洱海浮游植物種群結(jié)構(gòu)特征及其歷史變化規(guī)律

萬　敏，楊廣萍，田為剛

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

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洱海浮游植物種群結(jié)構(gòu)特征及其歷史變化規(guī)律

萬敏，楊廣萍，田為剛

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

摘要：洱海浮游植物優(yōu)勢種為藍藻門的挪式微囊藻，次優(yōu)勢種為綠藻門的游絲藻和藍藻門的惠氏微囊藻。洱海浮游植物年均生物量為3426萬cell/L。全湖水體中的浮游植物分布中，北部湖域略高于南部，全湖呈均勻分布態(tài)勢。洱海浮游植物歷史變化表明，浮游植物種屬由代表營養(yǎng)程度較低的單角盤星藻、小環(huán)藻、飛燕角甲藻等，轉(zhuǎn)變?yōu)榇砀粻I養(yǎng)程度的挪式微囊藻、游絲藻和惠氏微囊藻，生物量也由從20世紀50年代的6.49萬cell/L激增至2014年的3426萬cell/L。近60年，洱海水體營養(yǎng)程度由中營養(yǎng)狀況轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的初級富營養(yǎng)狀態(tài)，富營養(yǎng)化進程相對較快。

關(guān)鍵詞：浮游植物；種群結(jié)構(gòu)特征；歷史變化；洱海

浮游植物(phytoplankton)是一個生態(tài)學(xué)概念，是指在水體中進行浮游生活的微小植物。通常浮游植物就是指浮游藻類，包括藍藻門(Cyanophyta)、綠藻門(Chlorophyta)、硅藻門(Bacillariophyta)、裸藻門(Euglenophyta)、金藻門(Chrysophyta)、甲藻門(Pyrrophyta)、黃藻門(Xanthophyta)和隱藻門(Cryptophyta)八個門類的浮游種類[1]。浮游植物生長需要適宜的水體物理、化學(xué)、氣象、水文、生物條件，是多種因素共同作用的結(jié)果[2]。相對于物理化學(xué)指標(biāo)，浮游植物更能從生態(tài)學(xué)角度反映水體的營養(yǎng)狀態(tài)[3]。

浮游植物作為生態(tài)系統(tǒng)中鏈接自然環(huán)境和水生生物的重要環(huán)節(jié)，是湖泊生態(tài)環(huán)境研究的重要切入點。掌握浮游植物在湖泊中的種群結(jié)構(gòu)特征及其歷史變化規(guī)律，是當(dāng)前浮游植物種群變化研究的重點問題。這也是湖泊浮游植物水華控制研究、湖泊富營養(yǎng)化治理的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域

洱海流域位于云南省大理白族自治州境內(nèi)，地理坐標(biāo)在東經(jīng)100°05′～100°17′、北緯25°36′～25°58′。洱海流域位于瀾滄江、金沙江和元江三大水系分水嶺地帶，屬瀾滄江-湄公河水系。洱海流域面積2565km2，湖面面積約250km2, 湖盆南北長約40km，東西平均寬6.3km, 最寬處為9km, 平均湖深為10.5m，最深處為20.7m。洱海主要來水為降水和融雪，北接茈碧湖、西湖和海西海湖水，經(jīng)洱源和鄧川兩壩子分別由彌苴河、羅時江、永安江等進入洱海，西納蒼山十八溪水，南有波羅江，東有鳳尾箐、麻甸箐、石碑箐、石頭箐等小溪流匯入。天然出口為西洱河，與黑惠江匯合注入瀾滄江。

1.2樣點設(shè)置

2013年9月、2013年11月、2014年1月和2014年5月四個時段于洱海水面采集湖體浮游植物樣品。采樣站位共計12個。采樣站位覆蓋農(nóng)業(yè)面源污染區(qū)域、旅游度假區(qū)域、居民生活污染區(qū)域、房地產(chǎn)開發(fā)區(qū)域等，基本覆蓋洱海的污染類型。洱海浮游植物采樣站位的經(jīng)緯度和位置見表1和圖1。

1.3采樣和鑒定方法

1.3.1定性樣品采集方法

使用25號篩絹浮游生物過濾網(wǎng)(或者網(wǎng)眼更密的網(wǎng))在表層水體以“8”字形繞取。共繞取8次，過濾水后將浮游植物濃縮液注入采樣瓶中。滴入2～3mL魯哥氏液(Lugol's碘液，1%/5%)保存。在顯微鏡下鑒定浮游植物種屬。

