濟南市白云湖浮游動物群落結構特征調查

譚璐 竇冰 梁茹 宋碧曾 陳琪

摘要：為有效保護城市水生態(tài)環(huán)境，提高湖庫生態(tài)服務功能，于2021年秋季對濟南白云湖開展了浮游動物采樣調查，共采集到浮游動物4類38種。其中輪蟲種類數(shù)最多，占浮游動物總種類數(shù)的55.26%；橈足類次之，占比為18.42%。浮游動物密度和生物量變化范圍分別為183.5ind./L～813.0ind./L和1.38mg/L～3.39mg/L，平均值分別為430.3ind./L和2.43mg/L。浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)平均值分別為3.42和0.78。調查結果顯示，浮游動物種類小型化，群落結構簡單化，生物多樣性指數(shù)水質評價結果表明，湖區(qū)水質整體處于輕度污染狀態(tài)。建議進一步采取加強白云湖水文連通、增加蓄水量、減少上游用水以及適當引水和補水等措施。

關鍵詞：白云湖；浮游動物；群落結構；生物多樣性；水質評價

中圖分類號：S932.8文獻標志碼：A

浮游動物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對環(huán)境變化敏感，通過“上行效應”和“下行效應”調節(jié)生態(tài)系統(tǒng)平衡^[1]。浮游動物是生態(tài)系統(tǒng)進行營養(yǎng)轉化、能量流動和信息傳遞等生態(tài)過程中重要的環(huán)節(jié)，其種類和數(shù)量的變動會影響水體中其他水生生物的群落結構，其具有種類多、世代時間短、對環(huán)境敏感和方便采集等特點，是評價水環(huán)境質量變化與水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示生物^[2]。因此，了解和掌握浮游動物群落結構特征和多樣性，可以更有利于調整和保護濕地水生態(tài)系統(tǒng)健康，以便于更好地為人類提供可持續(xù)的高質量生態(tài)服務^[3]。

白云湖是位于濟南市章丘區(qū)西北部白云湖鎮(zhèn)，大體呈東西向，東西長約7.5 km，南北長約2.6km，湖區(qū)面積17.40km²，水深1m～3m，湖容量近8000×10⁴m^3[4]。白云湖是山東省小清河流域上游最大的天然湖泊，也是濟南市唯一的天然濕地，具有豐富的生物資源和重要的生態(tài)功能，其景色優(yōu)美秀麗，湖水水色澄碧，是濟南重要的風景名勝和聞名的旅游勝地。白云湖屬溫帶季風氣候，四季分明，春季干旱少雨，夏季溫熱多雨，秋季涼爽干旱，冬季寒冷少雪。湖區(qū)年平均氣溫13.8℃，極端最高氣溫42.5℃（7月份），極端最低氣溫-19.7℃（1月份）。年平均日照時數(shù)為1871hrs，年平均無霜期178d，年平均降水量為685mm，全年60%的降水量集中在夏季，年平均相對濕度57.0%，年平均風速3.0m/s^[5]。近年來，隨著白云湖周邊城市化速度的加快，人類活動、養(yǎng)殖捕撈、水質富營養(yǎng)化和大氣污染等對湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了重大影響，導致浮游生物的生存環(huán)境發(fā)生了變化，群落結構出現(xiàn)了演替?；诖?，2021年9月～10月對白云湖浮游動物群落和多樣性進行了調查，以期為濟南地區(qū)水生生物資源的保護和水生態(tài)健康評價提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調查時間及采樣點設置

根據(jù)白云湖的水文、地勢及地貌特征，于2021年9月～10月對湖區(qū)浮游動物資源進行了分布特征調查，此次調查共設置6個調查點（B1～B6）（圖1）。其中，B1和B4調查點位于湖區(qū)的碼頭，B3和B5調查點位于湖的敞水區(qū)，B6調查點位于湖區(qū)上游，B2調查點位于湖區(qū)下游。每個調查點采集3個平行樣，共采集水樣18個。

1.2 浮游動物采集與種類鑒定

根據(jù)白云湖水流及水深的具體情況，參照《內陸水域漁業(yè)自然資源調查手冊》在各調查點對浮游動物進行定性和定量采樣。浮游動物定性用25 #浮游生物網采集，在水面下0.5m處呈“∞”型拖拽。浮游動物定量樣品使用5.0L有機玻璃采水器在每個采樣點采集上、中、下三層水樣并均勻混合，從中取混合水樣1.0L對輪蟲和原生動物進行定量采集，加入1%體積比魯哥試液固定，帶回實驗室沉淀24hrs后濃縮并定容到30mL。枝角類與橈足類定量樣品用采水器取均勻混合水樣50.0L，用25#浮游生物網過濾濃縮，用4%的甲醛溶液現(xiàn)場固定后帶回實驗室鏡檢、分類與計數(shù)，種類鑒定參照相關文獻^[6-7]進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 浮游動物群落優(yōu)勢種

