扎龙湿地春季大型底栖动物群落结构与水质生物评价1)

刘曼红 于洪贤 刘茂奇 郭伟杰

(东北林业大学，哈尔滨，150040)(黑龙江省引嫩工程管理处)(中国科学院水生生物研究所)

中国黑龙江扎龙自然保护区是以芦苇沼泽为主的内陆湿地和水域生态系统类型的自然保护区，始建于1979年，1987年被批准为国家级自然保护区，1992年被列入国际重要湿地名录［1］。扎龙湿地位于东经123°47'～124°37'，北纬46°52'～47°13'，处于乌双流域下游，嫩江左岸低平原区，地势由东北向西南倾斜，海拔高度140～146 m。扎龙湿地春干风大，夏热多雨，属于中温带大陆性季风气候，是丹顶鹤、白枕鹤、蓑羽鹤等国家一级保护动物的重要栖息地和繁殖地［2］。

扎龙湿地生物丰富多样，水生、湿生和中生植物广泛分布。有高等植物525种以上，隶属于69个科256个属。本区鸟类约265种，隶属16目48科。本区有鱼类51种［3］，浮游动物有原生动物、轮虫、枝角类、桡足类，大型底栖动物有软体动物、环节动物和节肢动物。大型底栖动物群落是湿地生态系统的重要环节，对维持生态系统结构和功能的稳定具有重要作用，底栖动物在水域中移动范围小，生物群落的变化能很好地反应水质的变化［4－6］。

1 研究方法

1.1 样品采集与处理

本研究在扎龙湿地自然保护区共设置7个采样点(如图1)，分别为:1#东升水库、2#土木可小桥、3#龙湖红亭、4#龙湖航道、5#扎龙湖下游、6#扎龙湖入口和7#克钦湖。所有样点利用Garmin公司生产的GPS12型全球卫星定位系统定位。每个样点进行水质的现场监测，同时记录采样地的环境概况(如表1)。大型底栖动物样品于2008年4月在扎龙湿地进行，定量样本采集用改良的Peterson采泥器(1/16 m2)，定性样品结合D型抄网采集。在采样现场对泥样用40目不锈钢网筛过滤，分检出动物，然后立即用10%福尔马林溶液固定。在实验室内对采集的水生昆虫样本进行整理，保存于75%的酒精中待鉴定。

1.2 室内物种鉴定与分析

按照文献［7］－［10］等将大型底栖动物样本进行鉴定，将样本中的寡毛类和软体动物鉴定至种，水生昆虫鉴定至属，区分到种，并计数，计数后换算单位面积内数量。调查的大型底栖动物生物量以湿质量计，将分类、计数后的样本用吸水纸吸去体表面水分，然后用精度为0.1 μg的电子天平称湿质量。数据在Excel中统计分析，测定各点的大型底栖动物种类和密度，从而推算出全湖各采样点的大型底栖动物密度。

图1 扎龙湿地自然保护区大型底栖动物采样点分布

1.3 数据处理

①Shannon－Wiener多样性指数(H')［11］

式中:S为样品中总种类数量;Pi为第i种的个体数量(ni)与总个体数量(N)的比值(ni/N)。

②Margalef物种丰富度指数(d)［12］

式中:S为样品中总种类数量;N为样品中的生物总个体数量。

③生物学污染指数(IBP)［13］

式中:N1为寡毛类(Oligochaeta)、蛭类(Hirudinea)和摇蚊幼虫(Chironomidae)个体数量;N2为多毛类(Annelida)、甲壳类(Crustacea)、除摇蚊幼虫以外的其他水生昆虫的个体数量;N3为软体类(Mollusca)个体数量。

评价标准:IBP＜0.1，表示清洁;0.1≤IBP＜0.5表示轻污染;0.5≤IBP＜1.5，表示β－中污染;1.5≤IBP＜5，表示α－中污染;IBP≥5，表示重污染;无生物存在为严重污染。

