安徽扬子鳄野生栖息地水域浮游和底栖动物调查及其与扬子鳄种群分布关系探讨

2018-10-10吴孝兵

安徽师范大学学报（自然科学版） 2018年4期

闵霄, 吴孝兵

(安徽师范大学生命科学学院,安徽芜湖 241000)

底栖动物和浮游动物在水生生态系统中具有极其重要的生态学作用，它们是淡水生态系统的一个重要的生态类群，同时也是所在区域生物群落的重要组成部分，是健康生态系统中的关键成员。浮游动物和底栖动物在水生生态系统的食物链中处于关键环节，它们具有较高的能量和转化效率，其生物量直接影响鱼虾等动物资源数量，从而影响保护区栖息地塘口扬子鳄(Alligatorsinensis)的种群分布。扬子鳄野生栖息地分布于扬子鳄国家级保护区各个区域塘口中，由于扬子鳄大部分时间栖息于塘口水域中，水域生态环境对扬子鳄的生存和繁殖有重要的影响。在对生境生态的评价中，生物评价和监测手段具有化学评价和监测无法比拟的突出优势，已越来越受到重视，并得到广泛应用。对水域生态系统的状态进行全面测量，甚至对水域生态系统内存在的所有物种进行一次完整的普查都不现实，因此，选择良好的指示物种对扬子鳄水域栖息地生态状况进行评价成为一种有效的可行方法。指示物种可以表征环境特征或环境质量，起到一种“预警”作用，可用来预测种群发展趋势和生物栖息地质量。利用指示物种对生物生境生态进行快速生物评价的方法因其快捷、准确、简便而得到了广泛应用。

浮游动物和底栖动物很早就被广泛应用于水域生态环境的监测和评价。中国大陆自20世纪70年代末开始应用浮游动物和底栖动物进行水生生境的研究，至今已有30多年。多年来，我国广泛利用浮游动物和底栖动物与生态环境之间的关系对潘家口水库[2]、大苏干湖[3]、昆明金汁湖[5]、太湖[6]、狼山水库[7]、滦河流域[9]、潘阳湖[12]等水域进行了生物评价。特定的环境变量组合对应特定的浮游动物和底栖动物群落结构，进而指示特定的生物学特征和生态学特征。有学者通过对浮游动物和底栖动物的研究，来探明水域经济动物鱼虾类的潜在产量，例如周志明等[11]在四明湖水库浮游生物的调查研究中，通过对浮游生物种群变化的调查，探究水库潜在的渔业养殖潜力。

正因为浮游动物和底栖动物在水生生态系统中的特殊地位及其在生态评价中的优势和重要性，开展扬子鳄栖息地水生生境中浮游动物和底栖动物群落的研究，通过对浮游动物和底栖动物物种种类和丰度的调查，探讨浮游动物和底栖动物与保护区塘口扬子鳄种群分布之间的关系，有助于更加全面了解扬子鳄水生生态系统，进一步了解扬子鳄与水生生物之间的相互作用关系，对于扬子鳄野生栖息地生境保护与生态恢复具有重要的参考价值和指导意义。

1 材料和方法

1.1 采样点的选择和采样方法

图1 采样地区区位图Fig.1 Sampling area map

根据扬子鳄野生保护区栖息地分布的数量，主要选择了Ⅰ类栖息地长乐、Ⅱ类栖息地红星水库野生栖息地，以及高井庙扬子鳄放归区(见图1)。

籍山镇长乐村位于118°24′E、30°55′N，该片是南陵县境内野生扬子鳄数量最集中的分布区，该片区域人口密集，人为活动十分频繁，塘口之间连接着农户种植的水稻田，扬子鳄主要活动于各村庄附近的农田、水塘之间。频繁的农业活动直接或间接影响着扬子鳄栖息地分布塘口的生物群落。

宣州区周王镇洪洋村红星水库，是保护区的核心栖息地之一，位于118°41′38″E、30°46′60″N，海拔87米，水域面积8.04公顷，该片区是野生扬子鳄的主要活动和繁殖的栖息地，水库中心有一大一小两个人工岛屿，岛上植被茂盛，灌木盖度在95%，水库上方为山林，下方为水稻田，该区农业活动对水体的影响较小，由于是水库地区，生态环境非常好。

高井庙野外放归区，位于119°12′18″E、31°00′58″N,地处郎溪县城东南部的国有高井庙林场境内，2001年经国内外鳄内专家多次考察，确定该区域是国内首个扬子鳄野外恢复种群基地，总面积300公顷。周围为人工杉木及国外松林，塘口水质较好，远离村庄农田，水源稳定，人为干扰较小，无农作物施药污染，环境优良。

根据当地季节变化情况，2017年在扬子鳄活动期选择4—5月(初春)、8—9月(夏)进行实地调查取样,同时测定水温、pH值。根据不同区域的生态特点,在每个塘口断面上,根据塘口面积大小设定采样点。浮游动物定性水样分别用25号筛绢网按“∞”型在各采样点捞取,所采集水样及时用4%甲醛溶液固定；定量水样用中国科学院水生生物研究所生产的1000ml有机玻璃采水器,置水面下0.5、1.0、2.0m处各采集1000ml水样混合,从中取1000ml倒入塑料桶中,现场加入4%的甲醛溶液固定,置实验室浓缩并进行种类的定性与定量。鉴定枝角类和桡足类用13号的浮游生物网采集,用25号筛绢网过滤,4%甲醛溶液固定带回实验室定性和计数。底栖动物采用D型拖网沿塘口样点采集，逆水流方向采集，一般每个样本采集5～10分钟，每个地点采集3～5个样本，采集的样本用4%甲醛溶液固定。