優(yōu)勢種的確定采用優(yōu)勢度（Y），計算公式為：

Y=（N_i/N）f_i

式中：N_i為第i種生物的個體數(shù)，N為所有種類的總個體數(shù)，f_i為某種浮游生物出現(xiàn)的頻率。Y≥0.02的物種確定為優(yōu)勢種^[8]。

1.3.2 浮游動物群落多樣性

采用Shannon- Weiner多樣性指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)（J）對浮游動物物種進行分析。計算公式分別為：

式中，P_i為第i種的個體數(shù)與總個體數(shù)的比值；n_i為第i種個體數(shù)；N為所有種個體數(shù)；S為樣品中總種類數(shù)^[2]。生物多樣性指數(shù)水質評價標準如表1，可分為5個等級。

2 調查結果

2.1 浮游動物群落組成

白云湖共鑒定出浮游動物4類38種，其中輪蟲有21種，占總種類55.26%，橈足類有7種，占總種類數(shù)18.42%，原生動有5種，占總種類數(shù)13.16%，枝角類有5種，占總種類數(shù)13.16%（圖2）。浮游動物種類組成在不同采樣點位上存在差異，其中種類數(shù)最多的采樣區(qū)是B1，有25種，采樣區(qū)B2種類數(shù)最少，有16種，輪蟲種類數(shù)在采樣區(qū)B3最多，有16種，在采樣區(qū)B2種類數(shù)最少，有9種（圖3）。

浮游動物群落組成中共出現(xiàn)優(yōu)勢種9種，其中輪蟲有6種：萼花臂尾輪蟲（Brachionus calyciflorus）、裂足臂尾輪蟲（Brachionus diversicornis）、長三肢輪蟲（Filinia longisela）、針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）、獨角聚花輪蟲（Conochilus unicornis）和暗小異尾輪蟲（Trichocerca pusilla）；枝角類1種：長肢秀體溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）；橈足類2種：臺灣溫劍水蚤（Eucylops serrulatus）和無節(jié)幼體（Nauplius），優(yōu)勢度最高的是無節(jié)幼體（0.196）和獨角聚花輪蟲（0.159）（表2）。

2.2 浮游動物密度和生物量

浮游動物密度范圍為183.5ind./L～813.0ind./L，平均密度為430.3ind./L，密度主要取決于輪蟲，輪蟲密度占浮游動物總密度的49.42%，其次是橈足類，密度占比為32.34%，枝角類密度占比為10.17%，原生動物密度相對較小，占比為8.07%。生物量范圍為1.38mg/L～3.39mg/L，平均生物量為2.43mg/L，橈足類占總生物量的69.25%，枝角類占比為20.01%，輪蟲密度占比為10.68%，原生動物生物量相對較小，占比為0.06%（圖4）。浮游動物密度和生物量在各采樣區(qū)存在差異，采樣區(qū)B2輪蟲密度占比最高（79.83%），采樣區(qū)B5橈足類生物量占比最高（93.44%）（圖5）。

2.3 浮游動物多樣性

浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）為2.76～3.79，平均值為3.42，最高值出現(xiàn)在B3采樣區(qū)，最小值出現(xiàn)在B2采樣區(qū)（圖6）。Pielou均勻度指數(shù)（J）為0.68～0.86，平均值為0.78，最高值出現(xiàn)在B6采樣區(qū)，最小值出現(xiàn)在B2采樣區(qū)（圖7）。參照生物多樣性指數(shù)水質評價標準，依據(jù)浮游動物多樣性指數(shù)，白云湖秋季水質呈現(xiàn)無污染（清潔），依據(jù)浮游動物均勻度指數(shù)，白云湖秋季水質呈現(xiàn)輕度污染。