表1　洱海浮游植物采樣站位

1.3.2定量樣品采集方法

用采樣桶采集水樣，注入1L采樣瓶中。將2～3mL魯哥氏液(Lugol’s碘液,1%/5%)滴入采樣瓶，將浮游植物沉淀。靜置48h后，將上清液吸走，保留濃縮液，使用量筒測量濃縮液體積V1。使用移液器吸取50μL濃縮液置于載玻片上，蓋上蓋玻片后，置于顯微鏡下統(tǒng)計計數(shù)。鏡下鑒定統(tǒng)計整個50μL濃縮液中的浮游植物細胞數(shù)量C1。

計算整個水體中的浮游植物細胞濃度公式為：

C=(C1×V1)/(50×10-3)

2結(jié)果與分析

2.1種類組成

2013年9月—2014年5月，洱海浮游植物種屬定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到浮游植物7大門類10綱16目28科44屬60種，其中藍藻門浮游植物種屬15個、綠藻門浮游植物種屬27個、硅藻門浮游植物種屬12個、甲藻門浮游植物種屬2個、金藻門浮游植物種屬2個、隱藻門浮游植物種屬1個、裸藻門浮游植物種屬1個。

洱海浮游植物以藍藻為主，綠藻生物量同樣較高，硅藻、金藻、甲藻、裸藻、隱藻生物量較少。洱海浮游植物優(yōu)勢種為藍藻門的挪式微囊藻，次優(yōu)勢種為綠藻門的游絲藻和藍藻門的惠氏微囊藻。其中，藍藻門優(yōu)勢種為挪氏微囊藻，次優(yōu)勢種為惠氏微囊藻；綠藻門優(yōu)勢種為游絲藻，次優(yōu)勢種為新月藻；硅藻門優(yōu)勢種為小環(huán)藻，次優(yōu)勢種為卵形藻；隱藻門優(yōu)勢種為藍隱藻；甲藻門優(yōu)勢種為多甲藻；金藻門只鑒定出一種，錐囊藻；裸藻門優(yōu)勢種為陀螺藻。

表2　洱海浮游植物優(yōu)勢種

2.2生物量

洱海浮游植物年均生物量為3426萬cell/L。2013年9月洱海的浮游植物平均生物量最高，達到6646萬cell/L；2013年11月浮游植物生物量下降較多，為3942 萬cell/L；2014年1月浮游植物生物量持續(xù)下降，為2646萬cell/L ；2014年5月浮游植物生物量最低，僅為471萬cell/L。全湖水體中的浮游植物分布中，全湖差異較小，北部湖域浮游植物生物量略高，南部湖域浮游植物生物量略低，全湖呈均勻變化的態(tài)勢。

2013年9月13—15日和10月10—13日，洱海兩次出現(xiàn)藍藻大面積聚集，浮游植物生物量迅速升高，形成藍藻水華。本次研究采樣時間為2013年9月，正好處于洱海藍藻水華暴發(fā)期，因此9月浮游植物生物量異常高。隨著洱海流域氣溫的下降，在2014年1月之后，浮游植物生物量下降到正常水平。根據(jù)云南省監(jiān)測站水質(zhì)月報，2013年洱海水質(zhì)總體保持在Ⅲ類，其中有5個月達到Ⅱ類。但是，由于洱海流域氣溫高、蒸發(fā)量大，入湖水質(zhì)尚未根本好轉(zhuǎn)，洱海水體長時間未得到有效循環(huán)轉(zhuǎn)換，加之環(huán)洱海餐飲住宿產(chǎn)生的污水、垃圾激增等原因， 在個別極端天氣下，洱海容易暴發(fā)藍藻水華。

2.3歷史變化

近40年來，洱海藻類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。1957年洱海藻類優(yōu)勢種有單角盤星藻(PediastrumsimplexMeyer)、水華束絲藻(Aphanizomenonfs-aquae)和小環(huán)藻(Cycloulla)，常見的還有云南飛燕角甲藻(Ceratiumhandelliiskuia)、暗絲藻(PsehonemaenigmatifmSkuia)、湖生鞘絲藻(LmgbyalimneticaLemm)和球空星藻(CoelastrcambricumArch.)等。到了20世紀80年代中期，喜清潔水的云南飛燕角甲藻、暗絲藻已不復(fù)存在，而藍隱藻(Chroomosp.)和直鏈硅藻(MelosiragranulataRalfs)則成為常見種，小環(huán)藻、水華束絲藻在這30年里一直是優(yōu)勢種屬 ，該變化顯示洱海水質(zhì)有一定程度下降。到了20世紀90年代中期，洱海常見有藍藻門的色球藻(Chroococcussp.)、微囊藻(Microcystissp.)和水華束絲藻，隱藻門的隱藻(Cryptophyta)和藍豫藻，硅藻門的小環(huán)藻、直鏈硅藻、脆桿藻(Fragllariasp.)和星桿藻(Asterioneglasp.)、小環(huán)藻(Cyclllasp.)，微囊藻、水華束絲藻和螺旋魚腥藻(AbaenspiroidesKlebahn)等高溫季節(jié)在局部湖區(qū)的密度達450×104cell/L成為優(yōu)勢種，并形成“水華”[4,5]。

