呂紫微，陳雅琪，彭家豪，吳映明，唐以杰，陳曉萍，蘇海燕，曾立人

(廣東第二師范學(xué)院，廣東 廣州 510303)

1 引言

浮游動物是一類經(jīng)常在水中浮游、本身不能制造有機物的異養(yǎng)型無脊椎動物和脊索動物幼體的總稱，在水中營浮游性生活的動物類群。它們或者完全沒有游泳能力，或者游泳能力微弱，不能作遠(yuǎn)距離的移動，也不足以抵拒水的流動力。浮游動物在水層中的分布范圍也比較廣，不僅是在淡水，而且在海水的淺層以及深層，都有其典型代表。它們對急性和毒性有著靈敏的反應(yīng)，因此能反映出某水體環(huán)境污染的綜合效應(yīng)。除此之外，浮游動物的個體完成一代的生長、發(fā)育和繁殖的整個過程所經(jīng)歷的時間較短，因此被視為監(jiān)測水生生態(tài)系統(tǒng)是否健康的首選。

廣州南沙紅樹林濕地位于東經(jīng)113°33′07″～113°39′58″、北緯22°26′55″～22°35′40″，地處廣州市的南端，靠近伶仃洋，是珠江口入?？谖靼?。南沙具有豐富的水資源以及濕地資源，境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)密布，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多變，有著曲折的海岸線以及圍墾地，形成了生態(tài)類型多樣、占地面積比較大的濕地，因此具有極大的生態(tài)價值、經(jīng)濟價值以及社會價值，在調(diào)節(jié)地方區(qū)域性氣候、涵養(yǎng)水土以及維持生物多樣性等方面有著不可忽視的作用，其被稱為“廣州之腎”[1，2]。但是根據(jù)廣州市的發(fā)展戰(zhàn)略，南沙作為廣州“南拓”戰(zhàn)略的龍頭，珠江口沿岸地區(qū)經(jīng)濟社會的快速發(fā)展必然與自然生態(tài)存在一定的沖突，水域環(huán)境面臨著巨大壓力。目前對南沙濕地生態(tài)環(huán)境的評價多集中在植物與植被、鳥類等，而有關(guān)南沙浮游動物多樣性的研究很少報道[3]。研究證明浮游動物的種類組成以及現(xiàn)存量的變化能及時且準(zhǔn)確而迅速地反映水體生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量狀況[4～6]。基于此，本文通過廣州南沙濕地浮游動物的種類組成、密度以及多樣性指數(shù)等指標(biāo)對其水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行初步評價，以期為南沙濕地水質(zhì)的監(jiān)測和濕地旅游開發(fā)的探討提供基礎(chǔ)的理論數(shù)據(jù)。

2 研究區(qū)域及方法

2.1 采樣點位設(shè)置

南沙濕地公園地處廣州市最南端，位于南沙區(qū)的萬頃沙鎮(zhèn)十八涌與十九涌之間，占地總面積約1萬畝，目前是廣州市最大的濕地公園，同時也是候鳥遷徙的重要休憩地之一，被稱為珠三角地區(qū)保存較為完整、保護(hù)較為有力、生態(tài)狀態(tài)較為良好的濱海河口濕地[1]。

根據(jù)南沙濕地地形輪廓、生態(tài)功能區(qū)、濕地植物群落類型以及生境特點等狀況，分別選擇蘆葦一、蘆葦二、蘆葦三、無瓣海桑一、無瓣海桑二、無瓣海桑三以及光灘七個典型樣地，進(jìn)行浮游動物調(diào)查。

2.2 采樣方法

浮游動物的采集方法參照《GB17378.7 海洋監(jiān)測規(guī)范第7部分：近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測》和《紅樹林生態(tài)檢測技術(shù)規(guī)程》。于2020年1月、6月和10月，在每個采樣點采50 L的水樣，并用25號的浮游生物網(wǎng)(孔徑為6 μm)進(jìn)行現(xiàn)場過濾[4]。采集的所有樣品都用福爾馬林溶液固定至最終濃度為5%；并且用浮游生物網(wǎng)盡可能地收集樣品，以用于浮游動物種類的定性研究。原生動物、輪蟲和橈足類幼體都用1 mL浮游生物計數(shù)框進(jìn)行計數(shù)，并且換算成單位體積密度。枝角類、橈足類以及其他無脊椎動物的幼蟲也要全部計數(shù)。

2.3 樣品數(shù)據(jù)處理與分析

浮游動物的密度計算，單位體積浮游動物的數(shù)量參照以下公式計算[5]：

N=Vs·N/(V·Va)

(1)

式(1)中：N表示1 L水樣中浮游動物的數(shù)量；V表示采樣的體積(mL)；Vs表示樣品濃縮后體積(mL)；Va表示樣品計數(shù)體積(mL)；N表示鏡檢計數(shù)所獲得的個數(shù)(個)。

