景观湿地夏季原生动物群落结构与水质关系

孙志强施心路,徐琳琳孟祥玮刘桂杰

(1.杭州师范大学动物适应与进化杭州市重中之重实验室, 杭州 310036; 2.中国海洋大学原生动物研究室,青岛 266003; 3.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室, 武汉 430072)

景观湿地夏季原生动物群落结构与水质关系

孙志强1,2施心路1,2,3徐琳琳1孟祥玮1刘桂杰1,3

(1.杭州师范大学动物适应与进化杭州市重中之重实验室, 杭州 310036; 2.中国海洋大学原生动物研究室,青岛 266003; 3.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室, 武汉 430072)

2011年夏季(6—8月)对杭州市境内一景观湿地——西溪国家湿地公园进行采样, 共得原生动物样品21个。利用浮游生物研究方法对该湿地水域中原生动物的种类组成、群落特征、优势种分布、指示种及生物多样性指数进行了综合分析, 研究了该特征性水域中原生动物的群落特征与水质变动之间的关系。共鉴定原生动物84种, 隶属于3纲45属, 其中鞭毛虫纲61种, 纤毛虫纲14种, 肉足虫纲9种。优势种主要为隐滴虫(Cryptomonas)和眼虫(Euglena), 均属于鞭毛虫纲; 污染性指示种及Margalef等多样性指数均表明水质呈中度污染状态; 在原生动物功能类群中, 光合自养者最多, 腐生者、杂食者和捕食者相对较少; 主要理化指标中TN、TP和COD含量均较高, 且对原生动物群落的影响较大, 是造成群落变化的主要原因。综合评价结果揭示出, 西溪国家湿地公园水体目前仍处于中度污染状况。研究对湿地水域的污染原因进行了分析并提出了防治参考对策。

景观湿地; 原生动物; 群落结构; 物种多样性; 水质监测

原生动物是一类形态各异, 分布极广, 在各种自然环境水域中极为常见的一种单细胞生物, 它们在水体中的种类多且数量大, 是自然水域生态类群中的重要组成部分, 因此在水生生物物质循环和能量流动中扮演了极为重要的角色[1—3]。它们的存在,对于维持生态系统结构的稳定性和可持续性起着不可替代的作用。因此, 原生动物被广泛地应用于水域环境监测及水体富营养化评价中, 许多种类也正越来越多地被认为是水体污染的指示生物而得到广泛利用[4—6]。利用原生动物的群落结构特征及变化规律可以及时反映出水体环境现状的变化, 近年来,已有许多学者在该领域做了大量的研究, 并取得了一系列的可喜成果[1—6]。

作者等依据地区特征选取杭州市的著名景观湿地——西溪国家湿地公园(简称西溪湿地)作为研究的区域, 希望此研究结果为后续进一步开展湿地水域的相关研究提供依据。

西溪湿地距离著名的世界遗产保护地——西湖约5 km, 是一处罕见的位于繁华都市中的次生性湿地, 被称为“天堂绿肾”[7], 是目前我国第一个也是唯一的集城市湿地、农耕湿地、文化湿地于一体的国家湿地公园。公园东起杭州紫金港路西侧(E120°05′12.34″),西至绕城公路东侧(E120°02′19.40″), 南起天目山路沿山河(N30°14′57.57″), 北至文二西路(N30°16′56.99″),面积约为11.5 km2, 河流交错成网, 并有水塘镶嵌,水域面积占总面积的46%[8]。湿地水流主体自南部的沿山河向北流, 最终汇入余杭塘河, 但下游余杭塘河水位较高时, 本区域会出现局部的倒流现象,加上河网的复杂性, 故水流方向随季节和水位的情况而移, 具有一定程度的不确定性[9]。

随着西溪湿地在旅游业和城市生态中的作用日趋重要, 为了保护好城市的“绿肾”, 让湿地效益可以持续的发展下去, 本文对西溪湿地游客开放区域夏季原生动物群落结构及物种多样性变化进行了初步的调查研究, 以期为湿地水域的可持续发展及污染治理提供科学依据, 本工作的结果也将为全国城市性湿地的生物多样性研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

