龙岗河流域底栖动物群落结构

官昭瑛,郑训皓,黄思源,林嘉智,温俊颖,赖震海,周日建,肖亚迪,董一博,徐晓霞

(1.深圳技师学院应用生物技术系，广东 深圳 518116;2.暨南大学生态学系，广东 广州 510632)

河流生态系统是水-陆物质循环和能量流动的重要通道，具有调节气候、改善环境以及维护生物多样性等众多功能[1-2]。底栖动物是河流生态系统生物群落的关键组分，是河流食物链(网)的中间环节，特别是其对生境的选择和适应的特性，已成为表征河流环境状况的重要指示生物类群，是河流生态系统的研究热点之一[3-5]。与鱼类和藻类等其它河流生物相比，底栖动物具有易于辨认和采集、分布范围广和对水质变化较敏感等优点[6]。我国目前已将底栖动物调查与分析作为评估河流生态系统健康状况的常规工作[7]。

由于人类活动频繁，诸如森林砍伐、工(农)业废水排放、生活污水等，对现存的河流生态系统造成了严重的破坏，而保护河流生态系统的健康不仅仅是保障水质的安全，更重要的是河流生物群落结构的完整性，底栖动物的群落是其中的重要组成部分[8]。河流健康问题是人类生存与可持续发展的重要问题，通过底栖动物群落分析，把握河流环境现状，是制定河流健康维护的科学措施的前提[9-11]。

我国国土面积辽阔、气候迥异、流域生境差异等造成底栖动物群落结构差异及多样化[12-13]。龙岗河是深圳行政区域内生态与服务功能状态最好的大型河流，集防洪、发电、供水、灌溉、航运等于一体。本研究主要针对龙岗河流域底栖动物资源进行调查，分析其群落结构及其影响因素，为反映流域生态系统现状提供科学的本底资料，同时为建立适合龙岗河的生态健康评价技术提供数据支持。

1 研究区域与研究方法

1.1 龙岗河流域概况

龙岗河地处亚热带地区，属南亚热带季风气候，发源于梧桐山北麓，是东江二级支流淡水河的干流，流经横岗、坪地、坪山，在下陂连接淡水河，流域面积423 km2，平均流量8.73 m3/s。龙岗河流域的主要支流有十多条，其中横岗境内的梧桐山河与大康河在西北边汇合并入龙岗河干流；龙岗境内有爱联河、黄龙河、回龙河、南约河等四条河，分别在西部和北部汇入龙岗河；在坪地境内有丁山河、同乐河、黄沙河、田坑水等四条河，在北部汇入干流；坑梓境内田坑水、田脚水及惠阳的部分支流汇入龙岗河，出龙岗区后汇入淡水河。整体来看，龙岗河流域上游为低山丘陵区，中下游为陵地带，地形比较复杂。

1.2 采样方法

于2017年7月、9月和11月，对龙岗河流域源头(梧桐山)至下游河段(田脚水靠近淡水河河段)共20个河段进行监测(图1)。在河流的水流方向下方用D形抄网(网孔40目)、索伯网(网孔40目)分别进行定性、定量样品的取样，配合随机检查水中各种基质取样，定量样品采集面积为0.09 m2，设置3组平行。所有样品现场冲洗初步挑拣后，用80%乙醇固定带回实验室进行种类鉴定和计数。

1.3 摄食功能群划分

底栖动物的鉴定主要依照Merritt and Cummins等[14-16]，鉴定水平基本达到属级，部分鉴定到科或种。功能摄食类群的划分则参照Barbour、Merrit和刘建康等的划分方法[14-17]。将采集到的底栖动物划分为5个主要功能摄食类群，分别为收集者(Gather-collectors,GC)、捕食者(Predators,PR)、刮食者(Scrapers, SC)、撕食者(Shredders,SH)和滤食者(Filter-collectors,FC)。

1.4 环境指标测定

每次采样期间在各采样河段现场测量水体的pH值、水温(WT)、流速(CV)、溶氧(DO)、电导率(CON)、氨氮(N)和水深(WD)。其中pH值、水温(WT)、溶氧(DO)、氨氮(N)和电导率(CON)用YSI ProPlus手持式多参数水质分析仪测定，水深(WD)用刻度尺测定，流速(CV)用Global Water直读式流速仪FP111测定。

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 底栖动物物种组成和时空动态

本次研究在龙岗河流域共检出底栖动物58种，隶属于15目43科57属，它们分别隶属于节肢动物门的昆虫纲，包括蜉蝣目、襀翅目、蜻蜓目、毛翅目、双翅目、鳞翅目和半翅目的水生昆虫；以及软体动物门的腹足纲、瓣鳃纲；蛭纲、寡毛纲和甲壳纲。其中水生昆虫48种，分属7目34科，占总数的83%；软体动物6种，分属5目6科，占总数的10%；环节动物2种，分属1目1科，占总数的3%；甲壳动物1种，分属1目1科，占总数2%；蛭类1种，分属1目1科，占总数2%。

