東洞庭湖介形類現(xiàn)生種的定量生態(tài)信息

霍 正,周 昆,李陳浩,賀海洋,郭知鑫,黃 偉,劉 珊,唐振平,3,4,陳 亮,3,4*

(1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001;2.湖南投石礦山設(shè)計(jì)有限公司,湖南 長沙 410007;3.衡陽市核燃料循環(huán)地質(zhì)理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 衡陽 421001;4.稀有金屬礦產(chǎn)開發(fā)與廢物地質(zhì)處置技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 衡陽 421001)

0 引 言

介形類現(xiàn)生種是生存于各類水體中的一類底棲小型甲殼動(dòng)物[1-2]，為一重要微體生物[3-4]，其分布廣[5]、物種豐富[6-7]、數(shù)量眾多[8]、易于收集，作為水生生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，該生物多樣性能敏感地反映水環(huán)境的健康狀況[9-11]。S.Iepure[12]利用介形類監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)了西班牙中部城市河流中重金屬污染狀況，發(fā)現(xiàn)Cryptocandonavavrai與Herpetocyprischevreuxi對(duì)水體高濃度重金屬元素(Cr、Ni和Cd)特別敏感，其中Cryptocandonavavrai豐度與Ni、Cd濃度均顯著負(fù)相關(guān)，Herpetocyprischevreuxi豐度與Cr濃度明顯負(fù)相關(guān)。T.Irizuki[13]研究發(fā)現(xiàn)，介形類現(xiàn)生種可敏感指示水環(huán)境污染狀況。獲取生物定量生態(tài)信息是利用其進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的前提與基礎(chǔ)。野外生態(tài)調(diào)查是獲取介形類現(xiàn)生種定量生態(tài)信息的最基本方法。國外在介形類現(xiàn)生種野外生態(tài)調(diào)查方面做了大量研究工作[14-17]，國內(nèi)也在此方面開展了一些研究工作[18-19]，但國內(nèi)研究幾乎全部為古氣候古環(huán)境研究服務(wù)，很少利用其監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)水環(huán)境健康狀況。

東洞庭湖為國家級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)，同時(shí)為多個(gè)城市的飲用水源地，具重要生態(tài)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值[20]。研究表明，該湖水體重金屬污染相對(duì)較為嚴(yán)重[21]。故亟需對(duì)東洞庭湖水體健康狀況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。為此，本文對(duì)東洞庭湖介形類現(xiàn)生種進(jìn)行野外生態(tài)調(diào)查，獲取該物種定量生態(tài)信息，以為該湖水體污染程度監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)奠定必要基礎(chǔ)，同時(shí)豐富我國介形類現(xiàn)生種生境數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

2019年4月在東洞庭湖采集10個(gè)介形類樣本(圖1)。采樣設(shè)備為抓斗式采泥器，其開口面積600 cm2。

圖1 東洞庭湖介形類現(xiàn)生種采樣分布Fig.1 Sampling distribution of recent ostracodes from the East Dongting Lake

水體溶氧量、電導(dǎo)率、pH值及水溫均現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，水體重金屬元素含量采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析，并記錄樣點(diǎn)位置與水深。取10 cm3左右濕樣用于介形類分析，先利用0.063 mm孔徑篩進(jìn)行濕篩，干燥后進(jìn)行干篩，干篩包含3個(gè)孔徑，0.125、0.28和 0.5 mm，介形類殼體主要保存于0.125～0.28 mm和0.28～0.5 mm兩類粒度樣品。介形類分析鑒定在體視顯微鏡下完成，采用的鑒定資料主要為RecentFreshwaterOstracodsoftheworld:Crustacea,Ostracoda,Podocopida[22]、FreshwaterOstracodaofwesternandcentralEurope[23]及《中國非海水介形類》[6]等。介形類殼體照片采用VEGA3-TESCAN型掃描電鏡拍攝，完成于南華大學(xué)稀有金屬礦產(chǎn)開發(fā)與廢物地質(zhì)處置技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在所分析的10個(gè)介形類樣品中，全部發(fā)現(xiàn)該生物。介形類各屬種豐度及其分布水域理化參數(shù)見表1。

表1 東洞庭湖介形類現(xiàn)生種豐度及其分布水域理化參數(shù)Table 1 Abundance of recent ostracodes from the East Dongting Lake and their physical and chemical parameters of distributed waters

2 物種描述

本研究發(fā)現(xiàn)介形類4屬4種，為比利時(shí)舍氏玻璃介(相似種)Schellencandonacf.belgica[24-26]、豆形豆形玻璃介Fabaeformiscandonafabaeformis[27-29]、克氏麗星介Cypriakraepelini[30-32]及喙盲星介(相似種)Typhlocypriscf.rostrata[33-35]。

