東平湖浮游藻類組成現(xiàn)狀及歷史演變分析

張 洋， 王飛虎， 楊 越， 代杜娟， 陳玉環(huán)， 董 靜， 李學(xué)軍＊， 秦祥朝＊

（河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院， 河南新鄉(xiāng) 453007）

前言

由于生長快、世代周期短、對環(huán)境因子變化敏感等特點， 浮游藻類常用做水生態(tài)系統(tǒng)重要環(huán)境指示生物類群。 基于浮游藻類的水生態(tài)評價指標(biāo)包括藻類密度、生物量、葉綠素a（Chla）含量以及藻類群落結(jié)構(gòu)組成，而相較于密度、生物量，藻類群落結(jié)構(gòu)被認(rèn)為能更好更準(zhǔn)確評價水生態(tài)系統(tǒng)功能。

傳統(tǒng)藻類鑒定主要基于林奈的同源性分類系統(tǒng)，然而在水生態(tài)評價實踐中，往往遇到一些問題，比如同屬于藍(lán)藻門的藍(lán)藻可能有球狀的、絲狀的，單細(xì)胞的或者群體的， 而不同的形態(tài)可能具備不同的特性以及多樣性的環(huán)境適應(yīng)策略。 Reynolds et al(2002)基于藻類形態(tài)、生理及生態(tài)特點首次提出了浮游藻類功能群概念[1]，即生境中共存的種類歸于同一功能群。 與傳統(tǒng)林奈分類法相比，藻類功能群概念能更準(zhǔn)確預(yù)測物種組成及用于水生態(tài)環(huán)境評價。

浮游藻類功能群這一概念最初是基于大量歐洲溫帶湖泊數(shù)據(jù)建立的[1-2]，迄今，浮游藻類功能群被應(yīng)用于多個湖泊研究[3]。東平湖是調(diào)節(jié)黃河洪水的大型湖庫， 地處山東省東平縣西部， 水域位置在東經(jīng)116°2′～116°20′與北緯35°43′～36°7′之間， 總面積為627 km2，屬黃河下游支流大汶河水系。 盡管從上世紀(jì)90年代至今東平湖浮游藻類研究已有不少報道，但關(guān)于該湖泊藻類功能群的歷史演變特點尚不明晰。 據(jù)此，本研究通過生態(tài)調(diào)查，擬系統(tǒng)闡明東平湖浮游藻類功能群組成現(xiàn)狀， 并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)初步解析該湖浮游藻類優(yōu)勢功能群動態(tài)演變規(guī)律， 旨進一步補充黃河流域重點湖庫浮游藻類功能群研究內(nèi)容， 該研究結(jié)果對于黃河流域水生態(tài)保護具有重要意義。

1 研究方法

1.1 采樣及數(shù)據(jù)分析

在東平湖設(shè)置5個具有代表性的采樣位點，具體位置如表1所示， 于2021年5月對其進行浮游藻類采集。 依據(jù)《中國淡水藻類》將浮游藻類鑒定到屬種并依據(jù)Reynolds et al (2002)、Padisak et al (2009)、胡韌等（2015）進行功能群劃分[1-2,4]。定量樣品采用采水器采集，取0.1 mL于計數(shù)框內(nèi)在顯微鏡下計數(shù)（假定浮游藻類細(xì)胞是隨機分布的，計數(shù)的誤差為±10%[5]，并通過各種藻類幾何形狀體積計算藻類生物量[6]。在數(shù)據(jù)分析中， 將>5%總生物量的浮游藻類功能群定義為優(yōu)勢功能群。

表1 東平湖樣點分布

1.2 優(yōu)勢功能群歷史演變數(shù)據(jù)分析

搜集近30年東平湖浮游藻類優(yōu)勢種組成數(shù)據(jù)，按照Reynolds et al (2002)、Padisak et al(2009)、胡韌等（2015）將各優(yōu)勢藻類歸入相應(yīng)的功能群[1-2,4]，從而分析東平湖功能群歷史演變規(guī)律并基于藻類功能群組成對其生境進行初步評價。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 藻類密度與生物量