洱海浮游植物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的同時，生物量也發(fā)生了巨大變化。尤以20世紀90年代末變化強烈。1957年藻類密度僅6.49×104cell/L，生物量0.547mg/L。1980年密度和生物量分別已達123.6×104cell/L 和1.005mg/L。1997年則上升到563.2×104cell/L和4.6582mg/L。20世紀50年代—90年代藻類密度和生物量分別上升了9倍和4.5倍。其中20世紀90年代變化顯著，分別上升了411%和487%。1996年9月洱海藻類水華暴發(fā)時，局部水域藻類密度達1147×104cell/L，生物量超過10mg/L[4]。

與生物量的迅速增加相反，洱海藻類的種類數(shù)則由20世紀90年代以前的增加轉(zhuǎn)為逐漸減少。例如1980年發(fā)現(xiàn)51屬，1987年發(fā)現(xiàn)89屬，1992年有102屬，而1996—1997年只見到48屬。這種藻類密度和種類數(shù)的變動，反映了洱海污染和營養(yǎng)水平正在提高[4]。

表3　洱海歷年浮游植物生物量比較

3結(jié)論

洱海浮游植物以藍藻為主，綠藻生物量同樣較高，硅藻、金藻、甲藻、裸藻、隱藻生物量較少。洱海浮游植物優(yōu)勢種為藍藻門的挪式微囊藻，次優(yōu)勢種為綠藻門的游絲藻和藍藻門的惠氏微囊藻。

洱海浮游植物年均生物量為3426萬cell/L。夏季洱海的浮游植物平均生物量最高，達到6646萬cell/L；冬季生物量最低，僅為471萬cell/L。全湖水體中的浮游植物分布中，全湖差異較小，北部湖域浮游植物生物量略高，南部湖域浮游植物生物量略低，全湖呈均勻變化的態(tài)勢。

洱海浮游植物歷史變化表明，浮游植物種屬由代表營養(yǎng)程度較低的單角盤星藻、小環(huán)藻、飛燕角甲藻等，轉(zhuǎn)變?yōu)榇砀粻I養(yǎng)程度的挪式微囊藻、游絲藻和惠氏微囊藻，生物量也由20世紀50年代的6.49萬cell/L激增至2014年的3426萬cell/L。近60年，洱海水體營養(yǎng)程度由中營養(yǎng)狀況轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的初級富營養(yǎng)狀態(tài)，富營養(yǎng)化進程相對較快，水質(zhì)惡化速度較快。

參考文獻：

[1]劉健康.高級水生生物學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1999:39-41.

[2]HeyvaertC., ReuterE., SlottonG. Paleolimnological Reconstruction of Historical Atmospheric Lead and Mercury Deposition at Lake Tahoe, California-Nevada[J]. Environmental Science and Technology, 2000,34(17) : 3588 -3597.

[3]ReynoldsC. Phytoplankton periodicity: The interac-tions of form, function and environment variability[J]. Fresh-water Biology, 1984(14):111-142.

[4]吳慶龍,王云飛.洱海生物群落的歷史演變分析[J]. 湖泊科學(xué),2009,11(3),267-273.

[5]張石文，董云仙. 滇池、洱海、瀘沽湖浮游植物研究綜述[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2014,33(4),13-18.

Population Structure and Its Historic Changes of Phytoplankton Communities in Erhai Lake

WAN Min,YANG Guang-ping, TIAN Wei-gang

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034,China)

Abstract：Dominant species of phytoplankton were Microcystisnovacekii, Planctonemalauterborniiand Microcystiswesenbergii in Erhai Lake. The average annual biomass of phytoplankton was 3426×104 cell/L. The biomass in the northern area was slightly higher than that in the south. The succession of phytoplankton communities showed that Pediastrum simplex, Cyclotella sp. and Ceratiumhirundinellawere substituted by Microcystisnovacekii, Planctonemalauterborniiand Microcystiswesenbergiilittle by little. The biomass has increased from 6.49×104 cell/L to 3426 ×104 cell/L. Eutrophication level of Erhai Lake has transformed from mesotropher to eutropher, which has indicated a relatively fastprocess of eutrophication.

Key words：phytoplankton; population structure; historic changes;Erhai Lake

中圖分類號：X52

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)03-0040-04

收稿日期：2015-11-06