濟南河流不同季節(jié)大型底棲動物多樣性研究

李萌　郭偉　商書芹　譚璐　樊甜甜　王博涵

摘要：為了研究濟南地區(qū)河流大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征，分別于2014年春季（5月）、夏季（8月）和秋季（11月）對濟南地區(qū)河流24個樣點的大型底棲動物進行了野外調(diào)查，并采用物種多樣性指數(shù)進行水質(zhì)初步評價。結(jié)果顯示：春季、夏季和秋季分別采集到大型底棲動物45種、35種和33種；底棲動物密度平均值分別為2.49×10³、0.56×10³和1.03×10³ind·m^-2；香農(nóng)威納指數(shù)三個季節(jié)平均值分別為1.33、1.37和1.17；均勻度指數(shù)平均值分別為0.55、0.67和0.59。綜合分析初步表明，濟南地區(qū)河流水質(zhì)總體受到中度污染。關(guān)鍵詞：濟南地區(qū)；大型底棲動物；群落結(jié)構(gòu)；多樣性

大型底棲動物具有分布廣泛、區(qū)域性強，遷移力弱等特點，在水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞中起著重要作用。大型底棲動物對水質(zhì)具有指示作用，常被作為環(huán)境指示生物，環(huán)境條件（營養(yǎng)鹽、pH、溶解氧、海拔等）的改變也會影響大型底棲動物的群落組成和時空分布。因此，研究大型底棲動物群落可以對河流生態(tài)管理、環(huán)境保護以及可持續(xù)利用提供幫助。近年來有關(guān)濟南地區(qū)河流大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)性調(diào)查研究少有報道，因此，于2014春季（5月）、夏季（8月）和秋季（11月）對濟南地區(qū)河流進行大型底棲動物實地采集調(diào)查，以期較為全面地了解濟南地區(qū)河流大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征及其多樣性的季節(jié)變化，為濟南地區(qū)河流生態(tài)學(xué)的研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況及點位設(shè)置

濟南地處山東省中西部，南依泰山，北跨黃河，占地面積8177.21km²。黃河與淮河貫穿其中，支流眾多，水域生態(tài)系統(tǒng)類型復(fù)雜。依據(jù)濟南地區(qū)河流的不同類型，在市區(qū)及周邊縣城河流共設(shè)置24個采樣點位，其中黃河流域兩岸植被較少，底質(zhì)多為泥沙，水流緩慢，在其上設(shè)置12個采樣點位；淮河流域多處于山區(qū)及丘陵區(qū)，支流長而多，兩岸植被茂盛，底質(zhì)多為砂石，在其上設(shè)置12個采樣點位（圖1）。

1.2 大型底棲動物樣品采集

在所選定點位的100m范圍之內(nèi)，使用索伯網(wǎng)（Surbernet，網(wǎng)口30cm×30cm，網(wǎng)孔500μm）隨機采集2個平行樣本，現(xiàn)場用75%的酒精固定后帶回實驗室待檢。在實驗室將肉眼可見的大型底棲動物與石塊等雜質(zhì)分離，并置于100mL樣品瓶中，用75%的酒精固定保存。在顯微鏡（OLYMPUS）和解剖鏡下進行底棲動物分類和計數(shù)，依據(jù)相關(guān)文獻資料，樣品盡量鑒定到最低分類單元。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

采樣點位分布圖在ArcMap9.3上實現(xiàn)，香農(nóng)威納（Shannon-Wiener）指數(shù)（H）和均勻度指數(shù)（J）通過Biodiversity Profession 2.0計算，用SPSS16.0進行數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析。

水質(zhì)評價標準如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征

春季、夏季和秋季濟南地區(qū)共采集到大型底棲動物物種數(shù)分別為45種、35種和33種，均以節(jié)肢動物門種類最多，其次是軟體動物門種類，再次是環(huán)節(jié)動物門種類。常見種為東方蜉（Ephem-era orientalis Ulmer）、溪流搖蚊（Chironomus ri-parius Meigen）、蒼白搖蚊（Chinonomus pallidi-vittatus）、大耳蘿卜螺（Radix auricularia）、卵蘿卜螺（Radix ovata）和豆螺（Radix fuchsiana）。濟南地區(qū)大型底棲動物密度存在季節(jié)性差異（P<0.05）（圖2），其中春季物種密度平均值為2.49×10³ind·m^-2，密度最高的點位為J16（17.33×10³ind·m^-2），夏季密度平均值為O.56×10。ind·m^-2，密度最高的點位為J8（4.02×10³ind·m^-2），秋季密度平均值為1.03×10³ind·m^-2，密度最高的點位為J22（6.54×10³ind·m^-2）。

2.2 大型底棲動物多樣性分析

春季大型底棲動物香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.33，均勻度指數(shù)平均值為0.55；夏季香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.37，均勻度指數(shù)平均值0.67；秋季香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.17，均勻度平均值0.59（圖3）。3個季節(jié)中，春季與秋季大型底棲動物香農(nóng)威納指數(shù)差異顯著（P<0.05），春季與夏季大型底棲動物均勻度指數(shù)差異顯著（P<0.05）。綜合各個采樣點位香農(nóng)威納指數(shù)和均勻度指數(shù)，根據(jù)評價標準，濟南地區(qū)河流水體總體污染程度較為嚴重，屬中度污染。

3 討論

從濟南地區(qū)河流大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查結(jié)果可以看出，大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)存在明顯的季節(jié)性差異。雖然三個季節(jié)大型底棲動物的主體群落結(jié)構(gòu)均以搖蚊幼蟲和粘附者等耐污種為主導(dǎo)，但是由于溫度和流量的季節(jié)性變化，春季大型底棲動物中的搖蚊科幼蟲處于繁殖旺盛時期，密度分別達到了夏季密度的5倍，秋季密度的2.5倍。濟南地區(qū)屬于平原地帶，河流水量較少，流速較慢，加之近年來城市化推進速度加快、人為活動干擾強度增加，導(dǎo)致河流大型底棲動物多樣性逐漸減少。有研究表明香農(nóng)威納指數(shù)在一定程度上能夠反應(yīng)水體狀況的好壞，指數(shù)值越大，表明大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，水質(zhì)相對較好，反之較差。濟南地區(qū)河流三個季節(jié)大型底棲動物香農(nóng)威納指數(shù)平均值為1.29，相對較低，呈現(xiàn)出中度污染狀態(tài)。鑒于本研究結(jié)果，建議應(yīng)加大對濟南河流中、下游生態(tài)環(huán)境的保護，在嚴格控制污水排放量的同時，積極進行水域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程建設(shè)，最終構(gòu)建一個和諧穩(wěn)定的地域性生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

（收稿日期：2016-03-25）