尾矿坝内鱼类群落的空间变异

《Aquatic Ecology》:Spatial variation of the fish community in a mine tailings dam

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月29日 来源:Aquatic Ecology 2.2

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  预计采矿区水库内鱼类区系的空间分布会受到筑坝及尾矿渐进沉积所带来的环境变化影响。在此背景下,研究人员评估了巴西亚马逊地区一条筑坝溪流形成的Gelado尾矿坝内5个采样点鱼类群落的分类(taxonomic)与功能(functional)多样性变异。其中2个采样点

  
预计采矿区水库内鱼类区系的空间分布会受到筑坝及尾矿渐进沉积所带来的环境变化影响。在此背景下,研究人员评估了巴西亚马逊地区一条筑坝溪流形成的Gelado尾矿坝内5个采样点鱼类群落的分类(taxonomic)与功能(functional)多样性变异。其中2个采样点受铁尾矿持续沉积的额外影响。研究人员于2006、2007、2008、2009和2021年使用标准化刺网(gill nets)采集鱼类与环境数据。研究人员采用线性混合效应模型(GLMM)与置换方差分析(PERMANOVA)分别评估不同采样点间α多样性与β多样性的差异,并以纵向梯度(longitudinal gradient)与考察年份控制潜在时空自相关。结果显示,仅在有尾矿与无尾矿区域间物种组成(species composition)存在显著差异,而分类结构、功能结构与功能组成在各采样点间无变异;纵向梯度仅对功能均匀度(functional evenness)显著。物种组成差异由Leporinus friderici的丰度与捕获频率变化驱动,且主要出现在有尾矿区域。因此,尾矿沉积效应与纵向梯度对群落空间结构的影响大于局部环境变异(如特定微生境)。结论:相比区域物种库,该鱼类群落物种丰富度低(系45年筑坝的预期效应),且在铁尾矿持续沉积区空间结构发生改变。
研究背景与立项依据:采矿区尾矿坝作为人工生态系统,兼具筑坝形成的纵向缓流—静水梯度与尾矿持续沉积导致的底质替代、浊度升高、微生境均质化等扰动。已有研究多关注自然水体或溃坝事故后的短期响应,对长期运营的铁矿尾矿坝内鱼类群落分类与功能多维度的空间变异尚缺乏系统认知。鉴于尾矿坝在巴西亚马逊地区广泛分布,且单一分类学指标可能掩盖功能性状响应,研究人员以Serra dos Carajás国家森林内1983年筑坝、1986年起接受铁尾矿的Gelado尾矿坝为对象,探究坝内5个滨岸采样点(REJ01、REJ02受尾矿影响;GEL01、GEL02、GEL03未受尾矿影响)的鱼类空间结构。该研究发表于《Aquatic Ecology》,对理解采矿扰动下热带鱼类群落维持机制具有指示意义。
主要关键技术方法:研究人员基于2006—2009年(旱季2006、2007、2021;雨季2008、2009)共5次考察,在5个定位点使用12具标准刺网(网目15—110 mm,面积约40 m2,布放16—18 h)采集鱼类标本并固定存档;同步记录底质、水深、微生境等环境特征。分类多样性以物种丰富度与Pielou均匀度表征;功能多样性选取摄食策略、取食战术、生境利用、游泳模式(基于BEI、BLs、CPt形态指数划分慢/快游)、体长等级5类性状,以模糊隶属度赋值,借助Gower距离构建多维功能空间(PCoA前两轴),计算功能丰富度(functional richness)、功能均匀度与功能离散度(functional divergence),并以群落加权均值(CWM)描述功能组成。统计分析以采样年份为随机效应、采样点与尾矿有无为固定效应、距坝水文距离为连续固定效应,拟合GLMM检验α多样性空间变异;以嵌套PERMANOVA(Gower距离、年内限制置换)检验β组成变异,辅以PERMDISP与SIMPER分解贡献种。
研究结果:
材料与方法(见前述采样与设计,不再重复结论)。
结果:坝内共录23种真骨鱼类(5目10科),无特有或濒危种,Cichlidae(7种)与Characidae(4种)占优;Bryconops melanurus与Serrasalmus rhombeus合计占个体数85%。分类与功能α多样性各指数在5点间及尾矿有无组间均无显著差异;距坝水文距离仅对功能均匀度呈显著正效应。分类组成在尾矿有无组间显著分化(r2=0.081,p=0.02),但在5点间不显著(p=0.09);PERMDISP显示组间离散度同质。分化由Leporinus friderici丰度与出现频率升高驱动(尾矿区偏多),Crenicichla reticulata、Aequidens tetramerus、Tatia intermedia亦呈弱关联但丰度低。功能组成在采样点间(p=0.359)与尾矿组间(p=0.265)均无变异。
讨论:研究人员指出,Gelado尾矿坝鱼类群落整体空间同质化强,局部微生境差异未转化为分类或功能结构分化;尾矿沉积仅重塑物种组成(分类周转),未改变功能性状空间——说明具有相似性状的替代种在尾矿区补偿了原有种的位置。纵向梯度仅作用于功能均匀度,印证缓流—静水过渡对多度分配而非性状谱的筛选。相比区域物种库丰富度偏低,符合45年筑坝老化水库的殖民饱和预期。
结论翻译:Gelado尾矿坝鱼类群落表现出较之区域物种库更低的物种丰富度(系45年筑坝的预期效应),并在铁尾矿持续沉积区域呈现改变的空间结构;尾矿沉积相关效应与纵向梯度对群落空间结构的影响强于局部环境变异(如特定微生境的存在);物种组成差异仅存在于有尾矿与无尾矿区域之间,而分类结构、功能结构与功能组成在各采样点间未现变异;功能均匀度随距坝距离增加显著上升;Leporinus friderici的丰度与捕获频率变化(主要在有尾矿区)是物种组成差异的唯一驱动因素。
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