夏季率水浮游動物群落類型及影響因素

畢孟飛 虞洋 陳佳琪 趙坤 涂俊

摘 要： 于2018年8月在率水設置了19個采樣點，進行后生浮游動物標本采集和水質指標測定.共記錄浮游動物22種，隸屬2門19屬，其中輪蟲17屬20種，橈足類2屬2種，枝角類未檢出.浮游動物豐度很低，在7～1 675 L-1之間變動，平均豐度僅123 L-1.其中，輪蟲是對率水浮游動物群落物種組成和生物量貢獻最大的類群.率水浮游動物群落從上游到下游的空間分布不均勻，種類和豐度都表現為中游略高于上下游.基于物種組成對所有樣點的群落進行聚類分析，劃分為5種不同的群落類型，群落間特征差異較大.基于指示種的組成和豐度進行水質評價表明：率水水質介于寡（o）污染到寡-中（o-β）污染水平之間.冗余分析表明：溶解氧（DO）、溶解性物質及相關指標（總溶解性固體 （TDS）、鹽度 （Sal）、電導率 （SpCond））和化學需氧量（CODMn）是影響浮游動物群落的重要環境因子.

關鍵詞： 浮游動物; 群落類型; 環境因子; 小型河流

中圖分類號： Q 145.2 ?文獻標志碼： A ?文章編號： 1000-5137（2019）05-0511-10

Abstract： In August 2018，we set 19 sampling sites in Shuaishui River which is the biggest tributary of Xinan River，to collect zooplankton samples and measure in situ physicochemical variables.The results showed that a total of 22 species belonging to 2 families 19 genera were recorded from Shuaishui River.Of them 20 species in 17 genera belong to Rotifera，and 2 species in 2 genera belong to Copepods.There were no Cladocera species found from the river.The abundance of zooplankton in the river was quite low （average value：123 L-1，varied between 7～1 675 L-1）.Rotifer contributed most to zooplankton species composition and biomass of the river.Distribution of zooplankton community was not even spatially，and both species richness and abundance of zooplankton in midstream were slightly higher than those in up- and down-streams.Based on species composition，the communities in all the sample sites were clustered and divided into five quite different community types.Zooplankton abundance varied among groups.Water quality assessment results based on the species composition and abundance of indicator species indicated that Shuaishui River was at the level of o-oligomeric pollution or o-beta oligo-middle pollution.Redundancy analysis （RDA） showed that indicators，such as dissolved oxygen （DO），dissolved matters and related variables（TDS：total dissolved solids;Sal：salinity;SpCond：conductivity）and CODMn （chemical oxygen demand） were vital environmental factors affecting zooplankton community.

Key words： zooplankton; type of zooplankton community; environmental factor; small river

0 引 ?言

后生浮游動物既可作為魚類的開口餌料和食物來源，還能攝食浮游植物、原生動物、細菌、碎屑等[1-2]，是水生態系統食物鏈底部連接初級生產者和上層消費者的關鍵環節.浮游動物群落結構會及時響應水環境的變化，影響藻類的生產力和水生態系統的資源利用效率，進而影響生態系統功能，這一特點在水質監測中起重要作用[3-5].由于后生浮游動物采集方便，還能彌補水體理化指標在水質評價上的不足，是指示河流水環境質量特征的極佳類群[6-8].

在一些受人為干擾的、緩流的小型河流中，浮游動物的分布并不是按河流的結構呈現一定空間規律性的，而可能與河流中不同的局域生境狀況關系更為緊密[9-12].率水具有受人為干擾、緩流、生境多樣化的特點，為浮游性生物提供了適合的生境.目前對率水河基于水生生物的生態監測很少，僅有零星報道[13-16]，未見率水浮游動物群落的相關報道.

本文作者基于2018年8月對率水的浮游動物群落結構的調查，揭示小型河流浮游動物群聚的相似性，對不同的群落類型進行分析，探討環境因子對浮游動物群聚的影響，為生態系統功能和環境健康的維持提供科學依據，以期豐富對小型河流浮游動物與環境之間關系的認識.