3 分析與討論

湖庫作為國家重要的淡水資源，具有涵養(yǎng)水源、提供飲用水資源、防洪灌溉，調節(jié)區(qū)域氣候、保持水生生物多樣性等生態(tài)功能^[10]。在湖庫生物群落中，浮游動物的生活史過程與湖庫的自然水文密切相關，其種類、密度和多樣性直接影響水生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。本次調查共鑒定浮游動物38種，以輪蟲和橈足類占主導，優(yōu)勢種主要為萼花臂尾輪蟲、裂足臂尾輪蟲、長三肢輪蟲、獨角聚花輪蟲，其種類組成具有典型的北方湖庫浮游動物群落結構特征^[11-12]。浮游動物種類數(shù)相比大于同一區(qū)域的小清河濟南段（28種）^[13]，與濟南市其他湖庫和濕地調查結果^[14]相比存在差異，種類組成的差異主要在于不同水體在特定時期可能會演替出不同的生物群落結構。

水質評價是水生態(tài)系統(tǒng)研究的重要內容，湖泊水質評價一直備受國內外學者關注，評價方法主要集中在理化評價（單因子評價法、綜合評價法、模糊綜合評價法、主成分分析法等）和生物指數(shù)評價（生物多樣性指數(shù)、生物完整性指數(shù)等），浮游生物多樣性指數(shù)是表示生物群落內種類多樣性的程度的量綱數(shù)值，通過結合生物種類、數(shù)量等參數(shù)比較客觀地反映生境對生物產生的綜合累積效應，多樣性指數(shù)越高，表明群落結構越穩(wěn)定^[15]。該調查顯示，白云湖浮游生物多樣性指數(shù)變化范圍在2.76～3.79，平均值為3.42，整體處于較好水平，根據(jù)浮游動物水質評價標準顯示該湖區(qū)水質處于輕污染狀態(tài)，與大明湖（多樣性指數(shù)為1.144）^[16]水體狀況相比水環(huán)境質量較高，與鵲山水庫水質狀況（多樣性指數(shù)為2.74～2.94）^[17]基本一致，與杜書棟等^[18]通過采用理化指標評價結果基本一致，與孫衛(wèi)波^[19]2008年通過水化學成分分析評價的結果存在差異。從濟南市水域環(huán)境質量整體來看，白云湖相比其它水域水質狀態(tài)均有提高，這表明加強水文連通、增加白云湖的蓄水量在一定程度上可以改善白云湖濕地的污染狀況。因此，減少上游用水，同時進行適當引水是提高白云湖水環(huán)境質量的重要途徑。

白云湖濕地是小清河流域的重要濕地，包括湖泊濕地、人工濕地和灘涂濕地等類型，以湖泊濕地為主。近年來伴隨著現(xiàn)代農業(yè)綜合開發(fā)的興起，湖區(qū)大部分濕地被改造成為漁業(yè)基地，由于魚塘與湖水相通，造成了湖水水體污染及富營養(yǎng)化^[20-21]。白云湖的水源除大氣降水補給外，還有黃河引水、錦繡江的河水等補給，自然狀態(tài)下白云湖主要依賴錦繡江的河水補給，近年因城市用水量需求的增加，錦繡江河流徑流量減少，導致白云湖補給不足，濕地生態(tài)功能下降。因此，根據(jù)湖庫水體保護要求，在湖區(qū)淺水區(qū)和深水區(qū)通過采取種植水生植物等手段，增強水體的生態(tài)調節(jié)能力，減少內源沉積污染物的潛在污染。此外，在保護水環(huán)境質量的同時通過科學規(guī)劃漁業(yè)科普基地，合理利用水體，以魚養(yǎng)水，維護生物多樣性及濕地生態(tài)系統(tǒng)平衡。白云湖被2019年正式確立為國家濕地公園以來，其生態(tài)、經濟和社會效益顯著提高，對濟南市的生態(tài)經濟發(fā)展起到了積極的推動作用^[22]。目前，白云湖濕地已成為濟南市重要的城郊濕地休閑中心，也是全國重要的農漁智慧展示基地、科普宣教基地。因此，研究濕地水生生物群落結構及其多樣性可為濟南市水生態(tài)保護和區(qū)域高質量發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻：

[1]劉麟菲，徐宗學，殷旭旺，等.濟南市不同區(qū)域水生生物與水環(huán)境因子的響應關系[J].湖泊科學， 2019，31（4）：998-1011.

[2]白海鋒，宋進喜，龍永清，等.紅堿淖浮游動物群落結構特征及其與環(huán)境因子的關系[J].生態(tài)與農村環(huán)境學報，2022，38（8）：1064-1075.

[3]王新華，王宏鵬，紀炳純.天津市團泊水庫浮游動物研究與水環(huán)境評價[J].四川動物，2008，27（5）：807-809.

[4]李海麗，趙善倫.白云湖濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估[J].山東師范大學學報（自然科學版），2005，20（4）：51-53.

