龍崗河流域底棲動物群落結(jié)構(gòu)

官昭瑛,鄭訓(xùn)皓,黃思源,林嘉智,溫俊穎,賴震海,周日建,肖亞迪,董一博,徐曉霞

(1.深圳技師學(xué)院應(yīng)用生物技術(shù)系，廣東 深圳 518116;2.暨南大學(xué)生態(tài)學(xué)系，廣東 廣州 510632)

河流生態(tài)系統(tǒng)是水-陸物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要通道，具有調(diào)節(jié)氣候、改善環(huán)境以及維護(hù)生物多樣性等眾多功能[1-2]。底棲動物是河流生態(tài)系統(tǒng)生物群落的關(guān)鍵組分，是河流食物鏈(網(wǎng))的中間環(huán)節(jié)，特別是其對生境的選擇和適應(yīng)的特性，已成為表征河流環(huán)境狀況的重要指示生物類群，是河流生態(tài)系統(tǒng)的研究熱點之一[3-5]。與魚類和藻類等其它河流生物相比，底棲動物具有易于辨認(rèn)和采集、分布范圍廣和對水質(zhì)變化較敏感等優(yōu)點[6]。我國目前已將底棲動物調(diào)查與分析作為評估河流生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的常規(guī)工作[7]。

由于人類活動頻繁，諸如森林砍伐、工(農(nóng))業(yè)廢水排放、生活污水等，對現(xiàn)存的河流生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞，而保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康不僅僅是保障水質(zhì)的安全，更重要的是河流生物群落結(jié)構(gòu)的完整性，底棲動物的群落是其中的重要組成部分[8]。河流健康問題是人類生存與可持續(xù)發(fā)展的重要問題，通過底棲動物群落分析，把握河流環(huán)境現(xiàn)狀，是制定河流健康維護(hù)的科學(xué)措施的前提[9-11]。

我國國土面積遼闊、氣候迥異、流域生境差異等造成底棲動物群落結(jié)構(gòu)差異及多樣化[12-13]。龍崗河是深圳行政區(qū)域內(nèi)生態(tài)與服務(wù)功能狀態(tài)最好的大型河流，集防洪、發(fā)電、供水、灌溉、航運等于一體。本研究主要針對龍崗河流域底棲動物資源進(jìn)行調(diào)查，分析其群落結(jié)構(gòu)及其影響因素，為反映流域生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀提供科學(xué)的本底資料，同時為建立適合龍崗河的生態(tài)健康評價技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 龍崗河流域概況

龍崗河地處亞熱帶地區(qū)，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，發(fā)源于梧桐山北麓，是東江二級支流淡水河的干流，流經(jīng)橫崗、坪地、坪山，在下陂連接淡水河，流域面積423 km2，平均流量8.73 m3/s。龍崗河流域的主要支流有十多條，其中橫崗境內(nèi)的梧桐山河與大康河在西北邊匯合并入龍崗河干流；龍崗境內(nèi)有愛聯(lián)河、黃龍河、回龍河、南約河等四條河，分別在西部和北部匯入龍崗河；在坪地境內(nèi)有丁山河、同樂河、黃沙河、田坑水等四條河，在北部匯入干流；坑梓境內(nèi)田坑水、田腳水及惠陽的部分支流匯入龍崗河，出龍崗區(qū)后匯入淡水河。整體來看，龍崗河流域上游為低山丘陵區(qū)，中下游為陵地帶，地形比較復(fù)雜。

1.2 采樣方法

于2017年7月、9月和11月，對龍崗河流域源頭(梧桐山)至下游河段(田腳水靠近淡水河河段)共20個河段進(jìn)行監(jiān)測(圖1)。在河流的水流方向下方用D形抄網(wǎng)(網(wǎng)孔40目)、索伯網(wǎng)(網(wǎng)孔40目)分別進(jìn)行定性、定量樣品的取樣，配合隨機(jī)檢查水中各種基質(zhì)取樣，定量樣品采集面積為0.09 m2，設(shè)置3組平行。所有樣品現(xiàn)場沖洗初步挑揀后，用80%乙醇固定帶回實驗室進(jìn)行種類鑒定和計數(shù)。

