夏季率水浮游動物群落類型及影響因素

畢孟飛 虞洋 陳佳琪 趙坤 涂俊

摘 要： 于2018年8月在率水設(shè)置了19個采樣點(diǎn)，進(jìn)行后生浮游動物標(biāo)本采集和水質(zhì)指標(biāo)測定.共記錄浮游動物22種，隸屬2門19屬，其中輪蟲17屬20種，橈足類2屬2種，枝角類未檢出.浮游動物豐度很低，在7～1 675 L-1之間變動，平均豐度僅123 L-1.其中，輪蟲是對率水浮游動物群落物種組成和生物量貢獻(xiàn)最大的類群.率水浮游動物群落從上游到下游的空間分布不均勻，種類和豐度都表現(xiàn)為中游略高于上下游.基于物種組成對所有樣點(diǎn)的群落進(jìn)行聚類分析，劃分為5種不同的群落類型，群落間特征差異較大.基于指示種的組成和豐度進(jìn)行水質(zhì)評價表明：率水水質(zhì)介于寡（o）污染到寡-中（o-β）污染水平之間.冗余分析表明：溶解氧（DO）、溶解性物質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)（總?cè)芙庑怨腆w （TDS）、鹽度 （Sal）、電導(dǎo)率 （SpCond））和化學(xué)需氧量（CODMn）是影響浮游動物群落的重要環(huán)境因子.

關(guān)鍵詞： 浮游動物; 群落類型; 環(huán)境因子; 小型河流

中圖分類號： Q 145.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號： 1000-5137（2019）05-0511-10

Abstract： In August 2018，we set 19 sampling sites in Shuaishui River which is the biggest tributary of Xinan River，to collect zooplankton samples and measure in situ physicochemical variables.The results showed that a total of 22 species belonging to 2 families 19 genera were recorded from Shuaishui River.Of them 20 species in 17 genera belong to Rotifera，and 2 species in 2 genera belong to Copepods.There were no Cladocera species found from the river.The abundance of zooplankton in the river was quite low （average value：123 L-1，varied between 7～1 675 L-1）.Rotifer contributed most to zooplankton species composition and biomass of the river.Distribution of zooplankton community was not even spatially，and both species richness and abundance of zooplankton in midstream were slightly higher than those in up- and down-streams.Based on species composition，the communities in all the sample sites were clustered and divided into five quite different community types.Zooplankton abundance varied among groups.Water quality assessment results based on the species composition and abundance of indicator species indicated that Shuaishui River was at the level of o-oligomeric pollution or o-beta oligo-middle pollution.Redundancy analysis （RDA） showed that indicators，such as dissolved oxygen （DO），dissolved matters and related variables（TDS：total dissolved solids;Sal：salinity;SpCond：conductivity）and CODMn （chemical oxygen demand） were vital environmental factors affecting zooplankton community.

Key words： zooplankton; type of zooplankton community; environmental factor; small river

0 引 ?言

后生浮游動物既可作為魚類的開口餌料和食物來源，還能攝食浮游植物、原生動物、細(xì)菌、碎屑等[1-2]，是水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈底部連接初級生產(chǎn)者和上層消費(fèi)者的關(guān)鍵環(huán)節(jié).浮游動物群落結(jié)構(gòu)會及時響應(yīng)水環(huán)境的變化，影響藻類的生產(chǎn)力和水生態(tài)系統(tǒng)的資源利用效率，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)功能，這一特點(diǎn)在水質(zhì)監(jiān)測中起重要作用[3-5].由于后生浮游動物采集方便，還能彌補(bǔ)水體理化指標(biāo)在水質(zhì)評價上的不足，是指示河流水環(huán)境質(zhì)量特征的極佳類群[6-8].

在一些受人為干擾的、緩流的小型河流中，浮游動物的分布并不是按河流的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定空間規(guī)律性的，而可能與河流中不同的局域生境狀況關(guān)系更為緊密[9-12].率水具有受人為干擾、緩流、生境多樣化的特點(diǎn)，為浮游性生物提供了適合的生境.目前對率水河基于水生生物的生態(tài)監(jiān)測很少，僅有零星報道[13-16]，未見率水浮游動物群落的相關(guān)報道.

