滇池春夏季浮游动物群落结构特征及与环境因子的关系

王 华，刘丽萍,李娅萍

(昆明市环境监测中心，云南 昆明 650228 )



滇池春夏季浮游动物群落结构特征及与环境因子的关系

王 华，刘丽萍,李娅萍

(昆明市环境监测中心，云南 昆明 650228 )

2013年3月和7月对滇池浮游动物群落结构及栖息环境进行调查，研究了滇池中浮游动物群落结构及与环境因子的关系。10个采样点共鉴定出浮游动物31种，轮虫类14种，占45.2%；枝角类9种，占29.0%；原生动物5种，占16.1%；桡足类3种，占9.7%。春季密度为1130ind/L，优势种为螺形龟甲轮虫(Keratellacochlearis)；夏季密度为1932ind/L，优势种为钟虫(Vorticella)和英勇剑水蚤(Cyclopsstrennus)。Pearson相关性分析结果显示，春季轮虫类密度与水温显著正相关，与CODMn显著负相关，夏季与水温、pH、DO显著正相关，与氮磷营养盐、电导率显著负相关；春季枝角类密度与TP显著负相关，夏季与氮磷营养盐、电导率显著正相关，与pH、DO、Chla显著负相关；桡足类密度与CODMn显著负相关，春季还与水温、DO、Chla、透明度、电导率呈显著正相关，原生动物与环境因子无显著相关性。浮游动物物种与环境因子的典范对应分析(CCA)结果表明：溶解氧、氮磷营养盐、叶绿素a、电导率是影响滇池浮游动物群落结构及分布的主要环境因子，其中春季的主要环境影响因子还有透明度、CODMn，夏季水温和pH也是主要影响因子。

浮游动物；群落结构；环境因子；相关性分析；滇池

滇池属长江流域金沙江水系，位于昆明市城区西南面，属断陷构造湖泊。海拔1887.5m，平均水深5.12m，湖水面积306km2，库容12.9×108m3，是云贵高原上湖面最大的淡水湖泊[1]。近年来，滇池水质污染严重，水体富营养化加剧，水生态系统不容乐观，已成为国家重点治理的三大湖泊之一。

浮游动物是水域生态系统中的生物组成部分，作为生态系统中重要次级生产力，在物质转化、能量流动、信息传递等生态过程中起着至关重要的作用，对维持整个水域生态系统的平衡至关重要[2,3]。浮游动物对环境变化极敏感[4,5]，种类组成与物种多样性的变化直接影响水域生态系统的结构与功能，同时种类组成和现存量的变化能及时准确地反映水域生态环境质量的优劣[6-9]。对滇池中的浮游动物群落进行系统调查，分析其生物组成的特点，揭示影响浮游植物群落分布的主要环境变量,可对滇池水体的富营养化状态和污染情况进行较为客观的评价，为滇池富营养化治理及生态问题的诊断提供科学数据支撑，对减低富营养化水平和生态修复均有重要意义。

目前，对滇池浮游动物的群落结构研究主要集中在年、季节动态变化上，对驱动群落结构变化的内在因子的研究则相对较少。本文于2013年3月(春季)、7月(夏季)分析和测定了滇池浮游动物的密度、种类数及相关水环境因子指标，并通过SPSS、CCA分析，研究探讨滇池浮游动物密度、分布、群落结构特征、影响浮游动物群落结构及分布的主要驱动因子以及与环境因子的响应关系，以期为滇池富营养化治理与生态研究提供基础数据和生物学依据。

1 材料和方法

1.1 调查区域及采样点位设置

本次调查依据地表水湖泊监测布设原则[10]，布设具代表性的10个点位(图1)进行监测。2014年3月(春季)、7月(夏季)各采样监测1次，通过GPS定位，2次采样位置保持一致。

1.2 样品采集、处理、鉴定方法

采样方法按《淡水浮游生物研究方法》进行[11]。于水体表层0.5m处采集样品，用25号浮游生物网(孔径64μm)拖取样品加入5%甲醛试剂固定，带回实验室使用生物显微镜进行种类鉴定和数量统计。原生动物、枝角类根据《微型生物监测新技术》[12]鉴定；轮虫根据《中国淡水轮虫志》[13]鉴定；桡足类根据《中国动物志》(淡水桡足类)[14]鉴定。

