三峽庫區(qū)大寧河魚類食物網的結構及能量流動研究.pdf

1、研究食物網的結構和動力是了解河流生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的基礎途徑，能為河流生態(tài)系統(tǒng)的管理與修復提供理論支持。大寧河是長江三峽庫區(qū)重要的支流之一。三峽庫區(qū)蓄水后，水文情勢變化使得大寧河下游形成了新的河流水庫生態(tài)系統(tǒng)。本研究以大寧河為研究區(qū)域，基于2011年～2014年期間的調查數據，利用同位素分析和腸含物分析技術，研究大寧河食物網的基礎碳來源及食物網內部魚類物種間的營養(yǎng)關系格局，通過構建Ecopath模型方法來描述大寧河食物網的特征和能量流動

2、過程，主要研究結論如下:
　　(1)測定大寧河水域水生消費者和潛在食物有機碳源的碳氮穩(wěn)定同位素自然豐度值，通過IsoSource模型來研究大寧河食物網的基礎碳源流動過程。結果顯示，大寧河四種初級生產者食物碳源（浮游植物、底棲藻類、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的區(qū)分

3、。內源性的藻類和沿岸C3植物是大寧河水生消費者最主要的碳源，但上游和下游各種碳源的相對貢獻比例有一定區(qū)別。下游靜水區(qū)域，浮游植物是最重要的碳源貢獻，而上游流水區(qū)域C3植物成為了最主要的食物碳源。大寧河上下游魚類的食物碳來源差異與大寧河的水文地理環(huán)境密切相關。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的消落帶又為魚類提供了潛在的外源

4、性水生植物的食物來源。而上游水域未受蓄水影響，仍保持原有的溪流環(huán)境，河道兩側有大量植被的河漫灘，使得上游水生消費者的更加依賴于這些營養(yǎng)物質。
　　(2)運用氮穩(wěn)定同位素技術研究了大寧河靜水水域和流水河段主要魚類的氮穩(wěn)定同位素比值和營養(yǎng)層級，對靜水水域不同水文時期相同魚類的營養(yǎng)層級和相同魚類組成的魚類群落的同位素生態(tài)位六個指標進行了比較研究。結果表明，大寧河下游靜水水域魚類δ15N值范圍為4.54‰～17.51‰，營養(yǎng)級處于1.51

5、～3.88，平均營養(yǎng)層級為2.49;上游流水水域魚類的δ15N值范圍為2.25‰～10.81‰，營養(yǎng)層級范圍為1.49～4.01，平均營養(yǎng)層級為2.87。大寧河上游魚類的平均營養(yǎng)層級大于下游靜水水域，是由于上游底棲生物豐富，魚類傾向攝食適口性更高的動物性食物而導致。大寧河下游靜水水域汛期的魚類營養(yǎng)層級較非汛期的值顯著降低，是因為汛期的水文擾動影響魚類攝食中間捕食者，以及水位的降低導致魚類食物競爭增加迫使其攝食低營養(yǎng)水平的食物。大寧河魚類

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，魚類沒有食物和生境競爭的壓力導致。
　　(3)利用腸含物分析方法進一步研究了大寧河水域魚類種間營養(yǎng)關系，同時比較了食性分析和同位素分析兩種方法計算的魚類營養(yǎng)位置。結果表明，大寧河20種主要魚類的食性類型可分為浮游生物食性、草食性、雜食性、肉食性4大類。Levin's標準生態(tài)位寬度指數（Ba）的變化范圍在0.003～0.371之間，平均值為0.230。雖然大寧

7、河魚類可選的餌料食物種類比較豐富，但Ba指數和食物種類數并沒有相關性，該指數較低說明大多數魚類更加傾向于某一類更加適口的食物種類，優(yōu)勢餌料生物明顯。在大寧河魚類間，Pianka's食性重疊指數大于0.6的組合僅占所有組合的7.89％，說明大寧河魚類間不存在較強的食物競爭，水域食物與生境資源的多樣性使得主要魚類種間的生態(tài)位重疊度小，種間食物競爭較低。通過食性分析計算的營養(yǎng)層級顯著高于同位素分析的營養(yǎng)層級，這種差異主要可能是由于兩種評估營養(yǎng)

8、層級方法的營養(yǎng)基準值選擇不同和魚類個體大小的差異導致。
　　(4)于2011年10月、11月和2014年3月庫區(qū)水位穩(wěn)定時期，利用BiosonicsDT-X回聲魚探儀對大寧河靜水區(qū)域的魚類資源量及其時空分布特征進行了水聲學調查（3月為晝夜水聲調查）。結果顯示10月探測調查的魚類目標強度值（TS值）平均為(-62.97±5.61)dB，11月探測平均TS值為（-63.94±5.49）dB，差異明顯。兩個月的魚類目標所在平均水深存在顯

9、著差異，11月份相對于10月份，魚類總體向下層移動趨勢。10月大寧河探測河段魚類密度平均值為5.70尾/1000m3，11月的平均值為5.43尾/1000m3，兩月的魚類密度無顯著差異。將大寧河河段類型分為峽谷區(qū)和庫灣敞水區(qū)，在峽谷河段兩個月份的魚類密度總體分布存在顯著差異，而庫灣敞水河段兩個月的魚類密度總體分布差異不顯著。峽谷河段魚類密度的平均值為2.70尾/1000m3，庫灣敞水河段魚類密度的平均值為7.52尾/1000m3，不同類

10、型河段的魚類密度具有顯著差異。晝夜對比探測結果表明魚類密度總體分布并沒有顯著差異，但白天魚類目標所在平均水深低于晚上所在水深，說明夜晚魚類有向上層移動的趨勢?？傮w上，大寧河魚類密度分布與河谷形態(tài)有一定關系，可能是由于餌料資源分布的不均勻導致的。魚類晝夜有遷移的趨勢，是魚類的攝食機會和被捕食風險權衡的結果。
　　(5)基于2011年-2012年調查的數據構建了大寧河靜水區(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、網的營養(yǎng)關系和能量流動途徑。模型將大寧河水生生態(tài)系統(tǒng)劃分為20個功能組，各個功能組的有效營養(yǎng)級變化范圍為1.0～3.3。將各功能營養(yǎng)級分解后，所有功能組可以分為6個離散型的營養(yǎng)級，而營養(yǎng)物質流動主要發(fā)生在第Ⅰ至第Ⅳ營養(yǎng)級之間。大寧河系統(tǒng)各營養(yǎng)級的營養(yǎng)轉化效率變化范圍為1.7％～22.1％，平均營養(yǎng)級為5.7％，各營養(yǎng)級營養(yǎng)轉化效率低。大寧河初級生產者食物鏈的能量流動占大寧河生態(tài)系統(tǒng)總能量流動的54.13％，碎屑食物鏈的能量流動占總能流的

12、45.87％。大寧河下游水生生態(tài)系統(tǒng)總流量為35239.94t/(km2·a)，其中總初級生產量(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系數均較高，而其他指標如系統(tǒng)連接指數(CI)、系統(tǒng)雜食指數(SOI)、Finn's循環(huán)指數和Finn's平均路徑長度的值