《Global Ecology and Conservation》：Fish diversity reflects biological invasions and environmental change in highly urbanized Chinese river networks
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城市河流提供重要的生态系统服务并支撑显著的生物多样性，然而由于各种人为胁迫因素，城市河流正经历快速的物种丧失，但其所受的研究关注相对有限。本研究分析了中国人口第三大城市深圳北部的鱼类多样性及其与环境因子的关系。研究人员共采集鱼类标本4115尾，代
摘要专业翻译
城市河流提供重要的生态系统服务并支撑显著的生物多样性，然而由于各种人为胁迫因素，城市河流正经历快速的物种丧失，但其所受的研究关注相对有限。本研究分析了中国人口第三大城市深圳北部的鱼类多样性及其与环境因子的关系。研究人员共采集鱼类标本4115尾，代表50个物种（36个本地种和14个外来种），隶属于5目22科。外来鱼类物种数占总物种数的28.0%，占总丰度的57.3%，占总生物量的85.4%。观澜河（Guanlan River）和公明湖（Gongming Lake）的S?rensen相异度（S?rensen dissimilarity）低于其他研究区域，表明存在生物同质化（biotic homogenization）趋势。鱼类群落结构在深圳北部河网中表现出显著的空间变异，并与环境因子相关，主要与氨氮（ammonia nitrogen）和总氮（total nitrogen）相关。本研究对深圳北部鱼类多样性进行了综合评估，为未来的保护与恢复行动（包括控制甚至根除某些外来鱼类物种）提供了指导信息。
论文解读
一、研究背景与科学问题
城市河流是高度城市化区域中重要的生态系统，为人类提供水源、调节气候、泄洪排涝等多种生态系统服务，并支撑着不容忽视的生物多样性。然而，城市河流正承受着多重人为胁迫，包括水体污染、栖息地退化以及外来物种入侵等，导致其生物多样性快速丧失。与自然河流相比，城市河流的生态学研究长期未受到足够重视，相关基础数据十分匮乏。
深圳是中国城市化速度最快的城市之一，人口近1800万，过去四十年的快速经济发展和密集的人类活动，加之历史上污水处理基础设施不足，导致其河网水环境污染加剧、生态系统健康恶化。在此背景下，深圳市政府近年来实施了一系列河流综合治理措施，旨在改善水质并恢复生物多样性与生态完整性。然而，深圳河网鱼类多样性的现状及其对环境变化的响应机制仍不清楚。因此，开展系统的鱼类多样性调查，评估外来物种入侵程度及其与环境因子的关联，对于指导城市河流的生态保护与恢复具有重要的科学价值和现实意义。本研究正是基于这一需求，以深圳北部河网为研究区域，旨在分析鱼类多样性、丰度和生物量，并探讨鱼类群落结构与环境因子之间的相关性。
二、研究设计与技术方法
研究人员于2021年8月至10月对深圳北部河网5个主要水体（茅洲河、观澜河、龙岗河、坪山河和公明湖）的19个采样点开展了鱼类调查。采样前先对当地渔民进行访谈以初步了解鱼类存在情况。标准化采样使用3张定制网具（长11米、高0.25米、网目4毫米），每张网布设24小时，总采样面积为200平方米；同时辅以抛网和手抄网以完善物种名录，辅助数据仅用于物种丰富度统计。所有渔获物在现场计数和称重，未识别标本用10%甲醛溶液保存后带回实验室鉴定。环境因子方面，现场测定了pH、水温、流速、水深和透明度，化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮和总磷数据来自深圳市水务局及相关文献。
数据分析方面，研究人员使用基于丰度的稀疏外推法评估采样完整性；采用相对重要性指数识别优势种；运用Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数评估鱼类多样性；使用S?rensen相异度指数及其空间周转和嵌套组分分析β多样性；通过非度量多维尺度分析、层级聚类和PERMANOVA检验群落结构差异；利用Mantel检验评估β多样性组分与环境因子的相关性；采用冗余分析探讨物种组成与环境因子的关系。所有物种组成和环境数据在分析前进行log10(X+1)转换。