1.3 环境因子测定方法

环境因子的采样与浮游动物同步进行，样品采集后冷冻保存，水温(t) 现场测定(GB13195-1991)，pH(GB6920-1986)、溶解氧(GB7489-1987)、高锰酸盐指数(GB11892-1989)、总磷(GB11893-1989)、 氨氮(HJ535-2009)、总氮(HJ636-2012)、叶绿素a(Chla)采用分光光度法测定，透明度采用塞氏盘法测定，电导率采用电导率仪法测定[15]。

1.4 数据处理分析

采用SPSS17.0对浮游动物与环境因子进行Pearson相关性分析，采用Canoco 4.5分析软件和Canodraw 4.5作图软件对浮游动物群落与环境因子进行典范对应分析。

2 结果与讨论

2.1 浮游动物种类组成、结构

2013年滇池浮游动物共检出31种(表1)，其中轮虫类14种，占45.2%；枝角9种，占29.0%；原生动物5种，占16.1%；桡足类3种，占9.7%。春季检出18种，轮虫8种，枝角类5种，桡足类3种，原生动物2种，优势种为螺形龟甲轮虫，占24.0%。夏季检出28种，轮虫12种，枝角类9种，原生动物5种，桡足类3种，优势种为钟虫和英勇剑水蚤，分别占13.4%、13.1%。

表1 滇池浮游动物种类目录

2.2 浮游动物密度及时空分布

结合图1、2可知，滇池中央(点位6)浮游动物密度最低，浮游动物分布较少；北部区域(点位1)浮游动物密度春夏季无明显变化；西南区域(点位9)春季浮游动物密度高于夏季，其余点位浮游动物密度夏季高于春季，特别是滇池西、中和东部区域(点位4、5、6、7)夏季密度明显高于春季。

2.3 生物群落与环境因子典范对应分析

2.3.1 浮游动物与环境因子相关性分析

滇池环境因子监测值见表2。由表2可知：滇池水体偏碱性，春夏水温变化为15.0～22.9℃，相差7.9℃，夏季水温、pH 、DO、CODMn、NH4+-N、TP、Chla均高于春季，而TN、电导率夏季低于春季，夏季由于藻类繁殖，透明度降低，叶绿素升高。

由表3可知，各种类浮游动物密度与环境因子间的相关性在不同时间表现有差异。春季轮虫类密度与水温表现出显著正相关，与CODMn为显著负相关；枝角类密度与TP呈显著负相关；桡足类密度与水温、DO、Chla、透明度、电导率呈显著正相关，与CODMn为显著负相关；种类数与Chla呈显著正相关，与CODMn为显著负相关。夏季轮虫类密度与水温、pH、DO表现出显著正相关，与氨氮、TP、TN、电导率呈显著负相关；枝角类密度与氨氮、TP、TN、电导率呈显著正相关，与pH、DO、Chla呈显著负相关；桡足类密度与CODMn呈显著负相关；种类数与环境因子无显著相关性。原生动物密度在春夏季与环境因子均无显著相关性，这可能是原生动物在滇池分布较少，个体较小，发育快，生命周期短，与滇池水环境相互作用不明显。

2.3.2 浮游动物与环境因子CCA分析

将春、夏季浮游动物与10种环境因子进行CCA典范对应分析，由表4可知，春季第一排序轴与CODMn显著正相关，相关系数为0.7327；与第二排序轴显著相关的环境因子有透明度、电导率、Chla、DO、NH4+-N、TP，相关系数分别为0.8778、0.8778、 0.7739、0.7149、0.6532、0.6270。夏季环境因子与第一排序具相关性的有电导率、pH、TP、DO、TN、NH4+-N、水温、Chla，其中，电导率、TP、TN、NH4+-N为显著正相关，相关系数分别为0.9549、0.9413、0.8694、0.8611，与pH、DO、水温、Chla为极显著负相关，相关系数分别为-0.9466、-0.8899、-0.8488、-0.8292；第二排序轴只与透明度为显著正相关，相关系数为0.6431。

表2 滇池环境因子值

表3 滇池环境因子与浮游动物密度之间相关系数

注:**表示极显著P<0.01,*表示显著P<0.05。

表4 环境因子与CCA排序轴的相关关系

据图3矢量的长度可知，春季影响浮游动物群落结构的主要环境因子为透明度、电导率、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素、氮磷营养盐、溶解氧，水温和pH影响较小。据浮游动物物种CCA排序空间上的分布，大部分浮游动物主要集中在第二、第三象限，第二象限与氮磷营养盐呈负相关，第三象限与透明度、电导率、叶绿素、DO、水温呈正相关，与CODMn、pH呈负相关。结合排序轴所代表的生态学意义，可以看到春季浮游动物大部分都与营养盐呈负相关，而与透明度、电导率、叶绿素、水温、溶解氧呈一定程度正相关。不同物种的浮游动物在环境中的分布呈现较大差异，如曲腿龟甲轮虫(序号5)在轴中心，能很好适应环境；刺盖异尾轮虫(序号12)多分布在温度较高、营养盐较低水域；锥肢蒙镖水蚤(序号30)主要分布在营养盐高的区域。

