环境因素影响鱼类群落结构和多样性在两个不同的季节在湿地北部地区(加纳)

文摘

六湿地鱼类群落结构评估使用撒网,与环境变量与多样性和分布模式,从2010年到2012年。总共有2239个人属于44种和1938人属于40种采样在干燥和潮湿的季节。Mochokid Mormyrid家庭主导鱼社区和构成14.8%,分别,其次是Alestids(12.9%)和Chlariids (11.1%)。少见的分类单元centropomids, channids malapteruds,分别和oesteoglossids代表1.9%。总的来说,CPUE /净没有显著变化(图基HSD测试,在干燥和潮湿的季节。Wuntori沼泽一直显示在月平均CPUE /净(干=;湿=季节),而Bunglung人工湿地是最少的记录(干=;湿=季节)。鱼类多样性和丰富性显著不同(,季节之间的)。环境干扰season-specific和没有显著差异(,,)网站。DCA祝圣礼解释69%的变异鱼分布模式,而主成分分析显示,81.8%的锰浸种,磷酸,轴1和电导率和放牧强度,温度,浊度在轴2鱼类群落结构的影响。湿地保护必须提升为维持鱼类丰度和整体生态系统的稳定性。

1。介绍

淡水系统的形成几千年前最初引导鱼组合和分布模式,我们观察到今天1]。然而,人类活动在很大程度上改变了水生景观通过资源开发和其他影响。千禧生态系统评估报告(2)估计,约20%的世界的10000种淡水鱼列为受到威胁,濒临灭绝,或灭绝在过去的几十年里,一定程度上是由于人为活动。鱼数量的下降是由于在水质恶化3- - - - - -5)和低流量和洪水的周期性现象,栖息地的复杂性,和农业和城市土地利用(6,7]。门泽尔et al。8)解释了农业活动有多个影响大平原流在美国,包括浊度增加,淤积,通过土壤侵蚀和养分和灌溉回归流。水土流失和泥沙改变底物特性,导致鱼类的减少,需要清洁为产卵砾石(9]。这些干扰对湿地系统可能会导致鱼类群落组成和空间分布的变化。变异鱼组合通常受到景观特征(10),流大小和高度(11)和长袜经济重要的外来/入侵鱼类(例如,棕色的鳟鱼,格雷林,鲤鱼,和派克)(12)(Pivnička Humpl, 2004)。

安萨里et al。13]表明鱼类隔离到季节性群体,由于物理化学参数的变化,如盐度、温度和溶解氧浓度。鱼的脆弱性最轻微的扰动在其环境的亲密接触是由于皮肤和鳃与周围的水(14]。

加纳的水资源污染已经受到越来越多的威胁,近年来由于快速的人口变化,已伴随着人类定居点的建立缺乏适当的卫生基础设施(15]。鱼类和其他资源的需求不断增加,由于增加贫困人口社区接近加纳北部地区的湿地地区,在一定程度上导致了广泛的环境干扰。例如,炸药的使用作为一个非法捕鱼耗尽水质的方法,使它不健康的国内使用和削弱水生生活。这些干扰seasonal-specific(即。,wet and dry seasons) and fish responses vary by season and spatiotemporal scales. Given the high conservation concern of wetlands in Northern Region of Ghana [16),明智的使用这些生态系统,其中包括生态完整性的维护和可持续开发鱼,连续对当前和未来的世代,必须批判。

渔业领域的研究者们敏锐地意识到过度捕捞问题与不受监管或监管不力常用条件,在大多数渔业(占了上风17]。许多工业化国家管理制度引入渔业旨在遏制过度开采和渔业产生更好的净回报率,但收效甚微。试图管理渔业发展中国家已经弱得多,通常没有任何影响。17]。因此,必须重点关注的渔业管理,尤其是对农村社区的生活很大程度上取决于鱼资源的可用性。

理解影响因素的季节性变化对鱼类群落结构、多样性和空间分布在加纳北部地区,仍然是穷人。虽然是当地渔民发现减少鱼类组成及分布在最近一段时间,观察到的季节性变化尚未充分研究建立这些趋势的原因。本研究试图应用多元技术建立环境因素影响季节性变化对鱼类群落结构和分布在六个选择湿地北部地区的加纳。我们的主要目标是(1)量化鱼类多样性和(2)检查鱼的反应社区组成和空间分布的主要环境因素六个不同湿地类型。

