在水生态修复领域,针对水生植物的研究较为丰富,然而关于水生动物群落恢复,尤其是鱼类生物操纵方面的研究仍较为有限。为此,本文基于水生态修复理论与工程实践,重点探讨鱼类生物操纵方法及其配比设计,以期为相关研究与实际应用提供参考。
生物操纵理论主要包含两个重要分支:经典生物操纵与非经典生物操纵。
· 经典生物操纵理论强调利用浮游动物控制水体中的藻类;
· 非经典生物操纵理论则主张通过投放鲢、鳙等滤食性鱼类来抑制蓝绿藻的繁殖。
两种理论的适用条件存在明显差异:鲢、鳙等鱼类可滤食粒径在10 μm至数毫米之间的大型浮游植物,而浮游动物通常只能摄食40 μm以下的小型浮游植物。
因此,高学平等学者提出,在水生动物群落构建过程中(以鱼类为主),可综合运用上述理论,设计合理的食物网结构,协同利用浮游动物与滤食性鱼类共同调控藻类数量。
根据食性特征,可将常用于生物操纵的鱼类分为以下几类:
滤食性鱼类:主要以浮游植物及小颗粒有机碎屑为食。代表物种包括鲢鱼(白鲢)、鳙鱼(花鲢)、䱗条等。


△鳙鱼
草食性鱼类:主要摄食水体中大型维管束植物的根、茎和叶。这类鱼类在鱼类群落中所占比例较小,代表物种有草鱼、团头鲂(武昌鱼)等。

△草鱼

△团头鲂
杂食性鱼类:食性广泛,可摄食动植物性饵料,种类最为丰富。代表物种包括鲫鱼、鲤鱼、泥鳅、罗非鱼、鲻鱼等。

△鲫鱼(体型较小,嘴较薄,嘴角无胡须)

△鲤鱼(体型较大,嘴肥厚,有胡须)

△罗非鱼(热带鱼类,喜高温,耐低氧,高盐度)
肉食性鱼类:主要以底栖动物和其他鱼类为食,多数为无鳞鱼,性情凶猛。代表物种包括鲶鱼、鲈鱼、黑鱼、鳜鱼、鱤鱼、狗鱼、翘壳鱼、马口鱼等。

△鲶鱼

△鲈鱼

△黑鱼

△鳜鱼

△鱤鱼(俗称水老虎)

△狗鱼
从水生态系统的基本组成与营养关系来看,不同鱼类与其他生物之间主要通过以下几条食物链相互联系:
①浮游植物为第一营养级: 浮游植物→浮游动物→杂食性鱼、滤食性鱼、底栖动物→肉食性鱼; 浮游植物→杂食性鱼、滤食性鱼、草食性鱼、底栖动物→肉食性鱼。
②沉水植物为第一营养级: 沉水植物→草食性鱼→肉食性鱼。
③有机碎屑为第一营养级: 有机碎屑→碎屑食性鱼、杂食性鱼、滤食性鱼、底栖动物→肉食性鱼类。

△ 水生态系统营养关系结构
在实际应用中,通常需严格控制杂食性、植食性和草食性鱼类的数量,以防止因过度摄食沉水植物而导致生态系统失衡。
适量投放滤食性鱼类有助于控制浮游植物密度,提高水体透明度。但同时应考虑引入一定数量的肉食性鱼类,以调控滤食性鱼类种群,避免其过度捕食浮游动物或扰动底泥。
考虑到不同鱼类及底栖动物在生活空间和食性上的差异,建议从当地物种中选取多种鱼类与底栖动物,构建多层次食物链并形成合理的食物网结构,以实现物种在栖息空间和饵料资源利用方面的互补。
由于不同水体的环境条件各异,其营养结构也呈现显著差异,因此鱼类投放比例难以制定统一标准。
在水生态设计阶段,建议依据设计目标(如以水质净化为主或生物多样性恢复为主),分析不同食性鱼类对生态系统的影响,初步拟定鱼类总投放量。
在可参考同一区域内条件相近、鱼类结构较为合理的湖泊数据,进行适当调整以确定投放比例。生态系统建成后,应持续开展系统监测,评估水生动物发育状况,并根据实际情况进行动态调整。
高学平等学者总结了早期太湖、巢湖及太湖东部草型湖区的鱼类渔获物组成比例,结果显示:肉食性鱼类占比为34.2%–57%;滤食性鱼类为10%–38.3%;杂食性鱼类为8%–18.2%;草食性鱼类为2.8%–4.1%。
▽ 不同湖泊渔获物组成比例及建议投放比例阈值

基于上述研究,建议在水生态治理中(特别是针对东部平原地区),各类食性鱼类的重量投放比例可设定为:·肉食性鱼类:40%–50% ,滤食性鱼类:10%–20%,杂食性鱼类:10%–20%, 底栖食性鱼类:<10%,·草食性鱼类:<6%
此外,结合工程实践经验,建议每亩水面(水深以1.5 m计)投放的鱼类总重量不超过20 kg,以确保水生态修复效果,避免因鱼类数量过多导致沉水植物被大量摄食,或因鱼类扰动底泥引发水体浑浊。
在水生动物整体投放时序中,鱼类投放应在底栖动物投放之后进行,并待水生植物生长稳定后再行引入。(底栖动物具有较强的水质净化能力,且对水生植物影响较小,可优先投放。)
在投放鱼类时,建议对不同食性的鱼类采取分批次、分时序的投放策略:
· 在沉水植物生长初期,优先投放滤食性鱼类,以控制浮游植物密度,提高水体透明度;
· ·待沉水植物成功定植并萌发新芽后,投放肉食性鱼类,以控制杂食性和植食性鱼类数量,保护新生芽叶不被过度摄食;
· 进入水生植物生长旺盛期后,可适量投放少量植食性鱼类,以调节水草生长。
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