本文依据水域环境特征共选取7个采样点(图1),样点设置主要考虑水的流动特征及人类活动对其产生的影响等多方面因素。工作重点主要集中于对游客开放的一期和二期工程部分, 样点描述(表1)。

图1 西溪湿地的原生动物采样点分布Fig.1 Distribution of sampling sites in Xixi Wetland

1.2 样品采集

于2011年6月—8月, 每月中旬进行采样, 共得到21个原生动物样品。具体实验方法均按照相关文献[10—14]进行(下同)。采自上中下水层的1 L水样加10 mL鲁哥试剂, 静置48h, 利用虹吸原理浓缩至50 mL左右, 加1 mL浓度 4%的甲醛溶液保存以备镜检。

1.3 物种鉴定和统计

先轻轻摇匀样品, 然后吸取0.1 mL置于0.1 mL计数框中, 放置1—2min后在显微镜下全片计数,取两片计数的平均值, 按照以下公式计算个体密度:

N: 个体密度(ind./L); V: 采样体积(L); Vs: 沉淀体积(mL); Va: 计数体积(mL)

n: 计数所得个体数

观察使用带数码摄像功能的显微镜Nikon E200。物种鉴定主要依据: 《微型生物监测新技术》[15]、《淡水浮游生物图谱》[16]和《淡水浮游生物研究方法》[17]。

1.4 水质状况分析

对所采水样按照水质评价及监测标准进行理化指标测定, 主要包括: 温度(T)、酸碱度(pH)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(CODCr)、总氮(TN)和总磷(TP)。其中溶解氧和温度在采样现场用便携式仪器测定(HACH sension 156 Multi METER)[18]。

1.5 数据处理

根据公式Y = (Ni/N) fi计算物种的优势度。式中Ni为第i种的个体数; N为样品中所有种类的总个体数; fi为第i种的出现频率。Y>0.02为优势种。

计算多样性指数: Margalef多样性指数(d)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)和均匀度(J)。公式如下:

其中S为物种数; ni为第i种的个体数; N为总个体数。

原生动物不同污染程度指示种及功能营养类群按照沈韫芬等[15]《微型生物监测新技术》进行划分。

表1 西溪湿地原生动物采样点Tab.1 Synopsis of sampling sites in Xixi Wetland

2 结果

2.1 西溪湿地原生动物种类组成及分布

通过对西溪湿地原生动物调查发现, 共有原生动物84种, 隶属于3纲45属。鞭毛虫纲28属61种, 纤毛虫纲12属14种, 肉足虫纲5属9种(图2)。鞭毛虫中隐滴虫属(Cryptomonas)和眼虫属(Euglena)占多数, 分别达到8种和29种。各采样点常见种有啮蚀隐滴虫(Cryptomonas erosa)、卵形隐滴虫(Cryptomonas ovata)、蛋白核隐滴虫(Cryptomonas pyrenoidifera)和尾眼虫(Euglena caudata)等。

图2 西溪湿地原生动物的种类组成Fig.2 Composition of protozoan communities in Xixi Wetland

图3 西溪湿地夏季7个采样点原生动物种类数和密度的变化Fig.3 Variation of species number and density of protozoan at seven sampling sites in Xixi Wetland in summer

各样点原生动物种类数变化和密度变化(图3)显示, 物种数最大值出现在6月份样1中, 达到26种; 最小值在8月份样1中, 只有5种。密度最大值出现在7月份样2中, 达到287500 ind./L, 最小值是在8月份样7中, 只有8000 ind./L。样2中密度相对较高可能与静水水塘有利于原生动物生长有关。通过SPSS13.0进行方差分析发现, 各采样点间原生动物种类数(F=0.238, P=0.956)和密度(F=1.390, P= 0.285)差异并不显著, 可能是由于湿地水域面积不大, 水流复杂等因素所致。

西溪湿地水域中的原生动物优势种随着采样时间的变化稍有变化, 6月份最多, 有6种优势种, 7月份减少到5种, 8月份仅有3种。它们的优势度(表2)。优势种多属鞭毛纲中的隐滴虫(Cryptomonas)和眼虫(Euglena), 可能跟夏季光照和营养充足有关。

表2 西溪湿地原生动物优势种时间分布Tab.2 Monthly distribution of dominant species of protozoan in Xixi Wetland in summer