④Chandler生物指数(ICB)［14］

Chandler生物指数是依据大型底栖无脊椎动物类群对水体污染的敏感性及各类群出现的多度分别给予记分，表2为部分类群在Chandler记分表中的赋值情况。

表1 采样点环境概况

表2 部分底栖动物Chandler(ICB)的记分

评价标准:总分为0表示严重污染;0～45为重污染;45～300为中度污染;＞300为轻度污染或未污染。

Shannon－Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(d)，生物学污染指数(IBP)，Chandler生物指数(ICB)均用Excel软件得出。

根据大型底栖动物群落结构和种群特点，利用指示生物结合在水质评价方面较常用的生物指数，生物学污染指数(IBP)和Chandler生物指数(ICB)对扎龙湿地水体污染状况进行评价。

2 结果与分析

2.1 大型底栖动物群落组成

通过记录和统计，共发现大型底栖动物3门6纲64种(见表3)。节肢动物门共40种，其中昆虫纲37种，甲壳纲动物3种;软体动物门17种，其中腹足纲16种，瓣鳃纲1种;环节动物门7种，其中寡毛纲5种，蛭纲2种。

表3 扎龙湿地大型底栖动物名录

续表3

由表4可知，扎龙湿地各采样点昆虫纲和腹足纲物种数量占所有物种数量百分比都较大，如1#腹足纲为50.00%，其次是寡毛纲为31.25%;2#腹足纲为18.57%，其次是昆虫纲为16.07%;3#昆虫纲为75.00%，4#腹足纲为55.56%，5#、6#和7#昆虫纲和腹足纲的种类数量也相对最多。由此可见，昆虫纲和腹足纲为扎龙湿地的优势类群。瓣鳃纲只发现一种(湖球蚬Sphaerium cacustre)，有在2#。蛭纲发现2种，分别为扁蛭属一种(Glossiphonia sp.)和颈蛭属(Trachelobdella sp.)。6#发现的物种总数最多为29种，软体动物为8种，其中中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis)的数量最大。细长摇蚊(Chironomus attenuatus)在3#大量出现，由物种分析得到中华圆田螺(Cipangopaludina cahayensis)和细长摇蚊为扎龙湿地的优势种。7#克钦湖湖面水泛白色，碱性较大(60.4 mmol/L)，底质为泛白色的细泥沙，湖区四周为芦苇，大型底栖动物多为虾类和腹足类。可见，扎龙湿地大型底栖动物群落主要由水生昆虫和软体动物组成，且大型底栖动物的种类比较丰富。

表4 各采样点大型底栖动物主要类群所占的百分比%

2.2 大型底栖动物群落密度和生物量

扎龙湿地大型底栖动物群落平均密度(D)525个/m2，变化范围241～1 120个/m2(表5)。各采样点密度大小排序为:D6#＞D2#＞D5#＞D3#＞D4#＞D1#＞D7#，各个采样点密度差别很大，其中D6#最大，为1 120个/m2，而D7#最小，为241个/m2。6#位于宾馆前方，离保护区内的生活区近，受生活污水和人类活动的干扰较大;2#也受到很大程度的影响。扎龙湿地大型底栖动物平均生物量(B)为12.40 g/m2，变化范围为1.76～25.30 g/m2(表4)，各样点生物量大小的顺序为:B5#＞B2#＞B6#＞B3#＞B7#＞B1#＞B4#。

表5 各采样点大型底栖动物群落特征分析

2.3 大型底栖动物物种多样性

2.3.1 Margalef丰富度指数(d)

从表5可知，春季扎龙湿地大型底栖动物Margalef丰富度指数为2.00～4.57，1#东升水库大型底栖动物的丰富度指数最低，分析表明，东升水库水较深，春季底层水温更低(13.8℃)，较低水温对大型底栖动物的繁育会产生一定的影响;而在6#扎龙湖的入水口处的丰富度指数最大(4.57)。采样点设置的沿岸带，砂石底，砂石中间的有机质比较丰富，并且在入水口处水体溶氧高，此类生境给更多的大型底栖动物提供了更加有力的生存条件和生存空间。

