長江中游湖泊浮游植物的群落結構特征

摘要：通過對湖北省長江中游地區２１個湖泊浮游植物群落的種類組成、分布和數量特征的調查，共發現浮游植物３６個屬５６種（變種），以綠藻和硅藻為主。中營養湖泊的硅藻群落相對豐富度較高，浮游植物的現存量（Cｈｌａ）和平均細胞密度分別小于１１．３５ μｇ／Ｌ和２．１２×１０４個／Ｌ；富營養湖泊浮游植物的現存量和平均細胞密度均相對較高，分別大于１７．６０ μｇ／Ｌ和２．２８×１０４個／Ｌ。比較分析浮游植物的Ｓｈａｎｎｏｎ－ｗｉｅｎｅｒ多樣性指數、Ｍａｒｇａｌｅｆ種類豐富度指數、Ｐｉｅｌｏｕ均勻度指數，結果表明，中營養湖泊的浮游植物群落結構相對穩定，而富營養湖泊如保安湖浮游植物的多樣性指數和均勻度指數均為最小，群落的穩定性差。

關鍵詞：浮游植物；優勢種類；多樣性指數；豐富度指數；均勻度指數

中圖分類號：Ｑ１４５；Ｑ９４８．８８１＋４文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）03－0487-03

Community Structure Characteritics of the Lakes Phytolankton in the Middle Regions of Yangzi River

ＬＩＵ Ｍｅｉ－Ｆａｎｇ，ＰＥＩ Ｇｕｏ－Ｆｅｎｇ

（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ａｎｄ ｂｉｏｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ， Ｓｏｕｔｈ－Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ， Ｗｕｈａｎ ４３００７２， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｘｏｎｏｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｏｆ ２１ ｌａｋｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ Ｙａｎｇｚｉ Ｒｉｖｅｒ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｌａｋｅｓ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｄｉａｔｏｍ ａｎｄ ｇｒｅｅｎ ａｌｇａｅ． Ａｎｄ ５６ ｔａｘａ （ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）ｂｅｌｏｎｇ ｔｏ ３６ ｇｅｎｕｓ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ． Ｉｎ ｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅｓ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｏｆ ｄｉａｔｏｍ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ４５％， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ（Ｃｈｌ ａ） ａｎｄ ｃｅｌｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｗｅｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １１．３５ μｇ／Ｌ ａｎｄ ２．１２×１０４ ｉｎｄ．／Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｌ ａ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｗｅｒｅ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １７．６０ μｇ／Ｌ ａｎｄ ２．２８×１０４ ｉｎｄ．／Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ’ｓ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ， Ｍａｒｇａｌｅｆ’ｓ ｓｐｅｃｉｅｓ ｒｉｃｈｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ， Ｐｉｅｌｏｕ’ｓ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｌａｋｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｗｅｒｅ ｓｔａｂｌｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｍｅｓｏｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅｓ， ｗｈｅｒｅａｓ ｌｅｓｓ ｉｎ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ； ｄｏｍｉｎａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ； Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ ｉｎｄｅｘ； Ｍａｒｇａｌｅｆ ｉｎｄｅｘ； Ｐｉｅｌｏｕ ｉｎｄｅｘ

浮游植物是淡水湖泊生態系統的重要初級生產者［１］，其種類組成和數量分布的生態學特征是水生生態系統的重要研究內容［２］，由于浮游植物對其所處生境的水質狀況反應靈敏，能夠對水體營養狀態的變化迅速做出響應［３］，其群落結構能夠真實地反映水體的水質狀況，所以成為評價湖泊健康狀況的重要指示生物［４］。長江中游地區分布有眾多的淺水湖泊，為了全面了解這些湖泊浮游植物的群落結構特征，本研究以湖北省長江中游地區的２１個湖泊沿岸帶的浮游植物為研究對象，調查了它們在這些湖泊的種類組成及數量分布格局，系統分析了浮游植物的生物多樣性特點及其群落結構特征，并對這些湖泊目前的健康狀況作初步的生物學評價，以期為湖泊的生態環境評價和生態系統的管理調控提供科學依據。

