王　超， 王　蘭， 周忠澤

(安徽大學 資源與環(huán)境工程學院生物多樣性與濕地生態(tài)研究所，

安徽省生物物種資源信息中心， 合肥 230601)

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升金湖輪蟲的群落結構特征及其與環(huán)境因子之間的關系

王超， 王蘭， 周忠澤

(安徽大學 資源與環(huán)境工程學院生物多樣性與濕地生態(tài)研究所，

安徽省生物物種資源信息中心， 合肥 230601)

摘要2013年1月至11月對升金湖的輪蟲群落結構和環(huán)境因子進行了調(diào)查。結果表明，升金湖共檢測到輪蟲類18屬32種，主要優(yōu)勢種為角突臂尾輪蟲(Brachionus angularis)、前節(jié)晶囊輪蟲(Asplanchna priodonta)、針簇多肢輪蟲(Polyarthra trigla)和裂足輪蟲(Schizocerca diversicornis)，輪蟲密度變化范圍為0.46～ 826.15 ind./L，最小值出現(xiàn)在冬季，最大值出現(xiàn)在秋季。Pearson相關性分析和CCA分析表明，影響升金湖輪蟲群落結構變化的環(huán)境因子有水溫、pH值、溶解氧、氨氮等。

關鍵詞升金湖；輪蟲；群落結構；環(huán)境因子

Community structure of rotifer in relation to environmental factors in Shengjin Lake

WANG Chao, WANG LAN, ZHOU Zhong-ze

(School of Resources and Environmental Engineering, Anhui University,Anhui Biodiversity Information Center, Hefei 230601, China)

AbstractIn this study, we investigated the community structure of rotifers and environmental factors in the upper Shengjin Lake from February to July， 2014.A total of 18 genera and 32 species of rotifers were identified during the survey, and the dominant species wereBrachionusangularis,Asplanchnapriodonta,Polyarthratrigla, andSchizocercadiversicornis.It ranged from 0.46-826.15 ind./L. The minimum and maximum density of rotifers recorded in winter and autumn, respectively. From the results of Pearson correlations and canonical correspondence analysis, environmental factors such as water temperature，dissolved oxygen and pH had a considerable effect on the rotifer community structure in the Shengjin Lake.

KeywordsShengjin Lake; rotifers; community structure; environmental factors

輪蟲是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的消費者，在食物鏈中起著重要作用，同時輪蟲是淡水浮游動物的重要組成部分之一。由于輪蟲個體較小、發(fā)育時間短、周轉(zhuǎn)快, 生產(chǎn)量高[1]，在維持水生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的完整性以及貢獻水體次級生產(chǎn)力等方面具有重要意義[2]。輪蟲處于食物網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，它一方面可以作為捕食者調(diào)控浮游植物、原生動物和細菌等生物的數(shù)量，另一方面可以作為魚類的開口餌料和食物來源，在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中發(fā)揮重要作用[1, 3]。一般而言，湖泊中輪蟲群落結構的時空變化受生物及非生物因素的共同影響，非生物因素主要包括溫度、pH值、溶解氧等，而食物資源、捕食與競爭是重要的生物因素[4， 5]。在不同水體中，任何一個或幾個因素的差異都可能導致現(xiàn)存輪蟲群落結構不同，進而導致研究結果出現(xiàn)差異[7， 8]。

升金湖位于長江中下游，是東亞-澳大利亞遷徙路線上重要的水鳥越冬地和中途停歇地，屬于國家級自然保護區(qū)。升金湖屬于淺水型季節(jié)性通江湖泊，近年來一些不合理的養(yǎng)殖和圍墾造成了植被覆蓋度驟減，而輪蟲的群落結構也發(fā)生了相應的變化。目前已有的研究僅僅涉及升金湖的越冬水鳥、水生植被和簡單的浮游生物群落結構等方面，而對升金湖輪蟲群落結構特征的影響因素的研究鮮有報道，如周波[9]2007年—2008年對升金湖白頭鶴的集群進行了系統(tǒng)地觀察和研究；許李林[10]對升金湖灘涂植被現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)地調(diào)查和研究；沈軍[11，12]2006年—2007年對升金湖中浮游藻類進行了系統(tǒng)調(diào)查和研究；宗梅[13]2007年對升金湖中浮游輪蟲類進行了系統(tǒng)地調(diào)查和研究等。因此，本研究于2013年1月(冬季)、4月(春季)、8月(夏季)和11月(冬季)進行采樣，了解升金湖濕地的輪蟲的多樣性組成及其特點、明確升金湖濕地輪蟲的群落結構及時空分布格局與其環(huán)境因子的關系，進而探討對升金湖輪蟲群落結構影響的因素，以期為升金湖的水環(huán)境評價、漁業(yè)資源的合理開發(fā)利用和環(huán)境保護提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1區(qū)域概況