2。材料和方法

这项研究是在六个湿地位于加纳北部地区,与他们的坐标如下:(i) Wuntori (N09°08.335′W00°09年1°.685′);(2)Kukobila (N10°08.723′W000°48.179′);(3)Tugu (N09°22.550′W000°35.004′);(四)Bunglung (N09°35.576′W000°47.443′);(v) Adayili (N09°41.391′W000°41.480′);和(vi) Nabogo (N09°49.941′W000°.51.942′)(图1)。所有六个站点躺在广泛的泛滥平原的白沃尔特河沿岸,已成为通过蜿蜒的切割和修改和调整各种地貌。这导致开发流的转移从主白沃尔特(18]。所有六个湿地被归类为近浅沼泽(Wuntori和Tugu湿地),打开深沼泽(Kukobila湿地),河岸湿地(Adayili和Nabogo湿地),和一个人工湿地(Bunglung湿地)。六个湿地的水文情势是典型的永久性湿地,其深度在退潮平均不超过2米。湿地的面积是通过屏幕数字化量化的陆地卫星航拍图像,从谷歌地球(2012年10月):(a) Wuntori = 7.7公顷;(b) Kukobila = 5公顷;(c) Tugu = 2.7公顷;(d) Nabogo = 7.9公顷;(e) Adayili = 6.7公顷;和(f) Bunglung = 11.5公顷。年降雨量范围从1000到1300毫米和每年雨季从6月到10月初,而旱季持续从11月到5月。 Average air temperature varies between 14°C and 40°C (Slaymaker and Blench, 2002). Altitude ranges between 108 and 138 meters above mean sea level. The vegetation cover is a mixture of grassland dominated byLeersia hexandra和林地由桃花心木(非洲桃花心木senegalensis)和谢伊树(Vitellaria paradoxa点缀着灌木的社区Mitragyna inermis和Ziziphus abyssinica。树木是相对较短的厚厚的树皮和遮挡,标志着他们的适应周期性旱季布什火灾。种植业、畜牧饲养、和钓鱼是居民的主要活动。

2.1。鱼和水质抽样程序

由于本研究的目标之一是量化鱼类多样性、丰富性,样本和丰富,鱼采用撒网的3厘米网格大小和半径5米。抽样开始从11月到2月的旱季,从7月到10月在雨季(2010 - 2012)。每个6湿地(Wuntori、Kukobila Tugu, Adayili, Nabogo,和Bunglung)是每个月四次采样(每周一次),08年至1300小时。每小时5净抛出抽样工作的进行在每个站点。抽样的总净把每小时的网站是四个小时。鱼被确定原位物种,钥匙由Dankwa et al。19)和Paugy et al。20.]。物种无法确定被安置在透明的洗瓶,含有福尔马林溶液和发送到水研究所(WRI)玉米粉蒸肉,北部地区的加纳、识别。

共有11个物理化学参数和四个人为因素确定在所有网站同日鱼的集合。他们包括pH值、浊度、水温度、电导率、TDS, nitrate-N(没有₃- n)、磷(PO₄),氨(NH)₄- n)、钙、镁、溶解氧、火、放牧强度,侵蚀,当地的农业活动。水样收集月度(在干燥和潮湿的季节),使用清洁的聚乙烯瓶,三个示例站:上,中期,和下游在两年的时间里。除了pH值和水温测量原位分别使用便携式酸度计和玻璃水银温度计,其余样本存储在冰柜和运输水研究所实验室的同一天,APHA[后物理化学成分的分析,21)检查水和废水标准方法。

四个环境变化或扰动的司机被森林大火,农业活动放牧和侵蚀。司机进行评估,以确定这些威胁的严重程度对鸟类的栖息地,因为鸟丰度和多样性在很大程度上是受栖息地质量的影响。这些威胁的等级分类综合(包含所有可能的项目,至少在更高水平的层次结构),一致(确保条目在给定水平的相同类型的分类),扩展(启用新项目添加到分类,如果他们被发现),和排他(只允许任何物品被放置在一个细胞内的层次)(22]。分数从1到4(1和4是最影响影响最大)被用来评估范围和严重程度的威胁。“范围”我们指的百分比比研究区受特定的威胁在过去5年(其中100%对应于总站点区域:(公顷)23]。分数分配如下:4:发现的威胁是在站点区域(50%);3:15 - 50%的威胁是传播研究区;2:威胁是分散(5 - 15%);1:威胁是本地化(< 5%)。

评估受干扰区进行了从1.2公里范围内的氢气的划定区域的湿地。这是因为所有的土地利用活动评估观察初步调查后表示半径内的湿地。

2.2。统计分析

Shannon-Weiner指数计算来确定鱼社区组成的当前状态。Shannon-Weiner指数方程表示为 (见[24]),的种类和数量吗个人的比例或丰富的表达th物种总数的比例封面和ln是自然对数(香农和维纳,1963)。马格列夫的指数()的物种丰富度控制样本大小的计算 (见[25]),物种的数量,ln是自然对数,然后呢是网站的数量。单向方差分析应用于测试的差异六湿地物种多样性和物种丰富度,使用SPSS版本20。克鲁斯卡尔-沃利斯测试用于测试的差异之间的多样性指数的均值河岸湿地和沼泽。

