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小型鱼类处于食物链的中间环节，能将生态系统中的物质与能量从低营养级向高营养级传递，对维持湖泊生态系统的结构与功能起着重要的作用。现阶段受人类活动过度干扰的影响，长江中下游浅水湖泊中的大型鱼食性鱼类种群资源量锐减，而小型鱼类凭借成熟时间早、生长速度快、繁殖力高等特点逐渐成为优势种。且有研究表明，在全球气候变暖的影响之下，低纬度地区的浅水湖泊将面临更为严峻的鱼类群落小型化和水体富营养化等问题。因此，小型鱼类的过量增长会对湖泊生物结构和水质产生怎样的影响以及如何影响，是急需阐明的科学问题。
近期，中国科学院水生生物研究所刘家寿研究员团队以长江中下游浅水湖泊中的优势小型鱼类（鲫：底层杂食性鱼类；？：浮游生物杂食性鱼类；大鰭鱊：浮游生物杂食性鱼类；似鱎：浮游动物食性鱼类）为实验对象进行受控实验，探究了不同类型小型鱼类对水质和浮游生物的作用机理（图1）。
图1 实验设计示意图（NF组：无鱼类放养；AMA组：放养大鳍鱊；CAU组：放养鲫；HLE组：放养？；TSW组：放养似鱎）
研究表明，有小型鱼类处理组的主要水质指标、浮游植物丰度和生物量、蓝藻门的相对丰度和相对生物量高于无鱼对照组，而大型浮游动物的相对丰度和生物量低于对照组（图2，图3），说明过多的小型鱼类可负面影响湖泊的水质状况，并导致浮游动物群落的小型化，促进藻类（特别是蓝藻）的生长。
图2 实验期间各处理组主要水质指标的均值变化（TN：总氮；TP：总磷；CODMn：高锰酸盐指数；TUR：浊度；Chl.a：叶绿素a；TLI：综合营养状态指数）
图3 实验初始和结束各处理组浮游植物相对丰度和总丰度（A）、浮游植物相对生物量和总生物量（B）、浮游动物相对丰度和总丰度（C）、浮游动物相对生物量和总生物量（D）
对比不同类型小型鱼类对水质和浮游生物的作用效果，发现似鱎对水质和浮游生物群落的负面影响强于大鳍鱊、鲫和？，主要与似鱎通过捕食大型浮游动物产生更显著的下行效应有关（图2，图3）。结构方程模型表明大鳍鱊，鲫，？和似鱎对Chl.a，浊度和TP的作用方式存在差异。其中，鲫和？主要通过扰动底泥促进内源营养盐释放的途径作用于水质和浮游生物，而似鱎则主要通过对大型浮游动物的捕食作用来影响生态系统（图4）。
图4 不同处理组中小型鱼类、叶绿素a、浊度和总磷的结构方程模型（箭头的方向代表从独立变量到因变量，箭头上的数字对应标准化的路径系数，标准化路径系数表示关系的相对强度。显著路径系数和非显著路径系数分别用实线和虚线表示；蓝色和红色箭头分别表示因果关系的正流和负流。星号表示显著性：P < 0.001 （***），0.01 < P < 0.05（*））
小型鱼类已成为长江中下游浅水湖泊中的主要优势类群。但在湖泊生态修复进程中，这些小型鱼类（尤其是小型浮游动物食性鱼类）因体型小、生活周期短和经济价值低等特点而往往被忽略。该研究通过比较分析小型浮游动物食性鱼类（似鱎）与三种小型杂食性鱼类（大鳍鱊，鲫和？）的作用效果，揭示了长江中下游浅水湖泊不同类型优势小型鱼类对水质和浮游生物的作用机制，研究结果可为长江中下游浅水湖泊的水质保护及渔业资源管理提供理论基础和科学支撑。
该研究得到国家重点研发计划项目（2019YFD0900601, 2020YFD0900500）、中国科学院青年创新促进会人才项目（2019331）、国家大宗淡水鱼产业技术体系项目（CARS-45）和湖北省重点研发计划项目（2020BBB077）等项目支持，以“The feeding habits of small-bodied fishes mediate the strength of top-down effects on plankton and water quality in shallow subtropical lakes”为题在《Water Research》发表（https://authors.elsevier.com/c/1gbdR9pi-aBD1）特别研究助理郭超博士为第一作者，李为青年研究员为通讯作者。刘家寿研究员对研究工作给予指导。
近期，研究团队围绕长江中下游浅水湖泊的小型鱼类资源利用及鱼类群落调控技术开展系列研究，主要成果如下：
Guo C, Li W, Li S, et al., 2022. Manipulation of fish community structure effectively restores submerged aquatic vegetation in a shallow subtropical lake. Environmental Pollution, 292, 118459. (https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118459)
Guo C, Li S, Li W, et al., 2022. Spatial variation in the composition and diversity of fishes inhabiting an artificial water supply lake, Eastern China. Frontiers in Ecology and Evolution, 10, 921082. (https://doi.org/10.3389/fevo.2022.921082)