長(zhǎng)漾湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)的時(shí)空分布及水質(zhì)評(píng)價(jià)

朱夢(mèng)娟　楊瑞斌　楊學(xué)芬　張家波　常毅　張沙龍　王榮泉　顧樹庭

摘要：為了解江蘇省吳江市長(zhǎng)漾湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及水質(zhì)狀況，于2011年7月至2012年6月進(jìn)行了采樣調(diào)查分析。結(jié)果表明，共檢出輪蟲56種，其中輪蟲污染指示種共47種，占輪蟲種類總數(shù)84%。輪蟲年均密度為362 ind./L，年均生物量為487.5 μg/L。輪蟲密度和生物量分布的時(shí)間變化為春、夏季密度和生物量顯著高于秋、冬季（P<0.05）；空間變化則為進(jìn)水口區(qū)域<網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)<湖灣區(qū)。生物多樣性指數(shù)變化范圍為2.31～3.91，表明長(zhǎng)漾湖輪蟲多樣性較高。綜合輪蟲多樣性指數(shù)并參照輪蟲污染指示種對(duì)長(zhǎng)漾湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，顯示長(zhǎng)漾湖水質(zhì)在寡污和中污染間變化。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)漾湖；輪蟲；多樣性指數(shù)；污染指示種；水質(zhì)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：Q958.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）22-5682-05

Abstract：In order to study the community structure of rotifers and evaluate the water quality in Changyang Lake， an investigation had been conducted during July 2011 to June 2012. Results showed that 56 species of rotifers had been found in the lake， including 47 species of pollution indicators， which occupied 84% of all the rotifers. The average biomass and quantity of rotifers was 362 ind./L and 487.5 μg/L respectively. Biomass and quantity of rotifers in spring and summer were significantly higher than that in autumn and winter. And there was an obvious spatial variation in rotifer biomass and quantity：water inlet area

Key words：Changyang lake； rotifers； diversity index； pollution indicator； water quality evaluation

長(zhǎng)漾湖（東經(jīng)30°58′12″～30°58′15″，北緯120°29′24″～120°31′48″）位于吳江市平望鎮(zhèn)西側(cè)、太湖東南方向，是蘇州市的第二大淡水湖，也是江蘇省吳江市國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)。長(zhǎng)漾湖總面積約6.8 km2，長(zhǎng)約9 km。湖區(qū)除進(jìn)行種質(zhì)資源保護(hù)外，兼具漁業(yè)利用功能，主要放養(yǎng)濾食性魚類鰱（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Aristichthys nobilis）約占90%，及小面積網(wǎng)箱養(yǎng)鱸（Micropterus salmoides）。輪蟲是養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及生物生產(chǎn)力研究中的一個(gè)重要組成部分[1，2]，一方面能攝食單細(xì)胞藻類，更多的則是作為濾食性魚類的捕食對(duì)象而被攝食[3]；另一方面，也有很多學(xué)者利用輪蟲作為水質(zhì)污染的指示種，評(píng)價(jià)水體水環(huán)境狀況[4]。Sládeek[5]指出，輪蟲是水生環(huán)境腐殖度的良好指示生物，同時(shí)列出了620種輪蟲的污染指示等級(jí)。

近年來(lái)，太湖湖區(qū)不斷出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，長(zhǎng)漾湖作為連接太湖與蘇州河的過(guò)水湖，出于對(duì)長(zhǎng)漾湖水資源保護(hù)的迫切需求，且目前還沒(méi)有關(guān)于其水生生物狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，本研究于2011年6月至2012年7月對(duì)其浮游生物展開了周年調(diào)查，探討了長(zhǎng)漾湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)組成、年變化規(guī)律，并運(yùn)用輪蟲污染指示種和多樣性指數(shù)對(duì)長(zhǎng)漾湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析了長(zhǎng)漾湖水質(zhì)變化規(guī)律和輪蟲群落動(dòng)態(tài)變化的影響因素，為更好地進(jìn)行長(zhǎng)漾湖水資源保護(hù)和種質(zhì)資源保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)長(zhǎng)漾湖形態(tài)、漁業(yè)狀況，共設(shè)置了9個(gè)采樣點(diǎn)，Ⅰ號(hào)點(diǎn)為進(jìn)水口，沿水流方向每隔約1 km設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)（即Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ號(hào)點(diǎn)），Ⅳ號(hào)點(diǎn)和Ⅵ號(hào)點(diǎn)位于湖灣區(qū)，在水流較快且網(wǎng)箱養(yǎng)殖較密集的地區(qū)每隔0.7 km分別設(shè)置了Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ點(diǎn)。

