长江为什么要禁渔十年?这个研究就是答案

据农业农村部通告,从今年起在长江干流和重要支流除水生生物自然保护区和水产种质资源保护区以外的天然水域实施长江十年禁渔计划。

为什么要禁渔十年?因为在人类活动的影响下,许多淡水鱼类已经灭绝或是在灭绝边缘。而鱼类生物多样性的变化又会影响生态系统功能,这已经是全球面临的问题。

近日,来自法国图卢兹第三大学 Evolution et Diversit é Biologique ( EDB ) 实验室,中科院水生生物研究所 ( IHB, CAS ) ,法国蒙彼利埃 MARine Biodiversity, Exploitation and Conservation ( MARBEC ) 研究中心和马赛 Aix-Marseille INRAE(RECOVER)实验室组成联合研究团队提出了一种新的生物多样性变化指数,将六个生物多样性维度综合考虑在内,从而全面评估了人类活动对全球淡水鱼类生物多样性的影响。结果发现,超半数河流中的鱼类生物多样性受到人类活动的严重影响,相关成果发表在国际顶级学术期刊《科学》(Science)上。

图片来源:Science

地球上的河流拥有丰富的鱼类生物多样性,迄今已记录了 17000 多种鱼类物种,占地球上所有脊椎动物的四分之一。

人类活动对鱼类的生活有影响吗?这个问题我们都能回答。但影响到底有多大?这个问题你还能回答吗?

人类活动对鱼类的影响有多大,该如何评估?

以往关于鱼类生物多样性研究主要集中在鱼类的种类和数量的时空分布变化,即受人类影响后,河流中的鱼类种类和数量是增加了还是减少了。但是随着对生态系统研究的深入和方法的更新,越来越多的研究发现,单一的鱼类种类多样性并不能体现鱼类物种间的差异。

不同鱼类在生态系统中发挥的功能不尽相同,在群落演变过程中也扮演了不同的角色。例如:一些小型鲤科鱼类以藻类为食,会抑制水体中藻类的生长,但当大口鲈鱼入侵之后,它们会捕食小型鲤科鱼类。吃藻类的鱼少了,从而促进藻类的生长。

(上)大嘴鲈、小型鲤鱼和底栖藻类食物链关系图

(下)从左至右分别是大嘴鲈;环境中无大嘴鲈,藻类生长受到抑制;环境中有大嘴鲈,促进了藻类生长 (图片作者提供)

近年来,一种基于鱼类功能性状的研究方法——功能多样性研究逐渐发展起来,考虑鱼类形态、生理、行为、生活史等等特征,来更好地量化不同鱼类在生态系统中的作用。例如,早期该研究团队对鱼类的 10 个关键形态指标(体长,伸长率,口、眼、鳍的大小和位置等)研究发现,即使同为淡水鱼类,但大家长得很不一样。而且也存在明显的地理分布差异,而形态特征又能够指示很多关键的功能,包括摄食和游泳能力等。

全球淡水鱼类形态多样性图谱。即使同是淡水鱼,不同物种差别还是很大

图片来源:文献 3

研究团队提出了一种全新的生物多样性变化指数 CCBF(Cumulative Change in Biodiversity Facets)整合了六个生物多样性维度,包括种类丰富度(单一群落本身的物种数量)、功能丰富度(功能空间大小)、系统发育丰富度(系统发育树分支长度)、种类相异度(群落间的物种组成差异)、功能相异度(群落间的功能空间重叠程度)和系统发育相异度(群落间的系统发育树分支重叠程度),在时间上的比率变化。

生物多样性综合变化指数 CCBF 计算框架

研究团队化繁为简地将六个不同维度的单一多样性指数变化比率整合在了一起,从而得到一个综合变化指数CCBF,不仅可以用来对淡水鱼类多样性的变化进行评估,也可以广泛应用于不同生物类群。因此 CCBF 计算框架为其他生物类群和生态系统提供了一种可以量化人类对全球生物多样性影响的估算模型。

