貴州省舞陽河浮游生物群落特征

吳 婷，湯 建，袁 鴻，王加品，陳敦學(xué)

(1.黃平縣水產(chǎn)站，貴州 黃平 556100； 2.貴州大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；3.畢節(jié)市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，貴州 畢節(jié) 551700)

水生態(tài)系統(tǒng)中浮游生物作為其他生物生產(chǎn)力的基礎(chǔ)[1]，在水生食物網(wǎng)中起著物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要作用[2]。在水生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物為初級生產(chǎn)者，具有生命周期短、繁殖速度快等特點，對水環(huán)境的變化極為敏感，因此，浮游植物豐度和分布的變化常被視為水環(huán)境評價的重要指標(biāo)[3]。浮游動物作為以浮游植物為食物的消費者，同時又是魚類和脊椎動物的餌料，在水生態(tài)系統(tǒng)中作為承接上行效應(yīng)和下行效應(yīng)的關(guān)鍵樞紐[4]，在調(diào)節(jié)水域生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力及漁業(yè)資源等方面具有重要作用[5]。此外，不同生境對不同特征的浮游生物具不同響應(yīng)，浮游生物的群落特征能客觀地反映水域生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量狀況[6]，浮游生物調(diào)查已成為水生生態(tài)學(xué)研究最重要的領(lǐng)域之一，也是水生環(huán)境評價的重要組成部分[7]。水質(zhì)監(jiān)測總體可歸納為生物監(jiān)測與非生物監(jiān)測兩類，生物群落特征能客觀反映水域生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量狀況，通過分析浮游生物群落特征有助于對水質(zhì)狀況作出準(zhǔn)確評估，彌補理化監(jiān)測評價的不足[8]。

河流對人類的生存和發(fā)展具有諸多生態(tài)服務(wù)功能[9-10]，其生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性和敏感性。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，河流受人類活動的干擾越來越嚴(yán)重[11]。舞陽河屬長江沅水支流，近年來其旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。作為旅游發(fā)展型河流，舞陽河周邊的人口增加，生活用水及旅游垃圾入河，嚴(yán)重影響了舞陽河水體的生態(tài)環(huán)境及物種多樣性[12]。我們通過對舞陽河浮游生物群落結(jié)構(gòu)和空間差異特征的研究，從生物角度反映舞陽河水質(zhì)狀況，為旅游發(fā)展中的舞陽河水質(zhì)監(jiān)測提供參考。

1 研究區(qū)概況

舞陽河屬長江沅水支流，發(fā)源于貴州省甕安縣(108°19′8.90″E，27°03′30.99″N)，流經(jīng)黃平縣、施秉縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣、岑鞏縣，最后從玉屏侗族自治縣出貴州省，入湖南省匯入洞庭湖[13]。干流全長超過400km，流域面積11030km2，總落差490m，以喀斯特地貌為主體。氣候?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，溫差變化小，冬暖夏涼，平均氣溫為22～25℃，雨季明顯，陰天多，日照少。

2 研究方法

2.1 采樣點設(shè)置

2023年5—6月，在國家級風(fēng)景名勝區(qū)舞陽河共設(shè)置8個采樣點，其中采樣點S1位于舞陽湖國家級森林公園舞陽河水源源頭，S2位于舞陽湖水庫，S3位于黃平縣縣城，S4位于黃平縣龍王閣，S5位于黃平縣黃平村，S6位于施秉縣縣城，S7位于鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣縣城庫區(qū)，S8位于玉屏侗族自治縣縣城。詳見圖1。

圖1 舞陽河浮游生物采樣點Fig.1 Sampling point of plankton in Wuyang River

2.2 樣品采集與處理

2.2.1 浮游生物

先用25號浮游生物網(wǎng)在水面下0.5 m內(nèi)作“∞”狀緩慢拖曳采集3min，再將采集的樣品用魯哥試液和4% 的甲醛溶液固定保存[14]。

2.2.2 浮游植物

先用水生生物采水器采集1 L水樣，然后加魯哥試劑固定，帶回實驗室沉淀48 h，濃縮至30～50mL，再進行鏡檢、分類與計數(shù)。種類鑒定與分類參照《中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[15]。浮游植物豐度換算公式[16]如下。