對7個樣地分別進(jìn)行采集，并用福爾馬林溶液浸泡浮游動物，防止腐敗，并貼上相應(yīng)的標(biāo)簽。在電子顯微鏡下觀察并拍照并記錄收藏數(shù)據(jù)，最后利用標(biāo)本室的專業(yè)書籍和現(xiàn)有電子圖片對物種進(jìn)行辨認(rèn)和分類，將各物種的實際名稱填于Excel表中。

優(yōu)勢度指數(shù)優(yōu)勢度指數(shù)[5]Y(Berger-Parker)：

優(yōu)勢度Y=(Ni·N-1)·fi

(2)

該計算公式(2)中Ni表示為第i種的總個體數(shù)；N表示為各采樣點所有物種的總個體數(shù)，fi表示為第i種在各站位出現(xiàn)的頻率，Y>0.02表示為優(yōu)勢種。

物種多樣性指數(shù)物種多樣性指數(shù)采用的是Shannon-wiener diversity指數(shù)(H′)計算公式:

H′=-∑PiLog2Pi

(3)

均勻性指數(shù) 均勻性指數(shù)J′(Pielou’s evenness)：

J′=H′/H′max

(4)

式(3)、(4)中：H′：樣品的信息含量，也就是群落的多樣性指數(shù)；H′max：群落的多樣性指數(shù)的最大值。

物種豐富性指數(shù)物種豐富性指數(shù)(d)采用Margalef計算:

d=(S-1)/Log2N

(5)

在式(5)中，Pi表示為第i種的個體數(shù)與總個體數(shù)之間的比值，Pi=Ni/N，Ni表示為第i種個體數(shù)，N表示為所有種的個體數(shù)。H′為Shannon指數(shù)，Hmax=Log2S，其中，S為樣品的總種類數(shù)。

浮游生物多樣性指數(shù)評價水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)分為5個等級[7](表1)。

表1 浮游生物多樣性指數(shù)的水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)

對所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果以及聚類分析均采用軟件SPSS19.0進(jìn)行分析處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 浮游動物種類組成及類群

如表2所示，廣州南沙濕地7個采樣點共采集到浮游動物54種，其中，節(jié)肢動物28種(占51.85%)，包含橈足類24種，介形類1種，甲殼類1種，軟甲動物2種；輪蟲類9種(占16.67%)；原生動物16種(占29.62%)，含纖毛蟲類8種，肉足蟲類8種；毛顎動物1種(占1.85%)，均為箭蟲類。

表2 廣州南沙濕地各個采樣點的浮游動物種類數(shù)

如圖1所示，在廣州南沙濕地的浮游動物種類組成之中，橈足類主導(dǎo)(占44.44%)，輪蟲類次之(占16.7%)，纖毛蟲類以及肉足蟲類緊跟其后，兩者所占比例一樣(占14.8%)，其它種類數(shù)較少。

圖1 廣州南沙濕地浮游動物種類組成

廣州南沙濕地各個采樣點的浮游動物種類數(shù)在6～21種之間(圖2)，蘆葦一的浮游動物種類數(shù)和無瓣海桑二的較為接近，而蘆葦二的浮游動物種類數(shù)和無瓣海桑的一較為接近。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣州南沙濕地蘆葦一采樣點的浮游動物種類數(shù)是最多的，在光灘采樣點的浮游動物的種類數(shù)相對較少。

圖2 福田紅樹林區(qū)各個采樣點浮游動物的種類數(shù)

3.2 浮游動物的密度

在調(diào)查期間，廣州南沙濕地各采樣點的浮游動物密度為6.40 ind./L～36.00 ind./L，平均密度為24.30 ind./L(圖3)。其中，橈足類的密度占浮游動物總密度的51.96%，輪蟲類的密度占浮游動物總密度的26.17%，肉足蟲類的密度占浮游動物總密度的16.28%，纖毛蟲類的密度占浮游動物總密度的4.63%，枝角類的密度占浮游動物總密度的0.46%，箭蟲類的密度占浮游動物總密度的0.33%，端足類的密度占浮游動物總密度的0.14%，介形類的密度占浮游動物總密度的0.05%。輪蟲在無瓣海桑三采樣點密度最高，達(dá)25.08 ind./L，以卜氏晶囊輪蟲為主要組成種類；肉足蟲類在無瓣海桑三采樣點密度最高，達(dá)22.80 ind./L，以砂表殼蟲為主要種類；橈足類在蘆葦二采樣點的密度最高，達(dá)7.00 ind./L，以水蚤為主要組成種類；枝角類在蘆葦一采樣點密度最高，達(dá)3.00 ind./L，以小旋口蟲為主要種類；介形類在蘆葦三采樣點密度最高，達(dá)0.14 ind./L，以針刺真浮螢為主要種類；浮游幼蟲類在蘆葦二采樣點密度最高，達(dá)22.80 ind./L，以無節(jié)幼體為主要種類。在不同的采樣點，其浮游動物的密度存在一定差異。

