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《水生態學雜志》2014年第四期
1數據處理
通過優勢度(Y)確定優勢種,計算公式為:式中:Ni為第i種密度,N為該類群總密度,fi為第i種在各斷面出現頻率,S為該類群總種類數。利用SPSS19.0統計軟件,分析環境因子對大渡河河口原生動物群落結構的影響。
2結果與分析
2.1種類組成與時空變化通過春季和秋季的2次調查,共采集到原生動物2門、5綱、59屬、118種;其中纖毛蟲最多,為38屬、61種,占總種數的51.69%;肉足蟲21屬、57種,占48.31%(表1)。從季節上看,春季(5月)原生動物種類最多,共95種;其中肉足蟲38種,占春季總種數的40%;纖毛蟲57種,占60%。秋季(9月)種類少,為55種;其中肉足蟲47種,占85.45%;纖毛蟲8種,占14.55%。就各大類而言,纖毛蟲春季多、秋季少,肉足蟲秋季多、春季少。大渡河河口各站點原生動物在25~47種,且在水平分布上差異較大(圖2)。1號站點原生動物種類數多,為47種,其次為7號和11號站點,均為40種;5號站點和10號站點原生動物種類數最少,僅有25種,其次為13站點,為26種。從圖2看,各監測點原生動物種類組成均以肉足蟲根足綱為主,占40%~66%;其次為纖毛蟲動基片綱,占10.6%~24%;種類組成最少的為肉足蟲輻足綱,占比少于8%。
2.2優勢種的季節變化春秋兩季大渡河河口的原生動物優勢種完全不同(表2)。春季優勢種是纖毛蟲中的蚤中縊蟲(Me-sodiniumpulex)、輻射射纖蟲(Actinobolinaradians)、綠急游蟲(Strombidiumviride)、陀螺俠盜蟲(Strobil-idiumvelox)、旋回俠盜蟲(S.viride);秋季優勢種是肉足蟲中的褐砂殼蟲(Difflugiaavellana)、片口匣殼蟲(Centropyxisplatystoma)、圓匣殼蟲(C.orbicu-laris)、巢居法冒蟲(Phryganellanidulus)。
2.3現存量及時空分布春秋兩季原生動物密度平均為977個/L;其中纖毛蟲所占比例最多,占總平均密度的81.57%;肉足蟲所占比例較少,僅占18.43%。生物量平均為0.0312mg/L,仍以纖毛蟲生物量最高,占總生物量的77.98%,肉足蟲占22.02%。原生動物種群密度受到環境因子變化的影響,常表現出季節變化特點,一般到春末夏初形成密度高峰。本次調查春季原生動物密度最高,平均為1735個/L,其中肉足蟲密度較低,僅占總密度的9.51%,纖毛蟲所占密度比為90.49%;秋季密度低,平均為218個/L,肉足蟲占秋季總密度的89.45%,纖毛蟲占10.55%。生物量季節變化與密度相似,均表現為春季多、秋季少(表3)。大渡河各站點中,15號站點原生動物密度最大,為1553個/L;密度最低的為3號站點,僅465個/L。大渡河河口由于受小環境因素的限制,原生動物密度在空間分布上差異極顯著(t=11.55,P<0.01)。原生動物生物量變化與密度相同,15站點最高,為0.0482mg/L;3號站點最低,為0.0150mg/L,在空間分布上表現為差異極顯著(t=11.77,P<0.01)(圖3)。
2.4多樣性指數及均勻度大渡河河口生境較為復雜,原生動物多樣性在時空分布上存在較大差異(表4)。春季H''''最高為15號站點(3.52),最低值為4號站點(1.36),平均為2.50;秋季原生動物H''''最高值為15號站點(2.30),最低值為14號站點(0.79),平均為1.40;春季浮游動物多樣性指數比秋季高。春秋兩季原生動物均勻度(J)變化也較大,春季原生動物均勻度在0.53~0.86,平均為0.74;秋季均勻度在0.34~0.79,平均為0.53,同樣也是春季高于秋季。
2.5生態類群及污染指示種
2.5.1功能營養類群根據Paratt&Cairns的分類標準,從食性角度劃分營養功能類群。在大渡河河口共劃分了4個營養功能類群(表5),即A群(食藻者,Algivores)、B群(食菌-碎屑者,Bacti-vores-detritivores)、N群(非選擇性雜食者,Nonselec-tiveomnivores)和R群(食肉者,Raptors)。由表5可見,春秋兩季均表現為B群所占比例最大,分別占67.96%和63.79%;其次為A群,春秋兩季分別為27.19%和31.04%;N群和R群所占比例較少。大渡河河口生態環境多樣及周邊人口活動密集,可以提供豐富的營養鹽,從而使B群密度最豐富。