升金湖(116°55′E～117°15′E，30°15′N～30°30′N)位于安徽省東至、貴池兩縣市境內(nèi)，長江流域重要的國家級濕地自然保護區(qū)，升金湖的豐水時期面積為133 km2，枯水時面積僅有33 km2。屬亞熱帶季風氣候，夏季炎熱潮濕，冬季寒冷干燥。雨量充沛，地表徑流豐富，湖水經(jīng)黃湓閘與長江相連，年均降雨量1 600 mm, 平均氣溫16.14℃[10, 13]。小路嘴以南為上湖區(qū)，八百丈以北為下湖區(qū)，上下湖區(qū)之間為中湖區(qū)，上、下兩湖區(qū)床略高于中湖區(qū)， 平均海拔11 m，湖周海拔平均25 m。該保護區(qū)是長江中下游重要的蓄泄洪區(qū)、天然漁場和重要的越冬水鳥棲息地。

圖1 升金湖區(qū)域位置及采樣示意圖

1.2樣品采集與處理

于2013年1月至11月對升金湖上湖區(qū)進行了逐月采樣，共設置了20個采樣點(圖1)，各采樣點分別分布在下湖(1～3)、中湖(5～10)和上湖(11～20)。輪蟲定性樣品是使用25號浮游生物網(wǎng)(孔徑64 μm)在水面下0.5 m處緩慢地做“∞”狀拖取3 min后將生物網(wǎng)中的水濃縮至50 mL保存，用4%甲醛溶液固定；定量樣品是使用采水器從表層至底層每隔1 m采集混合水樣，取1 L混合水樣用魯哥試劑固定，于實驗室中經(jīng)48 h沉淀后濃縮至50 mL，并加數(shù)滴4%甲醛溶液保存[14]。

輪蟲的計數(shù)及生物量的估算參照章宗涉等的研究方法[15]。

1.3理化指標的測定

在各采樣點使用多參數(shù)水質(zhì)分析測定儀( HI9828，美國哈希) 現(xiàn)場測定溶解氧(DO)、pH 值(梅特勒-托利多，型號：EL2)、水溫(T)，并用采水器采集混合水樣1 L，帶回實驗室后依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準 》(GB3838—2002)，總磷(TP) 采用過硫酸鉀消解紫外分光光度法、氨氮采用納氏試劑分光光度法、葉綠素a采用90%丙酮萃取法測定。

1.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

輪蟲優(yōu)勢度依據(jù)公式計算，方法為：

式中，ni為第i 種的總個體數(shù)，fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率，N為全部樣品中的總個體數(shù); 當Y≥0.02時，該種即為優(yōu)勢種[16]。

輪蟲多樣性采用Shannon-Wiever指數(shù)(H′) 計算，方法為：

式中，S代表輪蟲種類數(shù)，Pi代表第i種密度占總密度的比例。

采用CANOCO4.5軟件對升金湖上湖區(qū)輪蟲的物種數(shù)據(jù)及其環(huán)境因子進行了多元統(tǒng)計分析，首先對升金湖調(diào)查湖區(qū)春夏季的輪蟲物種數(shù)據(jù)進行去趨勢對應分析(DCA)，排序軸最大梯度長度大于3，因此選用典范對應分析(CCA)。

2結果

2.1水體理化因子

采樣期間，升金湖的水偏堿性(pH值范圍為7.10～9.04)。水溫的最大值出現(xiàn)在8月(35℃)，最小值出現(xiàn)在1月(7.3℃)。升金湖的水深變化較大，其變化范圍和平均值分別為0.17～5.50 m和1.40 m。透明度在20個位點中最大值出現(xiàn)在8月為0.97 cm，最小值出現(xiàn)在1月為0.10 m。溶解氧普遍較高，范圍和均值分別為4.40～15.82 mg/L和9.04 mg/L。湖水的營養(yǎng)濃度相對較高，平均NH3-N和TP的濃度分別為0.61 mg/L和0.05 mg/L(表1)，在上湖區(qū)、中湖區(qū)和下湖區(qū)中表現(xiàn)出一致的變化趨勢，在下湖區(qū)中濃度最高，上湖區(qū)中濃度相對最低(圖2)。

