濟(jì)南流域輪蟲群落結(jié)構(gòu)及多樣性的研究

王博涵等

摘要：通過對(duì)山東省濟(jì)南流域19個(gè)采樣點(diǎn)位的輪蟲進(jìn)行調(diào)查研究并利用輪蟲香農(nóng)維納指數(shù)、均勻度指數(shù)對(duì)濟(jì)南水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：濟(jì)南流域共鑒定出輪蟲種類17屬30種，主要以龜甲輪屬和臂尾輪屬為主。輪蟲密度2.0～453.0 ind./L，平均值為114.4 ind./L。輪蟲香農(nóng)維納指數(shù)和均勻度指數(shù)都具有顯著的空間分布規(guī)律，香農(nóng)維納指數(shù)范圍為0.917～3.644，平均值為2.752；均勻度指數(shù)范圍為0.857～1.608，平均值為0881。濟(jì)南流域輪蟲香農(nóng)維納指數(shù)和均勻度指數(shù)相對(duì)較低，通過綜合分析認(rèn)為濟(jì)南流域水體受到不同程度污染。

關(guān)鍵詞：濟(jì)南流域；輪蟲；群落結(jié)構(gòu)；多樣性指數(shù)

輪蟲是水生生物中浮游動(dòng)物的重要組成部分，具有分布廣泛、繁殖迅速、發(fā)育時(shí)間短等特點(diǎn)，是大多數(shù)水生生物和魚類的開口餌料，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用。輪蟲是水體污染的重要指示物，對(duì)環(huán)境變化較敏感，因此在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用[1-3]。

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中輪蟲群落的研究報(bào)道相對(duì)較多[4-5]，但對(duì)濟(jì)南流域輪蟲群落研究相對(duì)較少[6]。此外，濟(jì)南市多年來水生態(tài)人為干擾嚴(yán)重，水生態(tài)環(huán)境惡化，為了更好地制定相關(guān)治理措施，需要對(duì)水生態(tài)進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。輪蟲由于具有對(duì)環(huán)境相應(yīng)敏感、方便采集等特點(diǎn)，可作為很好的模式生物來評(píng)價(jià)水生態(tài)的健康狀況。為此筆者于2014年5月對(duì)濟(jì)南流域輪蟲群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了野外調(diào)查，并對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期為濟(jì)南流域水環(huán)境治理提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣點(diǎn)設(shè)置

濟(jì)南市位于北緯36°40′，東經(jīng)117°00′，地處中緯度地帶，其地勢(shì)為南部高北部低。山地丘陵約有3 000 km2，平原約有5 000 km2。根據(jù)濟(jì)南河流的地理特征，在濟(jì)南重要景區(qū)和各區(qū)縣，共設(shè)立19個(gè)采樣點(diǎn)位（J1～J19）（見圖1）。

1.2樣本的采集與鑒定

用采水器在各水層采混合水樣100 L，用25號(hào)浮游生物網(wǎng)過濾，將濾取的樣本放入100 mL標(biāo)本瓶中，加4%～5%的甲醛溶液固定。固定的樣本在室內(nèi)靜止24 h后虹吸上清液，濃縮至50 mL。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[7-10]在100～1 000倍Olympus—CX21生物顯微鏡下鑒定輪蟲種類并記錄數(shù)量。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

采用Biodiversity Profession 2.0計(jì)算Shannon-Weaner-多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻度指數(shù)（J） [11-12]。采樣點(diǎn)位、輪蟲密度和多樣性指數(shù)的空間分布在ArcMap 9.3上實(shí)現(xiàn)。

水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：H>3為輕污染或清潔，1≤H≤3為中污染，0≤H≤1為重污染。

圖1濟(jì)南流域采樣點(diǎn)位分布圖

2結(jié)果

2.1濟(jì)南流域輪蟲的物種組成

濟(jì)南市周邊水域共鑒定出輪蟲17屬30種。其中臂尾輪屬4種、晶囊輪屬3種、水輪屬3種、龜甲輪屬 2種、彩胃輪屬 2種、三肢輪屬2種、腔輪屬 2種、多肢輪屬 1種、無柄輪屬 1種、其他輪屬10種，分別占輪蟲總屬的 13%、10 %、10 %、7%、 7%、 7%、 7%、3%、3 %和 33 %。在此次調(diào)查中，曲腿龜甲輪蟲、卵形彩胃輪蟲、長(zhǎng)肢多肢輪蟲和角突臂尾輪蟲為優(yōu)勢(shì)種。輪蟲種類數(shù)在各采樣點(diǎn)的分布范圍為2～15個(gè)，平均種類數(shù)為8個(gè)，其中點(diǎn)位 J10檢出的輪蟲種類數(shù)最多，為15個(gè)。