1.2 樣品采集與處理

自2011年7月至2012年6月間逐月對(duì)長(zhǎng)漾湖輪蟲進(jìn)行周年調(diào)查，每月下旬采樣一次。輪蟲定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)于水面以下0.5 m處作“∞”形來(lái)回拖拽8～10次進(jìn)行撈取，存于100 mL聚乙烯塑料瓶中并立即用福爾馬林現(xiàn)場(chǎng)固定（甲醛終濃度為4%）；輪蟲定量樣品用采水器分別采取表底層各5 L水樣，經(jīng)25#浮游生物網(wǎng)過(guò)濾后儲(chǔ)存于100 mL聚乙烯塑料瓶中（固定方法同定性樣品），帶回實(shí)驗(yàn)室后靜置48 h將其濃縮至50 mL留待計(jì)數(shù)。定性樣品在10×40倍光學(xué)顯微鏡下觀察鑒定，定量樣品在10×10倍光學(xué)顯微鏡下計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)前先搖勻，再用1 mL計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)，每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)2片，取其平均值，最后乘以稀釋倍數(shù)，得出單位體積水體的輪蟲數(shù)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用GraphPad Prism 5.0和SPSS17.0軟件，運(yùn)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）[6]計(jì)算輪蟲群落結(jié)構(gòu)多樣性，并結(jié)合輪蟲污染指示種對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。優(yōu)勢(shì)種采用優(yōu)勢(shì)度（Y）指標(biāo)進(jìn)行篩選[7，8]。公式如下：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′=-∑Pilog2Pi

式中，Pi為第i種輪蟲的個(gè)體數(shù)占輪蟲總個(gè)體數(shù)的比例。H′在0～1之間表示重污染，H′1～2表示中度污染，H′2～3表示輕度污染，>3表示清潔水體。

優(yōu)勢(shì)度Y=Ni/N×f i，Y≥10%為優(yōu)勢(shì)種。

式中，Y為優(yōu)勢(shì)度，Ni為第i種輪蟲的個(gè)體數(shù)，f i為計(jì)數(shù)時(shí)第i種輪蟲的出現(xiàn)頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 輪蟲種類及優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查期間共檢出輪蟲56種（表1），進(jìn)水口區(qū)域36種，湖灣區(qū)40種，網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)42種。輪蟲污染指示種共47種，其中寡污型輪蟲有17種，占輪蟲種類總數(shù)的30%；寡污-β中污型10種，β中污-寡污型4種，占輪蟲種類總數(shù)的25%；β中污型、β中污-α中污型及α中污型輪蟲種類數(shù)分別為12種、3種和1種，共計(jì)16種，占輪蟲種類總數(shù)的29%。

其中，針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）、緣板龜甲輪蟲（Keratella ticinensis）、前節(jié)晶囊輪蟲（Asplanchna priodonta）、螺形龜甲輪蟲（Keratella cochlearis）、裂痕龜紋輪蟲（Anuraeopsis fissa）、角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）、溝痕泡輪蟲（Pompholyx sulcata）、顫動(dòng)疣毛輪蟲（Synchaeta tremula）為主要優(yōu)勢(shì)種類（優(yōu)勢(shì)度Y≥0.1）。

輪蟲優(yōu)勢(shì)種在不同采樣區(qū)域差異較大，且有明顯的季節(jié)性差異（圖2）。顫動(dòng)疣毛輪蟲（Synchaeta tremula）在溫度較低的春季、冬季成為各區(qū)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種；夏季在進(jìn)水口區(qū)域和湖灣區(qū)以角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）為主要優(yōu)勢(shì)種，網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)則以多種輪蟲出現(xiàn)；秋季在湖灣區(qū)和網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）為主要優(yōu)勢(shì)種，進(jìn)水口區(qū)域并未出現(xiàn)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。除冬季外，輪蟲優(yōu)勢(shì)種的密度均是湖灣區(qū)>網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)>進(jìn)水口區(qū)域。輪蟲優(yōu)勢(shì)種以小型輪蟲為主。