(1)

式中：N為原水樣中浮游植物總豐度(ind·L-1)；A為計數(shù)框面積(mm2)；Ac為計數(shù)視野面積(mm2)；Vs為1L原水樣沉淀濃縮后的體積(mL)；Va為計數(shù)框的體積(mL)；ni為計數(shù)所得浮游植物的數(shù)目。

2.2.3 浮游動物

先用水生生物采水器采集50 L水樣，以13號浮游生物網(wǎng)過濾濃縮，再用甲醛溶液固定保存，帶回實驗室鏡檢、分類與計數(shù)。種類鑒定參照《中國動物志》[17]進行分類。浮游動物豐度換算公式[18]如下。

(2)

式中：C為浮游動物豐度(ind·L-1)，V為采樣體積(L)，Vs為沉淀體積(mL)，Va為計數(shù)體積(mL)，n為計數(shù)所獲得的個體數(shù)。

水溫(WT)、酸堿度(pH)、電導(dǎo)率(EC)、溶解氧(DO)與可溶解性固體(TDS)用YSI便攜式水質(zhì)檢測儀現(xiàn)場測定；水體透明度(SD)用賽氏盤現(xiàn)場測定。

2.3 數(shù)據(jù)分析

以浮游生物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Margalef指數(shù)(D)和Pielou均勻度指數(shù)(J′)對舞陽河水質(zhì)進行生態(tài)學(xué)評價[19-20]。根據(jù)優(yōu)勢度指數(shù)(Y)[21]確定浮游生物的優(yōu)勢種，即Y≥ 0.02的為優(yōu)勢種[21]。生態(tài)指數(shù)水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 生態(tài)指數(shù)水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.1Water quality evaluation criteria of the ecological indexShannon-Wiener指數(shù)Margalef指數(shù)Pielou指數(shù)水質(zhì)類型>3>3>0.8無污染2≤H'≤32≤D≤30.5≤J'≤0.8輕污染1≤H'<21≤D<20.3≤J'<0.5中污染H'<1D<1J'<0.3重污染

3 結(jié)果與分析

3.1 種類組成

3.1.1 浮游植物

由表2可知：舞陽河共鑒定出107種浮游植物，隸屬于8門73屬，主要隸屬于硅藻門、綠藻門、藍藻門，分別鑒定出23屬38種、22屬31種、14屬20種，分別占總種數(shù)的35.51%、28.97%、18.69%。

表2 舞陽河浮游植物各門屬、種數(shù)Tab.2 Number of genera and species of phytoplankton門屬數(shù)種數(shù)占總種數(shù)的比例/%藍藻門(Cyanophyta)142018.69隱藻門(Cryptophyta)110.93甲藻門(Pyrrophyta)221.87金藻門(Chrysophyta)110.93黃藻門(Xanthophyta)354.67硅藻門(Bacillariophyta)233835.51裸藻門(Euglenophyta)798.41綠藻門(Chlorophyta)223128.97

3.1.2 浮游動物

由表3可知：舞陽河共鑒定出50種浮游動物，隸屬4門39屬，其中原生動物門12屬13種，占總種數(shù)的26.00%；輪蟲類16屬20種，占總種數(shù)的40.00%；枝角類6屬9種，占總種數(shù)的18.00%；橈足類5屬8種，占總種數(shù)的16.00%。

表3 浮游動物各門類屬、種數(shù)Tab.3 Number of genera and species of zooplankton門屬數(shù)種數(shù)占總種數(shù)的比例/%原生動物(Protozoa)121326.00輪蟲類(Rotifera)162040.00枝角類(Cladocera)6918.00橈足類(Copepoda)5816.00

3.2 豐度

3.2.1 浮游植物

調(diào)查結(jié)果(圖2)顯示：舞陽河浮游植物平均豐度為1458ind·L-1，其中采樣點S2、S3、S8的浮游植物豐度相對較高，分別為1993、2554、2409ind·L-1，其他采樣點的浮游植物豐度相對較低。舞陽河浮游植物主要以藍藻門、硅藻門、綠藻門為主，其豐度分別為4317、5424、1172ind·L-1。

