濟(jì)南中南部地區(qū)夏季底棲動物功能攝食類群與環(huán)境因子的關(guān)系

韓曉 李萌 丁素媛 王博涵 殷旭旺

摘要：于2014年夏季（8月）對濟(jì)南中南部地區(qū)17個采樣點(diǎn)的底棲動物功能攝食類群和環(huán)境因子特征進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明：夏季采集到底棲動物31種，以毛翅目和基眼目為主，各點(diǎn)位物種平均值為0.66×103 ind·m-2，香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.55，均勻度指數(shù)平均值為0.69。依據(jù)食性將底棲動物劃分為刮食者、濾食者、撕食者、收集者和捕食者5種功能攝食類群，代表性類群為刮食者和收集者。典范對應(yīng)分析表明，影響底棲動物功能攝食類群的主要環(huán)境因子是總氮、電導(dǎo)率和溶解氧。

關(guān)鍵詞：濟(jì)南;底棲動物;功能群攝食類群;環(huán)境因子

河流生態(tài)系統(tǒng)是世界上受到影響最大的生態(tài)系統(tǒng)之一，河流生態(tài)系統(tǒng)一直受到人類活動的干擾及損害，恢復(fù)并維持一個健康的河流生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)成為近年來環(huán)境管理的重要目標(biāo)。隨著水體污染、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列河流功能衰退問題的出現(xiàn)，河流生態(tài)系統(tǒng)健康及其相關(guān)的研究正受到廣泛的關(guān)注。在河流生態(tài)系統(tǒng)研究中，水生生物的調(diào)查研究一直是評價自然生態(tài)過程及人類活動對河流生態(tài)系統(tǒng)影響的重要方法。底棲動物是河流生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分[1-3]，在河流生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測與評價中起到舉重若輕的作用。底棲動物群落對水質(zhì)具有十分重要的指示作用，常作為環(huán)境指示生物[4-5]。

底棲動物功能攝食類群起初是由Merritt等人提出來的，底棲動物功能攝食類群有別于傳統(tǒng)的底棲動物分類方法，能更精確地表現(xiàn)底棲動物群落與不同水環(huán)境壓力的相關(guān)性[6-8]。目前國內(nèi)針對底棲動物功能攝食類群的報道不多，因此，本研究于2014年夏季（8月）對濟(jì)南中南部地區(qū)的河流進(jìn)行了野外研究，分析底棲動物功能攝食類群與環(huán)境因子的關(guān)系，為濟(jì)南中南部地區(qū)底棲動物監(jiān)測及管理提供依據(jù)。

1材料和方法

1.1地區(qū)概況及點(diǎn)位設(shè)置

濟(jì)南中南部地區(qū)屬于人類活動較大地區(qū)，南部屬于南部山區(qū)，中部屬于市區(qū)，河流生態(tài)系統(tǒng)類型復(fù)雜。根據(jù)各區(qū)、縣及河流生態(tài)系統(tǒng)類型不同，設(shè)定17個采樣點(diǎn)位（見圖1）。

1.2底棲動物樣品采集及水體理化性質(zhì)的測定

在每個采樣點(diǎn)的100 m范圍內(nèi)，用索伯網(wǎng)（網(wǎng)口尺寸為30 cm× 30 cm）采集底棲動物樣品，將底棲動物與石塊、淤泥等雜質(zhì)分開，現(xiàn)場用75%酒精固定并保存樣品，將底棲動物樣品放入100 mL樣品瓶中，在解剖鏡（OLYMPUS-SZX7）或顯微鏡下分類和計(jì)數(shù)，依據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)資料進(jìn)行樣品鑒定[9-11]。

現(xiàn)場測定水溫（Temp）、pH和溶解氧（DO），采集水樣，24 h內(nèi)送回實(shí)驗(yàn)室測定電導(dǎo)率（Cond）、鈣離子（Ca2+）、硬度ρTD）、堿度（ALK）、總磷（TP）、總氮（TN）和高錳酸鉀指數(shù)（CODMn） [12-14]。

1.3底棲動物功能攝食類群劃分

參考Bode等人[6-8]對底棲動物功能攝食類群的劃分方法，將濟(jì)南中南部地區(qū)底棲動物劃分為5類（表1）。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

底棲動物柱狀圖在Excel 2007進(jìn)行，PCA和CCA在Canoco 4.5上進(jìn)行，香農(nóng)威納指數(shù)和均勻度指數(shù)計(jì)算在Biodiversity pro上進(jìn)行，采樣圖及各點(diǎn)位底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征分析在ArcMap上完成。

2結(jié)果與分析

2.1底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征

濟(jì)南中南部地區(qū)夏季共鑒定出底棲動物8目31種，以節(jié)肢動物門和軟體動物門為主?；勰课锓N數(shù)最高，為10種，毛翅目為9種，蜉蝣目和真瓣鰓目為3種，蜻蜓目、顫蚓目、無吻蛭目和十足目均為1種。毛翅目密度最高，其密度占總密度的56.50%，基眼目密度占總密度的33.62%，顫蚓目密度占總密度的3.52%，蜉蝣目密度占總密度的3.19%，十足目密度占總密度的1.73%，真瓣鰓目密度占總密度的1.30%，蜻蜓目和無吻蛭目密度最低，其占總密度的0.06%（圖2）。