2.2 西溪湿地原生动物群落多样性指数分析

Margalef多样性指数规定: 0—1为重度污染, 1—2为严重污染, 2—4为中度污染, 4—6为轻度污染, 大于6为清洁水体[19]。研究中西溪湿地共出现5次严重污染, 14次中度污染, 2次轻度污染, 揭示了西溪湿地水质目前总体处于中度污染中。

Simpson多样性指数在0.678—0.890范围内波动, 最小值出现在6月份样3, 最大值出现在6月份样5(图4)。

Shannon-Wiener多样性指数变化主要集中在1.956—3.609间, 最大值出现在6月份样1, 最小值出现在8月份样3(图4)。其值为0—1时, 代表水质严重污染, 1—2时中等污染, 2—3时轻度污染, 大于3时代表清洁水体[20]。结果与Margalef多样性指数基本一致。

图4 西溪湿地夏季7个采样点原生动物多样性指数变化Fig.4 Variation of diversity index at seven sampling sites in Xixi Wetland in summer

均匀度变化范围是0.657—0.962, 波动幅度较小。值越大说明原生动物分布越均匀。

方差分析发现, 4个多样性指数在样点间差异均不显著(F值分别为0.839、0.897、0.669、0.659, P值均大于0.05), 进一步表明西溪湿地夏季原生动物样点间分布差异不大。

2.3 西溪湿地原生动物功能类群划分及污染指示种分布

Pratt, et al.[21]通过对美国6个湿地和一个河流中原生动物群落特征的研究, 按照食性将原生动物划分为6个功能类群, 分别是: (1)光合自养者P, (2)食菌屑者B, (3)食藻者A, (4)腐生者S, (5)杂食者N, (6)捕食者R。干净的水体自养程度高, 随着水质的污染, 异养程度就增加[22]。若群落中P组和A组占比例大, 说明水质较好, 若S组和B组比例加大, 说明水质变差。按照沈韫芬等[15]所列种类对西溪湿地原生动物种类进行功能类群划分(表3), P组(48种)、B组(24种)、A组(14种)、S组(2种)、N组(3种)、R组(3种), P组和A组占的比例较大。

原生动物对水质污染的耐受性不同, 所以在污染程度不同的水域中会出现不同的种类, 有些种类对环境的反应非常灵敏, 德国学者Kolrwitz和Marsson早在1909年就提出了指示种的概念, 总结了不同污染带的指示种类。参照沈韫芬等[15]的划分,鉴定出了西溪湿地中存在的污染指示种(表4)。三次采样中, 共鉴定原生动物污染指示种15种, 其中多污性3种, α-中污性9种, β-中污性8种, 寡污性3种。所有中污性指示种占所鉴定指示种类的比例为86.667%, 据此表明, 西溪湿地水域已受到中度污染。

表3 西溪湿地夏季原生动物功能类群所占比例Tab.3 Proportion of protozoan functional group in Xixi Wetland in summer

表4 西溪湿地夏季原生动物污染指示种类Tab.4 Species of pollution indicators in Xixi Wetland in summer

2.4 西溪湿地水质理化指标及与原生动物分布相关性分析

西溪湿地水质理化指标的测定结果显示(图5),实验水域的温度变化基本都维持在24—32℃(图中没有画出), 三次采样各样点间差别不大; pH变化不是很大, 基本都维持在7左右; DO最大值出现在7月份样7中, 为7.351, 最小值出现在8月份样4中,为2.988, 样3波动最小, 样7波动最大; BOD值在0.732—5.051 mg/L间波动, 各样点间变化趋势类似; 6月份的COD值明显高于7月份和8月份的, 最大值达到104.031 mg/L, 最小值出现在8月份样7中,为10.310 mg/L; TN值也是6月份的要高于其他两个月份, 最大值出现在6月份样1中, 达到5.399, 最小值在7月份样7中, 为0.368; TP值各月份之间差异不是很大, 样点间波动也比较小。

参考《地表水环境质量标准》GB 3838-2002对水质进行分级[23]。采样过程中各指标平均值分别是: DO 5.002、BOD 2.681、COD 42.327、TN 2.508、TP 0.143。它们的分级分别是: DO Ⅲ类, BODⅠ类, CODⅤ类, TN Ⅴ类, TP Ⅲ类。污染最严重的是COD和TN。