2.1 比利時(shí)舍氏玻璃介(相似種)Schellencandona cf.belgica

度量(mm)：長0.53～0.64，高0.23～0.29(圖2)。

A、B、C、D及E—右殼外視；F、G及H—左殼內(nèi)視；I—整殼右視。圖2 比利時(shí)舍氏玻璃介(相似種)Fig.2 Schellencandona cf.belgica

殼體描述：殼面光滑，殼體薄。殼體前后兩端寬圓，大小無顯著差異。背緣弧形稍稍隆起，前2/3處最高，高大致為殼長的一半，腹緣中部稍稍內(nèi)彎。兩殼大小不等，左殼比右殼稍大，前后兩端疊覆明顯。

分布與生態(tài)特征：歐洲[23]，貴州紅楓湖[36]及上海有發(fā)現(xiàn)。該種8樣點(diǎn)有發(fā)現(xiàn)，豐度為29～50個(gè)/10 cm3濕樣，2號(hào)與4號(hào)樣點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)該生物。分布水域的理化參數(shù)為：ρ(Cu)0.89～2.54 μg/L，ρ(Cd)0.02～0.12 μg/L，ρ(Pb)2.52～5.07 μg/L，ρ(Zn)10.51～19.28 μg/L，ρ(Cr)0.66～1.93 μg/L，ρ(As)0.12～1.42 μg/L，pH 7.4～8.3，溶氧量7.96～8.77 mg/L，電導(dǎo)率234～283 μS/cm，水溫17.7～18.5 ℃，深度 0.4～3.1 m。

2.2 豆形豆形玻璃介Fabaeformiscandona fabaeformis

度量(mm)：長0.90～0.98，高0.43～0.50(圖3)。

A、B—左殼外視；C—整殼右視。圖3 豆形豆形玻璃介Fig.3 Fabaeformiscandona fabaeformis

殼體描述：殼面光滑，高約為殼長的一半。背前緣較直，背后緣向后傾斜明顯，腹緣明顯內(nèi)彎。殼體中部略后最高，右殼的背后緣略低于左殼。

分布與生態(tài)特征：亞洲、歐洲及北美洲。江蘇[29,37]、青海[38]及臺(tái)灣[39]有發(fā)現(xiàn)。該種8樣點(diǎn)有發(fā)現(xiàn)，豐度為10～39個(gè)/10 cm3濕樣，6號(hào)與9號(hào)樣點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)。分布水域的理化參數(shù)為：ρ(Cu)0.89～3.44 μg/L，ρ(Cd)0.03～0.12 μg/L，ρ(Pb)2.52～11.25 μg/L，ρ(Zn)10.51～18.98 μg/L，ρ(Cr)0.2～1.63 μg/L，As 0.12～1.42 μg/L，pH 7.4～8.3，溶氧量7.96～8.77 mg/L，電導(dǎo)率234～283 μS/cm，水溫17.8～18.4 ℃，深度0.4～3.1 m。

2.3 克氏麗星介Cypria kraepelini

度量 (mm)：長0.48～0.55，高0.34～0.40(圖4)。

A、B、C、D及E—整殼左視；F、G、H、I及J—整殼右視； K、L—左殼內(nèi)視。圖4 克氏麗星介Fig.4 Cypria kraepelini

殼體描述：殼體小，表面光滑，高約為殼長的2/3。殼體側(cè)視近半圓形，后中部最高，背緣稍稍隆起，雙殼大小明顯不一致，左殼前后端均疊覆于右殼，右殼于背緣處疊覆左殼。

分布與生態(tài)特征：歐洲與亞洲[23]。我國上海、浙江、江蘇[29]、云南[40]、貴州[27]與海南均有分布。該種9樣點(diǎn)有發(fā)現(xiàn)，豐度為6～60個(gè)/10 cm3濕樣，僅7號(hào)樣點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)。分布水域的理化參數(shù)為：ρ(Cu)0.89～3.44 μg/L，ρ(Cd)0.02～0.12 μg/L，ρ(Pb)2.52～11.25 μg/L，ρ(Zn)10.51～19.28 μg/L，ρ(Cr)0.2～1.93 μg/L，ρ(As)0.2～1.42 μg/L，pH 7.4～8.3，溶氧量7.96～8.63 mg/L，電導(dǎo)率234～283 μS/cm，水溫17.7～18.5 ℃，深度 0.4～3.1 m。

2.4 喙盲星介(相似種)Typhlocypris cf.rostrata

度量 (mm)：長0.78～0.80，高0.45～0.47(圖5)。

A—右殼外視；B—整殼右視；C—左殼外視；D—右殼外視；E—左殼外視；F—右殼外視；G—H均為整殼右視；I—右殼內(nèi)視。圖5 喙盲星介(相似種)Fig.5 Typhlocypris cf.Rostrata