濟(jì)南地區(qū)底棲動物各點(diǎn)位物種數(shù)平均值為4種，物種最高點(diǎn)位為J4，物種最低點(diǎn)位為J6。底棲動物各點(diǎn)位密度平均值為0.66×103 ind·m-2，密度最高點(diǎn)位為J7，密度最低點(diǎn)位為J14。底棲動物各點(diǎn)位生物量平均值為149.25 g·m-2，生物量最高點(diǎn)位為J10，生物量最低點(diǎn)位為J3。底棲動物各點(diǎn)位香農(nóng)威納指數(shù)平均值為155，香農(nóng)威納指數(shù)最高點(diǎn)位為J4，香農(nóng)威納指數(shù)最低點(diǎn)位為J9，底棲動物各點(diǎn)位均勻度平均值0.69，均勻度指數(shù)最高點(diǎn)位為J14，均勻度指數(shù)最低點(diǎn)位為J9。見圖3。

2.2底棲動物功能攝食類群與環(huán)境因子的關(guān)系

濟(jì)南地區(qū)夏季底棲動物功能攝食類群為5種，分別為刮食者、濾食者、撕食者、收集者和捕食者。從各攝食類群物種角度：刮食者物種種類最多，為12種，捕食者為9種，收集者8種，撕食者3種，濾食者1種。從各攝食類群密度角度：收集者密度最高，其密度占總物種密度的55.94%，刮食者密度占總密度的34.25%，捕食者密度占總密度的4.56%，濾食者密度占總密度的3.52%，撕食者密度占總密度1.73%。

濟(jì)南中南部夏季水中10種環(huán)境因子數(shù)值如表2所示，結(jié)果顯示，夏季溫度較高，平均溫度為26.71 ℃，pH值平均值為7.64，水體呈堿性，電導(dǎo)率平均值為988.81，總氮含量較高，平均值為4.51，CODMn含量較高，平均值為4.38（表2）。

對濟(jì)南中南部地區(qū)夏季水環(huán)境因子進(jìn)行主成分分析（PCA），篩選出兩主軸變化分?jǐn)?shù)較大的環(huán)境因子分別為總磷（TP）、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率（Cond）和總氮（TN）（圖4）。

選擇底棲動物各功能攝食類群密度和環(huán)境因子做CCA分析，結(jié)果（圖5）顯示：TN（P=0.009，F(xiàn)=4.06）、Cond（P=0.03，F(xiàn)=2.51） 和DO（P=0.02，F(xiàn)=2.48）是主要影響濟(jì)南中南部地區(qū)夏季底棲動物功能攝食類群的主要環(huán)境因子。其中TN對第一軸影響較大，Cond和DO對第二軸影響較大。TN對收集者和濾食者有主要影響，TP對濾食者有主要影響，DO對捕食者有主要影響，Cond對收集者和捕食者有主要影響。

3討論

通過對夏季濟(jì)南中南部地區(qū)底棲動物的調(diào)查得出，底棲動物群落以節(jié)肢動物門為主，鑒定出底棲動物8目31種，毛翅目和基眼目種類和密度較高，濟(jì)南中南部地區(qū)屬于平原，水量少，底棲動物的主體群落以搖蚊幼蟲及螺類為主。底棲動物群落香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.55，均勻度平均值069。香農(nóng)威納指數(shù)多用于評價水質(zhì)情況[15]，根據(jù)研究表明，底棲動物香農(nóng)威納指數(shù)數(shù)值在1～2，為中度污染，說明濟(jì)南中南部地區(qū)水體呈中度污染。

濟(jì)南中南部地區(qū)出現(xiàn)刮食者、濾食者、撕食者、收集者和捕食者7類動物功能攝食類群，刮食者物種種類最多，收集者密度最高。刮食者以粘附性的螺類為主，濟(jì)南地區(qū)水體流速緩慢，水量較少，適合螺類粘附性生活。收集者均為雙翅目的搖蚊幼蟲為主，且搖蚊幼蟲密度較高，搖蚊幼蟲為耐污種，說明濟(jì)南中南部地區(qū)受到了一定程度的污染。

通過CCA對各類底棲動物功能攝食類群和環(huán)境因子的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示：總氮、溶解氧和電導(dǎo)率是主要影響濟(jì)南中南部地區(qū)夏季底棲動物功能攝食類群的環(huán)境因子。濟(jì)南中南部地區(qū)水體濁度較高，透明度低，總氮對收集者、捕食者和濾食者起主要影響作用。氮是衡量水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)，其含量影響底棲動物分布[12]。分析表明，總氮與收集者和濾食者呈正相關(guān)性，與捕食者呈負(fù)相關(guān)性，說明總氮對收集者和濾食者物種組成和分布起到一定影響作用。氮含量的增加影響了收集者、捕食者和濾食者的生長繁殖。電導(dǎo)率是衡量水體中離子含量的多少，電導(dǎo)率與收集者呈正相關(guān)性，說明電導(dǎo)率對收集者有一定影響。溶解氧可以維持底棲動物正常生理活動，其含量下降可能會引起水中底棲動物的死亡。濟(jì)南中南部地區(qū)溶解氧含量相對較低，限制了多種底棲動物功能攝食類群的生長，限制了捕食者的生存，而耐污能力較強(qiáng)的收集者則大量繁殖，成為絕對優(yōu)勢。分析表明，溶解氧與捕食者呈負(fù)相關(guān)性，說明溶解氧對捕食者分布和生長起到一定影響作用。通過分析表明，不同的環(huán)境因子對大型底棲動物功能攝食類群影響是不同的，基本上可歸納為3類：1） 物理因素：包括水溫和電導(dǎo)率等;2） 富營養(yǎng)化因素：包括總氮和總磷等;3） 底質(zhì)類型，如泥沙等。

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（收稿日期：2020-03-10）

作者簡介：韓曉（1981.07-），男，高級工程師，研究方向：水生態(tài)與水環(huán)境。E-mail：hxiaowind@163.com。

通信作者：殷旭旺（1980.01-），男，教授，博士，研究方向：水域生態(tài)學(xué)。E-mail：yinxuwang @dlou.edu.cn。

DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2020.04.012