为研究大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物的群落结构特征与环境因子间的关系,分别于2018年5月,7月,10月采集了大佳河保护区内挠力河流域的6个采样点的样品,共鉴定出后生浮游动物63种,其中轮虫42种,占总物种数的67%;枝角类10种,占总物种数的16%;桡足类11种,占总物种数的17%。后生浮游动物的丰度和生物量季节差异显著,均为夏季最高,春季最低。各季节优势种更替明显,春季枝角类和桡足类占主要优势地位,夏季和秋季以轮虫和桡足类占主要优势地位,运用冗余分析(RDA)探究不同季节后生浮游动物优势种与环境因子的关系,结果表明,不同季节影响后生浮游动物群落的环境因子有所不同,pH是影响后生浮游动物群落变化的主要环境因子。 In order to study the relationship between community structure and environmental factors of metazooplankton in Naoli River of Dajiahe nature reserve, samples were collected from 6 sampling sites in May, July and October, 2018. 63 species of metazooplankton were identified, of which 42 species were rotifers, accounting for 67%; 10 species were cladocera, accounting for 16%, and 11 species were copepods, accounting for 17%. The abundance and biomass of metazooplankton had significant seasonal differences, which were the highest in summer and the lowest in spring. The dominant species changed obviously in each season, cladocera and copepods dominated in spring, rotifers and copepods dominated in summer and autumn. Redundancy analysis (RDA) was used to explore the relationship between dominant species of metazooplankton and environmental factors in different seasons. The results showed that environmental factors affecting metazooplankton community were different in different seasons. pH was the main environmental factor affecting the change of metazooplankton community.
李上,柴一涵,于天翼,赵予熙,柳迪,孙旭,于洪贤*
东北林业大学,哈尔滨
收稿日期:2019年8月24日;录用日期:2019年9月9日;发布日期:2019年9月16日
为研究大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物的群落结构特征与环境因子间的关系,分别于2018年5月,7月,10月采集了大佳河保护区内挠力河流域的6个采样点的样品,共鉴定出后生浮游动物63种,其中轮虫42种,占总物种数的67%;枝角类10种,占总物种数的16%;桡足类11种,占总物种数的17%。后生浮游动物的丰度和生物量季节差异显著,均为夏季最高,春季最低。各季节优势种更替明显,春季枝角类和桡足类占主要优势地位,夏季和秋季以轮虫和桡足类占主要优势地位,运用冗余分析(RDA)探究不同季节后生浮游动物优势种与环境因子的关系,结果表明,不同季节影响后生浮游动物群落的环境因子有所不同,pH是影响后生浮游动物群落变化的主要环境因子。
关键词 :挠力河,后生浮游动物,群落结构,环境因子
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后生浮游动物作为水生态系统中的次级生产者,在河流生态系统食物网中起着至关重要的作用,既能为鱼类提供食物来源,又能牧食浮游植物,影响其种类和数量 [