1.3 攝食功能群劃分

底棲動物的鑒定主要依照Merritt and Cummins等[14-16]，鑒定水平基本達(dá)到屬級，部分鑒定到科或種。功能攝食類群的劃分則參照Barbour、Merrit和劉建康等的劃分方法[14-17]。將采集到的底棲動物劃分為5個主要功能攝食類群，分別為收集者(Gather-collectors,GC)、捕食者(Predators,PR)、刮食者(Scrapers, SC)、撕食者(Shredders,SH)和濾食者(Filter-collectors,FC)。

1.4 環(huán)境指標(biāo)測定

每次采樣期間在各采樣河段現(xiàn)場測量水體的pH值、水溫(WT)、流速(CV)、溶氧(DO)、電導(dǎo)率(CON)、氨氮(N)和水深(WD)。其中pH值、水溫(WT)、溶氧(DO)、氨氮(N)和電導(dǎo)率(CON)用YSI ProPlus手持式多參數(shù)水質(zhì)分析儀測定，水深(WD)用刻度尺測定，流速(CV)用Global Water直讀式流速儀FP111測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 底棲動物物種組成和時空動態(tài)

本次研究在龍崗河流域共檢出底棲動物58種，隸屬于15目43科57屬，它們分別隸屬于節(jié)肢動物門的昆蟲綱，包括蜉蝣目、襀翅目、蜻蜓目、毛翅目、雙翅目、鱗翅目和半翅目的水生昆蟲；以及軟體動物門的腹足綱、瓣鰓綱；蛭綱、寡毛綱和甲殼綱。其中水生昆蟲48種，分屬7目34科，占總數(shù)的83%；軟體動物6種，分屬5目6科，占總數(shù)的10%；環(huán)節(jié)動物2種，分屬1目1科，占總數(shù)的3%；甲殼動物1種，分屬1目1科，占總數(shù)2%；蛭類1種，分屬1目1科，占總數(shù)2%。

龍崗河底棲動物種類的時空變化趨勢為：從上游至下游河段底棲動物種類數(shù)逐漸減少；底棲動物種類數(shù)變化呈顯著的季節(jié)性波動(P<0.01)，枯水期(11月)采集的種類較多。龍崗河常見的底棲動物中，以耐污類群的搖蚊類的出現(xiàn)頻次最高(圖2)，這可能與河流所處區(qū)域大部分貼近居民區(qū)有關(guān)。一些較為敏感的類群中，以毛翅目最普遍，主要為紋石蛾(Hydropsyche sp.)和短脈紋石蛾(Cheumatopsyche sp.)；其次是蜉蝣類，常見的蜉蝣有四節(jié)蜉(Baetis sp.)、紅斑似動蜉(Cinygmina rubromaculata)、宜興似動蜉(Cinygmina yixingensis)、細(xì)蜉(Caenis sp.)等。敏感類群，如EPT類群(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)和軟體動物(如河蜆Corbicula fluminea)主要分布于上、中游河段，說明下游河段水體可能受到一定程度的污染。

此外，龍崗河流域底棲動物平均密度為1021 ind·m-2，呈現(xiàn)從上游至下游遞減的趨勢。某些類群表現(xiàn)出較高的生境選擇性，如上游河段和源頭支流中，蜻蜓目的一些種類，如華艷色蟌(Neurobasis chinensis)集中分布于水草豐滿的河邊生境以及樹蔭遮蔽的深潭。而似動蜉則集中在水流較急的淺灘的石塊下分布。

注：sp4：曉褐蜻(Trithemis aurora)；sp11：短脈紋石蛾(Cheumatopsyche sp.)；sp12：紋石蛾(Hydropsyche sp.)；sp17：四節(jié)蜉(Baetis sp.)；sp23：細(xì)蜉(Caenis sp.)；sp24：紅斑似動蜉(Cinygmina rubromaculata)；sp25：宜興似動蜉(Cinygmina yixingensis)；sp30：長角泥甲(Elmis sp.)；sp31：扁泥甲(Psephenidae sp.)；sp35：搖蚊(Chironomus sp.)；sp37：無突搖蚊(Ablabesmyia sp.)；sp40：大蚊(Tipula sp.)；sp53：短溝蜷(Semisulcospira sp.)；sp54：河蜆(Corbicula fluminea)；sp56：蘇氏尾鰓蚓(Branchiura sowerbyi)；sp57：霍甫水絲蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)。