通过SPSS 13.0对西溪湿地水质理化指标与原生动物数据的相关性分析发现(表5), 种类数与温度和pH呈显著负相关, 而与COD呈显著正相关; Margalef指数和Shannon-Wiener指数均与pH呈显著负相关。由于夏季温度本来就高, 过高的温度反而会抑制原生动物的生长; 白天藻类有很强的光合作用, 导致pH升高, 而pH升高又会抑制原生动物的生长[24]; COD代表着水中的有机污染, 在一定程度上COD升高会刺激原生动物的大量生长。

3 讨论

3.1 西溪湿地夏季原生动物的组成特点

西溪湿地夏季原生动物物种丰富, 本次调查共鉴定原生动物84种, 隶属于3纲45属, 其中以鞭毛虫居多, 占总种类数的72.596%, 而肉足虫和纤毛虫则相对较少; 在个体密度中, 鞭毛虫也占据主要优势, 达到93.93%, 其中又以隐滴虫(Cryptomonas)和眼虫(Euglena)为主。西溪湿地夏季原生动物优势种如: 草履唇滴虫(Chilomonas ovalis)、啮蚀隐滴虫(Cryptomonas erosa)、尾眼虫(Euglena caudata)、近轴眼虫(Euglena proxima)等, 均属于鞭毛虫。这样的物种组成特征可能是由于水体的富营养化而造成耐受性强的物种大量生长, 以及夏季温度较高, 光照充足, 西溪湿地水体流动性较小等因素所致。其他研究也有类似现象, 如姜勇等[25]发现青岛胶州湾浮游原生生物中鞭毛藻的丰度远远大于纤毛虫; 赵文[26]在《水生生物学》一书中也提到, 隐藻喜生于有机物和氮丰富的水体, 裸藻喜欢在有机质丰富的静水体中。对各样点间的种类数、个体丰度及多样性指数运用SPSS13.0进行差异性分析发现, P值均大于0.05, 差异不显著, 表明西溪湿地原生动物分布的空间差异不明显, 在各采样点间比较均衡, 可能与该水域水流的复杂性及水域面积较小等因素有关。

图5 西溪湿地各采样点水质状况Fig.5 The water quality conditions in Xixi Wetland

表5 西溪湿地主要理化数据与生物数据间的相关系数Tab.5 Regression coefficient of environmental datas with biological datas in Xixi Wetland

3.2 西溪湿地夏季原生动物群落与水质的关系

西溪湿地夏季原生动物的污染指示种分布显示, α-中污性和β-中污性的指示种类占多数, 共达到所有指示种类的86.667%, 且优势种中的啮蚀隐滴虫(Cryptomonas erosa)同时也是α-中污性污染指示种的一种, 根据原生动物污染指示种的定义可以认为西溪湿地水质处于中度污染中。类似于对白洋淀[27]受有机污染较严重的水体的研究, 发现耐污种类形成优势种群而具有很高的个体数量和生物量; 在上海明珠湖[4]及长江洞庭湖口[28]的原生动物调查研究中发现中性污染指示种占多数, 指示结果与其理化指标非常吻合, 充分说明了原生动物污染指示种在监测、评价淡水水域污染中, 具有一定的可靠性。生物多样性指数监测的结果也表明了西溪湿地水质受到了一定程度的污染, 如Margalef多样性指数的值多在2—4, 指示了水质处于中度污染。在原生动物功能类群中, 进行光合自养的类群P组较多, 按照规定指示水质清洁, 但由于P组中以隐滴虫和眼虫居多, 而它们喜欢生活在有机质丰富的水中, 喜高温及静水, 反而说明水质已经受到一定的有机污染[26]。对西溪湿地水质理化指标分析发现, 各指标均表现出不同程度的污染, 特别是COD、TN和TP的值偏高, 说明该水域的污染类型主要是有机污染。水质理化结果与上述生物指示结果一致。