基于这个模型,研究团队调研了全球 2000 多条河流,几乎覆盖了地球上除沙漠和两极以外的所有大陆地区,分析了超过 10000 条鱼的数据。

图片来源:veer 图库

全球 2456 条河流中超半数鱼类被人类严重打扰

研究发现,超过 50%的鱼类受到了人类活动的强烈影响 ,仅有 14%的流域受到的影响很小。较少被人类打扰的河流中生活的鱼类大概有 3876 种,仅占世界淡水鱼种类的 22%,这意味着保护已经受到人类活动影响的河流生物多样性十分紧迫。

在研究过程中,团队发现了一个现象:在修建大坝形成的水库等静水环境中,很容易看到鲤鱼、大口鲈和罗非鱼这三种入侵鱼类。进一步的研究表明鱼类能否入侵成功与形态特征有关,这些外来引入的物种往往与本地物种亲缘关系较远,并且体长大于本地物种,身体伸长度较小,更能适应这种静水环境。不仅如此,从整体来看,大部分受到外来物种入侵的河流流域中,鱼类的种类,功能和系统发育丰富度都有增加明显。

环境中鱼类群落的丰富度增加了,说明鱼类多样性增加,这不应该是好事吗?

情况并非没有这么简单,外来物种的入侵不单单是是增加了河流的鱼类丰富度。一方面,外来物种会对本地鱼类造成一定压力,造成本地鱼类数量减少,沦为濒危或灭绝物种;另一方面,这些外来物种在不同流域间的广泛传播也会导致环境中生物同质化现象,受到干扰的河流鱼类群落之间的种类,功能和系统发育相异度减弱,即,水域环境中群落结构和功能越来越相似。

研究发现全球范围内已经记录有 170 多种鱼类完全灭绝,23% 的鱼类生存状况受到威胁。因此不论是从大的全球或区域空间尺度还是从长远的时间尺度上来看,现阶段鱼类物种的增加都并不是一个好的现象。因为物种一旦入侵成功便很难根除,而物种的灭绝更是不可逆转的生态灾难。

工程建设、水污染 …… 从某种角度来说,人类给世界上大多数河流流域带来的影响和压力都是类似的。人为干扰下,能适应人类活动压力的鱼类能继续生存,而不能适应人类活动压力的鱼类数量减少甚至灭绝。河流中的鱼类种类、功能会变得越来越类似,当全球发生重大变化时,淡水生态系统也更容易被破坏。

如果不采取必要保护措施,濒危鱼类的灭绝将导致生物多样性的急剧改变,并危及水生生态系统为人类提供的基本服务。值得欣慰的是,中国已经率先做出行动。在实施长江十年禁渔计划之后,长江武汉段频频出现江豚身影,数量之多、次数之频繁、持续时间之长,都是近 10 年来少见。这只是开始,相信该计划的实施将能够极大的改善长江流域的鱼类及其其它水生生物的生存状况。

然而,在地球的其它地方,情况却十分严峻。尤其是欧洲,美国和澳大利亚等工业发达的地区,大部分河流的 CCBF 值接近极端值 12。同时在世界淡水鱼类生物多样性最为丰富的南美洲,仅有 6% 的河流几乎未受到人类的影响。

人与自然相辅相成,不应该只是一个口号,而是行动指南,人类需要做的还有更多。

苏国欢,博士毕业于法国图卢兹第三大学,目前在德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心从事博士后研究,主要从事全球淡水鱼类的地理分布及多维度生物多样性的研究。

徐军研究员,博士生导师,中国科学院水生生物研究所,主要从事食物网结构、生态系统功能、气候变化与多重环境压力研究。

参考文献:

1.Su G., Logez M., Xu J., Tao S. Vill é ger S. & Brosse S. Human impacts on global freshwater fish biodiversity. Science, 2021, 371, 835 – 838.

2.Su, G., Vill é ger, S., & Brosse, S. Morphological sorting of introduced freshwater fish species within and between donor realms. Global Ecology and Biogeography, 2020, 29, 803-813.

3.Su G, Vill é ger S, Brosse S. Morphological diversity of freshwater fishes differs between realms, but morphologically extreme species are widespread. Global Ecology and Biogeography. 2019 28, 211-21.

4.https://www.bilibili.com/video/BV19h411y7PD?p=1&share_medium=iphone&share_plat=ios&share_source=COPY&share_tag=s_i × tamp=1612076105&unique_k=kgmATd

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