濟(jì)南市不同水體中底棲動物群落結(jié)構(gòu)分析

郭 偉 趙 瑾 賈 麗 韓 曉 錢瑭毅 李慶南 殷旭旺

底棲動物是淡水生態(tài)系統(tǒng)中重要的生物類群，生活環(huán)境偏好棲居于水底，移動能力受到限制，因而對水環(huán)境變化更加的敏感，國內(nèi)外研究中常把底棲動物類群作為水生態(tài)健康評價(jià)的重要指示生物。在水庫型底棲動物類群中，水體的流速緩、底質(zhì)通常為淤泥，常棲居于此的代表底棲動物物種有銅銹環(huán)棱螺、霍夫水絲蚓、溪流搖蚊等，而河流型水體流速快，底質(zhì)通常為大粒徑石塊，代表底棲動物物種主要以昆蟲綱物種為主，常見物種有東方蜉、虎皮紋石蛾、江雞稚蟲等，河流型水體相對水庫型水體穩(wěn)定性差，因此河流型底棲動物清潔物種對水體敏感程度要更高一些。濟(jì)南作為中國環(huán)渤海地區(qū)南翼的中心城市，其淡水生態(tài)系統(tǒng)大體可劃歸為水庫型和河流型，通過對兩種類型水體底棲動物進(jìn)行研究，可以更全面了解該區(qū)域底棲動物狀況，深入挖掘生物數(shù)據(jù)背后隱藏的環(huán)境信息，從而客觀反應(yīng)濟(jì)南水生態(tài)的健康狀況。

一、材料和方法

1.濟(jì)南底棲動物采集樣點(diǎn)布局

根據(jù)濟(jì)南水系分布狀況，確定水庫型采樣點(diǎn)位12個，河流型采樣點(diǎn)位34個。采用MAGELLAN全球定位系統(tǒng)（eXplorist-200）現(xiàn)場測定各采樣點(diǎn)經(jīng)緯度（見圖1）。

2.底棲動物樣品采集

圖1 濟(jì)南流域不同水體類型底棲動物采集布設(shè)站位圖

底棲動物分六次采集，分別于2014年和2015年的5月、8月、11月進(jìn)行6次采樣調(diào)查；樣品采集工具使用索伯網(wǎng)，在采樣點(diǎn)沿河流上下游100m范圍內(nèi)，用索伯網(wǎng)采集大型底棲動物定量樣品，依據(jù)采樣點(diǎn)不同河流生境，隨機(jī)布設(shè)幾個代表性采樣點(diǎn)進(jìn)行樣品采集，將采集的樣品進(jìn)行混合，用60目的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，把過濾后的樣品倒入白瓷盤中，現(xiàn)場挑出底棲動物并對個別活體進(jìn)行拍照，收集到樣品裝入100mL塑料瓶中并加入95%的酒精對樣品進(jìn)行固定，運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，加入10%甲醛溶液保存，在實(shí)驗(yàn)室借助顯微鏡或者解剖鏡進(jìn)行分類、鑒定和計(jì)數(shù)。

圖2 濟(jì)南水庫型水體底棲動物物種數(shù)變化規(guī)律圖

圖3 濟(jì)南水庫型水體底棲動物密度變化規(guī)律圖

圖4 濟(jì)南水庫型水體底棲動物多樣性指數(shù)變化規(guī)律圖

3.數(shù)據(jù)整理、分析和處理

濟(jì)南流域底棲動物采樣點(diǎn)位圖在ArcMap 9.3上完成。通過顯微鏡鑒定底棲動物，得到數(shù)據(jù)通過WPS進(jìn)行整理、分析。其中底棲動物香濃—維納多樣性指數(shù)H'的計(jì)算：

H'=-ΣPi×log2Pi

其中Pi表示在每個樣品中此物種的個體數(shù)占總個體數(shù)的比。

二、分析結(jié)果

1.濟(jì)南底棲動物物種分布

濟(jì)南水庫型水體共采集到底棲動物52種。其中昆蟲綱29種，占全部種類數(shù)的56%；腹足綱12種，占全部種類數(shù)的23%；軟甲綱4種，占全部種類數(shù)的7%；寡毛綱3種，占全部種類數(shù)的6%；瓣鰓綱2種，占全部種類數(shù)的4%；蛭綱2種，占全部物種數(shù)的4%。濟(jì)南河流型水體共采集到底棲動物63種。其中昆蟲綱36種，占全部種類數(shù)的57%；腹足綱15種，占全部種類數(shù)的24%；軟甲綱3種，占全部種類數(shù)的5%；寡毛綱3種，占全部種類數(shù)的5%；瓣鰓綱3種，占全部種類數(shù)的5%；蛭綱3種，占全部物種數(shù)的5%。