大佳河省级自然保护区位于黑龙江省饶河县境内,总面积72,604公顷,地处挠力河与乌苏里江交汇处,北临挠力河,东靠乌苏里江。因其两条河流周边的生态环境和地理位置不同,将保护区分为两个部分,即北部湿地沼泽区和东部山地森林区 [
根据大佳河保护区内挠力河流经的周边环境特点共设置6个采样点,具体名称和编号分别为:小佳河镇北大桥(S1)、桦林村北姜子家鱼池西(S2)、桦林村老等窝(S3)、菜嘴子村(S4)、西丰镇河北村西大桥(S5)和莲花村(S6),见图1。分别于2018年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(10月)进行三次水样及浮游动物样品的采集。
轮虫用采水器采集1 L水样,加入10 ml Lugol试剂进行固定,静置48 h后,虹吸至30 ml。计数时
图1. 挠力河流域采样点分布
吸取1 ml置于浮游动物计数框内全片计数。枝角类和桡足类用5 L采水器,采4次,共采取20 L水样,用25#浮游生物网过滤,加入5%的甲醛溶液进行固定。镜检时,将样品摇匀,吸取1 ml置于浮游动物计数框内全片计数。轮虫鉴定依据《中国淡水轮虫志》 [
水温(WT)、电导率(Cond)、pH值、氨氮( NH 4+ -N 3 − )、硝氮( NO 3 − )、氯离子( cl − )和浊度(Tur)使用YSI-6600便携式多功能水质分析仪现场测定,透明度(SD)用塞奇氏盘测得。另采集1 L水样带回实验室,依据《水和废水监测分析方法》 [
后生浮游动物优势度的计算公式 [
Y = ( n i / N ) × f i
式中,ni为第i种浮游动物的个体数,fi为第i种出现的频率(%),N为所有物种的总个数,取优势度Y > 0.02的种为优势种。
运用CANOCO for Windows 4.5软件分析后生浮游动物群落结构与环境因子的关系,分别将春季、夏季、秋季除PH外的所有数据进行lg(x + 1)的处理,使之趋于正态分布,首先进行去趋势对应分析(DCA),DCA结果显示三个季节排序轴最长梯度长度值均小于4,因此选用冗余分析(RDA)对后生浮游动物群落结构具有影响的环境因子进行分析。
大佳河保护区内挠力河流域水体理化指标如表1所示,各季节理化因子的平均值呈现出季节性差异。水温、浊度和氯离子浓度夏季最高,透明度、pH值、生物需氧量、铵态氮、硝酸盐和总氮含量秋季最高,水温和氯离子浓度秋季最低。春季各理化因子指标平均值均介于夏秋两季之间,氯离子浓度和浊度三季差异显著,pH值、电导率和总磷含量季节差异不大。
环境因子 | 春季(5月) | 夏季(7月) | 秋季(10月) |
---|---|---|---|
水温(℃) | 22.03 ± 1.22 | 27.54 ± 0.71 | 12.70 ± 0.48 |
透明度(cm) | 24.50 ± 12.37 | 23.17 ± 13.08 | 39.33 ± 7.34 |
PH值 | 7.53 ± 0.48 | 8.35 ± 0.48 | 8.59 ± 0.19 |
电导率(ms/m) | 0.21 ± 0.07 | 0.18 ± 0.05 | 0.10 ± 0.03 |
氯离子(mg/L) | 100.36 ± 47.41 | 176.45 ± 68.53 | 2.29 ± 2.36 |
铵态氮(mg/L) | 0.60 ± 0.46 | 0.31 ± 0.10 | 1.91 ± 1.45 |
硝酸盐(mg/L) | 0.23 ± 0.14 | 0.11 ± 0.04 | 0.43 ± 0.27 |
浊度(NTU) | 73.40 ± 41.11 | 105.52 ± 125.37 | 11.13 ± 5.56 |
生物需氧量(mg/L) | 3.48 ± 2.60 | 1.73 ± 1.12 | 4.30 ± 1.39 |
总氮(mg/L) | 6.39 ± 1.20 | 9.45 ± 1.27 | 11.79 ± 2.07 |
总磷(mg/L) | 0.02 ± 0.01 | 0.03 ± 0.01 | 0.03 ± 0.01 |
表1. 大佳河保护区挠力河流域各季节理化因子
注:表中数据为平均值 ± 标准差。
挠力河流域共鉴定出后生浮游动物63种,其中轮虫42种,占总物种数的67%,枝角类10种,占总物种数的16%,桡足类11种,占总物种数的17% (表2)。从季节上看,秋季(35种) > 夏季(29种) > 春季(15种),三个季节出现的物种差异较大。春季优势种为短尾秀体溞、隆线溞、长刺溞、近邻剑水蚤和无节幼体;夏季优势种为针簇多肢轮虫、长三肢轮虫、近邻剑水蚤、爪哇小剑水蚤和无节幼体;秋季优势种为螺形龟甲轮虫、曲腿龟甲轮虫、针簇多肢轮虫和无节幼体。
种类 | 拉丁名 | 优势度 | ||