本文作者基于2018年8月對率水的浮游動物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查，揭示小型河流浮游動物群聚的相似性，對不同的群落類型進(jìn)行分析，探討環(huán)境因子對浮游動物群聚的影響，為生態(tài)系統(tǒng)功能和環(huán)境健康的維持提供科學(xué)依據(jù)，以期豐富對小型河流浮游動物與環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本次調(diào)查區(qū)域——率水，位于安徽省南部，是新安江最大的一條支流，發(fā)源于六股尖，來水面積1512 km2，其支流自上而下主要有大源河、小源河、長豐河、磣溪河、李源河等[13-14].率水位于新安江上游，新安江是黃山市人民生產(chǎn)和生活用水的主要來源，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量1752 mm，雨量充沛，大多集中在4—8月之間[15].該流域中植被良好，從上游至下游山體植被變化不大[16].

1.2 樣點(diǎn)設(shè)置和采樣時間

依據(jù)全面性、代表性原則，在率水，從六股尖（率水發(fā)源地）到黃山林校（率水下游）設(shè)置19個采樣點(diǎn)（圖1），分別為：上游8個采樣點(diǎn)（12～19）;中游8個采樣點(diǎn)（4～11）;下游3個采樣點(diǎn)（1～3）.本研究于2018年8月進(jìn)行浮游動物標(biāo)本采集和水質(zhì)指標(biāo)測定.

1.3 樣品的采集與分析

定性樣品的采集使用25號浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)孔直徑：64 μm），在水面以下0.5 m處劃 “∞”字形，將網(wǎng)中的濃縮水樣放置到50 mL標(biāo)本瓶中，及時加4%（體積分?jǐn)?shù)）福爾馬林溶液固定保存.浮游動物的種類鑒定參照文獻(xiàn)[17-21]進(jìn)行.

定量樣品的采集采用50 L采水器在水面以下0.5 m處取樣，使用25號浮游生物網(wǎng)將水樣濃縮，放置到1 L標(biāo)本瓶中，及時加入15%（體積分?jǐn)?shù)）魯哥試劑和4%福爾馬林溶液固定保存.靜置24 h，用虹吸法除去上清液，濃縮至250 mL，再靜置24 h，用同樣方法濃縮水樣，置于50 mL標(biāo)本瓶中，在10倍光學(xué)顯微鏡下鑒定計數(shù)，參照常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)方法計算生物量[22].

1.4 理化指標(biāo)及其測定方法

在水質(zhì)采樣與分析中，現(xiàn)場用YSI 便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀（廠商：USA，Ysi Inc.）測定環(huán)境因子：水溫（WT）、酸堿度（pH）、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率（SpCond）、總?cè)芙夤腆w（TDS）、鹽度（Sal）.在采集浮游動物樣品的同時，在水面下0.5 m深處采集1 L水樣，并及時帶回室內(nèi)測定化學(xué)需氧量（CODMn）、總氮（TN）、總磷（TP）.CODMn測定方法為高錳酸鉀指數(shù)法，TP和TN測定方法按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB 11893—89;GB 11894—89）進(jìn)行.

1.5 統(tǒng)計分析

Shannon-Wiener指數(shù)H′=-∑si=1（PilnPi）其中，Pi為種的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例，s為物種總數(shù).

Mcnaughton優(yōu)勢度指數(shù)Y=niNfi，其中，N為浮游動物個體總數(shù)，ni為第i個種浮游動物的個體數(shù)，fi為第i種浮游動物在各采樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率.根據(jù)Y≥0.02的標(biāo)準(zhǔn)，確定浮游動物優(yōu)勢種.

采用R語言進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，分析前檢驗數(shù)據(jù)的正態(tài)性，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.通過計算群落相似性指數(shù)（Bray-Curtis）對群落進(jìn)行聚類分析，基于去趨勢對應(yīng)分析（DCA）結(jié)果，選擇冗余分析（RDA），探討物種、群落與環(huán)境因子的關(guān)系.

