水体富营养化对大型底栖动物群落结构及多样性的影响

水体富营养化对大型底栖动物群落结构及多样性的影响内容摘要：

第 25 卷 第 3 期 2 00 1年5 月 水 生 生 物 学 报 Vol. 25, N o. 3 ACT A HYDRO BIOL OG ICA SIN ICA May , 2 0 0 1 水体富营养化对大型底栖动物群落结构 及多样性的影响 龚志军 谢 平 唐汇涓 王士达 ( 中国科学院水生生物研究所; 淡水生态与生物技术国家重点实验室; 中国生态系统研究网络东湖湖泊生态系统试验站, 武汉 430072) 摘要 : 在武汉东湖营养水平不同的四个湖区, 对大型底栖动物的群落结构和 物种多样性 进行 周年研究。大型底栖动物的物种多样性与营养水平呈相反趋势, 富营养化导致多样性明显降 低。研究还表明, 霍甫水丝蚓的密度与水体营养 水平呈正相 关系, 在超富 营养水 体中其 密度 最高 , 年平均 3502ind. / m 2, 最高可达 10524ind. / m2 , 这与其 能忍受由 于富营养导 致的低 氧环 境有关; 而在中营养水体中平 均密 度仅 2 7ind. / m 2。 首次讨 论了 中国 长足摇 蚊与 水体营 养 水平的关系, 研究结果显示, 中国长足摇蚊应属超富营养水体的指示种, 但其耐受性较霍甫水 丝蚓差。 关键词: 大型底栖动物; 富营养化; 物种多样性; 多样性指数 中图分类号: Q 178. 1 文献标识码: A 文章编号: 1000- 3207( 2001) 03- 0210- 07 大型底栖动物是水生态系统一个重要的生态类群, 在淡水湖泊和河流中其优势类群 主要包括水栖寡毛类、 软体动物和水生昆虫等, 它们既是鱼类的天然食物资源, 又能起到 较好的水质监测作用, 因此研究它们的结构和功能在理论和实践上都具有重要的意义。 东湖大型底栖动物的研究始于 20 世纪 60 年代, 对东湖大型底栖动物的群落结构有较深 [ 1 5] 入的研究 。进入 80 年代后, 东湖环境条件发生了巨大变化, 一个最明显的现象是湖 泊富营养化日趋严重, 这必将对大型底栖动物产生深刻的影响。本研究的目的就是通过 研究东湖营养水平不同的四个湖区敞水带大型底栖动物的群落结构及其物种多样性, 初 步探讨水体富营养化对大型底栖动物多样性的影响规律。 1 研究方法 1. 1 研究地点 水果湖区, 平也较高; 在武汉东湖设 5 个采样站。 、 站位于大量污水排入营养水平极高的 站位污水口附近, 站离污水口较远; 站位东湖主体郭郑湖的中心, 营养水 和 站位于接纳污水较少、营养水平较低的汤林湖和后湖。在 1998- 1999 年调查期间, 五个采样站均无水生高等植物。 收稿日期: 2000- 03- 10; 修订日期: 2000- 12- 30 基金项目: 国家科技部 973 项目( G2000046800) 资助; 东湖湖泊生态系统开放站资助 作者简介: 龚志军( 1974 通讯作者: 谢 平 ) , 男, 浙江萧山人; 博士生; 主要从事底栖动物生态学研究 3期 龚志军等: 水体富营养化对大型底栖动物群落结构及多样性的影响 大型底栖动物的采集和后处理 1. 2 211 大型底栖动物采集于 1998 年 2 月至 1999 年 1 月, 2 每月进行一次, 采集工具使用 1/ 16m 改良彼德生采泥器, 采得泥样经孔径为 0 45mm 筛 网洗涤, 剩余物带回实验室置白磁盘活体挑出, 样本以 10% 福尔马林溶液固定。标本经 鉴定、 计数和称重后, 换算成每平方米的含量。 物种多样性的研究方法 1. 3 栖动物的物种多样性 [ 6] 用 K- 优势曲线的方法来比较研究东湖四个湖区大型底 ; 物种多样性也用三种指数来表示: 2 M argalef 多样性指数 d= ( S- 1) / lnN; 其中: S= 种类数, N= 总密度( ind. / m ) 。 Simpson 多样性指数 D= 1/ ( ( ni/ N) 2 ) ; 其中: nI = i 种的密度( ind. / m 2 ) , N= 总密 度( ind. / m 2 ) ; Shannon- Wiener 多样性指数 2 { ( n I / N) * ln( n I / N) } ; 其中: n I = i H= - 2 种的密度( ind. / m ) , N= 总密度( ind. / m ) 。 1. 4 盐酸 化学分析方法 对采回的水样立即进行处理或分析。水样经 0 47 m 滤膜过滤, 以 萘胺法测定亚硝态氮( NO2 N) ; 纳氏比色法测定氨氮( NH 4 N) ; 钼蓝比色法测定活 磷( PO 4 P) ; 凯氏定氮法测定总溶解氮( T DN ) 和总氮( T N ) ; 硫酸消解法测定总磷( T P ) 和 总溶解磷( T DP) ; 硝酸盐氮( NO3 N) 用 DX 100 型离子色谱仪测定。硫酸锰和碱性磺化钾 现场固定, 酸化后, 以硫代硫酸钠为滴定剂, 氧化还原法测定溶解氧, 以 PHS II 型 pH 计 直接读取 pH; 用中和法以盐酸滴定测定碱度; 以络黑 T 为指示剂, EDT A 为络合剂, 络合 滴定法测定硬度。 