贵州六枝牛场乡洞穴底栖动物群落结构及其与环境因子的关系

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喀斯特洞穴是一种特殊的地下生态系统,被认为是“极端底地下生物多样性”的聚集地,具有较高的科研价值。底栖动物是洞穴水生生态系统的重要组成部分,对底栖动物群落结构的研究,对于了解洞穴水生生态系统的生态过程具有重要作用。本研究于2019年8月(夏季)和2020年1月(冬季)分别对六枝牛场乡龙井大岩洞、川洞、应家岩大洞、杨家下洞、滥坝大岩洞5个典型喀斯特洞穴的各光带的底栖动物进行了调查采样,分析了底栖动物物种数、现存量、优势种、生物多样性的分布规律,运用Pearson相关性分析和多元分析(CCA、RDA)探讨了洞穴底栖动物群落结构与环境因子之间的关系,利用单因子评价法和底栖动物生物学指数法对5个喀斯特洞穴水的水质状况进行评价。主要结果如下:(1)夏、冬两季共采集底栖动物98种,隶属4门7纲13目57科,其中节肢动物门75种,占比76.53%;软体动物门20种,占比20.41%;环节动物门2种,占比2.04%;扁形动物门1种,占比1.02%。单因素方差表明,夏季和冬季各洞穴间底栖物种类数的差异均不显著(夏季:F=0.297,P=0.872;冬季:F=0.837,P=0.535),各光带之间物种数差异性不显著(F=1.833;P=0.206),其中各光带底栖动物种类数表现为有光带>弱光带>黑暗带。就物种个体数而言,夏季(2730头)高于冬季(1316头)。(2)洞穴底栖动物优势种因季节的不同而存在差异,夏季优势种8种,冬季优势种3种,蜉蝣(Ephemera sp.)和襀科1种(Perlidae)在夏季和冬季均为优势种;底栖动物优势种的分布因洞穴的不同存在差异,蜉蝣在所有洞穴中均为优势种,纹石蛾(Hydropsyche sp.)、四节蜉(Baetis sp.)则在60%的洞穴中均为优势种。(3)夏、冬两季的洞穴底栖动物总密度和总生物量分别为6.9883ind·m-2和0.1810g·m-2。底栖动物各类群的密度和生物量总体表现为节肢动物门>软体动物门>扁形动物门>环节动物门。各洞穴底栖动物密度总体也表现为节肢动物门>软体动物门>扁形动物门>环节动物门。(4)同一洞穴夏季和冬季底栖动物群落多样性特征不同,其中,龙井大岩洞多样性指数(H’)、均匀度指数(J)和杨家下洞丰富度指数(D)均表现为冬季>夏季,其余洞穴多样性指数(H’)、丰富度指数(D)和均匀度指数(J)则均表现为夏季>冬季。其中,滥坝大岩洞的平均多样性指数(H’)、平均丰富度指数(D)和平均均匀度指数(J)均最高,应家岩大洞的平均多样性指数(H’)和平均丰富度指数(D)则最低,平均均匀度指数(J)最低值则出现在杨家下洞。(5)Pearson相关性分析表明,不同季节影响底栖动物群落多样性的主要环境因子有所差异,夏季为p H和溶解氧(DO);冬季为溶解氧(DO)、总氮(TN)、沉积物有机质(SOM)、叶绿素a(Chl-a);夏、冬两季为溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、沉积物有机质(SOM)、水温(WT)、叶绿素a(Chl-a)。基于不同底栖动物物种与环境因子的多元分析表明,不同季节影响洞穴底栖动物物种分布主要的环境因子不同,夏季为总氮(TN);冬季为高锰酸盐指数(CODMn)、沉积物有机质(SOM);夏、冬两季为叶绿素a(Chl-a)、高锰酸盐指数(CODMn)。(6)基于水体理化指标和生物学指数对喀斯特洞穴水质进行评价,单因子水质评价显示,夏、冬两季六枝牛场乡喀斯特洞穴水质总体处于良好状态,除总氮(TN)为Ⅱ类水外,其他项目均符合Ⅰ类水质标准,水质处于良好状态;多样性指数(H′)、丰富度指数(D)、均匀度指数(J)评价结果表明,洞穴水分别为清洁、清洁、轻度污染;FBI指数评价结果显示洞穴水为清洁水平;Carlander生物量指数评价表明,洞穴水营养水平均为贫营养状态。六枝牛场乡喀斯特洞穴水质总体处于良好状态。
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