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

本次調查區域——率水，位于安徽省南部，是新安江最大的一條支流，發源于六股尖，來水面積1512 km2，其支流自上而下主要有大源河、小源河、長豐河、磣溪河、李源河等[13-14].率水位于新安江上游，新安江是黃山市人民生產和生活用水的主要來源，屬亞熱帶季風氣候，年平均降水量1752 mm，雨量充沛，大多集中在4—8月之間[15].該流域中植被良好，從上游至下游山體植被變化不大[16].

1.2 樣點設置和采樣時間

依據全面性、代表性原則，在率水，從六股尖（率水發源地）到黃山林校（率水下游）設置19個采樣點（圖1），分別為：上游8個采樣點（12～19）;中游8個采樣點（4～11）;下游3個采樣點（1～3）.本研究于2018年8月進行浮游動物標本采集和水質指標測定.

1.3 樣品的采集與分析

定性樣品的采集使用25號浮游生物網（網孔直徑：64 μm），在水面以下0.5 m處劃 “∞”字形，將網中的濃縮水樣放置到50 mL標本瓶中，及時加4%（體積分數）福爾馬林溶液固定保存.浮游動物的種類鑒定參照文獻[17-21]進行.

定量樣品的采集采用50 L采水器在水面以下0.5 m處取樣，使用25號浮游生物網將水樣濃縮，放置到1 L標本瓶中，及時加入15%（體積分數）魯哥試劑和4%福爾馬林溶液固定保存.靜置24 h，用虹吸法除去上清液，濃縮至250 mL，再靜置24 h，用同樣方法濃縮水樣，置于50 mL標本瓶中，在10倍光學顯微鏡下鑒定計數，參照常規的標準方法計算生物量[22].

1.4 理化指標及其測定方法

在水質采樣與分析中，現場用YSI 便攜式多參數水質分析儀（廠商：USA，Ysi Inc.）測定環境因子：水溫（WT）、酸堿度（pH）、溶解氧（DO）、電導率（SpCond）、總溶解固體（TDS）、鹽度（Sal）.在采集浮游動物樣品的同時，在水面下0.5 m深處采集1 L水樣，并及時帶回室內測定化學需氧量（CODMn）、總氮（TN）、總磷（TP）.CODMn測定方法為高錳酸鉀指數法，TP和TN測定方法按照國家標準方法（GB 11893—89;GB 11894—89）進行.

1.5 統計分析

Shannon-Wiener指數H′=-∑si=1（PilnPi）其中，Pi為種的個體數占群落總個體數的比例，s為物種總數.

Mcnaughton優勢度指數Y=niNfi，其中，N為浮游動物個體總數，ni為第i個種浮游動物的個體數，fi為第i種浮游動物在各采樣點出現的頻率.根據Y≥0.02的標準，確定浮游動物優勢種.

采用R語言進行數據統計與分析，分析前檢驗數據的正態性，并進行標準化.通過計算群落相似性指數（Bray-Curtis）對群落進行聚類分析，基于去趨勢對應分析（DCA）結果，選擇冗余分析（RDA），探討物種、群落與環境因子的關系.

2 研究結果

2.1 浮游動物群落組成與分布

在本調查區域（率水）共記錄浮游動物22種（圖2），以輪蟲種類為主，占比91%（15科17屬20種），橈足類僅2種，枝角類未檢出，物種豐富度較低.科水平上以臂尾輪科和鞍甲輪科占比較高，各占14%，其次為異尾輪科和聚花輪科各9%，其余各科各占5%.屬水平上以狹甲輪屬、龜甲輪屬和異尾輪屬占比較高，各占9%，其他各屬各占5%.可見多數為單屬科.各采樣點平均種類數為2種，中游略高于上下游，最高值出現在水流極緩的茗洲村（15號采樣點），為9種.以優勢度Y≥0.02的標準，共確定了一種優勢種，為橘輪蟲（Rotaria citrina Ehrenberg），優勢度較低（Y=0.02）.

夏季浮游動物平均豐度較低，僅136 L-1，分布在7～167 L-1之間，輪蟲是占絕對優勢的類群，平均豐度為124 L-1，占總豐度的91%;橈足類豐度較低（12 L-1），僅占總豐度的9%.空間分布上，流速極緩的茗洲村（15號采樣點）的浮游動物豐度遠高于其他樣點，達1 675 L-1，其他采樣點表現為中游高于上游和下游，采樣點間差異顯著（p<0.05），該河流中各采樣點中浮游動物的Shannon-Wiener多樣性指數在0.3～1.6之間變動，平均值為0.4（圖3）.