我们曾经去趋势对应分析(DCA)(间接梯度分析的分类方法),来确定鱼的最强的梯度组合变异在六个湿地。这是紧随其后的是主成分分析(PCA)版本。1.41 [26),评估组合结构的可变性,多样性,首选湿地类型与环境变量。DCA是主要用来确定鱼类的成分变化在各自的湿地,而主成分分析进行研究鱼类分布之间的关系和相关的环境梯度或变量。DCA技术有能力处理大型、复杂的数据集,发现生态梯度,以及帮助在数据还原和探索27,28]。环境变量改变当他们的差异远远大于他们的意思。其次是单向方差分析测试来确定环境变量不同大大在所有网站。蒙特卡罗排列测试(9999排列)是用于测试的意义生成的特征值分析前三个坐标轴的鱼组合结构环境变量。

3所示。结果

总的来说,2239个人从44物种,属于16家庭在旱季采样,而1938人属于40物种和来自12个家庭被确定在雨季(表1和2)。Wuntori沼泽中最高的鱼类数量在旱季,紧随其后的是Adayili和Nabogo河岸系统和最低的丰富来自Bunglung人工湿地(表1)。类似的模式物种丰度在6个地点发现了潮湿的季节。鱼在家庭Mochokidae最丰富,构成了15.4%的分类单元,其次是Alestids(13.4%)和Clariids(11.5%)(表2)。少见的分类单元centropomids, channids malapteruds,分别和osteoglossids代表1.9%。月平均单位努力抓住每一个净(CPUE)一直在Wuntori沼泽最高,而最低的CPUE Tugu和Bunglung人工湿地(图2)。

总的来说,CPUE没有显著变化(图基HSD测试,(图)在干燥和潮湿的季节2)。鱼类多样性和丰富性略微不同的6个网站(= 0.11,)在干燥(=;=)和湿季(=;=)(数据3和4)。多样性和丰富性的趋势反映在每个站点的弹性环境干扰。然而,从个人网站,Wuntori (= 2.7)和Adayilli (= 2.6)湿地有显著不同,物种丰富),而Bunglung人工湿地(= 2.0)。

3.1。一般鱼六湿地的结构分布的趋势

DCA第一两个轴(轴1 = 42%,轴2 = 27%)共同解释69%的鱼空间变化分布在6个地点(图5)。鱼类群落结构分为三组,由于habitat-specific条件(图5)。组1从Bunlung人造湿地物种(例如,Synodontis velifer, Malapterurus利用,和Auchenoglanis occidentalis)通常是不那么丰富的湿和干燥的季节分布的和有限的。农业活动,放牧强度、水抽象,和布什火灾,广泛的在这个网站。高浊度也同样在这两个季节,营养负荷(磷、氨和硝酸盐)。鱼从这个网站存活低水平的营养负荷,并显示弱正相关与轴1(数字5和6)。鱼社区在第二组来自Nabogo Adayili河岸系统和浅Tugu和Wuntori湿地。虽然物种在这个网站(例如,Mormyrus rume, Bagrus bajad, Petrocephalus bovei,和尖吻鲈属niloticus)在它们的栖息地分布是有限的,他们的丰富与TDS (,),钙(,)和导电率(,沿着轴(图2)6)。高的鱼类数量在这些网站反映在他们的弹性环境干扰像山火(数字5和6)。鱼从第三组主要是深沼泽Kubobila和由丽鱼科鱼(例如,Sarotherodon galilaeus,Oreochromis niloticus)、鲤科的(例如,Labeo coubie),Clariids(例如,claria gariepinus)。地表水温度没有明显与鱼类多样性和分布,轴1 (,)或轴2 (,)(数据5和6、表3)。

第一两个轴的PCA共同解释81.84%的季节性变化的结构分布,丰富,鱼类的多样性与环境变量(表2)。轴1和2(81.84%)以来累计解释> 50%的鱼类群落结构和多样性的变化(29日),轴3相关系数不解释。特征向量生成的轴1和2是重要的(分数= 1.931;;)在影响鱼组合和多样性,蒙特卡罗排列后测试。环境变量,导致最大的6个地点的变化没有显著差异(= 0.158,df = 14)(图6)。