圖2 舞陽河浮游植物各采樣點豐度Fig.2 Abundances of each sampling point of phytoplankton

3.2.2 浮游動物

調(diào)查結(jié)果(圖3)顯示：舞陽河浮游動物平均豐度為20ind·L-1，其中采樣點S2、S7、S8的浮游動物豐度相對較高，分別為43、37 、29ind·L-1，其它采樣點的浮游動物豐度相對較低。舞陽河浮游動物主要以橈足類為主，其豐度為64ind·L-1。

3.3 優(yōu)勢種

調(diào)查結(jié)果(表4)顯示：舞陽河共有浮游生物優(yōu)勢種14種，其中浮游植物優(yōu)勢種6種，浮游動物優(yōu)勢種8種。浮游植物優(yōu)勢種中以銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)、小環(huán)藻(Cyclotellasp.)和簡單舟形藻(Naviculasimples)的優(yōu)勢度較高；浮游動物優(yōu)勢種中以廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、長額象鼻溞(Bosminalongirostris)和無節(jié)幼體(Nauplius)的優(yōu)勢度較高。整體上，浮游植物優(yōu)勢種的優(yōu)勢度要高于浮游動物優(yōu)勢種的。

表4 舞陽河浮游生物優(yōu)勢種Tab.4 Dominant plankton species in the Wuyang River浮游植物優(yōu)勢種Y銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)0.307 5小環(huán)藻(Cyclotella sp.)0.120 7簡單舟形藻(Navicula simples)0.085 7尖針桿藻(Synedra acus)0.032 3魚形裸藻(cenedesmus quadricauda)0.023 1四尾柵藻(Euglena pisciformis)0.024 5浮游動物優(yōu)勢種Y中華哲水蚤(Sinocalanus sinensis)0.049 2溫劍水蚤(Thermocyclops)0.024 6模式有爪猛水蚤(Onychocamptus mohammed)0.024 6廣布中劍水蚤(Mesocyclops leuckarti)0.123 0長額象鼻溞(Bosmina longirostris)0.204 9彎尾溞(Camptocercus)0.024 6前節(jié)晶囊輪蟲(Asplanchna priodonta)0.030 7無節(jié)幼體(Nauplius)0.461 1

3.4 水質(zhì)理化指標(biāo)

舞陽河水質(zhì)理化指標(biāo)檢測結(jié)果(表5)表明：WT、SD、DO、EC、TDS和pH的均值分別為20.96℃ 、1.38m、7.13mg·L-1、331.68us·cm-1、233.95mg·L-1和8.19。S8采樣點的WT最高，為23.27℃；S2采樣點的SD最高，為2.33m；S4、S5采樣點的DO相對較高，分別為8.86、8.85mg·L-1；S6、S8采樣點的EC相對較高，分別為399.13、395.37us·cm-1；S6、S7采樣點的TDS相對較高，分別為289.40 、274.00mg·L-1；各采樣點的pH都為弱堿性。

表5 舞陽河各采樣點理化指標(biāo)檢測結(jié)果Tab.5 Physicochemical factors of each sampling point in Wuyang River采樣點WT/℃SD/mDO/(mg·L-1)EC(us·cm-1)TDS(mg·L-1)pHS120.370.906.99269.63192.508.35S222.832.335.67265.27179.278.63S320.270.487.01283.53203.337.79S420.572.018.86314.83223.338.31S520.782.138.85345.67244.238.27S619.671.106.09399.13289.408.07S719.831.196.74379.97274.007.99S823.270.906.82395.37265.538.14

3.5 多樣性指數(shù)評價

3.5.1 浮游植物

計算結(jié)果(圖4)顯示：舞陽河浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Margalef指數(shù)(D)和Pielou均勻度指數(shù)(J′)的均值分別為2.05、2.99 和0.63。根據(jù)以上結(jié)果對舞陽河進行整體評價，結(jié)果表明，舞陽河為輕污染。

圖4 舞陽河浮游植物多樣性指數(shù)Fig.4 The phytoplankton diversity index

3.5.2 浮游動物

計算結(jié)果(圖5)顯示：舞陽河浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Margalef指數(shù)(D)和Pielou均勻度指數(shù)(J′)的均值分別為2.81 、2.33 和0.81。根據(jù)以上結(jié)果對舞陽河進行整體評價，結(jié)果表明，舞陽河為輕污染。