表1升金湖理化因子均值及范圍

圖2 不同湖區(qū)的水體氨氮和總磷含量

Fig 2 Spatial distribution of NH3-N and TP concentration

in Shengjin Lake in different area

2.2輪蟲的物種組成和Shannon-Wiener指數(shù)(H′)

調(diào)查期間共檢測到輪蟲類18屬32種，臂尾輪蟲屬有8種。萼花臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲和前節(jié)晶囊輪蟲在一年四季里都有出現(xiàn)，而角突臂尾輪蟲是一年四季的共有優(yōu)勢種，在冬、春、夏、秋四季里，臂尾輪蟲屬密度占總密度的比例分別為0.561、0.353、0.506、0.252。各季度的主要優(yōu)勢種的優(yōu)勢度見表2。Shannon-Wiener指數(shù)(H′)最低出現(xiàn)在冬季，為1.52，最高在秋季，為2.90。

表2 主要優(yōu)勢種的優(yōu)勢度和代碼

“+”： 優(yōu)勢度﹤0.02；“-”：未出現(xiàn)。

2.3輪蟲的密度及生物量

圖3 升金湖輪蟲的平均密度(ind./L)和生物量(mg/L)

調(diào)查期間，從圖3可以看出升金湖輪蟲生物量和密度具有一致的變化趨勢，秋季>夏季>春季>冬季，生物量和密度的最低值出現(xiàn)在冬季，分別為2 mg/L和1.69 ind./L；生物量和密度最高值出現(xiàn)在秋季，分別為1040 mg/L和420 ind./L。

圖4 升金湖不同湖區(qū)輪蟲的平均密度(ind./L)和生物量(mg/L)

在升金湖上湖區(qū)、中湖區(qū)和下湖區(qū)，中湖區(qū)的輪蟲生物量和密度最低，分別為273 mg/L和93.92 ind./L，下湖區(qū)輪蟲生物量最高為622.8 mg/L，上湖區(qū)輪蟲密度最高為180.3 ind./L。

2.4輪蟲與環(huán)境因子之間的關系

升金湖四季的主要環(huán)境因子的變化范圍及其與輪蟲的CCA圖分別見表1和圖5。本文實際參與分析的環(huán)境參數(shù)有溶解氧(DO)、濁度(Turb)、總磷(TP)、葉綠素a(Chl a)、氨氮(NH3-N)、pH值(pH)、懸浮物(SD)、水深(WD)和水溫(T)，輪蟲物種包括14種(表2)。從CCA排序結果可以看出，第一個排序軸的特征值是0.397，種類和環(huán)境因子的相關系數(shù)高達0.944，說明排序軸的排序圖能夠反映升金湖輪蟲物種與環(huán)境因子之間的關系。

在CCA圖中(圖5)，環(huán)境因子箭頭的長度反映了其與各輪蟲物種的相關性強弱。調(diào)查期間升金湖輪蟲對透明度、水溫、水深、pH值、氨氮以及溶解氧等具有較強的響應關系。其中共有優(yōu)勢種角突臂尾輪蟲與氨氮表現(xiàn)出強烈的正相關，與pH值、水溫、水深和透明度呈正相關；剪形臂尾輪蟲、鐮狀臂尾輪蟲和裂足輪蟲與氨氮、pH值、水溫、水深和透明度呈極大的正相關，與溶解氧、濁度和Chl a呈負相關；主要優(yōu)勢種前節(jié)晶囊輪蟲在原點附近，和水體環(huán)境因子相關性不大。相關性分析結果顯示，水溫、溶解氧和pH值是影響升金湖輪蟲密度和生物量的主要環(huán)境因子。

圖5 輪蟲與環(huán)境因子的典范對應分析(CCA)