龙岗河底栖动物种类的时空变化趋势为：从上游至下游河段底栖动物种类数逐渐减少；底栖动物种类数变化呈显著的季节性波动(P<0.01)，枯水期(11月)采集的种类较多。龙岗河常见的底栖动物中，以耐污类群的摇蚊类的出现频次最高(图2)，这可能与河流所处区域大部分贴近居民区有关。一些较为敏感的类群中，以毛翅目最普遍，主要为纹石蛾(Hydropsyche sp.)和短脉纹石蛾(Cheumatopsyche sp.)；其次是蜉蝣类，常见的蜉蝣有四节蜉(Baetis sp.)、红斑似动蜉(Cinygmina rubromaculata)、宜兴似动蜉(Cinygmina yixingensis)、细蜉(Caenis sp.)等。敏感类群，如EPT类群(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)和软体动物(如河蚬Corbicula fluminea)主要分布于上、中游河段，说明下游河段水体可能受到一定程度的污染。

此外，龙岗河流域底栖动物平均密度为1021 ind·m-2，呈现从上游至下游递减的趋势。某些类群表现出较高的生境选择性，如上游河段和源头支流中，蜻蜓目的一些种类，如华艳色蟌(Neurobasis chinensis)集中分布于水草丰满的河边生境以及树荫遮蔽的深潭。而似动蜉则集中在水流较急的浅滩的石块下分布。

注：sp4：晓褐蜻(Trithemis aurora)；sp11：短脉纹石蛾(Cheumatopsyche sp.)；sp12：纹石蛾(Hydropsyche sp.)；sp17：四节蜉(Baetis sp.)；sp23：细蜉(Caenis sp.)；sp24：红斑似动蜉(Cinygmina rubromaculata)；sp25：宜兴似动蜉(Cinygmina yixingensis)；sp30：长角泥甲(Elmis sp.)；sp31：扁泥甲(Psephenidae sp.)；sp35：摇蚊(Chironomus sp.)；sp37：无突摇蚊(Ablabesmyia sp.)；sp40：大蚊(Tipula sp.)；sp53：短沟蜷(Semisulcospira sp.)；sp54：河蚬(Corbicula fluminea)；sp56：苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)；sp57：霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)。

2.2 底栖动物多样性和摄食功能群

河段间底栖动物多样性差异显著(P<0.05)，以龙岗河上游的源头支流(梧桐山河)的底栖动物多样性最高(Shannon-wiener指数≈2.59)。河段间底栖动物摄食功能群亦存在差异，其中全流域共采集捕食者24种、滤食者和收集者15种、刮食者14种、撕食者5种。其中龙岗河上游及其源头支流5种摄食功能类群均有分布，而下游河段仅有收集者(或滤食者)、捕食者和刮食者。撕食者类群，如鳞石蛾等，主要分布于植被覆盖度较高以及水中凋落物较多的河段。

2.3 底栖动物群落与环境因子的关系

冗余分析(RDA)和蒙特卡罗置换检验结果表明：影响底栖动物物种组成和分布的环境因子为电导率(CON)和流速(CV)(P<0.05)。其中，流速(CV)是影响龙岗河流域底栖动物分布的最主要环境因素(F=3.52，P=0.003)。其它环境因子与底栖动物群落间的关系不显著。

3 讨论

底栖动物作为河流生态系统的重要组成部分，其群落结构能够很好地反映河流生态系统的健康状况[2-3，12]。本研究分析了龙岗河流域不同河段底栖动物群落结构的差异，可为该河流水质及生态现状的评估和管理提供依据。龙岗河上游河段，特别是源头支流，水质清澈、植被覆盖度和底质异质性高，部分河段处于梧桐山自然保护区内，受到人为干扰少；因此，底栖动物种类丰富，密度和生物多样性均高于中下游河段，体现出自然保护区对生物多样性和河流健康的天然维护作用。另外，从摄食功能类群结构来看，上游河段摄食功能群组成符合河流连续统理论[19]，即沿着河流的上游至下游区域，底栖动物摄食功能群呈现一定的变化趋势；上游河段摄食功能群种类丰富，以撕食者和收集者为主，而下游河段以收集者占绝对优势，撕食者比例小甚至消失。

本研究的河流地处广东省深圳市，隶属于东江水系，流域地形比较复杂，且主要河段流经居民区，人类活动较频繁，主要污染为面源的生活污水。因此，由于龙岗河跨度较长，经过河流流经河段中污染物和干扰因素的不断累积[20]，很有可能导致下游河段底栖动物群落结构改变和生物多样性的降低。此外，电导率和流速是影响龙岗河底栖动物种类组成和分布的主要因素。而流速是最主要的环境因素，这与一些研究的结果相一致[21-22]。底栖动物对河流生境的选择还体现在底质状况上，特别是一些敏感类群(如鳞石蛾)需要树荫遮蔽度较高、水中粗颗粒有机质较多的生境[17]，或是蜻蜓目的一些类群常在沙质底生境分布[23]；本研究调查过程中亦发现了类似的生境适应趋势，但由于大部分中下游河段由于渠道化严重，或难涉水问题，底质数据不够完善，将在下一步的研究加以改进和探讨。