長江口輪蟲生物多樣性特征分析

郭章偉, 孫 薇, 袁 林, 薛俊增, 周淑輝, 吳惠仙

(1.上海海洋大學(xué) 水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點實驗室, 上海 201306; 2.上海出入境檢驗檢疫局, 上海 200135)

輪蟲主要分布在淡水以及一些河口，是浮游動物的重要組成部分[1]。關(guān)于輪蟲的研究主要涉及淡水水域[2-7]，但針對河口水域輪蟲的研究也有報道，Rougier曾報道了法屬圭亞那群島的考河河口輪蟲群落的生態(tài)特征[8]，Medeiros報道了鹽度以及水體交換對于輪蟲群落的影響[9]，Leitao則報道水體動力學(xué)對輪蟲群落的分布影響[10]；國內(nèi)對于河口輪蟲的研究主要集中在長江口，20世紀(jì)90年代以來，中國科學(xué)家曾對長江口輪蟲進(jìn)行過調(diào)查[11-17]，分析了影響輪蟲分布的原因，認(rèn)為鹽度和濁度是影響長江口輪蟲種類與群落組成以及空間分布的重要因素,且輪蟲生物密度呈季節(jié)性變化明顯[16,17]。長江口是中國最大的河口，在入海前被崇明島分隔為南北兩支，長江徑流主要通過南支入海，只有在汛期有少量徑流通過北支入海，北支受海水影響較大，高鹽水通過北支倒灌南支，造成北支和南支生態(tài)環(huán)境的差異，尤其是鹽度的差異[11]，其中北支平均含鹽度約為南支的十幾倍[18]，從而影響南北支輪蟲種類組成、時空分布以及多樣性的差異。關(guān)于長江口南北支輪蟲的研究均在2006年以前，而近年來，長江流域水利工程的建設(shè)、長江口港口和航道的建設(shè)、長江流域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及氣候變化等都影響著長江口南北支生態(tài)環(huán)境狀況，為此重新對長江口南北支輪蟲生態(tài)狀況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，一方面可闡明長江口輪蟲的生態(tài)分布特征，探討影響其分布的環(huán)境因子，另一方面也為長江口生態(tài)系統(tǒng)的研究以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

表1 長江口輪蟲的種類組成及分布

1 材料與方法

于 2010 年9 月在長江口口門內(nèi)水域設(shè)置5個采樣斷面，共19個采樣點，其中南支水域9個樣點，北支水域7個樣點，分支前主河道道3個樣點(圖1)。水環(huán)境因子由YSI85-25現(xiàn)場測定，酸堿度由便攜式pH計測得。輪蟲定量樣品用5 L采水器采集上、中、下層水樣，混合均勻后，取1 L水樣帶回實驗室靜置沉淀 48 h 后濃縮至 50 mL ，在顯微鏡下進(jìn)行分類、鑒定、計數(shù)。

優(yōu)勢度指數(shù)(Y)計算

物種優(yōu)勢度指數(shù)(Y)：Y=nifi/N

N表示各采樣點所有輪蟲物種個體總數(shù)，ni代表第 i 種的個體總數(shù)，fi表示該物種在各個采樣點出現(xiàn)的頻率，當(dāng)Y>0.02 時，該物種為群落中的優(yōu)勢種。

用PRIMER 6.0軟件進(jìn)行PCA排序分析，分析群落與環(huán)境因子間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成

長江口分支前的太海汽渡斷面處(S17-S19)共采集到輪蟲6科8屬9種，其中臂尾輪科2種，鼠輪科2種，鏡輪科1種，疣毛輪科1種，腹尾輪科2種，晶囊輪科1種；南支采集到6科12屬20種，其中臂尾輪科6種，腔輪科2種，鼠輪科3種，疣毛輪科1種，鏡輪科1種，腹尾輪科2種，晶囊科1種，椎輪科1種， S1點輪蟲種類最多，為7種，S9沒有采集到；北支采集到7科10屬11種，其中腹尾輪科4種，臂尾輪科2種，腔輪科1種，鼠輪科1種，晶囊科1種，疣毛輪科1種，椎輪科1種， S16點輪蟲種類多，有6種，S13沒有采集到(表1)。分析19個樣點各輪蟲優(yōu)勢度，結(jié)果顯示太海汽渡斷面處優(yōu)勢種為沒尾無柄輪蟲(Ascomorphaecaudis)、暗小異尾輪蟲(Trichocercapusilla)、萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)、針簇多肢輪蟲(Polyarthratrigla)和盤狀鞍甲輪蟲(Lepadellapatella)；長江口南支優(yōu)勢種為暗小異尾輪蟲、盤狀鞍甲輪蟲和蹄形腔輪蟲(Lecaneungulata)；長江口北支優(yōu)勢種為舞躍無柄輪蟲(A.saltans)、沒尾無柄輪蟲和盤狀鞍甲輪蟲(表2)。