2.2 輪蟲密度和生物量的時(shí)空變化

長(zhǎng)漾湖輪蟲年均密度為362 ind./L，年均生物量為487.5 μg/L。進(jìn)水口區(qū)域輪蟲密度為170 ind./L，生物量為111.5 μg/L；湖灣區(qū)輪蟲密度為640 ind./L，生物量為687.6 μg/L；網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)輪蟲密度為284 ind./L，生物量為512.5 μg/L。輪蟲密度和生物量隨時(shí)間變化表現(xiàn)出較大的季節(jié)性差異，且不同采樣區(qū)域的密度和生物量不同（圖3）。輪蟲分布的時(shí)間變化為春季、夏季密度和生物量顯著高于秋季、冬季（P<0.05）；空間變化為進(jìn)水口區(qū)域<網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)<湖灣區(qū)。

2.3 多樣性指數(shù)及水質(zhì)評(píng)價(jià)

長(zhǎng)漾湖輪蟲Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H′）在調(diào)查期間處于較高水平，波動(dòng)范圍為2.31～3.91。輪蟲多樣性指數(shù)在各采樣區(qū)域之間無(wú)顯著性差異（One-Way ANOVA，P>0.05）。根據(jù)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H′）對(duì)長(zhǎng)漾湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，湖灣區(qū)夏季、網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)夏季、秋季水質(zhì)屬于清潔型，其他季節(jié)均為輕污染型水體。

3 小結(jié)與討論

長(zhǎng)漾湖系太湖與蘇州河之間的過(guò)水湖。在本研究調(diào)查期間共檢出輪蟲56種，高于太湖1951年的51種、1995年的39種及2007年的23種[9]。在Sládeek[5]列出的620種輪蟲污染指示種中，長(zhǎng)漾湖查出了其中的47種污染指示種，且以寡污型和β-中污型種類輪蟲居多。說(shuō)明長(zhǎng)漾湖的水體污染程度遠(yuǎn)低于太湖。本研究表明，鰱、鳙等濾食性魚類對(duì)浮游動(dòng)物的濾食并沒(méi)有主動(dòng)選擇能力，其濾食效率主要取決于浮游動(dòng)物的逃避能力[10，11]。顫動(dòng)疣毛輪蟲（Synchaeta tremula）作為我國(guó)分布最普遍的輪蟲種類之一[12]，在水中游泳非常迅速[13]，很容易逃避魚類的捕食，且適宜在冬春季節(jié)形成較大的種群密度，這也是春季、冬季顫動(dòng)疣毛輪蟲成為長(zhǎng)漾湖絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種的原因。長(zhǎng)漾湖輪蟲的組成特點(diǎn)在一定程度上反映出水域環(huán)境營(yíng)養(yǎng)狀況。相關(guān)研究表明，臂尾輪蟲（Brachionus）適宜于在營(yíng)養(yǎng)水平較高的水體生長(zhǎng)[14]，而針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）則是富營(yíng)養(yǎng)化水體常見(jiàn)種類之一[7]。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）在夏季占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）則在秋季成為主要的優(yōu)勢(shì)種群，反映出長(zhǎng)漾湖夏、秋季水體處于較高營(yíng)養(yǎng)水平，這與常毅等[15]調(diào)查結(jié)果相吻合。長(zhǎng)漾湖放養(yǎng)的魚類中，鰱、鳙等濾食性魚類占90%，魚類捕食的結(jié)果通常使小型浮游甲殼動(dòng)物和輪蟲在浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)中占優(yōu)勢(shì)[16-19]，這也是長(zhǎng)漾湖輪蟲優(yōu)勢(shì)種主要為臂尾輪蟲（Brachionus）、龜甲輪蟲（Keratella）等小型種類的原因。

