城市化新热带流域的鱼类群落：环境因子在旱季和雨季的影响

《International Review of Hydrobiology》：Fish Assemblages in an Urbanized Neotropical Basin: Influence of Environmental Factors Across Dry and Rainy Periods

　　

本研究调查了季节和环境干扰对巴西东南部巴拉那河子流域索罗卡巴流域新热带河流鱼类群落的影响，基于对49个物种1196尾个体的采样，其中包括两个非本地物种和一个濒危物种。雨季记录到较高的物种丰富度和丰度，但群落结构在时期之间保持稳定，表明其对气候变化的恢复力。各河流表现出显著差异：索罗卡巴河以高多样性和低优势度著称，而乌纳河表现出最低的丰富度和最高的优势度，反映了人为影响的梯度。河岸植被、急流和底质等变量对物种分布的影响大于季节性因素。较大的河流支持更高的丰度，但栖息地退化，特别是河岸植被的丧失，威胁着当地生物多样性。尽管卫生设施取得进展，但污染和入侵物种的存在等问题依然存在。保护工作应优先考虑保护河岸植被、维持具有急流和多样化底质的栖息地，以及管理非本地物种。观察到的稳定性由泛化种和保存完好的河岸森林片段维持，但人为压力仍然是对鱼类区系的主要风险。迫切需要综合管理措施，以协调水资源的人为利用与这些新热带河流的保护。

新热带河流与溪流拥有丰富的鱼类多样性，其群落结构受自然和人为因素共同塑造。季节变化是这些水生生态系统的主要自然调节因子，洪水脉冲通过改变水位、连通性和资源可利用性影响鱼类繁殖与生长。然而，城市化引发的“城市河流综合征”导致河道形态改变和生物多样性丧失，淤积、筑坝等干扰进一步加剧鱼类栖息地破碎化。已有研究多关注单一因素，而将季节性与环境干扰同时纳入分析的研究仍不足。为此，研究人员以巴西东南部巴拉那河上游索罗卡巴河流域为对象，旨在揭示季节性变化与环境因子对鱼类群落结构和组成的相对影响，为保护策略提供依据。该研究论文发表于《International Review of Hydrobiology》。研究人员在2020年7—9月（旱季）和2021年1—3月（雨季）对流域内21个采样点进行鱼类采集和环境测定，共获1196尾个体，隶属49种，其中2种非本地（Coptodon rendalli和Poecilia reticulata），1种濒危（Hyphessobrycon flammeus）。通过置换多元方差分析（PERMANOVA）和非度量多维尺度分析（NMDS）比较旱雨两季群落结构，通过典范对应分析（CCA）分析环境因子与物种分布的关系。结果表明：雨季物种丰富度和丰度较高，但群落结构两季无显著差异，显示较强恢复力；不同河流呈现明显分化，索罗卡巴河多样性高而优势度低，乌纳河则相反；河岸植被、急流和底质类型对物种分布的影响大于季节。研究强调保护河岸植被和维持栖息地异质性的重要性。

技术方法方面，样本来自索罗卡巴河流域21个采样点，涵盖Una、Sorocabu?u、Sorocamirim、Pirapora、Pirajibu、Sarapuí、Ipanema、Tatuí、Itupararanga水库和Sorocaba等水体。使用刺网（网目3—12 cm）、筛网、抄网和拖网采集鱼类，现场用Oakton PCD 650探头测定水温、pH、电导率（μS·cm^?1）、总溶解固体（mg·L^?1），并目视记录流速、底质、河岸植被等环境特征，采用快速评估协议（RAP）评估环境状况。数据分析采用香农-维纳多样性指数、Simpson优势度指数、CCA、NMDS和基于Bray-Curtis相异度的PERMANOVA。环境变量经Hellinger转化和标准化，依据R2和显著性筛选前五个变量。

研究结果主要体现在以下方面。环境特征上，雨季平均水温24.4°C，旱季16.2°C；总溶解固体雨季79.4 ppm，旱季111.7 ppm；pH稳定在6.8—6.9。底质以沙质和粉砂为主，河岸覆盖度从无到密，存在淤积和侵蚀。物种组成上，共记录49种，隶属5目18科，其中Acestrorhamphidae和Loricariidae丰富度最高；Hypostomus ancistroides出现频率达76.2%。雨季记录43种758尾，旱季29种438尾；优势种在雨季为Hypostomus margaritifer（165尾），旱季转为Psalidodon fasciatus（145尾）。河流差异上，Sorocaba河（30种，香农指数2.94）和Sarapuí河（28种，2.84）多样性高且优势度低（分别为0.07和0.09）；Una河仅5种，优势度高达0.69，以Pimelodella meeki为主；大河如Pirapora河有341尾，小支流如Sorocamirim仅12尾。环境与群落关系上，CCA前两轴解释26%的变异，温度、沙底质和黏土底质是主要影响变量；旱季样点在排序空间更分散，雨季更聚集。PERMANOVA显示两季群落结构无显著差异（p=0.091），NMDS应力值0.19，支持两季群落相似。外来种与濒危种方面，Tatuí和Sorocaba河非本地种丰度最高，包括Coptodon rendalli和Poecilia reticulata；Hyphessobrycon flammeus为濒危种。

讨论部分指出，尽管人为影响明显，但鱼类群落季节性稳定，原因包括泛化种占优势、Itupararanga水库的调节作用以及保存完好的河岸森林。城市化导致生物同质化，Una河的高优势度和外来种的出现印证了这一点。底质类型和急流等生境特征对物种分布起关键作用。研究结论可概括为：本研究揭示了索罗卡巴河流域的复杂情景，鱼类群落的季节稳定性与空间尺度的生物同质化并存。群落对季节变化的显著恢复力归因于三个主要因素：耐受性泛化种的支配、Itupararanga水库的稳定效应以及保存完好的河岸森林片段。然而，这种稳定性掩盖了令人担忧的同质化进程，尤其在城市化河段。Hypostomus ancistroides和Pimelodella meeki在受影响河流（如Una河）的显著优势，以及入侵种Coptodon rendalli和Poecilia reticulata在Tatuí和Sorocaba河的存在，表明群落正在逐步简化。结果亟需保护策略考虑这种二元性：流域仍维持显著的beta多样性，但城市化河段的同质化正在加速。保护残余河岸森林和恢复河岸生境是维持该生态系统面对日益增长人为压力的恢复力的优先行动。