2.5.2污染指示種天然水體受到一定程度的污染后,由于自然界理化及生物過程的作用,會使污染得到凈化。根據其特點,可以將水體劃分為多污性水體、α-中污性水體、β-中污性水體和寡污性水體(沈韞芬1990)。大渡河河口發現原生動物的污染指示種有27種(表6);多污性種類4種,α-中污性種類8種,β-中污性水體種類9種,寡污性種類17種,寡污性指示種類數占55.55%,從不同污染等級的原生動物種類占總比例來看,大渡河河口為寡污性水體。
2.6水體理化指標與原生動物現存量關系春秋兩次調查樣點的水環境因子見表7。平均水溫分別為(18.13±0.72)℃和(19.68±0.44)℃,在原生動物最適宜溫度范圍(10~25℃)內;pH平均值分別為(7.78±0.22)和(8.13±0.10),一般原生動物最適pH在6.5~8.0,秋季pH值超出此范圍,原生動物生長受限;秋季雨水充沛,河流泥沙含量較大,所以平均流速(0.90±0.44)m/s高于春季(0.71±0.63)m/s,平均透明度(17±3)cm低于春季(65±13)cm。成對T檢驗表明,春秋兩季流速差異不顯著(t=0.925,P>0.05),溫度(t=-6.83,P<0.01)、透明度(t=13.08,P<0.01)、pH(t=-5.23,P<0.01)春秋兩季差異均極顯著。通過SPSS19.0統計軟件分析得出(表8),秋季原生動物密度和生物量與水溫呈顯著相關,與其他環境因子間無顯著相關;春季原生動物現存量與環境因子的相關性不顯著。
3討論
3.1原生動物群落結構的季節變化大渡河水環境因子的季節變化導致春秋兩季原生動物群落結構差異較大。春季有適宜原生動物生長的溫度(沈韞芬,1990),大渡河河口流量小、流速緩、透明度高,大量含氮磷的營養物質滯留,有利于以食細菌-碎屑為主的纖毛蟲大量生長繁殖,因此春季原生動物種類是秋季的1.8倍,與長江三峽地區原生動物枯、豐水期原生動物變化趨勢相吻合(龔循矩等,1990);秋季該水域流速急、透明度低,原生動物隨水漂流,游泳能力弱,所以秋季原生動物密度很低,其組成以肉足蟲為主。
3.2多樣性及水質評價多樣性指數是群落演替的一個重要指標。某一群落種類多樣性指數值越高,表明該群落結構復雜且穩定性好;而生物生存環境受到脅迫時,敏感種類會大量消失,多樣性指數就會下降(韓蕾等,2007)。Shannon-Wiener多樣性指數(H'''')值為0~1時,說明水體受到嚴重污染,1~2時為中等污染,2~3時為輕度污染,大于3為清潔水體(孫志強等,2013)。大渡河河口春季8號和15號站點的H''''值大于3,水質清潔;4、6、13號站點在1~2,受到中度污染,其它站點為輕污染。秋季大渡河河口在此次調查中無清潔水體,4、11、15號站點受到輕污染;3號和8站點受到嚴重污染,其它站點為重污染。從上述分析結果來看,大渡河河口水質位于清潔區域的較少,均受到不同程度污染,且春季的水質比秋季好。
3.3原生動物功能類群原生動物功能營養類群的結構與水環境狀況密切相關,污染物的輸入會影響河流原生動物營養功能類群的結構。在較清潔的水體中,行光合自養的類群P和食藻的類群A較多(李鳳超等,2006);在有機污染物輸入較多時,食菌者較多(劉漢成等,2012);而營養水平高的水體中,腐生者S類群豐富(沈韞芬,1990)。大渡河河口春秋兩季原生動物功能類群以B群和A群為主,這與長江上游各江段類似(鄭金秀,2009)。大渡河河口B群所占比例在60%以上,水體狀態處于清潔和中營養之間。
3.4原生動物對水質污染的指示作用在自然環境中,水質較好的水體自養程度較高,植物性鞭毛蟲所占比例較高(沈韞芬,1990);隨著水體受有機污染程度的升高,異樣程度增加,肉足蟲、纖毛蟲所占比例將增加。在大渡河河口27種原生動物指示種中,肉足蟲有17種,占55.55%,其水質存在一定污染(陳立婧等,2010)。通過對原生動物功能營養類群和指示種的分析比較,大渡河河水體在寡污性和β-中污性之間。通過對原生動物多樣性指數、功能類群、原生動物污染指示種的綜合分析,大渡河河口水體已經受到不同程度的污染。由于原生動物生物指標受到種類鑒定及其對環境耐受性限制,以此作出的評價標準,僅對現階段大渡河河口水質起到預警作用,其水質的分類及污染物的確定,還需更多的理化指標加以論證。
作者:方艷紅王崇 王文君簡東謝山楊漢運單位:水利部中國科學院水工程生態研究所水利部水工程生態效應與生態修復重點實驗室