---|---|---|---|---|
春季 | 夏季 | 秋季 | ||
轮虫 | Rotifera | |||
圆皺腔轮虫 | Lecane niothis | 0.000557 | — | — |
囊形单趾轮虫 | Monostyla bulla | 0.003344 | — | — |
针蔟多肢轮虫 | Polyarthra trigla | 0.000557 | 0.069124 | 0.031083 |
---|---|---|---|---|
双尖沟状狭甲轮虫 | Colurella umcinaata forma bicuspidata | — | 0.000768 | 0.000536 |
钩状狭甲轮虫 | Colurella uncinata | — | 0.000192 | — |
壶状臂尾轮虫 | Brachionus urceus | — | 0.000768 | — |
角突臂尾轮虫 | Brachionus angularis | — | 0.000192 | 0.001072 |
萼花臂尾轮虫 | Brachionus calyciflorus | — | 0.00384 | — |
裂足臂尾轮虫 | Brachionus diversicornis | — | 0.008641 | — |
方形臂尾轮虫 | Brachionus quadridentatus | — | 0.004992 | — |
浦达臂尾轮虫 | Brachionus budapestiensis | — | 0.014209 | — |
矩形龟甲轮虫 | Keratella quadrata | — | 0.000768 | — |
蹄形腔轮虫 | Lecane ungulata | — | 0.002304 | — |
暗小异尾轮虫 | Trichocerca pusilla | — | 0.002304 | — |
长刺异尾轮虫 | Trichocerca longiseta | — | 0.010753 | — |
冠饰异尾轮虫 | Trichocerca lophoessa | — | 0.003072 | — |
颈环同尾轮虫 | Diurella collaris | — | 0.000768 | 0.000536 |
对棘同尾轮虫 | Diurella stylata | — | 0.00192 | — |
韦氏同尾轮虫 | Diurella weberi | — | 0.001152 | 0.000536 |
长三肢轮虫 | Filinia longiseta | — | 0.033794 | — |
尾猪吻轮虫 | Dicranophorus caudatus | — | 0.001536 | 0.000536 |
卜氏晶囊轮虫 | Asplanchna brightwelli | — | — | 0.000536 |
钝角狭甲轮虫 | Colurella obtusa | — | — | 0.000536 |
螺形龟甲轮虫 | Keratella cochlearis | — | — | 0.057878 |
曲腿龟甲轮虫 | Keratella valga | — | — | 0.020364 |
罗氏腔轮虫 | Lecane ludwigii | — | — | 0.000536 |
尖棘腔轮虫 | Lecane arcula | — | — | 0.000536 |
简单前翼轮虫 | Proales simplex | — | — | 0.001072 |
暧昧前翼轮虫 | Proales fallaciosa | — | — | 0.008039 |
小链巨头轮虫 | Cephalodella catellina | — | — | 0.003751 |
截头巨头轮虫 | Gephalodella incila | — | — | 0.000536 |
小巨头轮虫 | Gephalodella exigna | — | — | 0.000536 |
细异尾轮虫 | Trichocerca gracilis | — | — | 0.006431 |
腕状同尾轮虫 | Diurella brachyura | — | — | 0.004287 |
特异同尾轮虫 | Diurella insignis | — | — | 0.000536 |
弧形彩胃轮虫 | Chromogaster testudo | — | — | 0.000536 |
卵形彩胃轮虫 | Chromogaster ovalis | — | — | 0.000536 |
腹足腹尾轮虫 | Gastropus hyptopus | — | — | 0.004823 |