三、研究结果
3.1 鱼类物种组成、丰度与生物量
物种累积曲线趋于渐近线，Chao 1估计值超过研究区域总物种数的95%，表明采样完整性较高。研究共采集鱼类标本4115尾，鉴定出50个物种（36个本地种和14个外来种），隶属5目22科，其中鲤科为最优势科，占总物种数的30%。在观澜河、龙岗河和公明湖，外来鱼类物种数超过本地种。优势种包括齐氏罗非鱼、胡子鲶、尼罗罗非鱼和豹纹脂身鲶。鱼类丰度以公明湖最高，其次为坪山河，观澜河最低；生物量以龙岗河最高，其次为公明湖，茅洲河最低。四条河流中外来鱼类的丰度和生物量均超过本地鱼类；公明湖中外来鱼类丰度低于本地鱼类但生物量更高。总体而言，外来鱼类占总丰度的57.3%和总生物量的85.4%。
3.2 鱼类物种多样性
茅洲河的鱼类多样性指数高于其他研究区域。全部采样点鱼类物种组成的总体相异度为0.89。茅洲河和龙岗河的总物种组成相异度（分别为0.78和0.66）高于其他区域。在观澜河和公明湖，嵌套组分对总相异度的贡献大于空间周转组分；而在茅洲河、坪山河和龙岗河，空间周转组分占主导。此外，观澜河和公明湖中外来鱼类物种的组成相异度较低，其空间周转组分为零，表明这些区域的外来鱼类组成高度一致。
3.3 鱼类群落结构与环境因子的关联
非度量多维尺度分析和PERMANOVA检验显示，深圳北部河网鱼类群落结构存在显著差异，可区分出五个组群。冗余分析表明，鱼类群落结构与多种环境因子相关：16个鱼科与水温、流速、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮和总磷相关，3个鱼科与pH、水深和透明度相关。Mantel检验进一步揭示，氨氮和总氮与β多样性显著相关。
四、讨论与结论
外来物种入侵对鱼类多样性的影响：深圳北部河网中，外来鱼类在丰度和生物量上占据优势，显著影响了鱼类群落结构，这与长江、珠江等中国主要河流以及其他全球水域的研究结果一致。入侵压力在深圳北部河网中分布不均，观澜河、龙岗河和公明湖记录了更多的外来鱼类物种。外来鱼类具有快速生长和早熟等机会主义特征，占据了深圳北部河网中的空余生态位，重塑了当地群落结构。这些区域入侵率较高可能归因于本地鱼类群落相对简单导致生物抵抗力降低，以及人类干扰造成的环境改变。观澜河和公明湖鱼类群落较低的S?rensen相异度表明这些水体间物种组成趋于相似，很可能由多种外来鱼类物种的建立所驱动，呈现生物同质化趋势。
决定鱼类群落空间异质性的关键因子：环境特征在塑造鱼类群落结构中起关键作用。温度敏感性鱼类对水温变化表现出明显的分布变化；研究区域的水温高度适宜尼罗罗非鱼的生存，这与其高丰度和高生物量的观测结果一致。城市河流的连通性显著影响水生群落结构，四条河流中的水坝和闸门对凤鲚、鲢和鳙等洄游鱼类产生负面影响。氨氮和总氮浓度与β多样性模式显著相关。空间周转组分对所有鱼类β模式的贡献大于嵌套组分，其驱动因素包括栖息地丧失和环境过滤。深圳北部河网中水污染导致氨氮和总氮浓度升高，硝酸盐氮水平升高会促进蓝藻水华并导致富营养化，最终降低鱼类生长并对群落产生负面影响。
保护与管理启示：本研究表明城市河流鱼类多样性受到大量外来物种引入和多种环境因子的共同影响。高丰度外来物种通过竞争、捕食或栖息地改造等方式干扰和威胁本地鱼类。管理上应优先控制豹纹脂身鲶、尼罗罗非鱼、齐氏罗非鱼、胡子鲶和露斯塔野鲮等物种的丰度和生物量；对于云斑尖塘鳢、食蚊鱼和花身副丽鱼等分布范围有限且丰度较低的外来物种，适合开展根除计划。同时，应推进管理工具和政策手段以防止外来物种的进一步引入。营养盐富集也是研究河流的主要问题，恢复措施应优先减少营养盐输入，如减少污水排放和增强河岸植被以截留营养盐。本研究提供了2021年深圳北部河网鱼类生物多样性的基线数据，为实施有针对性的保护措施以减缓进一步的生物多样性丧失提供了重要参考。
