评估恢复工作的成效:湖泊鱼类生物多样性的变化与中国的禁渔政策相符

《Biological Conservation》:Evaluating restoration success: Ecosystem-level shifts in lake fish biodiversity consistent with China's fishing ban

【字体: 时间:2026年02月08日 来源:Biological Conservation 4.4

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  生态系统重组与恢复轨迹研究:长江中下游24个浅水湖泊禁渔五年后,总鱼类丰度下降但物种均匀性增加,磷相关富营养化指标改善而氮水平无显著变化。湖体面积、岸线复杂性和历史捕捞强度等湖特异性因素调节了生态响应,早期恢复更多表现为群落结构和功能优势的重组而非数量提升,验证了生态系统整体功能恢复的可能性。

  
冯凯|陶坤|王跃东|张雅涵|邓立伟|徐家军|冯 Wanting|杜雪|袁静|Bernard Hugueny|王启东|Tibor Er?s
中国科学院水生生物学研究所,国家重点育种生物技术及可持续水产养殖实验室,中国湖北省武汉市东湖南路7号,430072

摘要

为了促进生物多样性保护和生态系统恢复,各国广泛实施了禁渔措施,但这些措施在湖泊生态系统中的生态效应仍知之甚少。我们对中国长江十年的禁渔政策进行了为期五年的多湖泊评估,这是世界上最大的内陆渔业禁渔措施之一。研究通过在2019年(禁渔前)和2024年(禁渔中期)对24个浅水泛滥平原湖泊进行标准化鱼类和水质调查来开展。这种前后对比的观察评估,结合结构方程模型,揭示了禁渔、营养动态和鱼类群落响应之间的关联,但并未明确指出因果关系。对分类多样性、功能多样性和系统发育多样性的分析表明,禁渔后鱼类总数下降,局部物种丰富度基本稳定,而区域物种丰富度存在差异,这反映了由于群落规模缩小导致稀有物种或栖息地特有物种难以被检测到的现象。许多湖泊的群落均匀度增加,适应富营养化的功能群落的优势地位下降,湖泊间的β多样性上升,表明湖泊间的异质性增强。与磷相关的富营养化指标有所改善,而氮水平没有明显变化。这些现象反映了生态系统的重组和权衡:捕捞量减少以及水产养殖的营养补贴减少导致生产力/生物量下降,而群落结构的调整则改变了优势地位、均匀度和β多样性。湖泊特定的因素,如面积、岸线复杂性和历史捕捞强度,调节了生态响应,突显了恢复路径的情境依赖性。早期恢复可能不会表现为物种丰富度或生物量的增加,而是表现为群落组成、功能优势地位和营养动态的变化。

引言

淡水湖泊正日益受到富营养化、生物多样性丧失和渔业资源退化这三重危机的威胁(Schindler, 2012)。这些全球性的变化不仅破坏了湖泊的生态完整性,也影响了人类社会所依赖的生态系统服务(Saunders et al., 2002; Reid et al., 2019)。为此,世界各地采取了各种保护和恢复措施,包括减少营养输入、恢复栖息地以及限制捕捞(S?ndergaard and Jeppesen, 2007; Schindler et al., 2016)。其中,大规模的禁渔措施可能是最具雄心且最具争议性的,这既反映了生态干预的紧迫性,也体现了实施的难度(Sun et al., 2024; Tonga et al., 2025)。中国在整个长江流域实施的前所未有的“十年禁渔”政策,是全球最坚定的干预措施之一(中国国务院, 2018; Mei et al., 2020),为评估这种特定类型的实际恢复效果以及在一个准实验环境中研究湖泊生态系统的恢复轨迹提供了难得的机会。
虽然最初的政策和研究重点集中在长江主干道上(Liu et al., 2023; Wang et al., 2024; Xia et al., 2025),但近年来人们越来越关注禁渔对邻近湖泊系统的生态影响(Wang et al., 2022; Xie et al., 2022; Feng et al., 2023a)。与河流不同,由于堤坝建设和水利设施的影响,长江泛滥平原上的大多数湖泊长期以来与河流网络隔绝(Wang et al., 2016; Chen et al., 2020),使它们成为自然补充能力有限、恢复力受限的孤立系统(Wang et al., 2022; Xie et al., 2022)。一些研究报道禁渔后长江鱼类生物量和物种丰富度有所增加(Liu et al., 2023; Xia et al., 2025),但针对特定湖泊的研究大多未能发现鱼类数量或多样性的持续增加(Wang et al., 2022; Xie et al., 2022; Feng et al., 2023a)。事实上,一些湖泊在禁渔后鱼类资源出现停滞甚至下降,几乎没有物种恢复的迹象(Xie et al., 2022; Feng et al., 2023a)。这种模式在生态上是合理的:在缺乏连通性的孤立系统中,资源扩张或物种重新定殖的预期可能是不现实的,因为环境承载能力有限(Kiffney et al., 2023),且局部灭绝的物种缺乏扩散途径(Olden et al., 2011)。
这些发现引发了关于如何评估禁渔效果的关键问题。如果传统的指标(如鱼类产量或物种数量)未能反映系统的响应,并不一定意味着失败。即使没有明显的生物恢复,减少人为干扰也可以增强系统的恢复力和促进长期的生态稳定性(Keith et al., 2023)。在许多情况下,这种间接的生态系统层面的好处先于目标物种或种群的可测量变化(S?ndergaard and Jeppesen, 2007; Coleman et al., 2015)。因此,仅通过资源数量或物种数量来评估禁渔的效果,并基于单一案例研究,可能会忽略其更广泛的生态影响。
对于湖泊生态系统而言,需要一种更全面的评估方法——该方法同时考虑富营养化、鱼类资源和群落结构以及生物多样性丧失这三个相互关联的挑战。这些组成部分并非独立存在,而是通过复杂的反馈机制相互作用(Jeppesen et al., 2000; Fang et al., 2006)。因此,一个核心问题是:禁渔是否在单个湖泊层面以及多个湖泊层面促进了多样性、群落结构和水质之间的积极生态反馈?要解决这个问题,需要超越基于结果的狭隘评估,转向基于生态系统功能的系统层面框架。目前很少有研究明确将这些要素联系起来,从而在理解湖泊生态系统的保护效果方面存在空白。
我们研究了长江中游24个处于禁渔状态五年以上的浅水湖泊。通过整合多维多样性指标、鱼类资源数据和富营养化指标,并考虑湖泊特定的属性(如形态和历史捕捞强度(Mehner et al., 2005),我们旨在回答三个核心问题:(1)禁渔如何影响局部和区域的鱼类多样性,包括分类多样性、功能多样性和系统发育多样性?(2)水质变化,特别是富营养化梯度,如何与湖泊间的鱼类多样性和群落结构变化相关?(3)鱼类资源和群落组成之间如何相互关联,这些模式如何与多样性和生态系统层面的重组相关?为了回答这些问题,我们采用了机制性的系统层面视角,并使用结构方程模型来量化湖泊特征、鱼类群落和水质之间的路径和反馈,为评估恢复效果和制定适应性淡水管理提供了见解。这是一项前后对比的观察评估,结构方程模型的结果支持了所提出的路径,但并未明确指出因果关系。