2 研究結(jié)果

2.1 浮游動物群落組成與分布

在本調(diào)查區(qū)域（率水）共記錄浮游動物22種（圖2），以輪蟲種類為主，占比91%（15科17屬20種），橈足類僅2種，枝角類未檢出，物種豐富度較低.科水平上以臂尾輪科和鞍甲輪科占比較高，各占14%，其次為異尾輪科和聚花輪科各9%，其余各科各占5%.屬水平上以狹甲輪屬、龜甲輪屬和異尾輪屬占比較高，各占9%，其他各屬各占5%.可見多數(shù)為單屬科.各采樣點(diǎn)平均種類數(shù)為2種，中游略高于上下游，最高值出現(xiàn)在水流極緩的茗洲村（15號采樣點(diǎn)），為9種.以優(yōu)勢度Y≥0.02的標(biāo)準(zhǔn)，共確定了一種優(yōu)勢種，為橘輪蟲（Rotaria citrina Ehrenberg），優(yōu)勢度較低（Y=0.02）.

夏季浮游動物平均豐度較低，僅136 L-1，分布在7～167 L-1之間，輪蟲是占絕對優(yōu)勢的類群，平均豐度為124 L-1，占總豐度的91%;橈足類豐度較低（12 L-1），僅占總豐度的9%.空間分布上，流速極緩的茗洲村（15號采樣點(diǎn)）的浮游動物豐度遠(yuǎn)高于其他樣點(diǎn)，達(dá)1 675 L-1，其他采樣點(diǎn)表現(xiàn)為中游高于上游和下游，采樣點(diǎn)間差異顯著（p<0.05），該河流中各采樣點(diǎn)中浮游動物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在0.3～1.6之間變動，平均值為0.4（圖3）.

2.2 浮游動物群落類型劃分

對所有采樣點(diǎn)的浮游動物群落進(jìn)行聚類分析，將率水浮游動物群落劃分為5組：I～V（圖4）.5組浮游動物群落的特征均較明顯.種類數(shù)V組最多，達(dá)15種;III組最少，僅檢出1種.豐度表現(xiàn)為：V組（163 L-1）>IV組（79 L-1）>I組（42 L-1）>II組（35 L-1）>III組（7 L-1）（表1）.

由各組采樣點(diǎn)的優(yōu)勢種來確定其群落類型：I組以鞍甲輪蟲、腔輪蟲小型游泳目輪蟲為主，如盤狀鞍甲輪蟲（Lepadella patella Müller）（23 L-1），該組中指示，寡污 （o）型、寡-中污 （o-β）型和中污 （β） 型的種類均占該組總種類數(shù)的25%，橈足類有少許分布，如廣布中劍水蚤 （Mesocyclops leuckarti Claus）（6 L-1）;II組以多肢輪蟲、異尾輪蟲和橘輪蟲等廣布型種類為主，多為中-寡污 （β-o） 型指示種（占67%），其他均為o型指示種（33%）;III組以豬吻輪蟲（14 L-1）（o型）為主;IV組以巨頭輪蟲（13 L-1）、偏斜鉤狀狹甲輪蟲（14 L-1）為主，出現(xiàn)了方塊鬼輪蟲 （Trichotria pocillum Ehrenberg）、盤鏡輪蟲 （Testudinella patina Hermann），為該群落特有的物種，β型指示種類占比最高，約29%，其次β-o型種類占14%;V組豐度最高（163 L-1），以游泳目廣布種為主，出現(xiàn)六腕輪蟲、叉角擬聚花輪蟲單體或群體生活的簇輪目輪蟲，β型種類占27%，β-o型種類僅占7%（表1;污染指示種的劃分見附錄1）.

