急待开展的科学研究任务.     

基于多维度指数的雅鲁藏布江鱼类多样性评价及群落构建过程分析

雅鲁藏布江是我国西藏地区最大的河流,孕育着独特的水生生物资源。近年来随着人类活动的干扰与河流开发的推进,亟待对该流域水生生物多样性进行全面调查评估。本研究基于雅鲁藏布江全流域的鱼类资源调查数据,整合物种多样性、功能多样性和系统发育多样性3个维度12项指数,对该流域鱼类多样性进行评价分析。结果显示,24个调查样点中共采集到37种鱼类,隶属于3目7科24属;其中土著鱼类27种,外来鱼类10种;鲤形目鲤科鱼类为优势类群。基于Bray-Curtis相异度的层次聚类可将雅鲁藏布江鱼类群落划分为4组,表现为帕隆藏布汇口以上/以下江段及两个江段内干支流间存在较大差异,这与区域生物地理学过程及河流环境梯度密切相关。利用12项多样性指数对各组群的鱼类多样性进行评估,结果表明,除Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数、平均配对种间系统发育距离指数和平均最近种间系统发育距离(MNTD)指数外,其他指数检测到组间的显著性差异。不同多样性指数之间的相关关系表现各异:与丰富度相关的多项指数间存在显著或极显著的正相关,功能离散度指数和MNTD指数与其他指数间多存在显著或极显著的负相关,表明不同类别的多样性指数各自具有独特的指示价值。基于群落功能性状结构和系统发育结构的检验结果显示,大多数样点驱动鱼类群落聚合的过程为种间竞争排斥,推测与雅鲁藏布江水体营养贫瘠、食物来源稀缺导致的种间营养竞争关系紧张有关。本文整合多维度多样性指数对雅鲁藏布江流域鱼类多样性及群落构建过程进行探究,以期为该流域鱼类资源保护和管理提供科学依据,也为应用多维度指数评价淡水鱼类多样性提供参考借鉴。     

福建敖江流域水域生态系统健康评估

以敖江流域为研究区,通过采集底栖动物、鱼类等样品,结合监测数据分析流域水域生态系统健康状况,并采用指标体系评估方法对水域生态系统进行评估.结果表明:敖江流域水质总体良好,但山仔水库总氮、总磷浓度长期超标,水体存在富营养化和藻类水华暴发生态环境问题;底栖动物种类呈现支流多于干流、河流多于水库的规律;鱼类种类上、中、下游各科物种组成差异不显著,鱼类区系特点具有较明显的热带、亚热带区系特点;流域上游、中游水域生态健康良好,下游水域生态健康一般.     

生境过滤作用对长江下游菜子湖鱼类物种和功能组成的影响

于2018年68月在长江下游菜子湖流域沿岸带、敞水区、湖口和河道4种典型微生境分别设置样点进行鱼类调查,探讨生境过滤对鱼类物种和功能组成的影响.共采集鱼类5目31属43种,其中沿岸带湖泊定居性、山溪河流性及江湖洄游性鱼类物种数均较低,河道山溪河流性鱼类物种数较高.通过对各微生境间物种组成的差异分析,显示出4种微生境条件下的鱼类群落均有显著差异,且沿岸带、敞水区和河道的代表种分别为、鳙、草鱼、鲢,华鳈、光唇蛇鮈、蛇鮈.通过单因素多元方差分析解析不同生境过滤条件下鱼类物种和功能多样性的差异,发现在物种多样性层面,沿岸带的Richness指数和Shannon-Wiener指数显著低于其他微生境;在功能多样性层面,不仅发现沿岸带显著较低的RaoQ指数,同时发现河道的FDiv指数显著高于其他微生境类型.     

澜沧江下游补远江大型底栖动物群落结构的时空分布及其影响因素

自然流淌的支流在维持建坝河流水生生物多样性中起着重要作用。补远江是澜沧江下游的重要一级支流,保持了较为天然的河流状态,人类活动干扰相对较少,是流域土著鱼类保护区和水生生物重要栖息地。在澜沧江流域水电开发的背景下,掌握补远江大型底栖动物群落结构的时空分布及其影响因素,对澜沧江乃至西南河流的水生生物多样性保护和恢复具有重要参考意义。于2019年4月(旱季)和2019年10月(雨季)对补远江的大型底栖动物进行了详细调查,共检出大型底栖动物150个分类单元,隶属于5门7纲68科,其中水生昆虫121种,软体动物20种,蛭类3种,寡毛类2种,甲壳类2种,涡虫、线虫各1种。毛翅目和蜉蝣目为全流域优势类群。补远江底栖动物密度和生物量在旱季和雨季均表现为上游大于中下游,物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数在雨季显著高于旱季。功能摄食类群中,滤食者(41.09%)和收集者(31.81%)占绝对优势,其次为刮食者(11.00%)、捕食者(11.21%),撕食者(4.89%)较少。Mantel检验分析表明,河宽(RW)、硝态氮(NO₃^--N)、化学需氧量(COD_Mn)是影响补远江大型底栖动物群落结构的主要环境因子;不同功能摄食类群所受到的环境影响因素不同。生物指数(BI)和生物监测工作组记分(BMWP)系统评价显示,补远江大部分样点处于良好及以上水平,少数样点处于中等及以下水平,总体水生态状况良好。     

