基于GIS对乌干达维多利亚湖三个海湾鱼类空间分布的比较研究.doc

基于GIS对乌干达维多利亚湖三个海湾鱼类空间分布的比较研究摘要 鱼类群落指标即：多样性，丰富度，优势度，均匀度，丰度（CPUE）和Sorenson相似性指数。Sorenson相似性指数是2001.6至2002.4八次在汉宁顿湾，菲尔丁湾和默奇森湾的捕获到的样品通过拉伸网格为1-5英寸分级刺网测定得到的。三个海湾的鱼类群落的空间格局是通过GIS比较得到的，这三个海湾分别坐落于城市流域的默奇森湾，半城市流域的菲尔丁湾，农村土地利用影响区的汉宁顿湾。默奇森湾的鱼类多样性最低，最高的是汉宁顿湾，处在中间的是菲尔丁湾。在数量和重量上占优势的种类是 Protopetrus aethiopicus，Oreochromis niloticus，Lates niloticus,，Astatoreochromis allauadi，Brycinus sadleri 和 haplochromine cichilids。 haplochromine cichlids 是所有三个海湾中是常见的优势种，除了默奇森湾的通道口ATT Nakivubo，在那里，优势种是P. aethiopicus 和 Clarias allauadi 。 Lates niloticus 生物量最高的是在菲尔丁湾，其次是汉宁顿湾，最少的是默奇森湾。通常,高生物多样性表明对栖息地的环境影响低,而低生物多样性则是一个影响环境退化的高指标。汉宁顿湾和菲尔丁湾的高生物多样性指数很可能表明这些海湾中的栖息地受到环境退化的影响较低和非常低的生物多样性出现在默奇森可能意味着这些栖息地已经退化。因此，了解水质（主要营养状态）、鱼的分布、丰度和多样性的变化和可比性对于充分利用渔业科学和管理中的数据是非常重要的。经理和决策者需要这样的近岸栖息地质量信息管理近岸资源。关键词：鱼类群落指标 地理信息系统 空间分布 海湾 维多利亚湖1引言近岸栖息地是鱼类可持续生产的关键环境因素，大多数鱼类的幼鱼阶段都在那里生长和发育。然而，接近土地利用流域使这些栖息地退化、丧失，在这些栖息地里鱼的生态功能和产量长期地受到影响。尽管近岸鱼类群落的变化与周围的流域有关在国内是罕见的，但大规模的生态变化，如经历1960维多利亚湖湖泊参数和本地渔业资源的剧烈转变（Ezekiel 等人，2002年，Balirwa等人，2003年，查普曼等人，2003年）。到1960年之前，在维多利亚湖本地多品种渔业超过28种鱼类，包括600余种（查普曼，1992，Seahausen，2000，考夫曼等，2003）。这种渔业已经崩溃，它是由L. niloticus, Rastrineobola argentea和 O. niloticus组成的。湖沼特性（如水质及其变化的属性）例如溶解氧，影响鱼类繁殖，生存和分布（ 库尔特 ，1986年没有文献，Bugenyi Balirwa，1989,Laevastu，1993）。因此，水质的改变能够刺激鱼类群落的改变，了解鱼类生活的环境有助于了解栖息地质的差异（小吏，1981,范Oijen 等，1981 ,威特和范Oijen,1990,第1章)2 材料和方法从2001.6至2002.4采用拉伸网格为1-5英寸分级刺网捕鱼8次，鱼类标本采集是通过两艘网格为60到127毫米的捕捞渔船来采集的，其中一艘停在湖边，另外一艘一整天停靠在离维多利亚湖浅海湾（默奇森湾、菲尔丁湾和汉宁顿湾）60米的海中，默奇森湾、菲尔丁湾和汉宁顿湾分别位于维多利亚湖城市，半城市对农村土地流域（图1）图1 海湾和周边环境土地利用图种类的捕捞是以总数量和重量来记录的。相对权重估计为单位捕捞努力量渔获量（CPUE），每克单位的捕捞努力量。所有的鱼被鉴定到种除了haplochromine cichlids，由于分类困难而之鉴定到属。在三个海湾中的鱼类群落指数（Shannon-Wiener多样性指数，Margalef丰富度指数，Hill均匀度指数，Berger-Parker优势度指数和Sorenson相似性指数）是根据Magurran（1988）表1和空间内插使用圆弧查看GIS。这三个海湾是使用 Kruskal-Wallis秩和检验，在p = 0.05为显著水平。