4所示。讨论

我们的研究结果揭示了环境干扰的直接和间接影响鱼组合。鱼类丰度高、结构分布Wuntori马什和Adayili沼泽森林系统的迁移可能是由于鱼的主菜白沃尔特河湿地通过支流,在周期性的洪水和鱼适应能力的发展压力。我们观察到高多样性、丰富性和丰富的组合Adayili森林沼泽,虽然它包含致命水平的氨(0.6 - -1.9 mg / L),迄今为止是致命的鱼类生存和繁殖。水温(29°C)和平均pH值6.4在这个网站相对较低。高氨的毒性作用()浓度在鱼只发生在流行的高pH值(> 7.0)和水生系统的温度~ 36°C (30.,31日]。Knepp和阿金32吉尔)发现,鱼类会损害即使氨水平低至0.06 mg / L,在0.2 mg / L,敏感的鱼像鳟鱼和鲑鱼开始死亡。其他源的距离等因素,海拔,池塘,通道类型、基础类型和土地利用是关键因素,影响沿海鱼类丰度(33]。

然而,鱼类丰度较低的网站(例如,Tugu马什和Bunlung人工湿地)可能是由于过度捕捞和大规模混乱,如农业、放牧活动,山火,和水化学,虽然不太严重的人为活动和最优的物理化学因素主要发生在旱季和鱼类丰度的影响。鱼丰收禁止在雨季(季节),以便产卵活动。因此,只有监管钓鱼活动是允许在一个较小的时空尺度。Ayoola和Kuton5)报告了类似的高丰度和生物量组成的鱼类在旱季,相对于雨季在拉各斯泻湖。但Abban et al。34]表明,较低的鱼类数量中遇到雨季可能与湿地的物理扩张中找到白沃尔特河流域,在当前的研究。

的分布Bagrus bajad,尖吻鲈属niloticus, Labeo coubie,和Brycinus macrolepidotus在首选栖息地受到不同的水质参数,森林大火,放牧强度。物种在河岸系统出现浑浊的条件作出积极回应,我们观察到的物种组合湿地和人工湿地分布沿纵向剖面,与TDS、电导率、硝酸盐、溶解氧、水温、放牧强度和火灾发生(数字5和6)。使用类似的分类方法,皮雷et al。3)发现,水深、孤立和覆盖隔离瓜迪亚纳河溪流鱼类的盆地在葡萄牙。洪水政权(6)和栖息地的大小(35,36)也被报告为重要的自然驱动结构鱼组合流的变化。这些对比发现,当前的研究可以归因于种专一性的不同响应从不同的生物地理学区域(即固有的生态因子。温带,局部区域)。

尽管农业活动是普遍在这项研究中,它不直接影响鱼类分布(如图所示的弱轴相关表1),但间接导致了河岸浊度的增加和人工湿地。银色和老太婆37)观察到的增加在农业活动作为主要因素影响鱼类结构subwatersheds在宾夕法尼亚州。ortho-phosphate和硝酸盐水平很低在网站和可能最终导致了大量的鱼。尽管营养负荷的低水平,但他们在空间上与放牧强度和汽车相关农业活动,暗示这些人为活动的直接影响。高度富营养化条件损害鱼繁殖力和丰富,而更富营养的领域(38]。

鱼类多样性指数在6个地点(和)反映了一个高度多样化的社区相比,发现鱼Quarcoopome et al。39在Bontanga) ()和Libga ()人工湿地,位于同一流域当前的研究。这似乎表明,开放的自然栖息地,特点是一个复杂的食物网,支持不同的鱼类,而人工系统。但进一步比较指数在这项研究中,费尔南德斯和Achuthankutty40]在Salcete Taluka湿地在果阿,印度(= 2.08 - -4.27,2.23 - -4.28),表明物种Salcete Taluka湿地环境扰动具有弹性和自然因素,或系统不受到影响。近100%的主导地位Sarotherodon galilaeus北部的丽鱼科鱼可能表明他们特有的自然湿地,由于其大规模宽容不同程度的生态环境压力条件。这个物种可以被认为是一个合适的候选生物学指标的影响湿地污染和气候变化等干扰。类似的观察一年四季主导地位的丽鱼科鱼拉各斯泻湖被Ayoola和Kuton记录5]。

5。结论

尽管鱼类丰度和多样性在Wuntori相当高,Adayili Nabogo,空间分布是有限的。季节性变化的多样性、丰富性,丰富多样的生境条件的结果由环境干扰等农业活动和山火。大多数物种似乎容忍低营养负荷和这部分高丰度和多样性的贡献。最后,低营养负荷也表明湿地没有污染。这些研究结果的含义表明,湿地管理者必须考虑制定保护措施检查土地利用活动倾向于导致未来的富营养化状态。这些保护措施的实现可能会导致人口的增加和维持鱼,它作为农村居民生计的主要来源。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者表达他们的感谢加纳教育信托基金(GETFund)的金融支持的研究工作。

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