2.2 底棲動物多樣性和攝食功能群

河段間底棲動物多樣性差異顯著(P<0.05)，以龍崗河上游的源頭支流(梧桐山河)的底棲動物多樣性最高(Shannon-wiener指數(shù)≈2.59)。河段間底棲動物攝食功能群亦存在差異，其中全流域共采集捕食者24種、濾食者和收集者15種、刮食者14種、撕食者5種。其中龍崗河上游及其源頭支流5種攝食功能類群均有分布，而下游河段僅有收集者(或濾食者)、捕食者和刮食者。撕食者類群，如鱗石蛾等，主要分布于植被覆蓋度較高以及水中凋落物較多的河段。

2.3 底棲動物群落與環(huán)境因子的關(guān)系

冗余分析(RDA)和蒙特卡羅置換檢驗結(jié)果表明：影響底棲動物物種組成和分布的環(huán)境因子為電導(dǎo)率(CON)和流速(CV)(P<0.05)。其中，流速(CV)是影響龍崗河流域底棲動物分布的最主要環(huán)境因素(F=3.52，P=0.003)。其它環(huán)境因子與底棲動物群落間的關(guān)系不顯著。

3 討論

底棲動物作為河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其群落結(jié)構(gòu)能夠很好地反映河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況[2-3，12]。本研究分析了龍崗河流域不同河段底棲動物群落結(jié)構(gòu)的差異，可為該河流水質(zhì)及生態(tài)現(xiàn)狀的評估和管理提供依據(jù)。龍崗河上游河段，特別是源頭支流，水質(zhì)清澈、植被覆蓋度和底質(zhì)異質(zhì)性高，部分河段處于梧桐山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，受到人為干擾少；因此，底棲動物種類豐富，密度和生物多樣性均高于中下游河段，體現(xiàn)出自然保護(hù)區(qū)對生物多樣性和河流健康的天然維護(hù)作用。另外，從攝食功能類群結(jié)構(gòu)來看，上游河段攝食功能群組成符合河流連續(xù)統(tǒng)理論[19]，即沿著河流的上游至下游區(qū)域，底棲動物攝食功能群呈現(xiàn)一定的變化趨勢；上游河段攝食功能群種類豐富，以撕食者和收集者為主，而下游河段以收集者占絕對優(yōu)勢，撕食者比例小甚至消失。

本研究的河流地處廣東省深圳市，隸屬于東江水系，流域地形比較復(fù)雜，且主要河段流經(jīng)居民區(qū)，人類活動較頻繁，主要污染為面源的生活污水。因此，由于龍崗河跨度較長，經(jīng)過河流流經(jīng)河段中污染物和干擾因素的不斷累積[20]，很有可能導(dǎo)致下游河段底棲動物群落結(jié)構(gòu)改變和生物多樣性的降低。此外，電導(dǎo)率和流速是影響龍崗河底棲動物種類組成和分布的主要因素。而流速是最主要的環(huán)境因素，這與一些研究的結(jié)果相一致[21-22]。底棲動物對河流生境的選擇還體現(xiàn)在底質(zhì)狀況上，特別是一些敏感類群(如鱗石蛾)需要樹蔭遮蔽度較高、水中粗顆粒有機(jī)質(zhì)較多的生境[17]，或是蜻蜓目的一些類群常在沙質(zhì)底生境分布[23]；本研究調(diào)查過程中亦發(fā)現(xiàn)了類似的生境適應(yīng)趨勢，但由于大部分中下游河段由于渠道化嚴(yán)重，或難涉水問題，底質(zhì)數(shù)據(jù)不夠完善，將在下一步的研究加以改進(jìn)和探討。