2.2 浮游動物群落類型劃分

對所有采樣點的浮游動物群落進行聚類分析，將率水浮游動物群落劃分為5組：I～V（圖4）.5組浮游動物群落的特征均較明顯.種類數V組最多，達15種;III組最少，僅檢出1種.豐度表現為：V組（163 L-1）>IV組（79 L-1）>I組（42 L-1）>II組（35 L-1）>III組（7 L-1）（表1）.

由各組采樣點的優勢種來確定其群落類型：I組以鞍甲輪蟲、腔輪蟲小型游泳目輪蟲為主，如盤狀鞍甲輪蟲（Lepadella patella Müller）（23 L-1），該組中指示，寡污 （o）型、寡-中污 （o-β）型和中污 （β） 型的種類均占該組總種類數的25%，橈足類有少許分布，如廣布中劍水蚤 （Mesocyclops leuckarti Claus）（6 L-1）;II組以多肢輪蟲、異尾輪蟲和橘輪蟲等廣布型種類為主，多為中-寡污 （β-o） 型指示種（占67%），其他均為o型指示種（33%）;III組以豬吻輪蟲（14 L-1）（o型）為主;IV組以巨頭輪蟲（13 L-1）、偏斜鉤狀狹甲輪蟲（14 L-1）為主，出現了方塊鬼輪蟲 （Trichotria pocillum Ehrenberg）、盤鏡輪蟲 （Testudinella patina Hermann），為該群落特有的物種，β型指示種類占比最高，約29%，其次β-o型種類占14%;V組豐度最高（163 L-1），以游泳目廣布種為主，出現六腕輪蟲、叉角擬聚花輪蟲單體或群體生活的簇輪目輪蟲，β型種類占27%，β-o型種類僅占7%（表1;污染指示種的劃分見附錄1）.

2.3 影響浮游動物群落類型的關鍵環境因子

5組群落類型所在生境的水質環境指標差異較大（表2）.V組的WT 最高（29.97 ℃），III組最低（25.85 ℃）;IV組的DO最高（7.07 mg·L-1），I組最低（5.1 mg·L-1）;I組的SpCond和TDS均最高（8.888×10-3 S·m-1和55.09 mg·L-1），III組均最低（4.295×10-3 S·m-1和27.30 mg·L-1）;III組的TN最高（1.20 mg·L-1），I組最低（0.68 mg·L-1）;IV組的TP（0.07 mg·L-1）高于其他各組;III組的CODMn（0.65 mg·L-1）低于其他各組.

率水浮游動物群落類型和優勢種類主要受DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn 5種環境因子的綜合影響.RDA排序結果顯示（圖5）：第一主軸的解釋率為18%，第二主軸的解釋率為11.26%.其中I組群落主要受水體溶解性物質及相關指標（TDS，Sal和SpCond）的正相關影響;II組群落受WT的正影響較大;III組群落主要受CODMn的負相關影響;V組群落主要受DO的正相關影響.多數優勢種與DO呈現正相關關系，其他種類與CODMn、溶解性物質及相關指標呈現正相關關系.

3 討 論

3.1 浮游動物群落特征

夏季率水共記錄浮游動物22種，隸屬2門17屬，群落組成以小型輪蟲為主，種類數和豐度均占91%，這與國內很多河流浮游動物群落的調查結果相似[6-7，9-12]，表明率水也具有典型的河流浮游動物群落組成特征.率水浮游動物種類豐富度和豐度均較低，可能是由于8月正處于河流的豐水期，而率水所處地區的雨量大多集中在4—8月之間[15]，幾個月積累的降雨量大大稀釋了浮游動物豐度，其群落類型的劃分沒有隨河流上、中、下游結構呈現出明顯的規律性，因而在這個緩流的小型河流中，浮游動物群落分布受通過水流等空間擴散作用的影響較弱，而受局域生境條件的影響較大.龔迎春等[23]對西藏尼洋河流域浮游動物的群落結構進行分析，提出有流速的河段不適合浮游動物生存，在河段兩岸的河漫灘淹沒區沉水植物和腐殖質較為豐富，水流較緩，適合浮游動物的生存和繁殖.白海峰等[7]調查研究了涇河水系浮游動物的群落結構，也認為緩流和靜水生境能防止浮游動物隨急流快速流出水體.率水的15號采樣點位于茗洲村，水流極緩，兩岸居民區集中于此，生活污水時有排入，且種植有茶竹林，農業施肥也成為入河的污染源，導致該河段營養鹽豐富，浮游動物種類數和豐度均明顯高于其他采樣點.