表1 在研究中使用的生态多样性指数的定义和公式 3 结果海湾研究表（表2）中记录了16种鱼，除了haplochromine ciclhlids，这16种鱼是按照重量大小顺序记录在表中(表2)，重量最大的是lung fish,Protopterus aethiopicus,其次是o .niloticus.,haplochromines和l . Niloticus。除此之外在所有的三个海湾中的鱼类还有前面提到的种类，比如 Brycinus sadler, Astatooreochromis alluadi, Tilapia zillii, Clarias gariepinus and O.leucosticus。 鱼的种类总共有O. Variabilis，B. Jacksonii，C. alluadii， Synodontis afrofischerae，O. esculentus，Mormyrus kanume，S. Victoreae和 Afromastercembelus frenatus。表2 绝对重量和相对体长范围（TL）基础上的鱼类群体排名图2 A）鱼类类群发生的数值丰度组成；B）维多利亚湖的默奇森湾，菲尔丁湾和汉宁顿湾重量组成汉宁顿湾的生物量最高，默奇森湾的生物量最少（图2）。汉宁顿湾和默奇森湾的优势种都是P. aethiopicus ，分别为34和35%。跨海湾的鱼类类群包括 Oreochromis niloticus, Lates niloticus, Brycinus jacksonii, haplochromine cichlids, Protopterus aethiopicus和Astatoreochromis allauadi （图2）。 Haplochromine cichlids 和B. sadleri 比之前的商业品种生物量更高，比如说汉宁顿湾和菲尔丁湾的O. niloticus 和L. niloticus 。在默奇森湾内的Lates niloticus只有0.3与汉宁顿湾（7）和菲尔丁湾（35）相比百分比是比较低的。菲尔丁湾的O.niloticus 的相对丰度达到44。图3 默奇森湾、菲尔丁湾和汉宁顿湾之间的Berger-Parker优势度指数和 Sorenson相似性指数的比较窗体底端菲尔丁湾的Berger-Parker 优势度指数主要在0.43和0.50之间变化，汉宁顿湾在0.73和1.00之间，默奇森湾在0.36和1.00之间（图3），这些海湾之间的指数差异是很显着的（K2=6.862= 5.99）。比起其他两个海湾，汉宁顿湾的Sorenson相似性指数更高，更均匀，这表明不同生境中的鱼类群落前者比后者（图3）更均匀。正如与Berger-Parker优势度指数，海湾之间的Sorenson相似指数之间的差异也是很显著的（K29.062= 5.99）。图4 默奇森湾、菲尔丁湾和汉宁顿湾之间的Margalef丰富度指数和Hill均匀度指数之间的比较鱼类类群的数量，丰富度最高的是汉宁顿湾，中度的是菲尔丁湾和最低的是默奇森湾。默奇森湾的马格利夫的鱼类丰富度范围在2.60和7.30之间，菲尔丁湾在2.50和7.40之间，汉宁顿湾在3.20和6.60之间（图4）。默奇森湾的希尔均匀度指数变化在1.15至5.70，菲尔丁湾在1.22至6.50，汉宁顿湾在1.48至3.34（图4）。这些海湾之间的 Margelef丰富度指数无显着差异（k2的= 1.22 2 = 5.99）。图5 默奇森湾，菲尔丁湾和汉宁顿湾的Shannon-Weaver多样性指数和均匀度指数间的比较与菲尔丁湾和汉宁顿湾相比，默奇森湾的鱼类类群的Shannon-Weaver多样性指数是比较低的。汉宁顿湾的Shannon-Weaver多样性指数在0.14和1.74之间，菲尔丁湾的在0.20至1.84之间，默奇森湾在0.39和1.21之间。像Margelef丰富度指数，在这些海湾之间的Shannon-Weaver多样性指数（K2= 2.092= 5.99和均匀度指数（K2=0.982=5.99）没有显着差异。4 讨论许多淡水鱼类都生活在近岸水域，因为它们一生中一个甚至于几个关键的人生阶段在这里度过，或者说是这些水域可以做为一些功能场地，尤其是一些迁徙路线、临时的喂养场和育苗场，又或许因为别的。然而在这些栖息地，鱼类群落的结构和分布每天都在不断地运动和变化之中，这些都取决于环境条件和在这些毗邻的人类利用土地流域的强度。