西溪湿地原生动物对水体富营养化的反映中,虽然主要的水质营养指标TN、TP及COD与生物数据没有显著相关, 但当6月份TN、TP和COD浓度明显高于其他月份时(由于暴雨冲刷所致), 本月各样点原生动物密度也明显高于其他月份, 说明原生动物密度与水体富营养化程度密切相关, 它们可能是通过 N、P→自养型鞭毛虫和混合营养的纤毛虫→其他原生动物, 这样一条食物链作用的[29]。这种变化与武汉东湖[30]、天津汉沽稳定塘[31]、太湖梅梁湾湖区[32]的结果类似, 表明对西溪湿地原生动物起主要作用的环境因子是氮磷浓度。

3.3 西溪湿地水质的污染原因及防治对策

对比近十年来的西溪湿地水质发现, 2004年之前的水质状况比较恶劣, 之后经过全方位治理水质明显改善, 近几年比较平稳但富营养化问题依然存在, TN、TP、COD等指标仍居高不下[33—35]。西溪湿地的水体污染源主要包括[34]: (1)外围河道带来的污染。周围存在着较多的农田、鱼塘、工厂以及生活污水的排放, 都通过各个河流进入西溪湿地公园内; (2)内部游人、饭店和农业活动的影响, 如样4是游客聚集处, 饭店、商店较多, 容易造成人为污染; (3)底泥中沉积的污染物。要解决西溪湿地的污染问题就要对症下药, 从问题的根源入手, 从根本上解决问题。可以从以下几个方面努力: (1)对外围污染源的控制, 从根源上杜绝污染输入, 并且加强对外围河道的治理, 让污染物在进入西溪湿地之前就消耗殆尽。(2)加强管理, 杜绝游人及饭店污染。(3)坚持市政府的“引配水”政策, 以“自我为主, 适度干预”为原则进行适当引水[33]。(4)加强湿地的自净能力, 保护湿地生物多样性, 引入净水动植物, 也可以考虑疏浚底泥, 人工浮岛等措施[34]。

综上所述, 西溪湿地的水质存在一定程度的污染, 加强对水质的监测和治理势在必行。本研究进一步表明, 原生动物及其群落变化在水质监测和淡水水质评价中具有重要作用。

[1] Xu R L, Bai Q S, Xie R W.PFU protozoan community characteristics and the relation with the water quality in the Guangzhou reach of the Pearl River [J].Acta Ecologica Sinica, 2002, 22(4): 479—485 [徐润林, 白庆笙, 谢瑞文.珠江广州市段PFU原生动物群落特征及其与水质的关系.生态学报, 2002, 22(4): 479—485]

[2] Xu M Q, Cao H.Ecological basis and application of PFU protozoan community in bio-monitoring with relation to water quality [J].Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(7): 1540—1547 [许木启, 曹宏.PFU原生动物群落生物监测的生态学原理与应用.生态学报, 2004, 24(7): 1540—1547]

[3] Shen Y F, Gong X J, Gu M R.Studies of biological monitoring by using PFU protozoan community [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 1985, 9(4): 299—308 [沈韫芬, 龚循矩, 顾曼如.用PFU原生动物群落进行生物监测的研究.水生生物学报, 1985, 9(4): 299—308]

[4] Chen L J, Gu J, Hu Z J, et al.The research of protozoa community structure in Mingzhu Lake of Chongming Island, Shanghai [J].Journal of Fisheries of China, 2010, 34(9): 1404—1413 [陈立婧, 顾静, 胡忠军, 等.上海崇明明珠湖原生动物的群落结构.水产学报, 2010, 34(9): 1404—1413]

[5] Chen H, Shi X L, Tan X L, et al.Changes of protozoao community diversity in the swampy water area in Hangzhou, China [J].Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(10): 1549—1554 [陈红, 施心路, 谭晓丽, 等.杭州沼泽性水域原生动物群落变化规律.生态学杂志, 2007, 26(10): 1549—1554]

[6] Han L, Shi X L, Liu G J, et al.Preliminary studies on protozoans community diversity in the water area of the Sun Island in Harbin [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 2007, 31(2): 272—277 [韩蕾, 施心路, 刘桂杰, 等.哈尔滨太阳岛水域原生动物群落变化的初步研究.水生生物学报, 2007, 31(2): 272—277]