3.2 率水浮游動物群落的影響因子

率水受人為干擾較大，是緩流的小型河流，生境類型復雜多樣.浮游動物群落從率水上游到下游并沒有呈現出明顯的規律性，可能受河流結構和浮游動物的空間擴散的影響較小，而受小型河流內生境斑塊多樣化導致的局域環境條件的影響更大[12].

聚類分析將率水的浮游動物群落劃分為5種不同的類型.各個類型之間群落結構差異顯著，群落組成與環境因子的相關性（RDA）分析結果表明：DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn是影響率水浮游動物群落的主要環境因子.DO不足可以限制輪蟲的生長[24]，夏季是四季中溶解氧最低的季節，加之該季節水流量也是四季中最大的，對浮游動物有很大的稀釋作用，這可能是本次研究中浮游動物豐度較低的原因所在.DO與V組群落結構特征表現較強的正相關，V組的豐度也是各個組中最高的，也在一定程度上支持了這一觀點.下游接納上中游來水積累的溶解性物質較多，造成下游的溶解性物質及相關指標（TDS，Sal和SpCond）顯著高于上中游，這些指標的梯度差異成為位于下游的I組群落不同于其他群落的原因.

參考文獻：

[1] FERNANDO C H.Zooplankton，fish and fisheries in tropical freshwaters [J].Hydrobiologia，1994，272（1）：105-123.

[2] OFFEM B O，SAMSONS Y A，OMONIVI I T，et al.Dynamics of the limnological features and diversity of zooplankton populations of the Cross River System SE Nigeria [J].Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems，2009，393（2）：1-19.

[3] ZHAO K，WANG L，RISENG C，et al.Factors determining zooplankton assemblage difference among a man-made lake，connecting canals，and the water-origin river [J].Ecological Indicators，2018，84：488-496.

[4] 王站付，吳波，羅永婷，等.西太湖流域浮游動物群落結構及分布調查研究 [J].安全與環境學報，2012，12（6）：150-156.

WANG Z F，WU B，LUO Y T，et al.Investigation over the distribution of the zooplankton community constitution in the west Taihu Lake basin [J].Journal of Safety and Environment，2012，12（6）：150-156.

[5] 趙坤，吳波，尤慶敏，等.長江口九段沙附近流域浮游動物時空分布及其與環境因子的關系 [J].安全與環境學報，2015，15（5）：374-379.

ZHAO K，WU B，YOU Q M，et al.Spatio-temporal distribution of zooplankton and its relation with environmental factors in Jiuduansha inshore waters of Yangtze estuary [J].Journal of Safety and Environment，2015，15（5）：374-379.

[6] 劉盼盼，王龍，王培，等.沙潁河流域浮游動物群落結構空間變化特征與水質評價 [J].水生生物學報，2018，42（2）：373-381.

LIU P P，WANG L，WANG P，et al.The characteristics of zooplankton community and water quality in the Shanying River basin [J].Acta Hydrobiologica Sinica，2018，42（2）：373-381.

[7] 白海鋒，李麗娟，項珍龍，等.涇河水系浮游動物群落結構及其與環境因子的關系 [J].大連海洋大學學報，2015，30（3）：291-297.

BAI H F，LI L J，XIANG Z L，et al.Community structure and its relationship with environmental factors in zooplankton in Jinghe River system in Northwest China [J].Journal of Dalian Ocean University，2015，30（3）：291-297.

[8] NILSSON C，REIDY C A，DYNESIUS M，et al.Fragmentation and flow regulation of the world large river systems.[J].Science，2005，308：405-408.

[9] 劉一，禹娜，熊澤泉，等.城區已修復河道冬季浮游動物群落結構的初步研究 [J].水生態學雜志，2009，2（3）：1-7.

LIU Y，YU N，XIONG Z Q，et al.Preliminary study on zooplankton community structure of Shanghai urban rivers restored in winter [J].Journal of Hydroecology，2009，2（3）：1-7.

