长江上游生物完整性指数的年际变化.

长江上游生物完整性指数的年际变化

1朱迪2*常剑波

1 中国科学院水生生物生所

2 水利部中国科学院水工程生态研究所

*通讯作者

摘要根据长江上游特有鱼类区系而建立的一个包括5个不同类别的12个参数的适应性的生物完整性指数（IBI）。1997-2002年，每年在上游四个监测站点（宜昌－YC，合江－HJ，木洞－MD，宜宾－YB）开展商业性渔获物调查。包括未来的三峡库区，覆盖约1000KM的江段的四个监测站被选作代表受三峡大坝影响的长江上游地区。另外，历史数据通过跟近期的现场调查数据的对比，来反映流域的一些变化。对这四个江段每年的生物完整性进行计算，并划分为不同的等级，以此表明时空变化的情况。我们观察到自1997年以来，在四个江段的生物完整性指数值逐渐减小。因为所有的数据是在三峡水库蓄水以前收集的，该阶段影响长江上游关键因子显然应该是人类活动，特别是过度捕捞，而不是大坝建设的原因。

关键词鱼类群聚，生物完整性指数（IBI），三峡大坝（TGD），长江上游

简介

Karr（1981）最初提出的，Karr等（1986）创建的生物完整性指数最初是被应用在美国(Karr 1999a; Karr 1986; Karr 1999b)，现在已经日益被应用到别的地区，e.g. 欧洲((Simon 1999))。很多不同的生物类群被用作环境质量的指示物种。藻类、底栖无脊椎动物和鱼类是生物监测的经典种类(Matthews et al. 1982; R.F. Van Dolah 1999; Van Dolah 1999)。鱼类群聚被认为是评价河流生物完整性理想的物种，因为它们的高度的公众认识度，食物链的位置和对水质的高度敏感性(Karr 1981; Karr 1986)。

人类影响，例如，水化学或则自然栖息地的改变，通过破坏其结构和功能而改变鱼类群聚。鱼类群聚的改变可以被监测到，通过改变群落的各个成分，功能群落，物种多样性和相对丰度（Wootton，1990）。鱼类生物完整性指数（F－IBI）最初被应用于中西部的溪流和

河流(Karr 1981)，由于地区性的调整和校正，已经成为一个多参数指数家系，因为不同地区的不同的河流以及它们特有的鱼类群落(Kesminas and Virbickas 2000)。

IBI作为水状况评价的可靠的工具，已经在世界范围内被广泛应用和接受(Novotny et al. 2005)。虽然在IBI方面已有很多很突出的工作，但是在中国长江流域继续这项工作对于我们仍然有很重要的意义。本研究的目的是：a）发展长江上游的鱼类指示种的潜在参数b）量化三峡大坝建设的前六年鱼类群落的差异c）为未来水质评价提供一个参照基线。

材料和方法：

研究区域：

长江是世界第三大河流，全长6300公里，流域面积180 000平方公里。长江以其物种多样性和丰富度，和鱼类资源最大的组成部分而著称(Chang 1999; Wu 2003; Young 2003)。多数水资源受到水污染、筑坝和过度捕捞等人类活动的干扰而有不同比例的退化，过度捕捞现在已经成为中国内陆水体面临的主要问题(Chang J B 1999; Chang 1999)。三峡大坝（TGD）改变和阻断面积约58 000平方公里区域而形成一个1808平方公里的水库，而将展示出人类强大力量。1981年葛洲坝（在TGD下游38公里处）的构建已经导致长江上游洄游鱼类种群的锐减，特别是三种特有的古老鱼类，中华鲟(Acipenser sinensis)，湖鲟(A. dabryanus)和白鲟(Psephurus gladius)(Dudgeon 2000; Xie 2003; Young 2003)。

研究江段在长江干流大约1040公里长。在不同的江段设立4个监测站点，从上游到下游的顺序，分别是宜宾（YB）、合江（HJ）、木洞（MD）和宜昌（YC）（图1）。宜宾站位于宜宾县，监测江段包括金沙江下游约21公里的江段。木洞站点在距离重庆约50公里的木洞镇，位于三峡库区的库尾，监测江段30公里长。合江站点在四川省合江县，监测江段60公里长。宜昌站点位于宜昌市，监测江段是从葛洲坝到古老背约25公里的江段。

缺图？

图1 长江上游研究区域的选择和四个监测站点的分布

长江退化的模式

长江在过去几十年中经历了鱼类群落方面的巨大的改变（Chang 1999）。文献的记载历史案例反映了环境变化的影响。大体上看，主要有四种类型的人类活动导致环境发生了退化：大型水利工程建设，随着人口和工业的发展导致污染物的增加，农业的发展和造田，以及酷渔滥捕(Chang 1995; Young 2003)。众所周知，栖息地环境的改变，生态系统状态的由好到坏的转变深深地影响了鱼类种群，甚至那些定居性种类(Young 2003) 。

生境调查方法

在每个江段，一些生境特性，如平均河宽、深度、流速、水温、融氧和电导率，以及生境结构（底质、激流、深坑水湾、植物覆盖）等被调查和记录。水文学和天气状况由当地的水保局和气象部门提供。

数据收集和分析

自19世纪50年代以来，就开展了覆盖了长江不同江段的长江渔业调查和一些现场调查的工作，这些数据给我们的研究提供了非常重要的基础信息，这对于评价人类活动的生态影响具有很大的价值。中科院水生生物研究所TGD监测数据库中获得了1997-2002监测数据。大部分数据来自现场调查，其它的来自文献析出。从1997到目前，每年5-7月、9-12月期间在长江上游的四个监测站点开展两次调查。每次调查时间约20天左右。从渔船上和市场上收集渔获物信息，在每个监测站点根据随机的原理抽样调查商业捕捞渔船。渔船信息，网具和捕捞江段等信息同时被记录下来。

长江上游的渔获物调查中发现2种主要渔具(刺网和延长钓)，以及其它渔具（撒网，电捕鱼机，箍网和围网）。刺网的网眼在20-250mm之间不等，由于网具的选择性，也意味着渔获物的不同大小组成。延长钓通过或者无饵的鱼钩诱捕鱼类，或长或短，能捕到不同水层的鱼类。

假定追求商业利益最大化的渔民努力捕鱼，收集所有的渔获物并计数。每一尾标本被测量、称重、加上标签并保存在福尔马林溶液中。按比例抽取一部分鱼类样本，解剖检查寄生虫和畸形并获得详细的信息。实验室内，鱼类种类组成和营养结构被计算。根据获得鱼类数据，总的丰度可以被估算出来。

期望值的获得

期望值是评价水生系统健康或质量的关键因素(Karr 1981; Karr 1986)。期望值的确立建立在识别极少受到干扰的地点，它能代表最好的物理、化学和生物状况。本文中的期望值是从历史数据中析出的，来源于中科院水生所和部分文献析出数据加上我们自己调查的数据。

结果

鱼类群落

在四个监测江段出现的鱼类，种类数量记录在表1: YB江段有97种，HJ江段120种，MD江段91种，YC江段116种。上游的鱼类群落特性包括结构、耐受性、主要功能类型和出现江段被描述在表1中。

表1

缺表？

发展适合长江上游的IBI

根据原始的IBI和适应性应用的IBI确定候选参数(Hughes 1999; Lyons 2000; Oberdorff 1992)。考虑多种可能的IBI参数，包括一些已经存在湖泊IBI参数(Zhu 2004)和其它由于上