2.3.2 Shannon－Wiener多样性指数(H')

扎龙湿地大型底栖动物的多样性指数变化范围为2.91～4.54(表5)，各样点中1#最小(2.91)，6#最大(4.54)。2#、3#、5#、7#多样性指数数值都大于3，分析原因可能是3#龙湖红亭和5#扎龙湖下游属于湖区深水区，沉水植物和浮叶植物丰富，地质表层10 cm内均呈现黑色，腐殖质丰富，给大型底栖动物提供了丰富的营养。同时丰富的植物类型使小环境复杂，增加了生境的异质性，有利于大型底栖动物的生存，因此该样点大型底栖动物多样性高。

2.4 水质生物学评价

细长摇蚊为为摇蚊科摇蚊属是扎龙湿地的优势种，细长摇蚊，在污染的水体中大量出现，可以作为扎龙湿地水体污染的指示生物。采用生物学污染指数(IBP)与Chandler生物指数(ICB)，根据已有评价标准，分析大型底栖动物对调查区域水质状况的指示作用。由表6可知，ICB在各样点的评价结果为中度污染;IBP在各样点的评价结果为α－中度污染。总体上扎龙湿地的水质处于中度污染状态，所以要加强保护和加强环境监测和管理是非常必要的，以防止水质向重污染转化。

表6 调查区域水质生物评价结果

3 讨论

研究调查发现扎龙湿地自然保护区大型底栖动物以节肢动物为主，占到总种数量的62.5%，双翅目为绝对优势类群，水生昆虫中的摇蚊幼虫的种类共为22种。利用摇蚊作为划分湖泊营养类型的指标可以追溯到1919年和1926年，Thienemann和Lundbenk认为，湖泊水体中的溶氧量和地质中的有机质含量决定了摇蚊幼虫的种类组成和数量。羽摇蚊(Chironomus plumosus)和前突摇蚊属(Procladius sp.)的某些摇蚊均生长在营养较为丰富的水体中［15－16］。在1990年EPA/600/4—90/030号出版物的有机污染耐性等级表中，把摇蚊属(Chironomus)列在最高级为5级。由于扎龙湿地采集样点的平均水深为0.92 m，地处高寒地区，很多大型底栖动物种类不能安全过冬，此湿地又是典型的高寒泡沼，非流动性河流，所以一年多世代的摇蚊幼虫较易成为优势种群，软体动物不能成为优势种，以致密度偏高，生物量偏低，这与我国其他湿地相比较相差很大。

黑龙江省属于古北界东北区，松辽平原亚区。扎龙湿地生物丰富多样，特别是鸟类，有260多种。其中国家重点保护鸟类35种，许多大型涉禽和游禽以此为理想的繁殖地，也是多种鸟类南北迁徙的途径和主要停歇地。研究表明，大型底栖动物生物量的分布是决定湿地鸟类空间分布格局的主要因素［17］。

底栖动物的多样性和丰富度随着底质的稳定性和有机碎屑的增加而增加，且寡毛类和昆虫幼虫较多，砾石底质的底栖动物主要有环节动物和各种甲壳纲动物组成［18］;国内学者先后在东湖、洞庭湖、洪湖、太平水库等地用摇蚊幼虫和寡毛类评价水体的营养类型，取得了较为满意的结果［19－20］。水体富营养化导致底栖动物有些种类消失，而耐污种的生物量增加，如东湖底栖动物从20世纪60年代的133种降低到90年代的67种，其中以毛翅目和软体动物种类的消失更甚，而霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)的丰度呈现快速增长的趋势［21］。研究发现，扎龙湿地一些清水的指示生物很少，如EPT水生昆虫(E:蜉蝣目;P:襀翅目;T:毛翅目)，此类生物对生境有特定的要求，只在毛翅目中发现两种，即石蛾属一种(Phryganea sp.)和缺叉多距石蛾属一种(Polycentropus sp.)。

水环境因子影响大型底栖动物相，大型底栖动物相也可以客观地反应水质状况，这是本项目将进一步研究的内容，通过监测大型底栖动物群落结构可以使扎龙湿地水质监测的方法进一步完善。本研究只利用生物学污染指数和Chandler生物指数对扎龙湿地水体污染状况进行评价，两种指数得到的评价的结果一致，即水体为中度污染状态，但是有向重度污染转化的趋势。

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