研究区域和采样期

本研究涵盖了中国长江中游的24个浅水湖泊(图1),这些湖泊的面积(2.30–274.60平方公里)和最大深度(1.1–5.7米)各不相同(表S1)。所有研究湖泊都是与长江没有水文连接的孤立泛滥平原湖泊(Wang et al., 2016)。历史上的农业用地(Dong et al., 2012)和渔业强度(Wang et al., 2018)造成了富营养化梯度,总磷含量范围为0.02至0.75毫克/升。
所有湖泊都受到了……

禁渔下的鱼类生物多样性变化

2019年在24个湖泊中进行了标准化采样,共采集到53个物种的71,709条个体;2024年采集到41个物种的34,834条个体(表S2)。尽管采样努力相同,但2024年的总数量和物种丰富度在区域上较低。
基于Hill数的稀释/外推(R/E)曲线(图2),我们使用95%的置信区间评估了分类多样性、功能多样性和系统发育多样性的时间变化,以确定其显著性。当q=0时,基于样本大小的γ多样性……

禁渔对湖泊鱼类多样性的影响

本研究重点关注禁渔下的生态系统重组及其相关的权衡。重要的是,早期的生态“恢复”并不一定意味着鱼类丰富度或数量的增加。相反,禁渔减少了捕捞量和外部水产养殖/营养补贴(结束了生产性的膨胀),从而降低了整体生产力和生物量。这些变化引发了群落层面的重组,包括均匀度的变化、优势群体的减少以及……

CRediT作者贡献声明

冯凯:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,可视化,验证,软件,方法论,调查,正式分析,数据管理,概念化。陶坤:调查,数据管理。王跃东:调查,数据管理。张雅涵:调查。邓立伟:调查。徐家军:调查。冯 Wanting:调查。杜雪:调查。袁静:资源提供。Bernard Hugueny:撰写 – 审稿与编辑。王启东:撰写 – 审稿与……

伦理批准

不适用。本研究未涉及需要伦理批准的人类参与者或动物。

原创性和提交

本手稿描述的工作是原创的,此前尚未发表,也未在其他地方接受发表考虑。

作者批准

所有作者均已阅读并批准了手稿的最终版本,并同意将其提交给《生物保护》(Biological Conservation)杂志。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

不适用。本手稿的编写过程中未使用任何生成式AI或AI辅助技术。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。
这项工作代表了作者们的原创研究。所有作者均已阅读并批准了手稿,并同意将其提交给《生物保护》杂志。该手稿尚未发表,也未在其他地方接受发表考虑,且与作者的其他工作没有实质性重叠。所有数据来源和资金支持均已在手稿中充分说明。所有适用的伦理标准和规定均已遵守。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金(编号:32473162)、湖北省自然科学基金(编号:2024AFA087)和CAS青年创新促进协会(编号:2022344)的财政支持。冯凯和Tibor Er?s的工作还得到了Szechenyi Plan Plus计划(项目编号:RRF 2.3.1-531 21-2022-00008)的支持。Bernard Hugueny和Tibor Er?s还得到了CAS校长国际奖学金计划(编号:2024VBA0007)的支持。
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