殼體描述：殼體厚，殼面密布斑坑。殼體側(cè)視呈近似梯形，背緣平直，分別向前后端緩傾斜，腹緣中部稍稍內(nèi)彎。左殼稍大于右殼，于腹部疊覆于右殼。

分布與生態(tài)特征：我國上海有發(fā)現(xiàn)[6]。該種僅5樣點(diǎn)有發(fā)現(xiàn)，豐度為3～10個(gè)/10 cm3濕樣，5樣點(diǎn)(2、4、6、8及10)未發(fā)現(xiàn)。分布水域的理化參數(shù)為：ρ(Cu)0.89～2.54 μg/L，ρ(Cd)0.02～0.12 μg/L，ρ(Pb)2.84～5.07 μg/L，ρ(Zn)10.51～17.11 μg/L，ρ(Cr)0.66～1.93 μg/L，ρ(As)0.12～1.02 μg/L，pH 7.6～8.3，溶氧量8.34～8.77 mg/L，電導(dǎo)率234～276 μS/cm，水溫17.7～18.4 ℃，深度 0.5～3.1 m。

3 討 論

本研究東洞庭湖僅發(fā)現(xiàn)介形類4種，即S.cf.belgica、F.fabaeformis、C.kraepelini與T.cf.rostrata，前三屬種分布廣，豐度也較高，T.cf.rostrata出現(xiàn)樣點(diǎn)少，豐度明顯偏低。陳亮等[8]于2015年10月對(duì)東洞庭湖介形類現(xiàn)生種進(jìn)行野外區(qū)域生態(tài)調(diào)查，獲得5屬6種，即S.cf.belgica、F.fabaeformis、布氏土星介Ilyocyprisbradyi、粗糙土星介Ilyocyprissalebrosa、C.kraepelini與T.cf.rostrata，以S.cf.belgica與F.fabaeformis為主體，含少量I.bradyi、I.salebrosa、C.kraepelini及T.cf.rostrate。這可能由于秋季水溫適宜，介形類相對(duì)繁盛[6]，導(dǎo)致屬種數(shù)量明顯多于春季。禹娜等[10]太湖春季僅發(fā)現(xiàn)介形類3種，C.kraepelini、塔爾薄麗星介Dolerocypriataalensis及豆形豆形玻璃介(比較種)Fabaeformiscandonacf.fabaeformis，秋季則獲得15種，包括C.kraepelini、角尾狹星介Stenocyprisderupta及大狹星介Stenocyprismajor等，與東洞庭湖介形類現(xiàn)生種屬種數(shù)量季節(jié)分布相類似。S.cf.belgica、F.fabaeformis及C.kraepelini均為典型的世界分子，喙盲星介雖不是典型的世界分子，但在上海也有發(fā)現(xiàn)[6]，故東洞庭湖不存在地方種。沿水道遷移是介形類最重要的遷移方式[41]，東洞庭湖與長江連通，世界分子容易沿水道進(jìn)入該湖，可能導(dǎo)致地方種不發(fā)育。在水體重金屬污染相對(duì)較為嚴(yán)重的2號(hào)與4號(hào)樣點(diǎn)(尤其是Cu、Cd及Pb)，僅有C.kraepelini與F.fabaeformis分布，未發(fā)現(xiàn)S.cf.belgica與T.cf.rostrata，推測(cè)C.kraepelini與F.fabaeformis比S.cf.belgica與T.cf.rostrata具更強(qiáng)的抗污能力。研究表明，介形類部分屬種具很強(qiáng)的抗污能力，如Cypridopsisvidua[42]與Heterocyprisincongruens[43]等。在2號(hào)與4號(hào)樣點(diǎn)，C.kraepelini與F.fabaeformis雖有一定量分布，但其豐度明顯下降，說明水體重金屬污染對(duì)介形類生存造成了明顯不利影響，也表明該生物具有敏感指示水體重金屬污染的潛力。

4 結(jié) 論

東洞庭湖介形類現(xiàn)生種包括4屬4種，它們?yōu)镾.cf.belgica、F.fabaeformis、C.kraepelini及T.cf.rostrata，前三種為主要分子，T.cf.rostrata僅少量出現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)地方種。該湖介形類屬種數(shù)量春季明顯少于秋季，與太湖該生物屬種數(shù)量季節(jié)分布相似。介形類各屬種生境參數(shù)總范圍為ρ(Cu)0.89～3.44 μg/L，ρ(Cd)0.02～0.12 μg/L，ρ(Pb)2.52～11.25 μg/L，ρ(Zn)10.51～19.28 μg/L，ρ(Cr)0.2～1.93 μg/L，ρ(As)0.12～1.42 μg/L，pH 7.4～8.3，溶氧量7.96～8.77 mg/L，電導(dǎo)率234～283 μS/cm，水溫17.7～18.5 ℃，深度 0.4～3.1 m。

C.kraepelini與F.fabaeformis比S.cf.belgica與T.cf.rostrata可能具更強(qiáng)的抗污能力，水體重金屬污染對(duì)介形類生存造成了明顯不利影響，表明可利用該生物敏感指示水體重金屬污染狀況。