[10] ZHAO K，SONG K，PAN Y D，et al.Metacommunity structure of zooplankton in river networks：roles of environmental and spatial factors [J].Ecological Indicators，2017，73：96-104.

[11] 郭歐陽.長江下游干流浮游動物群落結構及其與環境因子相關性的研究 [D].上海：上海師范大學，2018.

GUO O Y.Zooplankton Community Structure and Its Relation to Environmental Factors in the Lower Reaches of the Yangtze River [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2018.

[12] 趙坤.淮河流域浮游動物分布格局及群落形成機制 [D].上海：華東師范大學，2018.

ZHAO K.Species Diversity of Zooplankton in Huaihe River Basin：Spatial Pattern and Formation Mechanism [D].Shanghai：East China Normal University，2018.

[13] 劉恒霞，黃靜，許柱，等.黃山風景區浮溪河流域淡水藻類種群結構調查 [J].滁州學院學報，2011，13（2）：38-42.

LIU H X，HUANG J，XU Z，et al.Investigation on the population structure of water algae of the Fuxi River，in Huangshan scenic area [J].Journal of Chuzhou University，2011，13（2）：38-42.

[14] 林衍峰，甘成敘，王永杰.率水河大鯢放流效果及影響因素分析 [J].水生態學雜志，2017，38（6）：88-96.

LIN Y F，GAN C X，WANG Y J.Evaluation of the effect of releasing giant salamanders into the Shuaishui River [J].Journal of Hydroecology，2017，38（6）：88-96.

[15] 陸宇超，畢孟飛，李澤利，等.基于非點源溶解態氮負荷估算的率水土地利用結構優化研究 [J].環境科學，2014，35（6）：2139-2147.

LU Y C，BI M F，LI Z L，et al.Research on land use structure optimization based on nonpoint source dissolved nitrogen load estimation in Shuaishui River [J].Environmental Science，2014，35（6）：2139-2147.

[16] 王烈根.率水水電規劃水文計算方法的討論 [J].小水電，1994（1）：6-7.

[17] 諸葛燕.中國典型地帶輪蟲的研究 [D].武漢：中國科學院水生生物研究所，1997.

ZHUGE Y.Research on Rotifers in Typical Areas of China [D].Wuhan：Institute of Hydrobiology，Chinese Academy of Sciences，1997.

[18] 蔣燮志，堵南山.中國動物志（淡水橈足類） [M].北京：科學出版社，1979.

JIANG X Z，DU N S.Fauna Sinica：Freshwater Cladocera [M].Beijing：Science Press，1979.

[19] 金麗文.上海及周邊地區的輪蟲研究 [D].上海：上海師范大學，2013.

JIN L W.The Study of Rotifera in Shanghai and Surrounding Areas [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2013.

[20] 羅永婷.剛果盆地單巢輪蟲的研究 [D].上海：上海師范大學，2013.

LUO Y T.Studies on Rotifera （Monogononta） in Congo Basin [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2013.

[21] 王家楫.中國淡水輪蟲志 [M].北京：科學出版社，1961.

WANG J J.Fauna Rotifera Sinica Aquae Dulcis [M].Beijing：Science Press，1961.

[22] 章宗涉，黃祥飛.淡水浮游生物研究方法 [M].北京：科學出版社，1991.

ZHANG Z S，HUANG X F.Research Methods of Freshwater Plankton [M].Beijing：Science Press，1991.

[23] 龔迎春，馮偉松，余育和，等.西藏尼洋河流域浮游動物群落結構研究 [J].水生態學雜志，2012，33（6）：35-43.

GONG Y C，FENG W S，YU Y H，et al.Characteristics of zooplankton community structure in Niyang River basin of Tibet [J].Journal of Hydroecology，2012，33（6）：35-43.

[24] 楊麗麗，周小玉，劉其根，等.新疆布倫托海輪蟲群落結構及其與環境因子的關系 [J].湖泊科學，2011，23（5）：806-812.

YANG L L，ZHOU X Y，LIU Q G，et al.Community structure of rotifer and its relation to environment factors in Lake Buluntuohai [J].Journal of Lake Sciences，2011，23（5）：806-812.

（責任編輯：顧浩然）