---|---|---|---|---|
小型腹尾轮虫 | Gastropus minor | — | — | 0.001608 |
象形拟哈林轮虫 | Pseudoharringia semilis | — | — | 0.00268 |
舞跃无柄轮虫 | Ascomorpha saltans | — | — | 0.010718 |
团藻无柄轮虫 | Ascomorpha volvocicola | — | — | 0.000536 |
枝角类 | Cladocera | |||
短尾秀体溞 | Diaphanosoma brachyurum | 0.125418 | — | — |
隆线溞 | Daphnia carinata | 0.119844 | — | — |
长刺溞 | Daphnia longispina | 0.06689 | — | — |
锯顶低额溞 | Simocephlaus serrulatus | 0.001115 | — | — |
方形网纹溞 | Ceriodaphnia quadrangula | 0.005574 | — | — |
象鼻溞 | Bosmina sp. | 0.001115 | — | — |
颈沟基合溞 | Bosminopsis deitersi | 0.001115 | — | — |
狭形顶冠溞 | Acroperus angustatus | 0.00223 | — | — |
老年低额溞 | Simocephalus vetulus | — | 0.000192 | — |
透明薄皮溞 | Leptodora kindti | — | 0.006912 | — |
桡足类 | Copepoda | |||
细巧华哲水蚤 | Sinocalanus tenellus | 0.000557 | — | — |
近邻剑水蚤 | Cyclops vicinus | 0.078038 | 0.030722 | 0.005359 |
无节幼体 | Nauplii | 0.354515 | 0.265937 | 0.313505 |
棘猛水蚤 | Attheyella sp. | 0.004459 | 0.000384 | 0.004823 |
广布中剑水蚤 | Microcyclops leuckarti | — | 0.009793 | 0.001608 |
矮小拟镖剑水蚤 | Paracyclopina nana | — | 0.000768 | 0.00268 |
爪哇小剑水蚤 | Microcyclops javamnus | — | 0.030722 | 0.014469 |
毛饰拟剑水蚤 | Paracyclops fimbriatus | — | 0.010753 | — |
厚足荡镖水蚤 | Neutrodiaptomus pachypoditus | — | 0.009217 | — |
锯缘真剑水蚤 | Eucyclops serrulatus | — | — | 0.002144 |
粗壮温剑水蚤 | Thermocyclops dybowskii | — | — | 0.002144 |
表2. 后生浮游动物种类及优势度
挠力河流域各采样点后生浮游动物的丰度及生物量如表3、表4所示,各季节后生浮游动物丰度和生物量差异显著,春季、夏季、秋季后生浮游动物的总丰度分别为165 ind/L、13,671 ind/L、和4897 ind/L;总生物量分别为1.27 mg/L、6.85 mg/L和1.66 mg/L。由图2可以看出,除春季2#、3#采样点外,其余各季节各采样点丰度上均以轮虫占据绝对优势。春季枝角类在生物量上占较大优势,夏、秋两季均为轮虫占优势(图3)。
采样点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
春季 | 轮虫 | 30 | 0 | 0 | 60 | 30 | 30 |
枝角类 | 2.65 | 1.8 | 2.5 | 0.55 | 0.2 | 0.05 | |
桡足类 | 1.1 | 1.2 | 2.55 | 0.6 | 1.4 | 0.1 | |
夏季 | 轮虫 | 0 | 13080 | 120 | 360 | 30 | 60 |
枝角类 | 0 | 0.35 | 0.1 | 0 | 0.05 | 0.15 | |
桡足类 | 0 | 7.3 | 1.4 | 0.95 | 5.2 | 5.15 | |
秋季 | 轮虫 | 30 | 4080 | 690 | 30 | 30 | 30 |
枝角类 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