濟(jì)南水庫型水體每個采樣點(diǎn)平均采集到的底棲動物物種數(shù)為3種。6次采樣數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，底棲動物物種數(shù)變化波動較小，基本呈現(xiàn)春季較高、秋季較低的變化趨勢。濟(jì)南河流型水體每個采樣點(diǎn)平均采集到的底棲動物物種數(shù)為3種。其中，2014年5月采集到的底棲動物物種數(shù)最多，平均值為6種。其余5次采集到的底棲動物物種數(shù)波動范圍較小，基本處于2～3種（圖2）。

2.濟(jì)南底棲動物密度分布

濟(jì)南水庫型水體每個采樣點(diǎn)底棲動物平均密度為519.92個/m2。2014年5月，底棲動物密度值最高，為1179.17個/m2，其次為2014年10月，底棲動物密度值為733.33個/m2。其余4次底棲動物密度變化波動較小。2015年3次采樣數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，底棲動物密度值均較低，為282.82個/m2。濟(jì)南河流型水體每個采樣點(diǎn)底棲動物平均密度為1145.01個/m2。2014年5月，底棲動物密度值最高，為3554.90個/m2，其余5次底棲動物密度變化波動較小，呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢（圖3）。

3.濟(jì)南底棲動物多樣性變化

濟(jì)南水庫型水體每個采樣點(diǎn)底棲動物平均多樣性指數(shù)為1.16。6次采樣結(jié)果顯示，底棲動物多樣性指數(shù)變化波動較小，數(shù)值范圍在1.06～1.29之間。濟(jì)南河流型水體每個采樣點(diǎn)底棲動物平均多樣性指數(shù)為1.01。其中2014年5月，底棲動物多樣性指數(shù)值最高為1.56。其余5次采樣結(jié)果顯示，底棲動物多樣性指數(shù)變化波動較小，數(shù)值范圍在0.75～1.08之間（圖4）。

三、總結(jié)與討論

濟(jì)南兩型水體底棲動物均以昆蟲綱為主要物種，常見物種有東方蜉、溪流搖蚊、喜鹽搖蚊、江雞稚蟲等。水庫型底棲動物的物種結(jié)構(gòu)趨同于河流型，河流型底棲動物物種數(shù)略高于水庫型底棲動物物種數(shù)。從兩型水體底棲動物物種季節(jié)性變化來看，兩種水型各個樣點(diǎn)平均物種數(shù)均為3種，均呈現(xiàn)春高秋低的趨勢，但各個月分布波動上呈現(xiàn)差異性，水庫型水體底棲動物物種數(shù)變化相對穩(wěn)定，隨季節(jié)變化波動不明顯，河流型水體底棲動物物種數(shù)隨季節(jié)變化浮動明顯，對外界環(huán)境發(fā)生變化更加的敏感。從兩型水體底棲動物密度變化來看，在2014年5月份，兩水型底棲動物物種密度最高，2014年5月濟(jì)南當(dāng)月降水量大，水體底棲動物相對密度較高，隨后底棲動物密度出現(xiàn)明顯下降，密度波動范圍上，水庫型水體底棲動物在總密度較低情況下，底棲動物密度變化幅度小，而河流型底棲動物密度變化浮動則較大，從這點(diǎn)可以看出，底棲動物在河流型水體中，在外界影響下生物內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化較大，一些清潔物種如東方蜉、費(fèi)塔無突搖蚊在雨水淡季出現(xiàn)明顯減少。從兩型水體底氣動物多樣性動態(tài)分布狀況來看，底棲動物總體多樣性狀況較差，大體分布范圍在0.75到1.56，水庫型底棲動物多樣性較河流型底棲動物多樣性波動幅度小，波動范圍在1.06～1.29之間