食蚊鱼的生物学梯度及入侵机制的研究

Mosquito fish will be selected as a model of invasive alien species of freshwater fish in this study due to the lack of biological research and vague genetic background of mosquito fish in China. Taking full advantage of Chinese vast geographical conditions and by careful site-setting and field-sampling at large-scale longitude and latitude gradient, we will implement systematic research on the genetic differentiation, life history characteristics and variations of mosquito fish, identify how mosquito fish change adaptively at large-scale gradient based on analysis of environmental factors at multiple scales，and clarify the distribution patterns, invade trajectory and expansive track of mosquito fish in China. The main contents will be: 1) Types and distribution of mosquito fish; 2) Relationship between gradient changes of life history characteristics and environmental factors; 3) Genetic differentiation, invade trajectory and expansive track of mosquito fish. We hope that the results of this program will bring a representative example and scientific base for early warning, monitoring, prevention and management of biological invasion.

本项目针对食蚊鱼在我国的生物学研究欠缺和遗传背景不清的研究实际，充分利用我国幅员辽阔的地理优势，以食蚊鱼作为我国外来入侵淡水鱼类的模式物种。在我国不同经度和纬度上设置野外实地采样点，收集鱼类标本和环境特征数据，系统地研究食蚊鱼的遗传分化和生活史特征及其变化规律；结合多重尺度生态环境因子分析，研究食蚊鱼在大尺度梯度下的适应性变化；阐明食蚊鱼在我国的分布模式以及入侵历史和扩散路径。内容包括：1. 我国食蚊鱼的种类及其分布范围，2. 食蚊鱼生活史特征的梯度变化及其与环境因子的关系，3.食蚊鱼的遗传分化、入侵与扩散历史。为我国外来鱼类的预警、监测、防治与管理提供典型范例和科学依据。

通过形态和分子研究明确我国不同地区的食蚊鱼均为Gambusia affinis1种，其遗传多样性低，仅存在两种单倍型。食蚊鱼在我国主要分布于长江以南，但是maxent模型预测其最北可以到达山东境内的黄河下游地区。影响西部食蚊鱼分布的最主要因素是温度。在广州、韶关食蚊鱼群体几乎全年可繁殖，郴州和衡阳食蚊鱼群体的繁殖期为2 ~ 10月，长沙和武汉食蚊鱼群体繁殖期为4 ~ 10月，信阳食蚊鱼群体繁殖期为4 ~ 7月。食蚊鱼的繁殖期随纬度的升高而缩短，温度是决定繁殖时间的重要因素。除了武汉和长沙的群体之外，其余群体整体上表现出随着纬度升高，初次性成熟全长增大的趋势。在长江中游地区，繁殖季节食蚊鱼在香蒲栖息地密度显著性低于其他3种栖息地。在非繁殖季节，食蚊鱼在喜旱莲子草栖息地的密度显著性高于其它3种栖息地。这表明喜旱莲子草向北扩散能够促进食蚊鱼向中国高纬度地区入侵，环境管理者可以通过定期清除为食蚊鱼提供适合越冬栖息地的入侵水生植物——喜旱莲子草，保留和恢复本地的挺水植物——香蒲，来促使食蚊鱼更多地集中于无植被的栖息地，从而便于人工清除或生物防治西部食蚊鱼。