桡足类 | 0.1 | 5.6 | 1.05 | 0 | 0.5 | 0.15 |
表3. 不同季节后生浮游动物丰度值(ind/L)
采样点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
春季 | 轮虫 | 0.0165 | 0 | 0 | 0.006 | 0.003 | 0.0018 |
枝角类 | 0.44 | 0.264 | 0.3315 | 0.0515 | 0.008 | 0.01 | |
桡足类 | 0.0234 | 0.0251 | 0.0378 | 0.0052 | 0.0478 | 0.0003 | |
夏季 | 轮虫 | 0 | 5.5668 | 0.0384 | 0.0954 | 0.0165 | 0.0195 |
枝角类 | 0 | 0.35 | 0.1 | 0 | 0.007 | 0.15 | |
桡足类 | 0 | 0.1711 | 0.0189 | 0.0085 | 0.2068 | 0.0994 | |
秋季 | 轮虫 | 0.0024 | 1.4981 | 0.0917 | 0.0012 | 0.0021 | 0.0012 |
枝角类 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
桡足类 | 0.0027 | 0.0474 | 0.0089 | 0 | 0.0033 | 0.0028 |
表4. 不同季节后生浮游动物生物量(mg/L)
图2. 各采样点不同类群相对丰度
图3. 各采样点不同类群相对生物量
分别将各季节后生浮游动物优势种与环境因子进行冗余分析(RDA),RDA结果显示(图4),春季前两轴的特征值分别为0.770和0.188,共解释种属累积方差值的95.8%,从图中物种与环境因子的夹角可以看出短尾秀体溞和隆线溞与浊度和铵态氮浓度呈正相关,与pH呈负相关,近邻剑水蚤、无节幼体和长刺溞与流速呈显著正相关;夏季前两轴的特征值分别为0.909和0.082,共解释种属累积方差值的99.1%,长三肢轮虫和近邻剑水蚤与pH和总氮呈显著正相关,针簇多肢轮虫和爪哇小剑水蚤与电导率呈显著正相关;秋季前两轴的特征值分别为0.995和0.005,共解释种属累积方差值的100%,螺形龟甲轮虫、曲腿龟甲轮虫和针簇多肢轮虫与铵态氮浓度呈正相关。整体来看,不同季节影响后生浮游动物群落的环境因子有所不同,pH是影响后生浮游动物群落变化的关键因子。
图4. 后生浮游动物与环境因子RDA分析
通过调查显示,大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物群落季节差异显著,种类呈现出秋季最多,夏季次之,春季最少的特点,其中轮虫出现的种类最多,枝角类和桡足类的种类数量较少,且枝角类在秋季没有出现。由于轮虫具有个体小、适应性强、世代周期短的特点,因此常常能在淡水水体中占优势地位。夏秋季节,挠力河浮游植物以蓝藻和绿藻为主,蓝藻会对滤食性枝角类产生较大危害,抑制其摄食作用 [
挠力河不同季节后生浮游动物群落内优势种更替明显,春季枝角类和桡足类占主要优势地位,夏季和秋季以轮虫和桡足类占主要优势地位,无节幼体在春、夏、秋三季均为优势种,有研究显示 [
本文通过对各季节后生浮游动物优势种与水环境因子进行RDA分析,结果显示,不同季节影响后生浮游动物群落结构的环境因子不同。水体的pH对后生浮游动物的丰度和生物量有重要影响,有研究表明,轮虫和大部分桡足类适于在碱性水体中中生存,枝角类对较高和较低的PH值非常敏感,一般生活于中性、酸性或微碱性的水体中 [
1) 大佳河保护区挠力河流域共鉴定后生浮游动物63种,其中轮虫42种,枝角类10种,桡足类11种,以轮虫为主,枝角类和桡足类种数较少。
2)大佳河保护区挠力河流域后生浮游生物的丰度和生物量呈现夏季 > 秋季 > 春季的趋势,季节性差异显著。
3) RDA分析结果表明,不同季节影响后生浮游动物群落结构的环境因子有所不同,pH是影响后生浮游动物群落变化的主要环境因子。
4) 采用后生浮游动物的优势种来评价水质,发现各季节优势种大部分为富营养水体指示种,表明水体呈富营养化状态。建议在对大佳河保护区的保护与防治中,加强对挠力河的生态监测力度及对周边污染源的控制。
李 上,柴一涵,于天翼,赵予熙,柳 迪,孙 旭,于洪贤. 大佳河保护区挠力河流域后生浮游动物群落结构特征 Community Structure of Metazooplankton in Naoli River of Dajiahe Nature Reserve[J]. 世界生态学, 2019, 08(04): 259-269. https://doi.org/10.12677/IJE.2019.84035