１材料與方法

１．１樣品的采集和水體理化指標的測定

本次調查于２００６年春季（４～５月）進行，對隨機選擇的南湖、水果湖、牛巢湖、梁子湖、牛山湖、后湖、魯湖、團墩湖、三湖連江、密泉湖、紫陽湖、陸水、保安湖、梁子湖魚塘、磁湖、太白湖、大源湖、西涼湖、斧頭湖、大冶湖、湯遜湖等進行了浮游植物樣品的采集和水體理化指標的測定，在每個湖泊的沿岸帶和中心設置３個采樣點，定性定量樣品的采集、處理采用國際標準方法［５］。種類鑒定主要依據齊雨藻等［６］、施之新［７］和胡鴻鈞等［８］的分類系統進行種類鑒定。參照國標相關方法［９］測定主要的水化學指標，結果分析中每個湖泊的數據為各湖泊所選樣點的平均值；葉綠素（Cｈｌａ）的測定方法參照ＡＰＨＡ［５］。

１．２數據分析

應用Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ多樣性指數（Ｈ）［１０］、Ｍａｒｇａｌｅｆ豐富度指數（Ｄ）［１１］和Ｐｉｅｌｏｕ均勻度指數（Ｊ）［１２］等特征指數，從不同側面對浮游植物群落的多樣性特征進行分析。利用ＳＰＳＳ １３．１０進行相關分析。

２結果與分析

２．１浮游植物的種類組成和分布

調查期間，通過鑒定浮游植物的定性樣品，共發現藻類５門３６個屬５６種（變種），其中綠藻門和硅藻門占優勢，綠藻門種數最多，為２４種，占總種數的４２．９％；硅藻門次之，共２０種，占３５．７％，其他門的種類相對較少。從相對豐富度來看，不同湖泊浮游植物的分布明顯不同，其中，南湖、紫陽湖、魯湖、保安湖和磁湖的綠藻相對豐富度均超過４５％，主要是Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ ｏｖａｌｉｓ、Ｐｅｄｉａｓｔｒｕｍ ｃｌａｔｈｒａｔｕｍ ｔｅｔｒａｓ、Ａｎｋｉｓｔｒｏｄｅｓｍｕｓ ｆａｌｃａｔｕｓ和Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ ｏｂｌｉｑｕｕｓ等種類占優勢；牛巢湖、梁子湖、三湖連江、陸水、太白湖、大源湖、西涼湖和斧頭湖的硅藻相對豐富度均超過４５％，主要優勢種由Ａｃｈｎａｎｔｈｅｓ ｍｉｎｕｔｉｓｓｉｍａ、Ｇｏｍｐｈｏｎｅｍａ ａｆｆｉｎｅ、Ｓｙｎｅｄｒａ ａｃｕｓ和Ａｕｌａｃｏｓｅｉｒａ ｇｒａｎｕｌａｔｅ等組成；梁子湖魚塘和湯遜湖的藍藻相對豐富度均超過５０％，以Ａｎａｂａｅｎａ ｃｉｒｃｉｎａｌｉｓ占絕對優勢；水果湖、牛山湖、后湖、團墩湖、密泉湖和大冶湖的主要優勢種是Ｍｅｌｏｓｉｒａ ｖａｒｉａｎｓ、Ｎａｖｉｃｕｌａ ｃａｐｉｔａｔａ、Ｆｒａｇｉｌａｒｉａ ｃｏｎｓｔｒｕｅｎｓ、Ｃｒｙｐｔｏｍｏｎａｓ ｅｒｏｓａ、Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ ｌｉｎｅａｒｉ和Ｓｙｎｅｄｒａ ｕｌｎａｓ（圖１）。