[7] Gao Y L.The practices and improvements of the Xixi National Wetland Park Model, Hangzhou [J].Wetland Science & Management, 2006, 2(1): 55—59 [高乙梁.西溪国家湿地公园模式的实践与探索.湿地科学与管理, 2006, 2(1): 55—59]

[8] Li Y F, Liu H Y, Cao X, et al.Characteristics of temporal and spatial distribution of water quality in urban wetland of the Xixi National Wetland Park, China [J].Environmental Science, 2010, 31(9): 2036—2041 [李玉凤, 刘红玉, 曹晓, 等.西溪国家湿地公园水质时空分异特征研究.环境科学, 2010, 31(9): 2036—2041]

[9] Miu L H.Research review of Xixi Wetland in Hangzhou [J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2009, 37(11): 5043—5044 [缪丽华.杭州西溪湿地研究综述.安徽农业科学, 2009, 37(11): 5043—5044]

[10] Kchaou N, Elloumi J, Drira Z, et al.Distribution of ciliates in relation to environmental factors along the coastline of the Gulf of Gabes, Tunisia [J].Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2009, 83: 414—424

[11] Tan X L, Shi X L, Liu G J, et al.An approach to analyzing taxonomic patterns of protozoan communities for monitoring water quality in Songhua River, northeast China [J].Hydrobiology, 2010, 638: 193—201

[12] Xu H L, Zhang W, Jiang Y, et al.An approach to determining the sampling effort for analyzing biofilm-dwelling ciliate colonization using an artificial substratum in coastal waters [J].Biofouling, 2011, 27: 357—366

[13] Shi X L, Tan X L, Liu G J, et al.Seasonal change of phytoplankton community and biological evaluation about water quality of an artificial lake in Northeast China [J].Journal of Hangzhou Normal University (Natural Science Edition), 2009, 8(2): 132—143 [施心路, 谭晓丽, 刘桂杰, 等.东北地区人工湖泊浮游藻类变动与生物学评价.杭州师范大学学报(自然科学版), 2009, 8(2): 132—143]

[14] Xu H L, Zhang W, Jiang Y, et al.An approach to identifying potential surrogates of periphytic ciliate communities for monitoring water quality of coastal waters [J].Ecological Indicators, 2011, 11: 1228—1234

[15] Shen Y F, Zhang Z S, Gong X J, et al.Modern Biomonitoring Techniques Using Freshwater Microbiota [M].Beijing: China Architecture Building Press.1990, 152—524 [沈韫芬,章宗涉, 龚循矩, 等.微型生物监测新技术.北京: 中国建筑工业出版社.1990, 152—524]

[16] Han M S.Maps of Freshwater Plankton [M].Beijing: Agriculture Press.1980, 44—107 [韩茂森.淡水浮游生物图谱.北京: 农业出版社.1980, 44—107]

[17] Zhang Z S, Huang X F.Research Methods of Freshwater Plankton [M].Beijing: Science Press.1991, 52—251 [章宗涉, 黄祥飞.淡水浮游生物研究方法.北京: 科学出版社.1991, 52—251]

[18] Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China.Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods (Fourth Updated Edition) [M].Beijing: China Environmental Science Press.2002, 88—104 [国家环境保护总局.水和废水监测分析方法 (第四版).北京: 中国环境科学出版社.2002, 88—104]

[19] Zhang Z B, Shi X L, Liu G J, et al.The relationship between planktonic algae changes and the water quality of the West Lake, Hangzhou, China [J].Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(6): 2980—2988 [张志兵, 施心路, 刘桂杰, 等.杭州西湖浮游藻类变化规律与水质的关系.生态学报, 2009, 29(6): 2980—2988]

[20] Zhou F X.Biological Monitoring [M].Beijing: Chemical Industry Press.2006, 51—52 [周凤霞.生物监测.北京: 化学工业出版社.2006, 51—52]

[21] Pratt J R, Caima J Jr.Functional groups in the protozoa: roles in differing ecosystems [J].Protozool, 1985, 32(3): 415—423