环境条件和在这些毗邻的人类利用土地流域的强度也表明湖泊区域日以继夜的变化。人们已经注意到，在浅海湾比许多的近岸水域的鱼类多样性和产量都高，这种趋势在很多湖泊，尤其是维多利亚湖特别明显。虽然维多利亚湖是东非是被研究的最多的水系统，但是对于鱼类种群分布格局来说是非常必要的。这项研究比较了群体规模度量，比如说是物种的多样性，丰富度，优势度和浅海湾间的分布格局，以了解坐落于城市、半城市和农村土地利用流域内的汉宁顿湾、菲尔丁湾和默奇森湾的鱼类群落模式。默奇森湾鱼类群体的生物多样性和丰富性最低，其次是菲尔丁湾，最高的是汉宁顿湾。较高的鱼类多样性对栖息地的影响较小，这意味着汉宁顿湾和菲尔丁湾的那些栖息地所受影响小于默奇森湾。跨越三个海湾的主要优势鱼类类群包括Oreochromis niloticus，Lates niloticus，Brycinus acksonii，haplochromine cichlids，Protopterus aethiopicus和Astatoreochromis allauadi。尽管如此，这些海湾鱼类优势度、均匀度之间的变化可能是由于栖息地质量的差异，这似乎是与土地利用的流域之间的影响有关。Haplochromine cichlids和B. sadleri 比之前的商业品种比如说在海湾的O. niloticus 和 L. niloticus 比起来更丰富。虽然在默奇森海湾，他们这样做的目的要么和汉宁顿湾比较，要么和菲尔丁湾相比。但是默奇森湾的通道口Nakivubo还没发现过这两种鱼，在这里发现的主要鱼类是Protopterus aethiopicus和Clarias allauadi。我们调查发现，Nakivubo通道口的溶解氧含量小于1毫克每升，这可能意味着这些栖息地的鱼类丰富度与栖息地退化有着显著的关系。因此，他们在这些栖息地的优势表明他们不适合在这种栖息地生存。然而，Haplochromine cichlids 和 B. sadleri的优势度超过菲尔丁湾和汉宁顿湾的商业品种，这可能意味着由于这两个海湾的水质条件都相当的不错，这些鱼类群体正在慢慢恢复。在默奇森湾它们的数量是比较低的，可是仍然表明某种形式的栖息地的压力可能会对鱼类重新恢复有着某种冲击力。对于商业性鱼类，在这些海湾的渔获物中幼鱼比成鱼更常见，表明可能这些鱼正面临着激烈的捕捞压力。 Witte等人，（2000）指出，由于激烈的商业性鱼类捕捞和环境状况，在维多利亚湖的南部区域的许多浅海湾的haplochromine cichlids的种类回复恢复有着重要的意义。混浊水域能够严重降低鱼类的数量或者说是那些复苏鱼类的避难所。湖面的宽度能够改变鱼类群落的组成和在1950年到1980年之间发现的寿命短的小个体鱼类的损失，这样的变化刚好与环境和渔业相适应。默奇森湾内的Lates niloticus (Nile perch)只有(0.3%)，而与菲尔丁湾（7%）和汉宁顿湾（35%）相比，说明这和栖息地的退化有关。默奇森湾退化的栖息地内Nile perch的丰富度有点低，可能是由于那里的低氧气条件，它们的存在可以解释为什么在混浊的水质中它们的捕食效率比清澈的海水高（查普曼等人，2003）。因此，默奇森湾内的haplochromines的低丰富度也可以解释它们在混浊的条件下比清澈的菲尔丁湾和汉宁顿湾更容易避免被捕食。上面讨论的机制可能并不一定解释观察到的分布格局，因为与底栖无脊椎动物相比，鱼类移动的比较频繁，他们可能不会集中在栖息地质量高的地区，或者他它们会主动避免那些不适合他们的栖息地。因此，这种流动性会允许鱼类主动去寻找那些最适合的栖息地，所以那些鱼类可能不会有类似的空间分布。更近一步说，浅海湾中鱼类群落的分布格局受那些季节的，年度的，甚至昼夜的动态变化的影响，这取决于替代机制，如湖泊循环模式，捕食者 - 猎物或竞争对手之间的相互作用，从而影响鱼类分布。此外，鱼是一种非常有潜力的生态力量以至于能够调节鱼类种群，营养动力学，模式动物回潮和分布，同时人类无止境的破坏鱼类的生存环境，虽然不能影响整个维多利亚湖，但是绝对能够影响这些海湾湖泊的栖息地条件。5 结论汉宁顿湾和菲尔丁湾较高的鱼类多样性的影响小于默奇森湾土地利用流域的影响，清楚地表明了环境恶化的缓冲对鱼类多样性的重要性。