２．２浮游植物的數量特征

參照CARLSON［１３］的營養狀態指數，這些湖泊中的梁子湖、西涼湖、牛巢湖、三湖連江、太白湖、大冶湖、大源湖、陸水和斧頭湖處于中營養水平；魯湖、團墩湖、密泉湖、湯遜湖和后湖屬于中-富營養水平；水果湖、牛山湖、紫陽湖、保安湖、梁子湖魚塘、磁湖和南湖為富營養水平。從浮游植物群落在這些湖泊的種類豐富度、數量分布來看，中營養水平湖泊的浮游植物的現存量（Ｃｈｌａ）和平均細胞密度均相對較低，現存量和細胞密度分別小于１１．３５ μｇ／Ｌ和２．１２×１０４個／Ｌ，種類豐富度差異較大，在６～２４之間；中-富營養水平湖泊的浮游植物現存量和細胞密度分別在２．5５～１８．３６ μｇ／Ｌ和０．２１×１０４～１．４７×１０４個／Ｌ之間，種類豐富度在９～２１之間；富營養水平湖泊的浮游植物的現存量和細胞密度均相對較高，分別大于１７．６０ μｇ／Ｌ和２．２８×１０４個／Ｌ，種類豐富度在１２～２５之間（表１）。浮游植物的優勢藻類數量與優勢種分析顯示，以梁子湖為代表的中營養水平湖泊的水質相對較好，魯湖、湯遜湖等中-富營養湖泊次之，磁湖、南湖等富營養湖泊的水質最差，浮游植物的種類組成及其群落結構特征充分體現了不同湖泊的營養狀況。

由表１可知，上述７０％湖泊的總磷含量超過０．０３ ｍｇ／Ｌ，通過分析２１個湖泊浮游植物平均細胞密度與營養物總磷的關系，發現不同湖泊的細胞密度與總磷含量顯著正相關（ｒ＝０．９２，ｎ＝２０，Ｐ＜０．００１），這表明水體中的磷含量是影響湖泊浮游植物生物量的重要因素之一。

２．３浮游植物群落的多樣性

探討浮游植物群落多樣性常用的指數有Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗieｎｅｒ多樣性指數（Ｈ）、Ｍａｒｇａｌｅｆ豐富度指數（Ｄ）和Ｐｉｅｌｏｕ均勻度指數（Ｊ）。由圖2可知，絕大多數富營養、中-富營養水平湖泊的多樣性指數和豐富度指數均相對較高，但處于超富營養化的南湖、紫陽湖和保安湖的較低；不同中營養水平湖泊的浮游植物群落多樣性指數和豐富度指數差別較大，沒有明顯的規律，但均勻度指數均相對較高，大于０．８８（陸水和三湖連江除外）。群落的指數計算結果顯示中營養湖泊的群落結構較為穩定；而富營養的紫陽湖和保安湖的穩定性差，保安湖的多樣性指數和均勻度指數均最小。

３小結與討論

不同營養狀況湖泊的浮游植物群落結構具有不同的特征，中營養湖泊硅藻的相對豐富度較高，富營養湖泊綠藻或藍藻的相對豐富度較高。普遍認為，硅藻為貧營養和中營養型水體的優勢種，綠藻為中-富營養或富營養型水體的優勢種，而藍藻為富營養型水體的優勢種［１４］，本文的研究結果與此結論符合。研究表明當湖水總磷超過０．１ ｍｇ／Ｌ時，淺水湖泊生態系統只可能處于浮游植物占優勢的濁水穩態，當總磷為０．０３～０．１０ ｍｇ／Ｌ時，湖泊可為濁水穩態，也可為清水穩態［１５］。而本次調查的南湖和保安湖的總磷含量大于０．１ ｍｇ／Ｌ，它們的浮游植物現存量最高，在１００ μｇ／Ｌ左右，這表明水體的磷含量對淺水湖泊浮游植物的生長具有重要的作用。從浮游植物的數量指標看，細胞密度小于１０４個／Ｌ的水體為貧營養型［１６］，調查期間，絕大多數中營養湖泊的細胞密度低于此值。組成這些湖泊浮游植物群落優勢種的相對豐富度都較低，優勢種類不明顯，表明這些中營養湖泊的群落結構較為穩定；而優勢種的種數及其數量對群落結構的穩定性有重要影響，優勢種的種類數越多且優勢度越小，則群落結構越穩定［１７］，這一結構特征也反映了中營養湖泊的水質較好。

群落的指數計算結果顯示，中營養湖泊的群落結構較為穩定，而處于富營養化的保安湖、紫陽湖的穩定性差，其多樣性指數和均勻度指數都較低。一般而言，浮游植物群落的結構越復雜、群落信息含量越大，群落結構的狀態也更為完整和穩定，這樣的群落往往具有較高的多樣性和均勻度［３］。在本研究中，從浮游植物多樣性和均勻度來看，中營養湖泊表現出了較好的水質狀態。

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