据图4矢量的长度可知，据夏季浮游动物物种CCA排序空间分布，夏季主要环境影响因子为电导率、氮磷营养盐、Chla、DO、水温、pH，其次是透明度和CODMn。夏季浮游动物分散于坐标轴四个象限，其中轮虫类大多分布在第二、第三象限，与Chla、DO、水温、pH、透明度和CODMn呈显著正相关，与电导率、氮磷营养盐呈负相关；枝角类大多分布于第一、第四象限，与电导率、TN、氨氮、TP呈显著正相关，与Chla、DO、水温、pH和CODMn呈负相关；桡足类主要分布于第一象限，与电导率、TN呈显著正相关，与Chla、DO、水温、pH和CODMn呈负相关；原生动物较分散，与环境因子无明显相关性，与pearson相关性分析结果一致。夏季不同种类浮游动物分布与环境因子的相关性有一定差异，受影响程度也不同，电导率、氮磷营养盐、Chla、DO、水温和pH均是影响其群落结构及分布的环境因子。夏季不同物种的浮游动物在环境中的分布也呈现较大差异，如无节幼体(序号31)分布在轴中心，能很好适应环境；曲腿龟甲轮虫(序号18)、曲腿龟甲轮虫(序号19)、刺盖异尾轮虫(序号21)等多分布在营养盐较高、温度和DO较低水域；角突网纹蚤(序号23)能适应较高CODMn。

2.4 讨论

滇池中小型浮游动物(轮虫类) 的种类数和密度所占比例最高，大型浮游动物( 桡足类) 所占比例较小，这与目前国内外许多湖库水生态系统中浮游动物的种类组成相似[16-20]。分析其原因为：轮虫在条件适宜的情况下可采用孤雌生殖模式，繁殖速度加快，数量增加[21]；桡足类为两性生殖，个体发育需经过六个无节幼体阶段和五个桡足幼体阶段，时间较长；滤食性鱼类喜摄食个体较大的浮游动物桡足类[22]。枝角类孤雌生殖，个体发育时间短，繁殖速度快，种群数量增加较快，种类和密度所占比例也较高，因其个体大容易被鱼类捕食，种类和密度次于轮虫类[23]。同一湖泊不同点位环境条件不同，浮游动物的群落结构、种类、组成和数量都存在着的空间和时间的分布差异，滇池夏季浮游动物种类数与密度均高于春季，主要分布于东、西部区域。

浮游动物与环境因素相互作用，不同种类浮游动物与环境因子间的相关性在同一湖泊不同位置、不同季节表现存在差异。水温可通过改变浮游动物的生理状态和食物来源进而影响浮游动物的代谢、繁殖及休眠卵的萌发[24,25]，滇池春季轮虫类和桡足类密度与水温呈显著正相关，夏季轮虫类密度与水温呈显著正相关，春季温度较低，轮虫密度也较少，夏季温度升高，轮虫为密度最高。浮游动物对pH的适宜的值不同，滇池夏季轮虫类和枝角类密度与pH具有显著相关性。水体中的氮、磷等营养盐能改变浮游动物的食性，决定其机体的生长和繁殖[26]，滇池春季枝角类密度与TP显著负相关，夏季轮虫类与TP、TN、氨氮显著负相关，枝角类密度与TP、TN、氨氮显著正相关，春季TP较低，反而促进枝角类生长，春季枝角类密度最大，夏季在水温、氮、磷等相互作用影响下，浮游动物密度增大，轮虫类最多，枝角类次之。透明度能从一定程度上反映水体中浮游植物的量[27]，滇池春季桡足类密度与透明度显著正相关。Chla是衡量浮游植物的主要指标，浮游动物主要以浮游植物为食，水体中浮游植物的密度与浮游动物的生长繁殖密切相关[28]，滇池春季桡足类密度、生物种类数与叶绿素显著正相关，春季叶绿素较低，桡足类密度少于夏季，夏季枝角类密度与叶绿素显著负相关，夏季叶绿素增大，对枝角类生长繁殖有一定抑制作用，夏季枝角类少于桡足类。CODMn表示水中还原性污染物的含量水平，与浮游动物密切相关[29]，滇池春季轮虫、桡足类和物种数，夏季桡足类密度均与CODMn显著负相关，春季CODMn对轮虫、桡足类生长繁殖有一定制约，夏季对桡足类也为制约影响。电导率可通过影响浮游植物间接作用于浮游动物[30]，滇池春季电导率与桡足类密度显著正相关，夏季电导率与枝角类密度显著正相关，与轮虫类密度显著负相关，间接影响的作用较小。