此外，在这种海湾中的优势种是haplochromine cichilids，清楚地说明了作为受威胁或濒危的物种或特别关注的物种的重要栖息地的重要性。因此，在浅海湾毗邻的城乡土地利用梯度流域鱼类群落组成部分测序具有保护相邻流域的生物多样性和土地利用规划的快速发展环境的变化，由于这是一个时代的快速发展而发展的的。要实现保护多样性和土地利用总体规划，长远的和标准化的生物多样性监测项目对于了解湖的动物状态的管理决策是非常必要的，因此，物种丰富的海湾或地区都预留保存通过保护区的地位或作为一体化的共同管理方案的一部分。机构必须着眼于促进保护和适当的水文功能的流域和边际湿地，以提高水的质量。参考文献 1 Balirwa J.S., C. A. Chapman, L. J. Chapman, I. G. Cowx, K. Geheb, L. Kaufman, R. H. Lowe-McConnell, O. Seehausen, J. H. Wanink, R. I. Welcomme, and F. Witte. 2003. Biodiversity and Fishery Sustainability in the Lake Victoria Basin: An Unexpected Marriage? BioScience. 53 (8): 703716.2 Chapman, L.J., C.A.Chapman, P.S. Schofield,J.P.Olowo, L Kaufman, O. Seehausen and R. Ogutu-Ohwayo 2003. Fish faunal resurgence in Lake Nabugabo, East Africa. Conservation Biology 17: 500-511. 3 Ezekiel, C.N. Y.L. Budeba and D. Macleanan. 2002. Changes in limnological parameters in Lake Victoria waters, East Africa. GLOW III conference, Arusha, Tanzania4 Getabu A., R.Tumwebaze, D.N. MacLennan 2003. Spatial distribution and temporal changein the fish populations of Lake Victoria. Aquatic Living Resources 16 (3): 159-165 5 Hecky, R. E. 1993. The eutrophication of Lake Victoria. Verhandlungen Internationale Vereinigung Limnologie 25:3948.6 Hecky, R. E., F. W. B. Bugenyi, P. Ochumba, J. F. Talling, R. Mugidde, M. Gophen, and L. S. Kaufman. 1994. Deoxygenation of the deep water of Lake Victoria, East Africa. Limnology and Oceanography 39:14761481.7 Kaufman, L. S. 1992. Catastrophic change in species rich freshwater ecosystems: the lessons of Lake Victoria. BioScience 42:846858.8 Kudhongania AW, Cordone AJ. 1974. Batho-spatial distribution patterns and biomass estimates of the major demersal fishes in Lake Victoria. African Journal of Tropical Hydrobiology and Fisheries 3: 1531.9 Ochumba PBO. 1990. Massive fish kills within the Nyanza Gulf of Lake Victoria, Kenya. Hydrobio