圖3 廣州南沙濕地浮游動物的密度空間分布

3.3 浮游動物的優(yōu)勢種

廣州南沙濕地浮游動物調(diào)查到的優(yōu)勢種共有6種，春季2種，夏季和秋季各有4種。其中，輪蟲類3種，橈足類2種，肉足蟲類1種。無節(jié)幼體是三個季節(jié)共有的優(yōu)勢種，橈足幼體是春季以及秋季共有的優(yōu)勢種(表3)。

表3 廣州南沙濕地浮游動物優(yōu)勢種的季節(jié)演替

3.4 浮游動物多樣性指數(shù)

如圖4所示，廣州南沙濕地浮游動物Shannon-wiener diversity多樣性指數(shù)變化幅度不大，最大值出現(xiàn)在無瓣海桑三樣點，指數(shù)值為3.083，最小值出現(xiàn)光灘采樣點，指數(shù)值為1.633，多樣性指數(shù)(H’)的平均值為2.390。浮游動物的Pielou均勻度指數(shù)(J)變化幅度比較小，平均值為0.804，各個采樣點的浮游動物均勻度指數(shù)均大于0.5小于1.0。浮游動物豐富度指數(shù)(d)變化幅度較大，平均值為5.581，其中光灘的豐富度指數(shù)大于2.0而小于4.0，其余采樣點的浮游動物的豐富度指數(shù)均大于4.0。

圖4 廣州南沙濕地浮游動物多樣性指數(shù)

通過公式計算廣州南沙濕地7個采樣點在不同季節(jié)時浮游動物的物種多樣性指數(shù)(d)，Shannon-wiener diversity(H′)，均勻度指數(shù)(J′)，利用Shannon-wiener diversity指數(shù)(H′)來評價廣州南沙濕地的水質(zhì)，H′在0～1時，水質(zhì)污染程度為重污染；H′在1～3之間時，水質(zhì)污染程度為中污染；H′>3時，水質(zhì)污染程度為清潔。數(shù)據(jù)結(jié)果如表4所示。

表4 浮游動物的物種多樣性等指數(shù)

春季各采樣點的Shannon-wiener diversity指數(shù)(H′)在1.633～2.461之間，均勻度指數(shù)(J′)在0.752～0.932之間，物種多樣性指數(shù)(d)在2.001～8.175之間。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在春季的時候，廣州南沙濕地蘆葦三的水質(zhì)污染程度都為中污染，其中，除了無瓣海桑一是處于β-中污染，其他6個采樣點處于α-中污染。

夏季各采樣點的物種多樣性指數(shù)(d)在2.446～3.328之間，Shannon-wiener diversity指數(shù)(H′)在1.719～2.104之間，均勻度指數(shù)(J′)在0.782～0.820之間。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在夏季的時候，廣州南沙濕地的無瓣海桑三處于α-中污染，蘆葦一處于β-中污染。

秋季各采樣點的物種多樣性指數(shù)(d)在3.211～5.425之間，Shannon-wiener diversity指數(shù)(H′)在1.820～2.762之間，均勻度指數(shù)(J′)在0.672～0.975之間。結(jié)果顯示在秋季的時候，廣州南沙濕地的蘆葦二和無瓣海桑三處于α-中污染，蘆葦一、蘆葦三、無瓣海桑一以及無瓣海桑二皆處于β-中污染。

4 討論

4.1 浮游動物的生物量及豐度的變化

從浮游動物種類組成、豐度上看，廣州南沙濕地共鑒定出浮游動物54種，其中，橈足類24種，介形類1種，甲殼類1種，軟甲動物2種；輪蟲類9種(占16.67%)；原生動物16種(占29.62%)，含纖毛蟲類8種，肉足蟲類8種；毛顎動物1種(占1.85%)，均為箭蟲類。根據(jù)查找的資料，發(fā)現(xiàn)2015年的珠江口海域南沙段浮游動物[6]的種類數(shù)比本次采樣得出的種類數(shù)要多，共鑒定出浮游動物73種(類)，其中，中華異水蚤和長尾類幼體是2015年檢測出的優(yōu)勢種(類群)，但在2020年檢測中，這兩種浮游動物的數(shù)量有所減少。結(jié)合采樣點以及周邊環(huán)境推測，檢測出的種類數(shù)減少的原因：其一，2015年徐姍楠等人的采樣點共有20個，相比較本次7個采樣點，站位分布面較廣；其二，根據(jù)文獻(xiàn)資料[6]，珠江口南沙段的海域受到了海水富營養(yǎng)化、環(huán)境污染、涉海工程、港口碼頭建設(shè)等多方面因素的影響，再加上水體流動，污染范圍增加，不同地方的浮游動物種類有所下降。因而，需要進(jìn)一步加強廣州南沙濕地水環(huán)境的治理和生態(tài)保護(hù)。