2.2輪蟲密度

由圖2可知，濟(jì)南流域輪蟲密度在各采樣點(diǎn)的分布狀況。在19個(gè)采樣點(diǎn)中，輪蟲密度范圍在2.0～453.0 ind./L，密度平均值為114.4 ind./L。其中J18點(diǎn)位輪蟲密度最高，為453.0 ind./L，J1點(diǎn)位輪蟲密度最小，為2.0 ind./L。

圖2濟(jì)南流域輪蟲密度分布圖

2.3輪蟲多樣性指數(shù)

如圖3所示，濟(jì)南流域輪蟲香農(nóng)維納多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)相對(duì)較低。香農(nóng)維納指數(shù)（H）范圍為0.917～3.644，均值為2.752。均勻度指數(shù)（J）范圍為0.857～1.608，均值為0.881。香農(nóng)維納指數(shù)與均勻度指數(shù)最高值均出現(xiàn)在J10采樣點(diǎn)位，最低值均出現(xiàn)在J9采樣點(diǎn)位。采樣點(diǎn)位中J1和J9香農(nóng)維納指數(shù)均小于1，依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為重污染；其他點(diǎn)位香農(nóng)維納指數(shù)在1～3之間，依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為中污染。

圖3濟(jì)南流域香農(nóng)維納指數(shù)、均勻度指數(shù)分布圖

3討論

有研究表明，輪蟲香農(nóng)維納指數(shù)和均勻度指數(shù)能在一定程度上反映水質(zhì)的狀況，數(shù)值越大，輪蟲群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，水質(zhì)相對(duì)較好，反之則水質(zhì)相對(duì)較差。本次調(diào)查數(shù)據(jù)表明，濟(jì)南流域共有輪蟲17屬30種，輪蟲密度平均值為114.4 ind./L，輪蟲香農(nóng)維納指數(shù)平均值為2.752，均勻度指數(shù)平均值為0.881。從輪蟲種類組成和密度來看，輪蟲的群落結(jié)構(gòu)與國(guó)內(nèi)其他河流的較為相似[13-14]，具有典型河流輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征。從多樣性來看，香農(nóng)維納多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都相對(duì)較低，這表明輪蟲群落結(jié)構(gòu)相對(duì)不穩(wěn)定，水質(zhì)相對(duì)較差，受污染較嚴(yán)重。此外，濟(jì)南流域輪蟲種類以臂尾輪屬和龜甲輪屬居多，這兩個(gè)屬的輪蟲都是典型的污染指示種。在此次調(diào)查中，在一些采樣點(diǎn)位還檢出了寡營(yíng)養(yǎng)型水體指示種-獨(dú)角聚花輪蟲和富營(yíng)養(yǎng)型水體的指示種-卜氏晶囊輪蟲。這表明濟(jì)南流域部分水體已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的營(yíng)養(yǎng)化。

在自然水域環(huán)境中，輪蟲主要以浮游植物（藻類）、細(xì)菌、有機(jī)碎屑等為食。在輪蟲的食物鏈中，浮游植物通過上行效應(yīng)來直接影響輪蟲的群落結(jié)構(gòu)。溫度是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)最重要的環(huán)境因子之一，溫度一方面通過影響浮游植物的繁殖來間接影響輪蟲的種群結(jié)構(gòu)，另一方面通過影響輪蟲休眠卵的孵化率來影響輪蟲種群的周轉(zhuǎn)速率。在一定范圍內(nèi)溫度升高，輪蟲的種類和現(xiàn)存量增加，因此，一般在溫度回升的春季常形成輪蟲種群的指數(shù)增長(zhǎng)。在天然水域中的競(jìng)爭(zhēng)者（枝角類等）和捕食者（劍水蚤和魚類等）也是影響輪蟲種群增長(zhǎng)的重要因素。枝角類能夠通過爭(zhēng)奪食物等方式抑制輪蟲生長(zhǎng)，劍水蚤和魚類的大量存在，能使輪蟲密度迅速下降，同時(shí)經(jīng)過下行效應(yīng)抑制輪蟲的帶卵和繁殖。輪蟲既是水體營(yíng)養(yǎng)狀況的指示生物，同時(shí)也是響應(yīng)環(huán)境因素變化最為敏感的生物，輪蟲與環(huán)境之間的關(guān)系相對(duì)比較復(fù)雜，僅從生態(tài)學(xué)角度評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況是不夠準(zhǔn)確和不夠全面，將生態(tài)學(xué)指標(biāo)與環(huán)境因素結(jié)合起來進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這樣得到的結(jié)果就比較真實(shí)。

濟(jì)南位于山東省中西部，近年來由于旅游開發(fā)和工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展使水體受到不同程度的影響和污染。因此對(duì)濟(jì)南周邊水域進(jìn)行水環(huán)境保護(hù)及水生生物多樣性修復(fù)具有重要意義。

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