圖5 舞陽河浮游動物多樣性指數(shù)Fig.5 The zooplankton diversity index

4 結(jié)論與討論

4.1 浮游植物和浮游動物群落

舞陽河共鑒定出107種浮游植物，主要隸屬于硅藻門、綠藻門和藍藻門，與國內(nèi)眾多河流研究結(jié)果相似[22-23]，其平均豐度為1458ind·L-1，其中優(yōu)勢種6種，以硅藻門優(yōu)勢種種數(shù)最多。溫度是影響浮游植物生長與繁殖的關(guān)鍵環(huán)境因子之一[24]，能夠影響浮游植物體內(nèi)酶的活性和細(xì)胞代謝周期，進而影響浮游植物獲取營養(yǎng)鹽的能力及其生長和繁殖的速度[25]，在S8采樣點(舞陽河玉屏城鎮(zhèn))，浮游植物豐度相對較高，且該處的水溫偏高。流速是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的重要因素，在河流生態(tài)系統(tǒng)中，較高的流速會降低藻類的沉降速率，不利于藻類的生長[26]。舞陽河浮游植物群落結(jié)構(gòu)為硅藻-綠藻-藍藻門型，硅藻門外殼具有較硬的硅質(zhì)，且耐摩擦和耐滾動，在河流水域中有生長優(yōu)勢[27-28]，而藍藻門與綠藻門則適宜在靜止或弱紊水體中生長[29]，無論是在群落結(jié)構(gòu)上，還是優(yōu)勢種種數(shù)上，硅藻類都占絕對優(yōu)勢。

安婉玉等[30]、吳湘香等[31]的調(diào)查結(jié)果顯示，河流浮游動物都以輪蟲類為主，舞陽河共鑒定出50種浮游動物，隸屬4門39屬，也以輪蟲類為主，其平均豐度為20ind·L-1。舞陽河共有浮游動物優(yōu)勢種8種，以橈足類無節(jié)幼體的優(yōu)勢度(Y=0.461 1)最大，證明舞陽河水體懸浮細(xì)菌資源量豐富[19]，橈足類無節(jié)幼體有較充足的食物來源。浮游動物游泳能力弱，對湍急流水的抵抗能力弱[32]，相比于其它采樣點，S2(舞陽湖水庫)和S7(舞陽河鎮(zhèn)遠(yuǎn)城鎮(zhèn)庫區(qū))采樣點的浮游動物豐度相對偏高。水溫能夠影響浮游動物的生長與繁殖，決定著浮游動物的體溫和新陳代謝速率[33]，水溫對浮游動物的攝食效率、生長與繁殖以及群落的演替都起到了積極作用[34]，S8采樣點的水溫最高，其浮游動物的豐度也相對較高。

同為庫區(qū)的S2和S7采樣點，其浮游植物與浮游動物的豐度都相對較高，說明湍急的水流對浮游植物與浮游動物群落的影響都是巨大的。在S3(舞陽河黃平城鎮(zhèn))、S7和S8采樣點，浮游植物與浮游動物的豐度都呈不規(guī)則升高或者降低，其影響因子還需進一步研究。

4.2 浮游植物和浮游動物生物多樣性

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)能夠反映區(qū)域群落多樣性，Margalef豐富度指數(shù)(D)能反映群落物種數(shù)目多寡，Pielou均勻度指數(shù)(J′)能反映群落物種分配狀況。根據(jù)浮游植物與浮游動物以上3種指數(shù)對舞陽河水質(zhì)進行評價，評價結(jié)果均為舞陽河水質(zhì)是輕污染，與2012年局部的調(diào)查結(jié)果相比[13]，舞陽河水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，說明近年國家相關(guān)政策對水環(huán)境的保護是有成效的。一般而言，較為穩(wěn)定的群落具有較高的多樣性和均勻度[35]，舞陽河各采樣點浮游植物比浮游動物多樣性和均勻度更高，浮游動物對水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動具承上啟下的作用，為次級消費者[5]，相比于浮游植物，其影響更大。