4.2 浮游動物的密度

從密度上看，無瓣海桑二采樣點的浮游動物密度最大，為36.00 ind./L，無瓣海桑三、蘆葦二和蘆葦一的次之，分別為34.17 ind./L、32.78ind./L和28.17 ind./L，其他地方的采樣點的密度數(shù)值相對小，其中光灘的密度為18.92 ind./L，蘆葦三密度為13.67 ind./L，無瓣海桑一采樣點的浮游動物密度最小，為6.40I nd./L?？傮w來說，有植被地方的浮游動物密度要大于光灘，這可能與植被對水質(zhì)的凈化功能有關(guān)。

4.3 浮游動物的優(yōu)勢種

從浮游動物的優(yōu)勢種上看，廣州南沙濕地的春季浮游動物優(yōu)勢種主要以橈足幼體為主；夏季優(yōu)勢種主要以無節(jié)幼體、晶囊輪蟲為主；秋季優(yōu)勢種主要以輪蟲和無節(jié)幼體為主。夏、秋季浮游動物的優(yōu)勢類群較多，而春季浮游動物優(yōu)勢類群較少，這在一定程度反映出，在低水溫的春季，大多數(shù)浮游動物可生存繁殖的種類少，而在夏、秋季溫度較高時，大多數(shù)浮游動物會進(jìn)行大量繁殖。

4.4 利用浮游動物多樣性指數(shù)對水質(zhì)的生物學(xué)評價

浮游動物的物種多樣性指數(shù)是水體健康狀況進(jìn)行生態(tài)學(xué)評價的重要手段[8～11]，一般通過浮游動物的種類，數(shù)量等能較為客觀地反映出水域環(huán)境對生物所產(chǎn)生的綜合累積效應(yīng)，在一定的水環(huán)境條件下能相對地評價出河段水質(zhì)的污染狀況[8～13]，Pielou均勻度指數(shù)J′能評價出生物總個體數(shù)分配的均勻程度，若指數(shù)越大，則表示中間個體數(shù)分布地越均勻，Margalef的物種豐富性指數(shù)(d)是代表著群落種類的豐富程度。在一般情況下，健康的水域環(huán)境，其含有的浮游動物的種類豐富度較高；受污染的水域環(huán)境，其含有的浮游動物的種類豐富度比較低[10～15]。

根據(jù)浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn)[11～12]，對廣州南沙濕地的水質(zhì)進(jìn)行評價，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，Shannon-wiener diversity(H′)反映水環(huán)境質(zhì)量為中污染，均勻度指數(shù)(J)顯示部分水體質(zhì)量為輕度污染，其余為無污染，豐富度指數(shù)(d)顯示部分水體質(zhì)量為輕度污染，其余為無污染。將以上三種多樣性指數(shù)的評價結(jié)果進(jìn)行綜合分析，廣州南沙濕地除了個別采樣點的水體質(zhì)量處于中污染外，其他的采樣點的水體質(zhì)量處于輕度污染，所以整體是呈現(xiàn)輕-中度污染。

4.5 廣州南沙濕地水體污染治理與保護(hù)對策

根據(jù)廣州南沙濕地的Shannon-wiener多樣性指數(shù)，可知廣州南沙濕地整體處于輕-中度污染狀態(tài)，特別是無瓣海桑一樣地附近水體區(qū)域，在春季以及秋季都處于β-中污染。對此，提出了以下治理與生態(tài)保護(hù)對策。

(1)注重保留濕地的生態(tài)保護(hù)，最大限度地實現(xiàn)生態(tài)補償，從而維育南沙濕地生境以及保護(hù)生物多樣性[1～3]。

(2)在大型項目周邊，要注重生態(tài)廊道和工業(yè)防護(hù)林帶的建設(shè)?？梢虻刂埔耍盟?、河流等特殊生態(tài)動能建立南沙濕地生態(tài)走廊，對于岸灘，可大量種植紅樹林、水杉、落羽杉、以及水松等植物。以抵抗各種潛在的生態(tài)風(fēng)險，保證生態(tài)安全。

(3)建立工業(yè)防林體系，在不同范圍內(nèi)采用不同種類的樹木進(jìn)行生物治理實現(xiàn)綠色排放。

(4)建立南沙濕地生態(tài)補償制度，明確參與主體、參與程序以及權(quán)力和義務(wù)，并通過立法提供法律保障[3，16]。