????連續(xù)的河流生境對水生生物尤其是魚類具有重要的意義，但梯級水電引起的河流生境片段化會導(dǎo)致魚類生物多樣性下降。梯級水電使河流連通性受到阻隔，魚類洄游受阻，以及水文情勢的改變導(dǎo)致魚類原有的棲息生境消失，魚類繁殖受到影響。水生環(huán)境的變化與魚類種群生態(tài)類型組成息息相關(guān)，作為水環(huán)境中高級的捕食者，梯級水電開發(fā)下魚類資源的穩(wěn)定性及可持續(xù)性備受學(xué)者關(guān)注。

????凌恩生物客戶重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院通過eDNA宏條碼技術(shù)對對烏江干流全面系統(tǒng)的魚類資源現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。本期邀請一作程如麗老師對文章進(jìn)行了解讀分享。

文章信息

標(biāo)題：eDNA metabarcoding reveals differences in fish diversity and community structure in heterogeneous habitat areas shaped by cascade hydropower

期刊：Ecology?and?Evolution

第一作者：程如麗

通訊作者：沈彥君

Doi:?10.1002/ece3.10275

摘要

????淡水生態(tài)系統(tǒng)受到人類活動的巨大威脅，其中生境改變最為明顯，是魚類多樣性下降的重要原因之一。這種現(xiàn)象在烏江尤為突出，烏江干流連續(xù)河道已被梯級水電分割成多個相互隔離的江段。由于常規(guī)調(diào)查方法對生態(tài)環(huán)境具有侵入性，本研究采用高效、無創(chuàng)的環(huán)境DNA元條形碼（eDNA）方法對烏江干流12個江段進(jìn)行水生態(tài)調(diào)查。結(jié)果表明，烏江干流原本以喜流水魚類為主的魚類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。烏江干流各庫區(qū)魚類物種多樣性和物種組成存在差異。受梯級水電、過度捕撈等人為因素影響，該地區(qū)魚類種類已減少，同時，魚類種群呈現(xiàn)出物種小型化的趨勢，本土魚類受到嚴(yán)重威脅。

研究背景

????烏江是長江上游右岸最大的支流，發(fā)源于烏蒙山麓，流經(jīng)云南、貴州、重慶、湖北4個省，最后在重慶市涪陵區(qū)注入長江。自1970年烏江渡水電站興建至今，目前烏江干流已開發(fā)至11級。烏江干流梯級電站采取首尾相接的方式，自然流水生境逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的湖庫緩流生境，造成水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈、生物多樣性、生物群落結(jié)構(gòu)和資源量等發(fā)生變化，對魚類群落影響尤其明顯。此前，烏江干流較為全面的漁業(yè)資源數(shù)據(jù)年限都較遠(yuǎn)，近些年的數(shù)據(jù)大多都集中在烏江干流的中下游或是個別單獨的庫區(qū)，不能全面反映烏江干流現(xiàn)有水電開發(fā)背景下的魚類種類組成及物種多樣性變化情況。因此，我們需要了解當(dāng)前烏江干流全面系統(tǒng)的魚類資源現(xiàn)狀，采取合理的措施減少由人為活動所帶來的不利影響，以便進(jìn)一步保護(hù)烏江流域的魚類多樣性。

結(jié)果

1. 不同江段魚類群落差異

????從整體上看，各江段的Alpha分析指數(shù)各有不同，部分江段間還存在顯著差異，表明各江段間的魚類多樣性存在一定差異。各江段魚類多樣性的差異有可能來源于各個大壩的建造，大壩的修建阻隔了魚類的基因交流以及引起魚類組成的變化，隨著時間的推移，導(dǎo)致不同江段的魚類多樣性發(fā)生了顯著的變化。

????本研究Bata多樣性分析顯示，DF庫區(qū)和YZD庫區(qū)的魚類組成相似，PS、ST、YP和FL江段的魚類組成相似，GPT庫區(qū)和PD庫區(qū)的魚類組成相似。研究表明，水庫庫區(qū)魚類群落結(jié)構(gòu)組成隨著水庫運行時間的增長而不斷變化，并且還與庫區(qū)支流生境、水庫庫容以及水流流速等因素息息相關(guān)。