[22] Chen T, Huang J R, Chen S P, et al.PFU protozoan community colonization process and its indication of water quality in Guangzhou urban artificial lakes [J].Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2004, 10(3): 310—314 [陈廷, 黄建荣, 陈晟平, 等.广州市区人工湖泊 PFU原生动物群落群集过程及其对水质差异的指示作用.应用与环境生物学报, 2004, 10(3): 310—314]

[23] Compiled by the Water Quality Standards Group.Compilation of Water Quality Standard [M].Beijing: Standards Press of China.2005, 12—26 [水质标准汇编组编.水质标准汇编.北京: 中国标准出版社.2005, 12—26]

[24] Zhang P L, Sun C J.The influence of algae growing on pH and DO in surface water [J].Environmental Monitoring in China, 2004, 20(4): 49—50 [张澎浪, 孙承军.地表水体中藻类的生长对pH及溶解氧含量的影响.中国环境监测, 2004, 20(4): 49—50]

[25] Jiang Y, Xu H L, Zhu M Z, et al.Planktonic protists in Jiaozhou Bay, China: annual variation abundance and correlation with environmental conditions [J].Periodical of Ocean University of China (Natural Science Edition), 2010, 40(3): 17—23 [姜勇, 许恒龙, 朱明壮, 等.胶州湾浮游原生生物时空分布特征——丰度周年变化及与环境因子间的关系.中国海洋大学学报(自然科学版), 2010, 40(3): 17—23]

[26] Zhao W.Hydrobiology [M].Beijing: China Agriculture Press.2005, 74—99 [赵文.水生生物学.北京: 中国农业出版社.2005, 74—99]

[27] Xu M Q, Zhu J, Cao H.The relationship between the protozoan community diversity and the water in the Baiyangdian Lake [J].Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(7): 1114—1120 [许木启, 朱江, 曹宏.白洋淀原生动物群落多样性变化与水质关系研究.生态学报, 2001, 21(7): 1114—1120]

[28] Song B Y.Ecological studies on the protozoans at the Dongting Lake outlet of the Changjiang River [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 2000, 24(4): 317—321 [宋碧玉.长江洞庭湖口原生动物的生态学研究.水生生物学报, 2000, 24(4):317—321]

[29] Taylor G T.The role of pelagic heterotrophic protozoa in nutrient cycling: A review [J].Annales de l'Institut Oceanographique, 1982, 58(1): 227—241

[30] Wu S G, Shen Y F.On the protozoan succession from the viewpoint of temporal and spatial heterogeneity in eutrophic Donghu Lake [J].Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(3): 446—451 [吴生桂, 沈韫芬.从时空异质性看东湖富营养化中原生动物的演替.生态学报, 2001, 21(3): 446—451]

[31] Xu M Q, Cao H, Wang Y L.The purification efficiency of the Hangu Stabilization Ponds and its relationship with biodiversity of protozoan community [J].Acta Ecologica Sinica, 2000, 20(2): 283—287 [许木启, 曹宏, 王玉龙.原生动物群落多样性变化与汉沽稳定塘水质净化效能相互关系的研究.生态学报, 2000, 20(2): 283—287]

[32] Cai H J.The reaponse of ciliated protozoans to eutrophication in Meiliang Bay of Taihu Lake [J].Journal of Lake Science, 1998, 10(3): 43—48 [蔡后建.原生动物纤毛虫对太湖梅梁湾水质富营养化的响应.湖泊科学, 1998, 10(3): 43—48]

[33] Wang J, Yang Y Y.The investigation of cited water for improving the water environment in Xixi Wetland of Hangzhou [J].Zhejiang Hydrotechnics, 2009, (4): 15—16, 19 [汪健,杨艳艳.引配水对改善杭州西溪湿地水环境的探讨.浙江水利科技, 2009, (4): 15—16, 19]

[34] Ye X H, Shen X Y, Xu X L, et al.Environmental assessment and countermeasure of water in Xixi Wetland of Hangzhou [J].Agro-Environment & Development, 2010, 27(3): 86—89 [叶旭红, 申秀英, 许晓路, 等.杭州西溪湿地水体环境质量分析评价及对策.农业环境与发展, 2010, 27(3): 86—89]

