基于改良多网目刺网的标准化湖泊鱼类群落评估以降低鱼类死亡率

《Ecological Indicators》：Standardized lake fish community assessment using modified multi-mesh gillnets to minimize fish mortality

　　

基于鱼类种群评估湖泊生态状况的系统通常依赖于使用传统欧洲标准化委员会（European Committee for Standardization, CEN）刺网的渔获量。一种以减少小网目面积并增加大网目面积所设计的改良型刺网（modified gillnet, MOD），旨在降低渔获量与死亡率，同时保留生态评估所需信息，此前已在两个大型深水阿尔卑斯山前湖泊中得到验证。本研究于2018年至2022年调查了其在较小水体中的适用性，包括两个自然湖泊、两个水库和六个人工湖。与CEN刺网相比，MOD刺网将鱼类渔获量/死亡率降低了42.0 ± 15.94%（范围4.0%~59.4%）。在湖泊和采样年份中，MOD刺网在物种检出数、群落组成和单位网面积渔获量方面与CEN刺网结果一致。两种网型的特定体长可捕性没有差异。MOD刺网在人工湖中表现出更高的物种累积速率。就水框架指令（Water Framework Directive, WFD）的度量指标而言，这可能是欧洲鱼类生态调查最重要的应用，两种网型获得了相似的数据，证实新型MOD刺网是鱼类群落监测中生态有益且经济高效的替代方案。

本研究围绕湖泊鱼类群落生态监测的核心需求，系统评估了改良型多网目刺网（modified gillnet, MOD）在多样化的中小型湖泊中的适用性。研究背景源于欧盟《水框架指令》（Water Framework Directive, WFD）对成员国湖泊生态状况评估的强制性要求，其中鱼类群落作为四大生物指标之一，需要对其单位努力渔获量、物种组成和年龄结构进行标准化监测。传统欧洲标准化委员会（European Committee for Standardization, CEN）标准刺网是目前广泛采用的标准工具，但其采样过程侵入性强，渔获个体无法存活，造成显著生态负担和伦理问题，且劳动强度较高。先前研究已在大而深的阿尔卑斯山前湖泊中验证了MOD网在降低鱼类死亡率、缩减劳动时间方面的潜力，但尚不确定其在更小且水环境因子差异显著的水体中是否仍保持同等监测效能。

为弥补上述空白，研究人员于2018年至2022年夏季，在德国西南部十个面积大于50公顷的湖泊中开展了CEN网与MOD网的配对比较采样。研究水体涵盖两个自然湖泊、两个水库和六个人工湖，其中三个人工湖与莱茵河水系连通；湖泊营养状态从寡营养到富营养，最大深度和湖面积亦有明显跨度。通过同夜同点位布设两种网型，并在底栖与远洋带的不同水深层次同步采集，研究人员系统比较了渔获量、物种检出率、体长结构和群落组成等相关指标。

研究采用的关键技术方法包括：第一，广义线性混合模型（generalized linear mixed model, GLMM），用于量化网型和深度层对物种数、单位面积尾数（number per unit effort, NPUE）、单位面积生物量（catch per unit effort, CPUE）及总渔获数的影响，并通过分层自助抽样验证不平衡设计下的结果稳健性；第二，基于Weibull函数的物种累积曲线模型，比较两种网型在各湖型中的物种检出速率；第三，非度量多维尺度分析（non-metric multidimensional scaling, nMDS）和置换多元方差分析（permutational multivariate analysis of variance, PERMANOVA），用于检验群落组成的差异来源；第四，广义加性模型（generalized additive model, GAM），针对欧洲鲈（Perca fluviatilis）和蟪鱼（Rutilus rutilus）两种关键物种评估网型之间的体长特异性选择性差异。此外，还应用德国湖泊生态评估系统（DeLFI-Site）对两种网型的数据进行生态状况分类比较。

研究结果分为以下几个方面。第一，鱼类群落特征显示，采样中共获得728尾至9154尾不等的鱼类个体，欧洲鲈是各湖最优势物种，平均占比48.8%；非本地种在人工湖中广泛存在，个别湖中入侵种占比超过27%。第二，CEN网与MOD网的渔获量比较表明，底栖MOD网的平均渔获量减少35.8 ± 13.6%，远洋带减少49.2%，两带合计平均减少42.0 ± 15.94%，证明MOD网能有效降低鱼类死亡率。第三，面积校正后的NPUE和CPUE分析显示，MOD网的单位面积尾数虽低于CEN网，但单位面积生物量无系统性差异，原因在于小网目面积缩减导致大量小型个体的捕获损失，被大网目面积增加所捕获的少量大型个体生物量所补偿。第四，GLMM结果确认，无论底栖还是远洋带，网型对检出物种数均无显著影响，MOD网显著降低了NPUE和总渔获数，但CPUE无显著差异；深度层和湖型是影响鱼类群落的重要协变量。第五，物种累积曲线显示，MOD网在人工湖中物种检出速率显著更高，其中在水库中检出率提高约83%，在非连通人工湖中提高约42%，在自然湖中几乎无差异。第六，GAM分析表明，欧洲鲈与蟪鱼的体长特异性可捕性曲线在两种网型中广泛重叠，MOD设计未改变关键物种的长度选择性。第七，基于DeLFI指标的湖泊评估显示，两种网型产生的生态质量比（Ecological Quality Ratio, EQR）结果总体一致，观测到的个别差异主要来自稀有物种的随机捕获，而非网型间的系统性偏差。

在讨论中，研究人员指出MOD网在降低鱼类死亡率和劳动成本的同时，并不损害WFD评估所需的信息质量。虽然部分深层水带未纳入网型对比，但夏季鱼类主要分布于浅水层，且深层CEN网未捕获到对评估有额外贡献的物种，因此影响有限。此外，针对非本地种在人工湖中高比例出现的现象，研究人员建议未来在湖泊评估体系中增设非本地种压力指标，以反映入侵种对本土鱼类群落的负面影响。研究最终结论强调，MOD网在中欧小型湖泊中的监测表现与CEN网完全可比，且总体死亡率显著更低，因此推荐环保部门和保护机构在未来的湖泊长期监测计划中采纳该网型作为可持续的替代方案。