2 结果 2. 1 化学环境 表 1 为五个采样站 14 种化学指标的年平均值。总氮、总溶解氮、 氨氮、 亚硝态氮 、总 表1 Tab. 1 东湖各站水化学指标年均值 Chemical parameters (annual mean) in Lak e Donghu ! ∀ pH - 8. 11 8. 31 8. 35 8. 26 碱度 A lkalinit y ( meg/ L) - 2. 15 2. 16 2. 29 2. 11 硬度 Harness ( 德国度 G . D . ) - 8. 08 7. 84 8. 75 8. 57 二氧化硅 S iO 2 ( mg/ L) - 3. 85 3. 56 3. 65 4. 01 溶解氧( 表层) D O ( U pper layer) ( mg O 2 / L ) - 7. 3 7. 8 8. 6 10. 0 溶解氧( 低层) D O ( Bot tom layer) ( mg O 2 / L ) - 6. 5 7. 0 7. 8 8. 5 总磷 T P ( mg PO 4 / L ) 0. 39 0. 21 0. 12 0. 045 0. 044 总溶解磷 T DP ( mg PO 4 / L) 0. 20 0. 095 0. 040 0. 024 0. 019 活性磷 PO 4 - P ( mg/ L) 0. 16 0. 065 0. 012 0. 0052 0. 0055 总氮 T N - N ( mg/ L) 8. 70 6. 38 4. 29 1. 97 1. 68 总溶解氮 T DN - N ( mg/ L) - 4. 51 3. 69 1. 38 1. 15 氨氮 N H 4 - N ( mg/ L) 2. 33 1. 53 0. 36 0. 094 0. 096 亚硝态氮 N O 2 - N( mg/ L) 0. 23 0. 15 0. 099 0. 036 0. 017 0. 69 1. 18 0. 94 0. 55 0. 33 硝态氮 N O 3 - N( mg/ L) 注: 碱度、硬度、二氧化硅及溶氧引自谢平等 [ 7] , 其余均为当年数据。 水 212 生 生 物 磷、 总溶解磷和活性磷在五个站呈现明显的差异, 即 学 报 > 是表层还是底层都与上述营养盐呈现相反的变化趋势, 即 不规则变化, 最高值未出现在 站, 而是在 站, 且 25 卷 > 、 站, 而溶解氧无论 > < < 站的浓度比 < 站。硝态氮呈 站高。pH 、 碱度、硬度 和二氧化硅浓度的变化则没有明显趋势。 2. 2 大型底栖动物的群落结构 在调查期间, 东湖敞水带五个采样站共鉴定出底栖动物 40 种, 其中软体动物 6 种, 寡 毛类 5 种, 摇蚊 20 种, 其他底栖动物 9 种, 绝大多数为长江中下游湖泊习见种类。5 个采 样站大型底栖动物的种类数最多出现在 站和 站, 共观察到 27 种和 25 种; 种类最少的 出现在 站, 仅发现 7 种; 和 站的种类数介于 和 站与 站之间, 分别为 15 种和 19 种。 东湖 5 个定点观测站大型底栖动物的现存量呈现较大的差别( 表 2) , 最高密度出现 在 站, 达 6120ind. / m 2 , 最低密度出现在 站, 仅 333 4ind. / m 2 , 两者相差近 20 倍; 但生 物量未表现出相应的巨大差异, 最高( 站) 为最低( 站) 的 3 倍左右。从表 3 可以看出 东湖大型底栖动物的密度主要受摇蚊和寡毛类的数量影响, 而软体动物占了全部生物量 的绝大部分。 表2 东湖大型底栖动物的年均密度( ind. / m 2 ) 与生物量( g/ m 2 ) Tab. 2 Annual m ean density ( ind. / m 2 ) and biomass ( g/ m 2 ) of macrozoobenthos in Lake Donghu 站 站 站 站 站 密度 生物量 密度 生物量 密度 生物量 密度 生物量 密度 生物量 软体动物 0 0 5 0. 1 86. 7 27. 9 18 23. 7 9. 3 12. 4 寡毛类 3558 10. 6 3569 12. 6 224. 5 3. 6 38 1. 7 162. 7 3. 3 摇蚊 17 0. 2 2541 10. 6 451. 3 6. 8 248. 7 1. 5 458. 7 4. 7 其他底栖动物 0 0 5. 3 0. 02 19. 3 0. 07 12 1. 1 5. 3 0. 07 合计 3575 10. 8 6120 23. 3 781. 8 38. 4 333. 4 28 636 20. 5 大型底栖动物优势种的密度( ind. / m 2 ) 与生物量( g/ m 2 ) 表3 T ab. 3 Density ( ind. / m2 ) and biomass ( g/ m 2 ) of dominant species of macrozoo