澜沧江梯级水库浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子

筑坝改变河流生源要素迁移转化过程及浮游植物群落分布特征,影响河流生态系统结构与功能。为探究梯级筑坝河流浮游植物群落结构特征及其关键驱动因子,2016年丰水期、2018和2021年丰、枯水期在澜沧江开展了浮游植物群落及相关环境要素的调研。本文重点对比分析了丰水期自然河道段和水库浮游植物间的差异,基于广义相加模型(GAM)建立浮游植物与环境要素间的关系,研究发现:丰水期浮游植物生物量显著高于枯水期,丰、枯水期浮游植物群落结构均呈现上游以硅藻门为主,中下游以绿藻门、蓝藻门为主的变化特征。营养盐和水库的水力停留时间(HRT)是导致上、下游浮游植物生物量差异的关键环境要素;总磷、水温和HRT是影响浮游植物群落多样性指数的主要环境要素;总磷、氨氮是影响丰富度指数的关键环境要素。本研究结果有助于深化理解梯级筑坝河流生态环境效应。     

黄河伊洛河中下游鱼类多样性及群落结构

为了解伊洛河中下游鱼类多样性、群落结构及其与环境因子的关系,于2016年2-12月对伊洛河中下游5个河段开展鱼类多样性及环境调查.共采集鱼类12361尾,43种,隶属于4目9科37属.伊洛河中下游鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson指数变化范围分别为1.75~2.38、2.44~3.63、0.59~0.76和0.73~0.86.各指数均以西草甸河段最高.各河段优势种以（Hemiculter leucisculus）、似鳊（Pseudobrama simoni）、鲫（Carassius auratus）、兴凯鱊（Acheilognathus chankaensis）和鳑鲏属（Rhodeus）等小型或广适性鱼类为主.丰度/生物量比较（ABC）曲线显示,除西草甸河段外,各河段优势鱼类群落均受到不同程度的干扰.其中七里铺和黑石关鱼类群落处于严重干扰状态,以小型鱼类或大型鱼类的幼鱼为主.采用冗余分析方法分析了鱼类群落结构与环境因子的关系,发现除了河床、水流、捕捞等因子以外,氨氮、总磷浓度与pH是导致伊洛河中下游鱼类群落结构差异的主要影响因子.针对伊洛河鱼类多样性现状,建议加强流域水质监管,恢复河流连通性,推进保护区全面禁渔,开展生态修复等以恢复伊洛河河流健康.     

鄱阳湖水龄季节性变化特征

基于环境水动力学模型EFDC源程序,建立了染色剂模型和水龄模型,在将模型与航测水文数据验证吻合的基础上,分别计算了鄱阳湖自然条件下春、夏、秋、冬季的水龄和倒灌前后鄱阳湖染色剂和水龄分布的变化,以及五河水系各分支河流水龄.分季节的水龄计算表明鄱阳湖水体交换受季节性来水影响明显.夏、秋季的水龄相对较小,在多数年份又受到长江水倒灌的影响导致水龄有所增大;冬、春季水龄较大,亦无长江水倒灌现象,相较于夏、秋季,水域面积明显减少.分支流的水龄计算表明,西南湖区的水体交换主要受到赣江的影响,西北湖区水体交换主要受到修水和赣江的影响,南部湖区主要受到抚河与信江的影响,东部湖区主要受到饶河的影响,湖心区和入江水道则受到五河水系的综合影响.同时水龄的研究表明拟建的鄱阳湖水利枢纽工程"调枯不调洪"的原则是合理的,为鄱阳湖水利枢纽工程论证提供了重要的参考依据.     

黄河上游茨哈峡至积石峡段鱼类资源调查(2005-2010年)

2005-2010年对黄河上游茨哈峡至积石峡河段进行鱼类资源调查.结果表明,该河段分布有鱼类39种,分别隶属6目9科29属.鲤形目为主要类群,共2科8亚科20属27种,鲤科16属16种,鳅科4属11种;鲑形目2科3亚科4属5种;鲈形目2科2属4种;鲇形目、鳉形目、合鳃鱼目各1科1属1种.采集到鱼类36种,新增补鱼类7种(其中土著鱼类1种,外来鱼类6种).Margalef丰富度指数为0.692~1.753,香农威纳生物多样性指数为0.796~1.734,Shannon-Wiener改进指数为2.699~9.349,Wilhm改进指数为0.733~1.839,辛普森指数为0.406~0.764,Pielou指数为0.495~0.850.这表明该河段鱼类多样性不高,各样点间差异不显著,但不同水域渔获物组成存在一定的差异.本文对重要土著鱼类和外来鱼类的生态习性进行调查,并对鱼类资源衰退进行分析,提出了保护建议.     

三峡库区汉丰湖鱼类群落结构的季节变化

为了解汉丰湖鱼类群落结构的季节变化特征,以便为汉丰湖鱼类资源的合理利用及保护提供理论依据,于2014年12月、2015年4、7和10月按季度共4次对汉丰湖鱼类群落结构进行调查与分析.结果表明:共采集到鱼类8538尾,38种,隶属于5目9科32属;其中,鲤形目鱼类有28种,占总物种数的73.68%.鱼类组成以湖泊定居性种类为主,瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)、蛇鮈(Saurogobio dabryi)、银鮈(Squalidus argentatus)、鲫(Carassius auratus)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)、鲤(Cyprinus carpio)和贝氏(Hemiculter bleekeri)为汉丰湖的重要优势种,占总尾数的67.45%.汉丰湖鱼类群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielous均匀度指数和Margalef丰富度指数在冬季最高,而Pielous均匀度指数在不同季节相对稳定.Jaccard群落相似性指数较高,季节间种类相似度较高.鱼类群落稳定性分析表明,冬季稳定性最高,其次为春季,夏季稳定性最低.湖泊生境尤其是水位的变化对汉丰湖鱼类群落结构影响明显.