水溫是影響輪蟲發(fā)生并且引起其季節(jié)演替的關(guān)鍵因子之一，水溫的變化會(huì)導(dǎo)致被捕食壓力和食物的變化，進(jìn)而直接或間接影響輪蟲的群落演替過(guò)程[20-22]。水溫是影響鏡湖輪蟲密度和香溪河庫(kù)灣輪蟲季節(jié)變動(dòng)的重要物理因素[4，23]。郭凱等[7]研究發(fā)現(xiàn)，北京官?gòu)d水庫(kù)輪蟲密度和生物量的時(shí)間分布與水溫呈顯著相關(guān)。輪蟲密度和生物量一般在水溫較高的夏秋季較高，水溫較低的春冬季較低。本研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)漾湖輪蟲密度和生物量在春、夏季顯著高于秋、冬季。說(shuō)明水溫是影響長(zhǎng)漾湖輪蟲種群變動(dòng)的主要因素，但并非決定性因素，這與Hofmann[24]的研究結(jié)果相似。

食物、非生物環(huán)境因子和敵害，如枝角類對(duì)食物的競(jìng)爭(zhēng)壓力、魚類和橈足類的捕食壓力是影響輪蟲群落動(dòng)態(tài)的主要因素[7]。其中，可獲得性食物的多少與輪蟲密度具有密切的關(guān)系[25-27]。長(zhǎng)漾湖輪蟲主要為濾食性種類，浮游植物、細(xì)菌等是其主要的食物來(lái)源[14]。常毅等[15]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)漾湖浮游植物生物量在秋季達(dá)到峰值，輪蟲食物充足，但此時(shí)輪蟲密度和生物量卻急劇降低，這可能與長(zhǎng)漾湖漁業(yè)活動(dòng)有關(guān)。濾食性魚類捕食具有選擇性[28，29]，傾向于捕食個(gè)體較大的枝角類和橈足類，從而減輕對(duì)輪蟲的捕食壓力[27]。秋季為長(zhǎng)漾湖魚類起捕時(shí)間，濾食性魚類的大量減少使得水體中枝角類和橈足類數(shù)量在短期內(nèi)急劇增加，而枝角類是與輪蟲競(jìng)爭(zhēng)食物的最大對(duì)手，橈足類則成為輪蟲的捕食者[23，30]，因此，濾食性魚類的大量減少增加了輪蟲食物競(jìng)爭(zhēng)壓力和被捕食壓力，使得長(zhǎng)漾湖秋季輪蟲豐度急劇降低。

在長(zhǎng)漾湖，輪蟲密度和生物量有一定的空間差異，具體表現(xiàn)為湖灣區(qū)>網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)>進(jìn)水口區(qū)域。在進(jìn)水口區(qū)域，水流可通過(guò)影響浮游植物的光合作用效率[31]和水體營(yíng)養(yǎng)狀況[32]，同時(shí)影響水體穩(wěn)定性[33]來(lái)影響浮游植物生物量及種類，使其維持在較低水平，從而降低輪蟲食物豐度。因此，長(zhǎng)漾湖進(jìn)水口區(qū)域輪蟲豐度常年處于較低水平，這與王曉輝等[34]和饒利華等[35]研究結(jié)果一致。

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H′）作為水質(zhì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要參考指標(biāo)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛運(yùn)用[4，23，36，37]。一般認(rèn)為，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越高，多樣性指數(shù)越低[7，38，39]。本研究運(yùn)用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)（H′）對(duì)長(zhǎng)漾湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)漾湖屬于輕污染型水體，部分區(qū)域?yàn)榍鍧嵥w。根據(jù)輪蟲污染指示種進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，寡污型種類占30%，寡污至中污染型種類占25%，中污型輪蟲種類占29%，輪蟲污染指示種占種類總數(shù)的84%，說(shuō)明長(zhǎng)漾湖水質(zhì)在寡污型和中污染型之間，這與常毅等[15]運(yùn)用浮游植物多樣性指數(shù)并參照浮游植物污染指示種和浮游植物生物量對(duì)長(zhǎng)漾湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

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（責(zé)任編輯 屠 晶）