中国西北干旱区博斯腾湖与台特玛湖鱼类群落结构、多样性及其环境相关性研究

《Animals》：Fish Community Structure, Diversity, and Their Environmental Correlates in Two Arid-Region Lakes of Northwest China: Bosten Lake and Taitema Lake

　　

博斯腾湖和台特玛湖是中国西北干旱区的重要内陆湖泊，但近年来这些水域的鱼类群落组成变化仍未得到充分研究。研究人员于2023年至2025年间，采用标准化的常规捕捞方法，在博斯腾湖10个采样点及台特玛湖4个采样点开展了鱼类群落调查。三年间，共记录博斯腾湖20种鱼类，隶属7目12科；台特玛湖12种鱼类，隶属6目9科；鲤科（Cyprinidae）在两湖中均为物种最丰富的科。累计观测物种库及按努力量标准化的物种丰富度在博斯腾湖较高，但经Holm校正后，各年份位点水平的丰富度差异不显著。在调整年份效应后，采用精确整位点置换检验显示两湖群落组成存在显著差异（Bray–Curtis PERMANOVA：伪F_1,38 = 37.92，偏R2 = 0.499，p = 0.0010），但多元离散度亦存在差异（PERMDISP：F = 5.46，p = 0.030）。位点限制的PERMANOVA在博斯腾湖（伪F_2,18 = 29.37，偏R2 = 0.765，p < 0.001）和台特玛湖（伪F_2,6 = 156.36，偏R2 = 0.981，精确p = 0.0046）中均检测到年份效应。博斯腾湖具有更高的Margalef丰富度（台特玛湖减去博斯腾湖：?0.818，95%置信区间 ?1.451至?0.185，p = 0.016）和Pielou均匀度（?0.056，95%置信区间 ?0.105至?0.008，p = 0.027），而Shannon–Wiener多样性在两湖间无显著差异（?0.169，95%置信区间 ?0.673至0.335，p = 0.478）。在控制位点和年份后，经错误发现率校正，未发现多样性-环境相关性保持显著；位点内时间尺度的环境-群落协同变化的偏RDA检验亦不显著（伪F_2,24 = 1.285，偏R2 = 0.097，p = 0.1754）。因此，本研究揭示了湖泊间明显的空间分异和湖泊内显著的年间更替，但未能将所保留的环境变量识别为这些格局的统计稳健驱动因子。

# 中国西北干旱区两湖泊鱼类群落结构、多样性及环境关联研究解读

## 一、研究背景与科学问题

鱼类作为水生生态系统的关键功能群，在食物网中占据多个营养级，并通过级联效应对群落结构和水环境产生深远影响。据估计，全球近三分之一的淡水鱼类物种面临灭绝风险。干旱区湖泊地处降水稀缺、蒸发强烈的极端环境，生态系统高度脆弱。传统形态学调查方法在获取鱼类群落基线数据、开展长期监测与比较研究方面仍具有不可替代的价值。然而，目前针对干旱区湖泊鱼类群落结构和多样性的系统性连续调查仍较有限，群落更替格局及其关键环境关联尚不清晰。博斯腾湖是新疆最大的内陆淡水湖，也是中国西北干旱区最具代表性的湖泊之一；台特玛湖作为塔里木河的尾闾湖，是塔里木河流域生态输水的重要节点。在气候变化与人类活动的双重压力下，两湖鱼类资源持续变化，但以往研究多基于单年或短期调查，缺乏多年连续数据的系统分析，群落更替格局及其环境驱动因素仍不明确。为此，研究人员基于2023至2025年的调查数据，旨在分析两湖鱼类群落结构与多样性的时空变化，刻画其年际组成动态及与环境因子的关联，为干旱区湖泊鱼类资源保护和水生态恢复提供观测依据。

## 二、研究内容与主要结论

本研究在博斯腾湖布设10个采样点、台特玛湖布设4个采样点，于2023至2025年每年雨季窗口（6–8月）开展一次鱼类采样，同步测定环境因子。三年累计记录博斯腾湖20种鱼类（隶属7目12科）、台特玛湖12种鱼类（隶属6目9科），鲤科（Cyprinidae）为两湖物种最丰富的科。研究结果表明，两湖鱼类群落组成存在显著的空间分异，且各湖内存在显著的年间更替；博斯腾湖表现出更高的Margalef丰富度和Pielou均匀度，但Shannon–Wiener多样性两湖间差异不显著。环境分析未识别出统计上稳健的多样性-环境或群落-环境关联。研究提供了两湖鱼类群落的详细基线资料，对干旱区湖泊鱼类资源监测与恢复规划具有参考意义。

## 三、关键技术与方法

本研究采用多种互补的分析技术。研究样本覆盖博斯腾湖10个位点和台特玛湖4个位点，2023至2025年每年调查一次，所有位点使用相同的多网具组合方案以保证采样努力量可比。主要方法包括：基于个体数的稀释曲线和基于样本数的物种积累曲线用于标准化物种丰富度比较；线性混合效应模型（LMM）用于检验多样性指数的湖泊效应；Bray–Curtis相异度基础上的置换多元方差分析（PERMANOVA）和多元离散度检验（PERMDISP）用于群落组成差异检验；环境和群落关系通过偏冗余分析（partial RDA）及重复测量偏相关检验评估；Benjamini–Hochberg错误发现率（FDR）程序用于多重检验校正。