3討論

通過對升金湖輪蟲種類的調(diào)查研究，共發(fā)現(xiàn)輪蟲18屬32種，比2006年調(diào)查的結果少8種[13]，主要以廣生性的種類臂尾輪蟲為主，其次還有富營養(yǎng)重要指示種三肢輪蟲、龜甲輪蟲及晶囊輪蟲等[17-19]。而調(diào)查發(fā)現(xiàn)角突臂尾輪蟲在6次調(diào)查中均是優(yōu)勢種，臂尾輪蟲屬為第一優(yōu)勢屬，而角突臂尾輪蟲是一年四季的共有優(yōu)勢種，在冬、春、夏、秋四季里，臂尾輪蟲屬密度占總密度的比例分別為0.561、0.353、0.506和0.252。升金湖四季輪蟲的Shannon-Wiener指數(shù)在1.52～2.90之間，根據(jù)多樣性指數(shù)評價水質(zhì)方法[20]，這說明升金湖水質(zhì)狀況為中度污染。利用富營養(yǎng)指示種和多樣性指數(shù)評價水質(zhì)具有一定的局限性，也可以說明升金湖的水質(zhì)至少是受到輕度的污染，有富營養(yǎng)化的趨勢。

研究結果顯示，升金湖輪蟲密度及生物量具有一致的變化趨勢，秋季>夏季>春季>冬季，溫度被認為是影響輪蟲發(fā)生并且引起輪蟲種類季節(jié)演替的關鍵性因子，春季隨著水溫上升，輪蟲卵的發(fā)育時間縮短，種群周轉(zhuǎn)速度加快，導致種群密度迅速增加[21, 22]。夏季隨著水溫繼續(xù)升高，溶解氧會成為限制輪蟲群落生長的主要限制因子[8]，相關性分析結果也顯示水溫和溶解氧是影響輪蟲密度和生物量的主要環(huán)境因子，而且水溫和溶解氧呈負相關關系。

升金湖下湖區(qū)在枯水期時有大面積干涸分成零星水域，而被人為利用變成養(yǎng)殖魚塘，投放大量人工飼料，監(jiān)測結果顯示下湖區(qū)的氨氮和總磷是最高的，而且下湖區(qū)的輪蟲密度和生物量呈相對較高值，在一些研究中表明，在影響包括輪蟲在內(nèi)的浮游動物群落的環(huán)境因子中，氮的作用甚至比磷重要[23]，CCA分析結果顯示，氨氮是影響升金湖輪蟲群落結構的主要環(huán)境因子。中湖區(qū)是圍網(wǎng)漁業(yè)養(yǎng)殖，不投放任何人工飼料，但魚的相對密度較高，而且中湖區(qū)的輪蟲生物量和密度是相對最低的，主要經(jīng)營魚類鰱魚和鳙魚主要以浮游植物和輪蟲為主要食物[24]。輪蟲可以作為魚類的開口餌料和食物來源，因此魚類的變動可能會影響輪蟲的群落結構[25， 26]。魚類的捕食一直被認為是決定浮游動物群落密度、結構及導致浮游動物群落演替的最主要的因素[27]，漁業(yè)生產(chǎn)具有放養(yǎng)量大、魚類生長時間長的特點，養(yǎng)殖魚類對輪蟲構成捕食壓力較大[28]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)上湖區(qū)的輪蟲密度比中湖區(qū)要高，可能因為上湖區(qū)采取生態(tài)養(yǎng)殖，魚的相對密度較低，對輪蟲構成的捕食壓力相對較小，也可能是因為上湖區(qū)的中部和南部是升金湖遷徙鳥類最為重要的聚集區(qū)，通常該區(qū)域的水鳥數(shù)量占總數(shù)量的70%～90%[29]，期間產(chǎn)生大量的排泄物(糞便)是該水體營養(yǎng)鹽的重要來源，直接影響湖泊生產(chǎn)力水平[30]，進而為輪蟲提供豐富的食物資源，導致該區(qū)域輪蟲密度較高。

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中圖分類號S917.4

文獻標識碼A

文章編號2095-1736(2016)02-0030-04

作者簡介：王 超，碩士研究生，生態(tài)學專業(yè)，E-mail: 503188530@qq.com；通信作者：周忠澤，教授，博士生導師，主要從事生物地理學與生物多樣性保護研究，E-mail: zhzz@ahu.edu.cn。

基金項目：國家自然科學基金(41072251)；國家科技支撐計劃(2012BAC10B02)；中國高等教育博士點基金(20123401110005)

收稿日期：2015-04-13；修回日期：2015-04-27

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.02.030