圖1 長江口輪蟲采樣斷面分布示意圖

表2 長江口9月份各點位輪蟲優(yōu)勢度

2.2 密度

在太海汽渡斷面S17點密度最大，為19 ind/L。 在長江口南支，S4密度最大，為28 ind/L。在長江口北支，S16的密度最大，為10 ind/L(圖2)。

圖2 長江口各樣點位輪蟲密度

2.3 生物多樣性

本次調(diào)查，共有15個樣點采集到輪蟲，各樣點 Pielous(J)均勻度指數(shù)變化范圍不大，為0.81-1，顯示輪蟲分布較為均勻，Shannon-Wiener 指數(shù)(H)在0.67～1.85間，S17樣點最高，Margalef 指數(shù)(D)在0.60～2.71之間，S17樣點最大，顯示S17樣點輪蟲種類較其它樣點豐富(圖3)。

圖3 長江口各樣點位輪蟲多樣性

圖4 長江口北支輪蟲的等級聚類排序圖

2.4 群落聚類分析

輪蟲組成的相似性聚類排序分析圖顯示，長江口口門內(nèi)輪蟲的群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，南支與北支采樣點間輪蟲種類組成差異明顯，排序分析結(jié)果為：太海汽渡斷面的S19點與南支各點距離較近，種群組成相似；而S17則與北支各點距離較近，種群組成相近。

3 討論

長江口在長江徑流和倒灌海水等水流的共同作用下，其水生態(tài)環(huán)境極其復(fù)雜。南北支徑流量和鹽度等自然環(huán)境差異造成輪蟲群落的空間分布差異明顯。夏季長江口口門內(nèi)輪蟲群落研究顯示，南支輪蟲種類、密度、多樣性皆高于北支，且南、北支的輪蟲群落相似度較低，同一斷面不同樣點間群落組成也存在差異。鹽度是影響河口區(qū)域輪蟲分布的重要因子[19]，長江口南北支鹽度的差別導(dǎo)致了其密度和種類的差異[20]。長江口由于河口三角洲構(gòu)造運動，造成北支河道逐年變窄淤積，南支河道不斷擴(kuò)大，于是河口徑流分布不均，南支淡水徑流量大，北支淡水徑流量小，大量海水入侵北支，北支鹽度遠(yuǎn)高于南支[18]。多數(shù)輪蟲適合在淡水或低鹽環(huán)境中生存[17]，長江口南支水生態(tài)環(huán)境較北支適合輪蟲生長繁殖，南支輪蟲密度高于北支。南支9個采樣點的平均密度為6.6 ind/L，而北支7個采樣點平均密度為4.4 ind/L，南支輪蟲密度較北支高，這與此前相關(guān)報道的[11-17]的調(diào)查規(guī)律相一致。受鹽度影響，南、北支優(yōu)勢種組成有明顯不同，僅有1種為共有優(yōu)勢種，為盤狀鞍甲輪蟲。河口大部分輪蟲是來自上游的水體[20]，太海汽渡斷面受北支及上游的來水共同影響[11]，與北支和南支相比，分別有1種和2種為共同優(yōu)勢種，說明太海汽渡斷面處的輪蟲種類受上游和北支海水入侵共同決定，且上游來水影響要比北支強(qiáng)。

長江流域水利工程的建設(shè)、長江口港口和航道的建設(shè)造成南北支環(huán)境改變[12]，尤其是北支分流從1958年的8.7%減至1999年的4.3%[18]，再到目前的不足1%[14]，造成北支鹽度逐年升高[12]。此次調(diào)查南支優(yōu)勢種與以往的調(diào)查[12,19]結(jié)果基本相同，而北支水域優(yōu)勢種在1990年為萼花臂尾輪蟲[16]，1996年為萼花臂尾輪蟲、舞躍無柄輪蟲和卜氏晶囊輪蟲(Asplanchnabrightwel)[17]，而此次變?yōu)槲柢S無柄輪蟲、沒尾無柄輪蟲和盤狀鞍甲輪蟲。萼花臂尾輪蟲為淡水種，而舞躍無柄輪蟲較為適合高鹽度環(huán)境[17]，此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)舞躍無柄輪蟲在北支出現(xiàn)頻率最高，說明北支鹽度逐漸升高[21]，導(dǎo)致低鹽種萼花臂尾輪蟲逐漸消失，原本生活在口外的舞躍無柄輪蟲[17]隨著潮流進(jìn)入口內(nèi)，高鹽種在該水域占據(jù)了優(yōu)勢地位。本文同時發(fā)現(xiàn)盤狀鞍甲輪蟲在長江口南北支均為優(yōu)勢種，但南北支水域的鹽度差別較大，以往關(guān)于盤狀鞍甲輪蟲的調(diào)查在淡水和具有鹽度的河口中均有出現(xiàn)[9,22-24]，說明北支的鹽度適合那些高鹽種和生態(tài)幅較廣的輪蟲生存。并且此次調(diào)查優(yōu)勢種數(shù)較以往[12,17]偏少單一，表明輪蟲逐漸向單一發(fā)展，多樣性較以往有下降趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]Holst H, Zimmermann H, Kausch H, et al. Temporal and spatial dynamics of planktonic rotifers in the Elbe estuary during spring[J]. Coastal and Shelf Science , 1998, 47: 261-273.