## 四、主要研究结果

### 1. 两湖鱼类群落物种组成特征

基于三年调查，博斯腾湖累计记录20种鱼类（12科），台特玛湖12种（9科），鲤科在两湖中均占最大比例（30.0%和33.3%）。个体稀释曲线显示在相同个体数下博斯腾湖期望物种丰富度高于台特玛湖；样本积累曲线表明丰富度差异并非单纯由位点数量差异驱动。两湖年际物种数均呈下降趋势：博斯腾湖从2023年18种降至2025年10种，台特玛湖从9种降至7种。各年份鲤科比例始终最高。

### 2. 鱼类相对丰度与优势种年际更替

博斯腾湖三年累计优势种为池沼公鱼（Hypomesus olidus，16.8%）和鲫（Carassius auratus，12.9%）；台特玛湖为叶尔羌高原鳅（Triplophysa yarkandensis，31.0%）和鲫（27.7%）。博斯腾湖2023年麦穗鱼（Pseudorasbora parva）丰度最高（16.1%），2024年池沼公鱼骤增至42.9%，2025年降至25.8%而高体鳑鲏（Rhodeus ocellatus）升至21.1%。台特玛湖2023年餐（Hemiculter leucisculus）最高（30.2%），2024年起叶尔羌高原鳅成为最优势种（41.1%和31.6%）。NMDS排序（应力值=0.106）和PERMANOVA证实两湖群落组成显著不同（伪F?,??=37.92，偏R2=0.499，p=0.0010），但PERMDISP显示离散度亦有差异，不能仅解释为中心位置分离。位点限制置换检验检测到显著的年份效应（博斯腾湖p<0.001；台特玛湖精确p=0.0046）。三年间共鉴定博斯腾湖8种年度优势种、台特玛湖6种，优势种组成逐年更替明显。

### 3. 物种多样性、均匀度与丰富度

多样性指数年际动态显示两湖Shannon–Wiener多样性和Pielou均匀度均呈2023至2024年下降、2025年回升的趋势。混合效应模型（以湖和年份为固定效应、位点嵌套于湖为随机截距）表明，调整年份后台特玛湖Pielou均匀度更低（估计差异?0.056，95% CI ?0.105至?0.008，p=0.027）、Margalef丰富度更低（?0.818，95% CI ?1.451至?0.185，p=0.016），而Shannon–Wiener多样性两湖差异不显著（?0.169，95% CI ?0.673至0.335，p=0.478）。位点水平分年物种丰富度差异经Holm校正后不显著。敏感性分析支持结论稳健性，但Shannon–Wiener残差非正态，解读需谨慎。

### 4. 鱼类群落多样性及其与环境因子的相关性

环境主成分分析（PCA）中，PC1和PC2分别解释总环境变异的64.0%和22.6%。在控制位点和年份后，偏RDA检验位点内时间尺度的环境-群落协同变化，结果为不显著（伪F?,??=1.285，偏R2=0.097，p=0.1754）。七个保留环境变量（Secchi深度、水温、pH、溶解氧、盐度、总碱度、总氮）与三个多样性指数之间的重复测量偏相关检验，经湖内Benjamini–Hochberg校正后无一显著（所有q>0.05）。11种常见种与七个环境变量间的77个探索性偏相关系数校正后亦均不显著。因此，未发现任何保留环境变量可被统计支持为多样性或群落组成的独立关联因子。

## 五、讨论与结论

讨论部分指出，博斯腾湖鱼类群落经历了以土著鱼为主、鲫和鲤鱼为主、河鲈为主、池沼公鱼为主的四个阶段的历史更替，持续的外来种引入导致非本地种相继替代；台特玛湖在1972年塔里木河下游断流后于1980年丧失土著鱼类，2000年后生态输水使水域扩大，目前群落以外来养殖种为主。两湖群落动态差异可能反映博斯腾湖长期引种历史与种间竞争、台特玛湖生态输水驱动的快速水文环境变化。然而，本研究未量化放流、扩散、补充和食物网过程，不能将观测变化归因于单一机制。研究局限包括渔获未按网具分别记录、无法计算分网具单位努力渔获量（CPUE），以及三年时长、台特玛湖样本量小、未测量的水文和生物因子可能限制机制推断。较长时间序列的可靠水文与环境数据是未来识别驱动因子所必需的。

研究结论部分可翻译为：2023至2025年间，博斯腾湖记录20种鱼类、台特玛湖记录12种，鲤科为两湖最丰富科。博斯腾湖总体上具有更高的Margalef丰富度和Pielou均匀度，而Shannon–Wiener多样性两湖间无显著差异；经Holm校正后，分年份位点水平的物种丰富度差异不显著。Bray–Curtis分析显示两湖间强烈的组成分化和各湖内显著的随时间变化，β多样性分解证实年间变化很大程度反映物种更替。重复测量偏相关和偏RDA均未检测到保留环境变量与鱼类多样性或群落组成之间的稳健关联。因此，本研究记录了两湖的显著差异和群落时相更替，但未确立其环境成因。这些描述性基线数据可为上述两系统的鱼类资源监测和恢复规划提供参考，但推广至其他干旱区湖泊前仍需进一步研究。