????本次eDNA結(jié)果顯示，各庫區(qū)魚類組成類型在序列豐度上以廣適性、喜緩靜水和喜底棲和中下層為主，這與烏江原有的魚類組成結(jié)構(gòu)有較大差異，據(jù)調(diào)查，烏江干流原以喜流水的魚類為主，其次是廣適性魚類。烏江干流魚類多樣性正在下降，這可能與烏江梯級水電的開發(fā)相關(guān)。通常水電大壩的修建，會導(dǎo)致河流流速降低，泥沙沉積，底棲餌料生物增多，更適合喜緩流或靜水生活的魚類生存，而喜流水生活的魚類生存空間將被壓縮，導(dǎo)致數(shù)量減少，此時廣適性和喜緩靜水的魚類在該條件下生存更會展現(xiàn)出優(yōu)勢。

2. 本土魚類物種的減少

????外來物種的入侵極大地威脅著烏江干流的本土魚類種群。入侵主要是由人為行為引起的，如養(yǎng)殖場逃逸、盲目引進(jìn)、無序放生等。水庫蓄水和河流水文條件的變化，水庫中的外來魚類在爭奪餌料和生存空間方面比本地魚類更具有優(yōu)勢，從而導(dǎo)致本地魚類種群減少甚至滅絕。本研究結(jié)果表明，烏江干流的外來魚類數(shù)量逐漸增加，而本土魚類數(shù)量呈減少趨勢。

????eDNA結(jié)果顯示，各江段相對序列豐度極高的魚類和基于相對序列豐度的棲息流速生態(tài)類型中，喜流水魚類所占比例較低，表明烏江原本以喜流水魚類為主的魚類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。烏江作為一條典型的山區(qū)河流，在自然狀態(tài)下?lián)碛写罅康牧魉?，但庫區(qū)的建設(shè)導(dǎo)致原有的流水生境急劇減少，從而導(dǎo)致了喜流水魚類種群數(shù)量的減少甚至滅絕。此外，我們發(fā)現(xiàn)烏江干流相對序列豐度極高的物種目前大多是張氏?、子陵吻蝦虎魚及馬口魚等小型魚類，這暗示烏江干流魚類可能趨于物種小型化。

3. eDNA與歷史記錄魚類物種的比較

????本研究采用eDNA方法在烏江干流檢測到97種淡水魚類。與歷史數(shù)據(jù)相比，檢出率為50.26%，兩者共有物種達(dá)72個。同時，本次調(diào)查結(jié)果在科層面與歷史數(shù)據(jù)較為相似，均為其中鯉科占絕對優(yōu)勢，其次是鲿科，最后是鰍科。上述結(jié)果表明，eDNA調(diào)查結(jié)果與烏江歷史魚類組成接近，體現(xiàn)了eDNA方法在烏江流域的適應(yīng)性，可用作傳統(tǒng)方法的輔助工具。

結(jié)論

????本研究結(jié)果顯示，在梯級水電影響下，烏江干流魚類組成和多樣性在各江段間已產(chǎn)生差異，同時該流域的魚類資源正處于小型化嚴(yán)重，土著魚類急劇減少的威脅中。總的來說，烏江流域魚類急需人們采取相應(yīng)措施進(jìn)行保護(hù)。本研究受國家自然科學(xué)基金和重慶市自然科學(xué)基金資助！重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院水生態(tài)健康與環(huán)境安全研究團(tuán)隊主要從事水生生物多樣性保護(hù)，生物適應(yīng)性演化過程和機(jī)制等研究。研究團(tuán)隊不僅具有豐富的野外調(diào)查經(jīng)驗，也有扎實的室內(nèi)分子實驗和生物信息學(xué)分析基礎(chǔ)，目前主持國家自然科學(xué)基金、省部級項目以及其他水生態(tài)調(diào)查評估等橫向課題10余項。團(tuán)隊成員不僅具有豐富的野外調(diào)查經(jīng)驗，也有扎實的室內(nèi)分子實驗和生物信息學(xué)分析基礎(chǔ)，前期已在Nature Ecology and Evolution、Molecular Ecology Resource、Science Bulletin、Ecology and Evolution、水產(chǎn)學(xué)報、水生生物學(xué)報等國內(nèi)外相關(guān)期刊上發(fā)表研究論文30余篇。