[2]Sharma B K. Rotifer communities of flood plain lakes of the Brahmaputrabasin of lower Assam (NE India):biodiversity,distribution and ecology[J]. Hydrobiologia, 2005, 533:209-221.

[3]Lewis W M. Basis for the protection and management of tropical lakes[J]. Lakes& Reservoirs: Research and Management , 2000, 5:35-48.

[4]黃祥飛, 陳雪梅, 伍焯田, 等. 武漢東湖浮游動物數(shù)量和生物量變動的研究[J]. 水生生物學(xué)報, 1984, 8 (3): 346-358.

[5]黃祥飛, 胡春英. 武漢東湖針簇多肢輪蟲的種群變動和生產(chǎn)量[J]. 水生生物學(xué)報, 1989,13 (1): 15-23.

[6]楊桂軍, 秦伯強(qiáng), 高 光, 等. 太湖不同湖區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)季節(jié)變化的比較研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2008, 29 (10): 2964-2969.

[7]李共國, 虞左明. 千島湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)生態(tài)學(xué)評價[J]. 湖泊科學(xué), 2003,15 (2): 169-176.

[8]Rougier C, Pourriot R, Lam-Hoai T, et al. Ecological patterns of the rotifer communities in the Kaw River estuary (French Guiana), Estuarine[J]. Coastal and Shelf Science , 2005, 63: 83-91.

[9]Medeiros A M A, Barbosa J E L. Salinity and freshwater discharge determine rotifer distribution at the Mossor River estuary (Semiarid Region of Brazil) [J]. Brazil Journal of Biology. 2010, 70 (3): 551-557.

[10]Leitao S N, Paranagua M N. Valentine J L. The planktonic rotifers of the estuarine lagunar complex of Suape (Pernambuco, Brazil) [J]. Hydrobiologia, 1992, 232: 133-143.

[11]鄭金秀, 胡菊香. 長江口南北支浮游動物群落生態(tài)學(xué)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2011,20 (6/7): 1102-1106.

[12]胡菊香, 鄭金秀, 方艷紅, 等. 南水北調(diào)工程對長江口輪蟲的影響研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2008,31 (10): 39-42.

[13]張 宇, 鐘俊生, 蔣日進(jìn), 等. 長江口沿岸碎波帶浮游動物種類組成及季節(jié)變化[J]. 上海海洋大學(xué)學(xué)報, 2011, 20 (2): 252-259.

[14]高 倩, 徐兆禮, 莊 平, 等. 長江口北港和北支浮游動物群落比較[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2008,19 (9): 2049-2055.

[15]紀(jì)煥紅, 葉屬峰. 長江口浮游動物生態(tài)分布特征及其與環(huán)境的關(guān)系[J]. 海洋科學(xué), 2006,30 (6) : 23-30.

[16]潘海洪, 楊和荃. 長江口的輪蟲分布及其在環(huán)境監(jiān)測中的意義[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 1993, 122: 40-43.

[17]王金秋, 袁 驥, 陳亞瞿. 長江口輪蟲群落物種多樣性的初步研究[J]. 中國水產(chǎn)科學(xué), 1999, 5: 10-14.

[18]羅秉征, 沈煥庭等. 三峽工程與河口生態(tài)環(huán)境[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1994.

[19]韓德舉, 胡菊香. 長江儀征-崇明段的輪蟲調(diào)查[J]. 動物學(xué)雜志, 1995, 30 (1): 1-8.

[20]張錦平, 徐兆禮, 汪 琴, 等. 長江口九段沙附近水域浮游動物生態(tài)特征[J]. 上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報, 2005, 14 (4): 383-389.

[21]彭建華, 鄭金秀, 馬沛明. 長江口南北支浮游動物甲殼動物的比較及南水北調(diào)工程影響預(yù)測[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2008, 27 (11) : 1948-1954.

[22]孫 薇, 袁 林, 薛俊增. 長江口碎波帶輪蟲群落組成特征以及季節(jié)變化[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40 (8) : 310-313.

[23]林秋奇, 趙帥營, 韓博平. 廣東省水庫輪蟲分布特征[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2005, 25 (5): 1123-1131.

[24]薛俊增, 孫玲霜, 方 偉, 等. 新疆吉木乃縣紅山水庫輪蟲多樣性[J]. 科技導(dǎo)報, 2010, 28 (12): 56-60.