[35] Chen W Y, Zheng H L.Water pollution and control measures of Xixi Wetland of Hangzhou [J].Hangzhou Agricultural Science and Technology, 2008, (4): 25—26 [陈文岳, 郑花兰.西溪湿地水质污染现状与防治对策.杭州农业科技, 2008, (4): 25—26]

THE PROTOZOAN COMMUNITY STRUCTURE AND ITS RESPONSE TO THE CHANGE OF WATER QUALITY IN A TYPICAL WETLAND LANDSCAPE IN SUMMER

SUN Zhi-Qiang1,2, SHI Xin-Lu1,2,3, XU Lin-Lin1, MENG Xiang-Wei1and LIU Gui-Jie1,3
(1.Hangzhou Key Laboratory for Animal Adaptation and Evolution, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 2.Laboratory of Protozoology, Institute of Evolution & Marine Biodiversity, Ocean University of China, Qingdao 266003, China; 3.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology,
Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China)

To evaluate water quality of a wetland system, a comprehensive survey on the community structure of protozoan was carried out in the open area of the Xixi National Wetland Park of Hangzhou, southern China, from June to August, 2011.Protozoan samples were collected monthly at seven sampling stations with a spatial gradient of environmental status.Finally, a total of 21 protozoan samples were collected.Physicochemical parameters, including water temperature, pH, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD5), total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN), were measured according to the Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods for comparison of biological data.By using the freshwater plankton survey methodology, we investigated species composition, community characteristics, dominant species distribution, indicator species and biodiversity indexes of protozoan in Xixi Wetland.Identification was made mostly according to the morphology, mainly on the basis of the published books with protozoan pictures.Environmental and biological data were packed up and analyzed by EXCEL 2007 and SPSS13.0.Finally, a total of 84 species of protozoan were identified, belonging to 3 classes, 45 genera, with 61 flagellates, 14 ciliates, and 9 sarcodinas in the Xixi Wetland.Whether in the species number or abundance, flagellates a the largest proportion.A total of 8 dominant species were collected including Chilomonas ovalis, Cryptomonas erosa,Cryptomonas marssonii,Cryptomonas obovata,Cryptomonas ovate,Cryptomonas pyrenoidifera,Euglena caudateandEuglena proxima, which belong to flagellates.We found 15 pollution indicators including 3 heavy-polluted, 9 α-medium-polluted, 8 β-medium-polluted and 3 light-polluted indicators, in which medium-pollution indicators accounted for 86.67%, and Cryptomonas erosa, an α-medium-pollution indicator, was also a dominate specie.The Simpson index and evenness index were a little low while Margalef index and Shannon-Wiener index were moderate, and all diversity indexes suggested that the water of Xixi National Wetland Park was slightly polluted.Among the seven sampling sites, there were no statistically significant differences in biotical data including species number, abundance and all diversity indices.In the functional nutrition taxa of protozoan, the photoautotrophic (P group) were significantly more than the other functional groups, with the majority of Cryptomonas and Euglena that liked to live in the organicrich water.In all environmental data, the values of TN, TP and COD were higher and made a main effect to protozoan communities.The variation of species number kept significant negative correlation with the changes of T value and pH value, when significant positive correlation with the changes of COD value.The variation of Margalef index and Shannon-Weiner index kept significant negative correlation with the changes of pH value.These results should help us to understand more about the structures and functions of protozoan community in the Xixi Wetland.Both the environmental and biotical data suggested the water of the Xixi Wetland was slightly polluted and should be protected intensively.In summary, the protozoan communities showed a clear coordination in response to the environmental pressure, and they can be used as a robust tool in assessing water quality in freshwater wetland systems based on our research.

Wetland landscape; Protozoan; Community structure; Species diversity; Water quality monitoring

X835

A

1000-3207(2013)02-0290-10

10.7541/2013.17

2012-02-13;

2012-11-26

国家自然科学基金(31272262, 31071880); 浙江省自然科学基金(Y3100128)部分资助; 浙江省科技创新项目(2010R50039-20, PD11001004002016); 杭州市重点实验室基金(20100333T05); 浙江省大学生科技创新活动计划(2010R421046)资助

孙志强(1988—), 男, 河南焦作人; 硕士研究生; 主要从事水生生物水质监测研究。E-mail: sunszq@qq.com

施心路, E-mail: shixl56@163.com