南四湖大型底栖动物群落结构的时空变化

南四湖大型底栖动物群落结构的时空变化

南四湖位于山东省巍山市。这是中国北方最大的淡水湖泊。由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖相连而成。从东南到西北，全长120公里，宽4.5.24.5公里，长约306公里，总面积1266公里。每年的可控蓄水量约为1.7,100,9米。南四湖曾有着丰富的生物物种和稳定的生态系统,但上世纪末的一段时期,由于工农业、运输业的发展和人类活动的负向扰动,南四湖整体自然环境条件有所退化,生态系统受损较重,水生生物类群减少。近年来,山东省加快建设南水北调水污染治理项目,通过建设人工湿地,修复生态环境,削减面源污染等,湖泊水质得到了很大的改善,水生生态系统逐渐恢复,生物种类亦逐渐增多。底栖动物(Zoobenthos)也称为水底动物,一般包括生活史的全部或大部分时间都栖息在水体底部的所有动物。而在大多数水生生态系统中,大型底栖动物的种类、数量以及生物量占所有底栖动物类群的比例为90%以上。因此,大型底栖无脊椎动物种类和数量变化能客观反应水生态系统环境质量状况,对水质评价有重要的指示作用。本研究通过对南四湖大型底栖动物的调查,了其群落的种类组成和数量分布及随时空变化规律,为南四湖水域生态健康评价提供生物学资料依据。1学习方法1.1采样时间和采样点的配置1.1.1采样时间根据南四湖水文状况等环境特征,于2011年春季(4月)、秋季(8月)、冬季(11月)进行3次采样。1.1.2采样点的确定依着生物分布及丰度,地形地貌、植被覆盖情况、污染状况、人口密度、及采样区域的涨水及枯水期等河流湖泊的具体情况,确定11个采样点(见图1)。1.2采泥器的改进底栖动物的采集分为定量采集和定性采集两种方法。定量采集用改良的彼得生式采泥器(0.045m2),每样地采集平行样3个。定性采集为用三角拖网,每样地采集平行样3个。采出的泥样分别用40目网筛洗净后,拣出动物标本用75%酒精固定保存。1.3底栖动物的分离鉴定软体动物鉴定到种,水生昆虫(除摇蚊科幼虫)至少鉴定到科,环节动物(主要是水栖寡毛类)和摇蚊科幼虫至少鉴定到属。水栖寡毛类和摇蚊幼虫等制成装片,用甘油做透明剂,在解剖镜或显微镜下进行鉴定。鉴定主要根据《中国北方摇蚊幼虫》、《北京地区主要寄生虫中间宿主:医学贝类的研究》等资料。每个采样点所采得的底栖动物按不同种类准确地统计个体数。在标本已有损坏的情况下,只统计头部,不统计零散的腹部、附肢等。最后分别算出各个采样点底栖动物的数量。1.4群落物种多样性及分析根据南四湖底栖动物的特点及各样点记录的数据,选取Shannon-wiener物种多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)、Margalef种类丰富度指数(M)对南四湖底栖动物群落进行群落物种多样性及分析。(1)香农-韦纳多样性指数hH=-∑PilnPi(Pi=Ni/N)。其中,N为所有种的个体总数,Ni为第i种的个体数。(2)pielou平整度指数jJ=H/lnS。其中,S为群落中物种的总数目。(3)磁浮列车类型的丰富指数mM=(S-1)∕lnN。其中,N为样品中所有物种的总个体数,S为样品中物种种类总数。2结果与分析2.1南四湖优势种及常见水栖寡毛类物种13种本次调查,采集到大型底栖无脊椎动物3783头,共有49种,隶属于4门19科40属。主要有三大类:软体动物、水栖寡毛类、水生昆虫,其中软体动物19属22种,水栖寡毛类7属10种,水生昆虫10属13种,其它4属4种。软体动物、水栖寡毛类、水生昆虫个体数占比例分别为57.011%、29.680%、13.090%,其它的仅占0.219%(表1)。由表1可知,南四湖优势种有纹沼螺、槲豆螺和水丝蚓属3种。常见种有菱跗摇蚊属、中国圆田螺、霍普水丝蚓等16种。稀有种有刺狭长足摇蚊、龙虱、铜锈环棱螺、管水蚓、指鳃尾盘虫等31种。