浮游动物的分布特征是多种环境因素相互作用的结果，不同湖泊影响浮游动物的分布的环境因子不同，相同湖泊不同季节有不同影响因子。结合SPSS相关性分析及CCA分析结果，春季影响滇池浮游动物群落结构及空间分布的主要因子主要是透明度、电导率、Chla、CODMn、DO、NH4+-N、TP ，夏季影响因子主要是电导率、pH、TP、DO、TN、NH4+-N、水温、Chla。

3 结论

(1)2014年滇池春、夏季共检出浮游动物31种，其中轮虫类14种，枝角类9种，原生动物5种，桡足类3种。春季种类数与密度均比夏季少，春季检出18种，密度为1130ind/L(枝角类>轮虫类>桡足类>原生动物)，优势种为螺形龟甲轮虫；夏季检出28种，密度1932ind/L(轮虫类> 枝角类>桡足类>原生动物)，优势种为钟虫和英勇剑水蚤。

(2)浮游动物与环境因子的相关性，不同季节表现有差异。春季轮虫类密度与水温呈显著正相关，与CODMn为显著负相关，夏季与水温、pH、DO显著正相关，与氨氮、TP、TN、电导率呈显著负相关；春季枝角类密度与TP呈显著负相关，夏季与氮磷营养盐、电导率呈显著正相关，与pH、DO、Chla为显著负相关；春季桡足类密度与水温、DO、Chla、透明度、电导率呈显著正相关，与CODMn为显著负相关，夏季与CODMn为显著负相关；原生动物与环境因子无显著相关性。

(3)影响春季滇池浮游动物群落结构及分布的主要环境因子为透明度、电导率、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素、氮磷营养盐、溶解氧，其次是水温和pH。夏季主要环境影响因子为电导率、氮磷营养盐、Chla、DO、水温、pH，其次是透明度和CODMn。

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Relationship between Zooplankton Community Structure and Environmental Factors in Springand Summer in Dianchi Lake

WANG Hua, LIU Li-ping , LI Ya-ping

(Kunming Environmental Monitoring Center, Kunming Yunnam 650228 ,China)

The relationship between zooplankton species composition and the environmental factors were studied in March and July 2013 in Dianchi Lake. A total of 31 zooplankton species were identified including 14 species of Rotifera (45.2%), 9 species of Cladocera (29%), 5 species of Protozoa (16.1%), and 3 species of Copepoda (9.7%) in 10 sampling sites. The density of zooplankton was 1130 ind/L and the dominant species was Keratellacochlearis in spring; the density was 1932 ind/L and the dominant species was Vorticell and Cyclops strennus in summer. The Pearson correlation analysis revealed that water temperature was significantly positively related to rotifers. Temperature was significant correlated to Rotifera. But chemical oxygen demand was negatively correlated to it in spring. Temperature, pH, and dissolved oxygen were significantly correlated to Rotifera. But nitrogen and phosphorus nutrition, and conductivity were negatively correlated to it in summer. The total phosphorus was negatively related to Cladocera in spring. Nitrogen and phosphorus nutrition and conductivity were significantly correlated to it. But pH, dissolved oxygen, and chlorophyll were negatively correlated to it in summer. Chemical oxygen demand was negatively related to Copepoda, Temperature, dissolved oxygen, chlorophyll, and conductivity were significantly correlated to it in summer. According to the canonical correspondence analysis (CCA), the composition and distribution of zooplankton were affected by dissolved oxygen, nitrogen and phosphorus nutrition, chlorophyll, conductivity. Transparency and chemical oxygen demand were also the main environmental factors in spring. Water temperature and pH were also the fundamental environmental factors in summer.

zooplankton；community structure；environmental factors；correlation analysis；Dianchi Lake

2016-08-15

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2010ZX07102-006)。

王华(1985-)，女，工程师，硕士，主要从事环境监测及环境数据统计工作。

X52

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1673-9655(2016)06-0010-07