2.3 影響浮游動物群落類型的關(guān)鍵環(huán)境因子

5組群落類型所在生境的水質(zhì)環(huán)境指標(biāo)差異較大（表2）.V組的WT 最高（29.97 ℃），III組最低（25.85 ℃）;IV組的DO最高（7.07 mg·L-1），I組最低（5.1 mg·L-1）;I組的SpCond和TDS均最高（8.888×10-3 S·m-1和55.09 mg·L-1），III組均最低（4.295×10-3 S·m-1和27.30 mg·L-1）;III組的TN最高（1.20 mg·L-1），I組最低（0.68 mg·L-1）;IV組的TP（0.07 mg·L-1）高于其他各組;III組的CODMn（0.65 mg·L-1）低于其他各組.

率水浮游動物群落類型和優(yōu)勢種類主要受DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn 5種環(huán)境因子的綜合影響.RDA排序結(jié)果顯示（圖5）：第一主軸的解釋率為18%，第二主軸的解釋率為11.26%.其中I組群落主要受水體溶解性物質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)（TDS，Sal和SpCond）的正相關(guān)影響;II組群落受WT的正影響較大;III組群落主要受CODMn的負(fù)相關(guān)影響;V組群落主要受DO的正相關(guān)影響.多數(shù)優(yōu)勢種與DO呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，其他種類與CODMn、溶解性物質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系.

3 討 論

3.1 浮游動物群落特征

夏季率水共記錄浮游動物22種，隸屬2門17屬，群落組成以小型輪蟲為主，種類數(shù)和豐度均占91%，這與國內(nèi)很多河流浮游動物群落的調(diào)查結(jié)果相似[6-7，9-12]，表明率水也具有典型的河流浮游動物群落組成特征.率水浮游動物種類豐富度和豐度均較低，可能是由于8月正處于河流的豐水期，而率水所處地區(qū)的雨量大多集中在4—8月之間[15]，幾個月積累的降雨量大大稀釋了浮游動物豐度，其群落類型的劃分沒有隨河流上、中、下游結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，因而在這個緩流的小型河流中，浮游動物群落分布受通過水流等空間擴(kuò)散作用的影響較弱，而受局域生境條件的影響較大.龔迎春等[23]對西藏尼洋河流域浮游動物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出有流速的河段不適合浮游動物生存，在河段兩岸的河漫灘淹沒區(qū)沉水植物和腐殖質(zhì)較為豐富，水流較緩，適合浮游動物的生存和繁殖.白海峰等[7]調(diào)查研究了涇河水系浮游動物的群落結(jié)構(gòu)，也認(rèn)為緩流和靜水生境能防止浮游動物隨急流快速流出水體.率水的15號采樣點(diǎn)位于茗洲村，水流極緩，兩岸居民區(qū)集中于此，生活污水時有排入，且種植有茶竹林，農(nóng)業(yè)施肥也成為入河的污染源，導(dǎo)致該河段營養(yǎng)鹽豐富，浮游動物種類數(shù)和豐度均明顯高于其他采樣點(diǎn).

3.2 率水浮游動物群落的影響因子

率水受人為干擾較大，是緩流的小型河流，生境類型復(fù)雜多樣.浮游動物群落從率水上游到下游并沒有呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，可能受河流結(jié)構(gòu)和浮游動物的空間擴(kuò)散的影響較小，而受小型河流內(nèi)生境斑塊多樣化導(dǎo)致的局域環(huán)境條件的影響更大[12].

聚類分析將率水的浮游動物群落劃分為5種不同的類型.各個類型之間群落結(jié)構(gòu)差異顯著，群落組成與環(huán)境因子的相關(guān)性（RDA）分析結(jié)果表明：DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn是影響率水浮游動物群落的主要環(huán)境因子.DO不足可以限制輪蟲的生長[24]，夏季是四季中溶解氧最低的季節(jié)，加之該季節(jié)水流量也是四季中最大的，對浮游動物有很大的稀釋作用，這可能是本次研究中浮游動物豐度較低的原因所在.DO與V組群落結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)，V組的豐度也是各個組中最高的，也在一定程度上支持了這一觀點(diǎn).下游接納上中游來水積累的溶解性物質(zhì)較多，造成下游的溶解性物質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)（TDS，Sal和SpCond）顯著高于上中游，這些指標(biāo)的梯度差異成為位于下游的I組群落不同于其他群落的原因.

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（責(zé)任編輯：顧浩然）