其中纹沼螺在9个样点中都存在,在5、6及11号采样点数量较多;槲豆螺分布最广,在11个样点中都存在,在4、6、7、10、11号采样点数量较多;水丝蚓属在9个样点中都存在,但是各个样点中数量差异很大,4号样点数量最多,占到各物种总数量的45%,其次为3号样点,水丝蚓属占到各物种总数量的88%,而其他样点中数量很少。各类物种在各个样点分布多少差异较大,软体动物在4号样点数量最多,其它各样点较少且相差不大;软体动物在4、5、6、10、11号样点数量分布较多;水栖寡毛类在4号样点数量最多,达到517头,在3、8、11样点较多,剩余样点较少;其它物种在4、6、10、11样点出现,但是数量很少。综合分析各样点物种种类数,种类数相差不大,1、2、3号采样点较少,其余采样点物种数较多。2.2不同季节、不同种类生物量的季节分布大型底栖动物类群及生物量变化(表2)。通过表2可以看出,各季节优势类群变化不明显,均是水生昆虫、软体动物和水栖寡毛类,其他类群所占的比例较小,均小于1%。各季节的大型底栖动物类群变化不明显,类群构成较稳定。3个季节相比,水生昆虫密度在秋季和冬季密度远远高于春季,软体动物随着秋冬春3季节的变化密度依次降低,水生寡毛类冬季密度达到最大值。在各个季节中,软体动物一直是所占比例最高的类群,为此地区最稳定,最主要的构成类群;寡毛类春季占的比例最少。总体上,大型底栖动物冬季密度较高,春季密度较小。虽然水生昆虫的密度秋季略高于冬季,但是生物量冬季要远远高于秋季和春季,软体动物生物量随秋冬春3季的变化依次减少,水栖寡毛类生物量先减少后增加。在各个季节中,软体动物本身比较稳定,且个体较大,所以生物量数值远远大于其它类群,大型底栖动物总生物量也随着软体动物生物量变化随着秋冬春的季节变化依次降低。2.3不同季节、不同性别、不同季节模型的生长情况表1表3所示,对南四湖大型底栖动物进行多样性分析,可以看出,Shannon-Weiner多样性指数随季节变化明显,大体趋势为秋季、春季明显高于冬季,同一个季节,不同样点数值也存在着差异;Pielou均匀度指数随季节变化规律与多样性指数变化规律基本一致;Margalef种类丰富度指数随季节变化也较为明显,春季数值>秋季>冬季,在各样地差异也较大,在春季,1、2号样点数值仅为1.189、1.365,但是在7、11号样点能分别达到3.052、3.204。3物种组成及群落分布通过物种组成可以看到南四湖主要由软体动物、水栖寡毛类、水生昆虫三类构成,个体数所占比例分别为57.011%、29.680%、13.090%;其它的仅占0.219%。优势种类为纹沼螺、槲豆螺和水丝蚓属共三种。根据物种组成,结合各生物指数综合比较,1号采样点物种种类最少,多样性指数数值、物种丰富度指数值在各个季节均较低,均匀度指数在冬季及春季均较低。此取样点在桥下,地势低洼,为周围工况企业、生活废水等积水点所致。综合比较各湖区,南阳湖物种种类数相对于其它湖区较少,物种个体数以耐污值比较大的水生昆虫及水栖寡毛类较多;独山湖与昭阳湖及微山湖各样点物种种类数相差不大,物种个体数以耐污值较小的软体动物占绝对优势,其它的较少昭阳湖物种个体总数相对较少,所含三类物种均较少,微山湖物种个体数最多,且以软体动物为主。大型底栖动物的密度和生物量的变化要根据水体的具体情况而定,主要看水体中水生昆虫幼虫、软体动物和寡毛类三大类群中哪个类群占主要优势。南四湖大型底栖动物类群现存量的季节变化,各季节优势类群变化不明显,均是水生昆虫、软体动物和水栖寡毛类,其他类群所占的比例较小,均小于1%。数据显示,软体动物在密度、生物量上占绝对的优势,尤其是在生物量上每个季节的软体动物生物量都占到总大型底栖动物生物量的95%以上。三大类群的密度及生物量有一定的关系,但不是绝对的,这是由于不同的季节类群组成种类不同,不同的种类个体生物量存在差异所引起。综合分析大型底栖动物群落多样性指数,可以看出南四湖大型底栖动物种类多样性为春季>秋季>冬季,但是各个