本次調(diào)查東平湖5個位點浮游藻類密度如圖1所示，從圖中可看出，不同位點浮游藻類密度存在較大差別， 其中5#位點浮游藻類密度最大， 達(dá)5.41×106cell/L；2#位點和4#位點藻類密度最小，分別為1.1×106cell/L和1.2×106cell/L。 浮游藻類生物量分布規(guī)律如藻類密度，從圖2中可看出5#位點藻類生物量最大，為1.81 mg/L， 而2#和4#位點藻類生物量分別為0.40 mg/L和0.27 mg/L。

圖1 東平湖各樣點浮游藻類密度

圖2 東平湖各樣點浮游藻類生物量

2.2 藻類組成

本次調(diào)查共鑒定浮游藻類6門8綱26科44屬76種，按照Reynolds et al (2002)和Padisak et al (2009)[1-2]將其歸入20個功能群， 分別為功能群C、P、D、MP、X3、LM、Lo、Z、M、Tc、S1、Wo、X2、J、F、X1、N、P、T和W1（表2）。 >5%總生物量的功能群定義為優(yōu)勢功能群，在本次調(diào)查中優(yōu)勢功能群包括功能群C、D、MP、Wo、X2、J、F和X1，各位點優(yōu)勢功能群組成如圖3所示，從圖3可看出東平湖1#優(yōu)勢功能群由功能群C、D、MP、X2、J、F和X1構(gòu)成，其中以功能群J和F占主要優(yōu)勢；東平湖2#優(yōu)勢功能群包括C、MP、J和F，以功能群J占主要優(yōu)勢；東平湖3#優(yōu)勢功能群由C、MP、X2、J和F構(gòu)成，以功能群C為主要優(yōu)勢；東平湖4#優(yōu)勢功能群多樣性最高，包括C、MP、Wo、X2、J、F和X1，各類群均勻分布，優(yōu)勢度較均等； 東平湖5#優(yōu)勢功能群由C、MP、X2、J、F和X1構(gòu)成，其中功能群C占主要優(yōu)勢。綜合5個采樣位點數(shù)據(jù)，此次調(diào)查東平湖浮游藻類優(yōu)勢功能群由功能群C、MP、X2、J、F和X1構(gòu)成，各位點平均生物量分別為0.26 mg/L、0.06 mg/L、0.06 mg/L、0.11 mg/L、0.08 mg/L 和0.05 mg/L，以功能群C和功能群J占主要優(yōu)勢（圖4）。

圖3 東平湖各位點浮游藻類優(yōu)勢功能群組成

圖4 東平湖浮游藻類優(yōu)勢功能群

表2 東平湖浮游藻類類群及功能群組成

續(xù)表

2.3 東平湖浮游藻類優(yōu)勢功能群歷史演變

上世紀(jì)90年代，東平湖浮游藻類以綠藻、硅藻為主， 四尾柵藻Scenedesmus quadricauda、 卵形隱藻Cryptomons ovata、針桿藻Synedrasp.、舟形藻Naviculasp.、 湖生顫藻Oscillatoria lacustris、 平板藻Tabellariasp.為主要優(yōu)勢種[7]，參照功能群劃分法，此時期優(yōu)勢功能群由功能群J、Y、D、MP、X1和N構(gòu)成；東平湖2007年浮游植物數(shù)據(jù)表明， 優(yōu)勢種類為色球藻Chroococcussp.、席藻、小環(huán)藻、藍(lán)隱藻[8]，優(yōu)勢功能群由S1、Lo、C和X2構(gòu)成；2010-2012優(yōu)勢種為偽魚腥藻Pseudoanabaenasp.、 鈍脆桿藻Fragilaria capucina、不定微囊藻Microcystis incerta、 尖尾藍(lán)隱藻Chroomonas acuta[9]， 優(yōu)勢功能群由S1、P、M和X2構(gòu)成；張艷芳（2020）報道了2013-2018年東平湖優(yōu)勢功能群為P、D、S1、C、H1、X1、MP、B、W1、Y、J，其中功能群P、H1、D、S1、C為主要優(yōu)勢功能群[10]（表3）；

表3 1990s至今東平湖主要優(yōu)勢功能群組成

3 結(jié)論

東平湖浮游藻類功能群演變過程為J、Y、D、MP、X1、N （1990s）— S1、Lo、C、X2（2007）—S1、P、M、X2（2010-2012）— P、H1、D、S1、C （2013-2018）— C、J（2021），近30年來，浮游藻類功能群以適應(yīng)渾濁、富營養(yǎng)為主要優(yōu)勢。