新疆伊犁河与额尔齐斯河大型底栖动物的群落结构及其水体健康评价

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为探明新疆跨境河流大型底栖动物的资源现状及其生态环境特征,本研究于2012年至2014年期间对伊犁河与额尔齐斯河及其支流、附属水库进行了系统调查,研究了两条跨境河流大型底栖动物的群落结构特征(物种组成、优势种、密度和生物量及其时空变化),并基于大型底栖动物的群落组成状况构建生物完整性指数(B-IBI),对这两条河流的健康状况进行了水质评价,同时运用分子生物学手段获取了两条河流大型底栖动物的DNA条形码序列,并对所获得的序列进行了比较分析。主要研究结果如下:1.研究期间,伊犁河共采集鉴定大型底栖动物94种,其中水生昆虫75种,占79.8%,寡毛类3种,占3.2%,软体动物9种,占9.6%,其他底栖动物7种,占总数的7.4%。额尔齐斯河共采集鉴定大型底栖动物117种,其中水生昆虫最多,为106种,占种类总数的89.8%,软体动物6种,占种类总数的5.1%,寡毛类3种,其他底栖动物2种,分别占种类总数的2.5%和1.6%。水生昆虫在两条河中全程均有分布,而软体动物在伊犁河主要分布在喀什河尼勒克县河段,在额尔齐斯河主要分布在托洪台水库和635工程下游。从优势种的组成上看,蜉蝣和摇蚊幼虫是两条河流的主要优势类群。两条河流中,捕食者和收集者在各个采样季节均占较大比例,其次为刮食者,撕食者的比例最少。伊犁河中大型底栖动物密度与水生昆虫的分布均与p H成显著的负相关(p<0.01),而大型底栖动物的生物量与流速呈正相关(p<0.01)。额尔齐斯河大型底栖动物的生物量和水生昆虫的分布均与水体透明度呈显著的正相关(p<0.05),而大型底栖动物的密度和寡毛类的分布与盐度、电导率和矿化度成显著的正相关(p<0.05),与电阻率呈显著的负相关,软体动物的分布与环境因子的相关性不显著。2.伊犁河与额尔齐斯河大型底栖动物的物种组成存在着一定的时空变化。总体上的变化趋势为平水期>丰水期>枯水期。额尔齐斯河干流的盐池种类最少,仅有6种,其次为干流的185团北湾,为14种;在其五条支流中,以布尔津河上游较多,其余相差不大。伊犁河中,特克斯河三乡桥位点的底栖动物物种最少,为16种,其余样点均相差不大。三条支流中,喀什河物种数(47种)最多,其次为巩乃斯河(37种),特克斯河最少(32种)。3.伊犁河与额尔齐斯河大型底栖动物的年平均密度和生物量分别为299.43ind./m2、4.59 g/m2和518.55 ind./m2、4.94 g/m2。水生昆虫对两条河流的密度生物量贡献较大,其中伊犁河水生昆虫的密度生物量为242.81 ind./m2和2.54 g/m2,占总数的81.09%和55.34%,额尔齐斯河水生昆虫的密度生物量为380.28 ind./m2和4.33g/m2,占总数的73.33%和87.65%。时间变化上,两条河流都是丰水期的密度最高,枯水期的密度都最低;生物量上表现为平水期>丰水期,枯水期存在一定的波动。空间变化上,伊犁河三条支流中,巩乃斯河样点密度最高,喀什河样点生物量最高,特克斯河的密度与生物量均最低。额尔齐斯河在密度上为干流>支流,支流中克兰河上游的密度最高(487.57 ind./m2),生物量上支流>干流,其中卡依尔特河最高(15.52g/m2)。4.基于指数分布范围、相关分析和判别能力分析,最终选择5个指标作为额尔齐斯河以及3个指标作为伊犁河B-IBI的评价指标。两条河的B-IBI健康评价标准分别为:额尔齐斯河:B-IBI>2.04为极好,1.53<B-IBI≤2.04为好,1.02<B-IBI≤1.53为一般,0.51<B-IBI≤1.02为差,B-IBI≤0.51为极差。伊犁河B-IBI>1.31为极好,1.01<B-IBI≤1.31为好,0.68<B-IBI≤1.01为一般,0.34<B-IBI≤0.68为差,B-IBI≤0.34为极差。评价结果显示,额尔齐斯河全流域中,6个样点处于健康状况较好的状态,3个样点健康状况一般,较差的样点为1个,支流大部分样点样点在4个月都处于好或极好的状态,而干流采样点的B-IBI值在不同月份呈现出不同的变化。伊犁河中,健康状况极好的样点有3个,一般的有2个,结果为差的有3个。整体上看,喀什河与巩乃斯河样点健康状况极好,特克斯河样点一般,伊犁河干流水质较差。5.确定了42个种类的131条序列,其中包括蜉蝣目27条,襀翅目40条,毛翅目24条,半翅目10条以及双翅目31条,各个目所确定的DNA条形码序列依次为蜉蝣目662 bp,襀翅目628bp,毛翅目661 bp,半翅目602 bp以及双翅目667 bp。聚类分析显示,本研究所获得的DNA条形码序列能较好地与BOLD中所下载的数据聚在一起,能很好地区分和鉴别物种。运用DNA条形码技术能够很好的区分物种,可以作为传统形态学分类的补充工具。
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