[5]龐曉慶，趙明華.白云湖濕地生態(tài)功能區(qū)規(guī)劃及保障措施[J].資源開發(fā)與市場，2005，21（5）：391-393.

[6]王家楫.中國淡水輪蟲志[Ｍ].北京：科學出版社，1961.

[7]韓茂森，束蘊芳.中國淡水生物圖譜[M].北京：海洋出版社， 1995.

[8]白海鋒，王怡睿，宋進喜，等.渭河浮游生物群落結構特征及其與環(huán)境因子的關系[J].生態(tài)環(huán)境學報，2022，31（1）：117-130.

[9]鄭丙輝，田自強，張雷，等.太湖西岸湖濱帶水生生物分布特征及水質營養(yǎng)狀況[J].生態(tài)學報，2007，27（10）：4214-4223.

[10]GUO Wei，HUO Shouliang，XI Beidou，et al.Heavy metal contamination in sediments from typical lakes in the five geographic regions of China：distribution，bioavailability，and risk[J]. Ecological Engineering，2015，81：243-255.

[11]姜忠峰，李暢游，張生.呼倫湖浮游動物調查與水體富營養(yǎng)化評價[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（1）：158-162.

[12]劉鋼，孟云飛，吳丹，等.青藏高原可魯克湖浮游動物群落結構特征及水質評價[J].大連海洋大學學報，2018，33（3）：379-386.

[13]相華，朱中竹，商書芹，等.小清河濟南段浮游動物群落結構空間變化特征[J].河北漁業(yè)，2020（1）：38-43.

[14]相華，殷旭旺，商書芹，等.城市水生態(tài)系統(tǒng)健康評價與修復對策研究[M].北京：中國水利水電出版社， 2021.

[15]白海鋒，趙乃錫，殷旭旺，等.渭河流域浮游動物的群落結構及其與環(huán)境因子的關系[J].大連海洋大學學報，2014，29（3）：260-266.

[16]魯成秀，王帥帥，王正紅.大明湖浮游植物調查及生物多樣性分析[J].山東水利，2019（12）：35-36.

[17]桂萍，余飛，魏錦程.鵲山引黃水庫浮游動物時空分布特征[J].生態(tài)科學，2019，38（2）： 199-205.

[18]杜書棟，關亞楠，李欣，等.基于熵權法改進的綜合污染指數(shù)的水質評價—以白云湖為例[J].環(huán)境科學學報，2022.42（1）：205-212.

[19]孫衛(wèi)波，陳詩越，陳影影，等.黃河下游湖泊水化學特征與水體營養(yǎng)類型評價[J].中國農學通報，2011，27（6）：338-341.

[20]王愛英，許鵬，張延華，等.山東白云湖中華鱉養(yǎng)殖池塘浮游植物調查[J].浙江海洋學院學報（自然科學版），2013，32（4）：323-327，339.

[21]劉自強.濟南市濕地自然公園游憩機會譜構建與應用[D].濟南：山東師范大學，2022.

[22]韋冉.濕地公園的價值、規(guī)劃原則與管理規(guī)范研究—以濟南白云湖國家濕地公園為例[J].中國園林，2013，29（10）：86-90.

Investigation of zooplankton community structure in Baiyun Lake，Jinan City

TAN Lu¹， DOU Bing¹， LIANG Ru¹， SONG Bizeng²， Chen Qi²

（1. Jinan Hydrology Office， Jinan 250013， Shandong China; 2. College of Fisheries and Life Science， Dalian Ocean University， Dalian 116023， Liaoning China）

Abstract：In order to effectively protect the urban water ecological environment and improve the ecological service function of the lake and reservoir， a zooplankton sampling survey was conducted on Baiyun Lake in Jinan in autumn 2021， and a total of 38 species of zooplankton in 4 categories were collected. Among them， Rotifers had the largest number of species， accounting for 55.26% of the total number of zooplankton species; Copepods were the second， accounting for 18.42%. The zooplankton density and biomass varied from 183.5ind./L to 813.0ind./L and 1.380mg/L to 3.390mg/L， with mean values of 430.3ind./L and 2.430mg/L， respectively. The survey results show that the zooplankton species are miniaturized， the community structure is simple， and the biodiversity index water quality evaluation results show that the overall water quality of the lake is in a light pollution state. It is recommended to further take measures to strengthen the hydrological connectivity of Baiyun Lake， increase water storage， reduce upstream water use and appropriate water diversion and replenishment.

Keywords：Baiyun Lake; Zooplankton; Community structure; Biodiversity; Water quality assessment