《Journal of Fish Biology》:Amazonian drought of 2023: Environmental conditions relevant to fishes
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这篇综述系统评估了2023年亚马逊极端干旱期间内格罗河(黑水)和索利蒙伊斯河(白水)的水环境变化及其对鱼类群落的胁迫机制。研究揭示了干旱导致栖息地萎缩、水温异常升高(表层达35°C)、溶解氧波动及悬浮固体(TSS)浓度激增等关键胁迫因子。通过分析溶解性有机碳(DOC)光谱特性(如SUVA254、SAC340)和微生物食物网结构,发现黑水系统DOC降解加剧削弱了其对鱼类离子调节的保护作用,而白水系统能量传递效率降低。研究为极端气候下亚马逊鱼类保护策略提供了关键生态生理学依据。
1 引言
亚马逊流域生态系统以其古老的地址历史、热带区位和年度水文循环孕育了极高的生物多样性,其中鱼类多样性尤为突出,共记录2716种(1696种为特有种)。本研究聚焦于内格罗河(黑水河)与索利蒙伊斯河(白水河)下游鱼类在2023年极端干旱期间的响应机制。干旱通过改变水温、溶解氧、水文连通性等环境因子,直接影响鱼类分布、行为及生理应激水平。
2 研究方法与材料
2.1 研究区域与变量
于2023年干旱高峰期(11月23日至12月5日)在内格罗河阿纳维利亚纳斯群岛和索利蒙伊斯湖马纳基里区设置采样点(图1)。监测水质参数(pH、电导率、温度、溶解氧)、总悬浮固体(TSS)、溶解性有机碳(DOC)光谱指数(如SUVA254、FI)及微生物群落(细菌、HNF、纤毛虫)和浮游动物生物量。
2.2 样品采集与分析
使用YSI ProSolo测定深水站(40-150 cm)水质,表层水(5 cm深度)用于TSS、DOC和浮游生物分析。通过光谱法计算DOC吸光指数(如SAC340),并利用Gasol模型分析HNF与细菌的调控关系。
2.3 数据处理
采用GraphPad PRISM 10进行统计分析,数据经对数转换后使用ANOVA和Tukey检验比较生境差异。
3 结果
3.1 水质特征
干旱导致两河透明度(塞奇深度)显著下降,内格罗河表层水温峰值达35°C(图2b),溶解氧在封闭河道中低至2.2 mg L-1(图2c)。内格罗河pH(3.9-5.0)和电导率(8 μS cm-1)显著低于索利蒙伊斯河(pH 6.4-7.1,电导率134 μS cm-1)。TSS在内格罗河河道站点升高至67.2 mg L-1(图5a),可能影响鱼类鳃部结构。
3.2 昼夜温度与氧动态
内格罗河表层水温日间波动剧烈(32.4-35.0°C),而深层水温稳定(29.1-31.1°C)(图4b)。索利蒙伊斯河温度变化较缓和,但缺氧现象在静止水域加剧。
3.3 悬浮沉积物
内格罗河TSS中1.2-50 μm颗粒占比54%-96%,与枝角类生物量呈负相关(图5d),表明沉积物可能抑制滤食性浮游动物。
3.4 溶解性有机碳
内格罗河DOC浓度(8.7 mg C L-1)高于索利蒙伊斯河(6.9 mg C L-1),但其芳香性指数(SUVA254)下降20%-45%(表1),提示DOC降解加剧,削弱其对紫外辐射(UVB)的屏蔽能力。
3.5 微生物食物网
索利蒙伊斯河细菌生物量高但HNF和纤毛虫生物量低,符合上行控制模式(图9b);而内格罗河各营养级生物量分布均匀,表明下行控制占主导。
4 讨论
4.1 栖息地变化
干旱导致湖泊面积萎缩,鱼类被挤压至主河道,引发种间竞争和生理应激。内格罗河鱼类群落营养结构窄化,枝角类生物量与TSS负相关进一步限制能流效率。
4.2 温度胁迫
表层水温峰值接近部分鱼类的热耐受极限(如35C),叠加低氧条件可能破坏离子调节平衡(如tambaqui的TEP变化)。
4.3 高TSS的影响
沉积物增加削弱视觉捕食效率,同时可能损伤鳃结构,影响鱼类呼吸与离子调节。
4.4 DOC降解
DOC芳香性降低导致其抗氧化能力下降,加剧低pH环境下鱼类离子流失风险。
4.5 微生物食物网效率
索利蒙伊斯河的能量传递效率低于内格罗河,可能减少浮游食性鱼类资源。
5 结论
2023年极端干旱通过多重胁迫因子(高温、低氧、DOC降解、TSS升高)协同影响亚马逊鱼类群落。未来需建立三维生境模型,整合环境变量与鱼类分布数据,以制定针对性保护策略。