论文部分内容阅读
水体富营养化是全球淡水生态系统面临的主要环境问题之一,其主要原因是不断增强的人类活动,如水产养殖、工农业生产、生活污水排放。长江中下游地区是我国淡水湖泊分布最为密集的区域,其中面积大于10 km2的湖泊有108个,占相同级别中国淡水湖泊总面积的51.3％。这些湖泊均为浅水湖泊,易受到自然和人类活动的影响。然而,不断加剧的富营养化是目前该地区湖泊面临的主要问题之一,但关于富营养化对该区湖泊底栖动物群落影响的研究较少。本论文从多个尺度上,分析该地区湖泊底栖动物群落结构、生态化学计量特征及其与富营养化之间的关系。主要研究结果如下:
1.研究长江中下游五个湖群69个湖泊大型底栖动物群落结构,评价区域过程和局域环境条件在决定该地区底栖群落结构中的相对重要性。结果表明水体矿化度、电导率及氮磷指标在不同湖群间具有显著差异,而高锰酸盐指数、叶绿素a及营养状态指数无显著差异。密度方面,分别以寡毛类、摇蚊幼虫或寡毛类+摇蚊幼虫为优势类群的湖泊共46个,占总湖泊数量的66.7％；生物量方面,以寡毛类和摇蚊幼虫占优势的湖泊亦较多(24个),占总数量的34.8％。典范对应分析结果表明该地区底栖动物群落结构是局域环境条件和区域过程共同作用的结果,两类因子共解释了33.9％的变异量,其中局域环境因子占被解释量的48.1％,空间变量占35.4％。空间变量较高的解释量表明对整个长江中下游地区而言,区域过程对底栖动物的分布也起着非常重要的作用。
2.对长江中下游地区四种不同类型(草型、天然养殖、施肥养殖以及城市湖泊)的10个湖泊的大型底栖动物群落结构和多样性进行了研究,并分析其与水体营养状态之间的关系。结果表明,不同类型湖泊底栖动物的密度、生物量、多样性及特征种类均存在显著差异。草型湖泊具有最高的生物量和多样性,但密度最低,其特征种类为腹足纲螺类。天然养殖湖泊生物量也较高,物种多样性处于中间水平,特征种类为河蚬、寡鳃齿吻沙蚕及苏氏尾鳃蚓。施肥养殖湖泊和城市湖泊底栖动物密度较高,并呈现出最低的物种多样性,特征种类主要是耐污能力较强的颤蚓类和摇蚊科幼虫。相关性分析表明湖泊营养状态指数与底栖动物密度呈显著正相关(r=0.662,P＜0.001),而与生物量呈显著负相关(r=-0.553,P=0.001),说明随着营养水平的增加,底栖动物群落逐渐被小个体的耐污种类所主导。Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数与营养状态指数亦呈显著负相关,反映了目前长江中下游湖泊随营养水平增加底栖动物群落趋于简单化的演替趋势。
3.于2007年2月至2008年11月对太湖大型底栖动物进行为期两周年的季度调查,30个采样点共记录底栖动物3门8纲21科42种,底栖动物现存量空间差异较大,平均密度高值出现在梅梁湾、竺山湾及河口,主要为寡毛纲颤蚓类；平均生物量高值出现在贡湖湾、西湖区、东太湖和东部湖湾,主要为软体动物。霍甫水丝蚓、中华河蚓、河蚬、铜锈环棱螺、中国长足摇蚊和钩虾属一种是现阶段太湖大型底栖动物的优势种。聚类分析将30个采样点分成三组,相似性分析检验(ANOSIM)表明各组大型底栖动物群落间具有显著差异(P＜0.001)。多样性分析结果表明,梅梁湾、竺山湾及河口多样性最低、密度最高,霍甫水丝蚓和中华河蚓在该区占据绝对优势；东太湖和东部湖湾物种多样性、丰富度和均匀度最高,优势种为腹足纲螺类；贡湖湾、湖心和西湖区多样性处于中等水平,其优势种主要为河蚬、钩虾及多毛类一种。One-way ANOVA及主成分分析表明不同各聚类组环境特征差异显著。典范对应分析结果表明营养水平、风浪扰动以及生境异质性是决定太湖底栖动物群落结构及多样性的关键因素。
4.结合历史资料分析长期富营养化后太湖梅梁湾和巢湖大型底栖动物群落变化情况。结果显示与历史数据相比,大型底栖动物群落结构均变得简单化。在太湖梅梁湾,现阶段颤蚓类和摇蚊幼虫占据了绝对优势(2007年),这与1994年多个种类共占优势形成了鲜明的对比。相似地,巢湖的优势类群从1980-1981的双壳类(主要是河蚬)转变为2009年颤蚓类和摇蚊幼虫。这两个湖泊底栖动物群落结构的简单化可能与长期富营养化及其导致的环境变化密切相关(如蓝藻水华、藻毒素、生境退化)。
5.研究了该地区6种常见大型底栖动物(铜锈环棱螺、河蚬、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊、半折摇蚊及中国长足摇蚊)元素组成,样品采集于多个营养水平不同湖泊敞水区。结果显示底栖动物身体元素含量变化较大(C,31.6-59.4％；N,5.2-12.1％；P,0.56-2.28％),元素比值(C:N,4.4-8.9；C:P,55-314；N:P,9.9-40.1)变化也较大,其中P含量变化最大并是导致N:P比值变化的主要原因。尽管不同种类底栖动物元素组成具有显著差异(所有湖泊数据一起分析),但差异显著性不如在单个湖泊(如鄱阳湖和太湖)的分析结果明显。进一步分析发现铜锈环棱螺(除N:P)和河蚬在不同湖泊间元素组成具有显著差异(P＜0.05),相关分析发现其P含量和N:P比值与部分营养状态参数显著相关。本文结果表明敞水区常见底栖动物的营养元素化学计量特征并非保持严格的动态平衡。