1.2 浮游动物的鉴定

原生动物的辩别、计数：把装有40.0ml水样的容量瓶充分摇匀,用定量吸管吸取0.1ml注入到0.1ml计数框中,在中倍显微镜下计数两片,取其平均值。1L水中原生动物的个体数计算公式如下:N2=400n2，式中:N2为原生动物的个体数(个/升)，n2为计数的个体数。

轮虫的辩别、计数：计数时,把装有40.0ml水样的容量瓶摇匀,用定量吸管吸取lml注入到lml计数框中,在中倍显微镜下计数两片,取其平均值。每升水中轮虫的个体数计算公式如下:N3=40n3，式中:N3为轮虫的个体数(个/升)，n3为计数的个体数。

甲壳动物的辩别、计数。用定量吸管吸取定量瓶中的水样,每次吸取1.0ml注入到1.0ml计数框中,在低倍显微镜下观察,直到把40.0ml水样完全观察。每升水中甲壳动物的个体数计算公式如下:N4=n4/10，式中:N4为厂甲壳动物的个体数(个/升),n4为计数的个体数。

1.3 底栖动物的鉴定

螺、蚌用70%的酒精固定，昆虫幼虫及甲壳动物放入小瓶中用50%酒精固定，再装入70%～80%的酒精中封存，环节动物用10%甲醛液固定，1～2日后转入70%～80%的酒精中封存。

1.4 采样仪器

有机玻璃分层采水器。型号：WB-PM；采水瓶体：有机玻璃材质；容量：1000ml；采样深度：0～30m；功能：用于采集河流、湖泊、水库及海洋等0～30m深度内的水样采集，顶部两个半圆上盖可轻松开合，底部带圆孔和浮动板，保证瓶体入水下沉时，水流可自由进出瓶底。

D型拖网：型号CN-522；网头直径30cm,网兜长60cm,采样器总长100cm；可用于各种生境中采集底栖动物。

pH测试笔：型号pH-100；测量范围为0.01～14pH,温度0～50℃；解析度为0.01pH,温度0.1℃。

1.5 数据处理

(1)采用Shannon Wiener多样性指数H、Simpson’s diversity多样性指数D、Margalef种类丰富度指数d、Pielou均匀度指数J等四个指数对扬子鳄野生栖息地和放归区浮游生物和底栖生物多样性进行分析。

Margalef种类丰富度指数：d=(S-1)/log2N；

Pielou均匀度指数：J=H/log2N。

式中：S为总种数，N为所有种个体总数，Pi为第i种个体数量在总个体数量中的比例。

(2)统计分析浮游跟底栖动物的种类多少和丰度跟塘口扬子鳄分布数量之间的相关性。统计分析采用SPSS22.0，首先对计量资料进行正态性检验，其中春季表层水温、夏季表层水温、春季底栖动物丰度、夏季底栖动物丰度的数据满足正态分布，因此表层水温、底栖丰度的两月间差异性检验采用配对样本t检验，以均值标准差形式呈现，其余指标差异性检验采用两相关样本非参数检验(WILCOXON)，以中位数形式呈现，由于存在指标不满足正态性检验，因此指标间相关采用spearman相关，定义检验水准为0.05，P<0.05，差异具有统计学意义，P<0.01，差异具有显著统计学意义。

图2 各采样点浮游动物桡足类和枝角类丰度图Fig.2 Abundance map of zooplankton copepod and Cladocera in sampling sites注：S1-S11分别表示红星、高井庙02年①号塘、高井庙野化区⑤号塘、高井庙野化老区⑥号塘、高井庙野放区11年④号塘、高井庙野放区05年①号塘、高井庙野放区11年②号塘、高井庙窑塘、长乐杨树塘、长乐团塘、长乐对应塘

2 结果与分析

2.1 各采样点样点生态因子指标和采样分布图

由表1可看出采样点的水体pH值普遍大于7，离农田居民生活区很近的水域明显pH值更高。采集样品时，分别在有树荫与完全暴露的水面采集，而同一季节气温与表层水温差值不是很大。

2.2 浮游动物季节变化及种类组成

扬子鳄野生栖息地及放归区共鉴定出3目1个亚纲17科34种，包括枝角类、桡足类等(表2)。浮游动物丰度特征(图2)，夏季>春季，其中长乐杨树塘样点浮游甲壳动物种类最多为13种，从整体上来看，野放区未检测到浮游甲壳动物，红星分别检测到2种和1种。野化区和高井庙窑塘其次，分别为7种、6种，长乐三个采样点的浮游甲壳动物种类都较为丰富，分别为13、8、8种。

表1 安徽扬子鳄不同野生栖息地和放归区活动期气温、表层水温、pH值

表2 扬子鳄野生栖息地浮游动物种类组成及活动期季节分布

*优势种(+++)、常见种(++)和偶见种(+). *Dominant species(+++)、common species(++)、occasional species(+)

此外,个别浮游动物种类为季节性类群,如蚤状溞只在春季出现。

浮游动物物种种数和丰度在不同栖息地采样点、不同季节间均存在差异,不同采样点不同主要是理化因子和人为活动的影响,不同季节不同主要是因为降雨、光照等气候因子的影响。在调查的这一年当中,扬子

鳄栖息地与人类活动接近的地区，例如长乐片区，栖息地塘口与农田交错，受人类活动影响较大，这一地区浮游动物种类与丰度都相对偏高，扬子鳄分布条数也相对较多，据2017年8月保护区管理局调查，长乐片区均有扬子鳄产卵。同时在高井庙放归区，在发现扬子鳄产卵的塘口的取样结果表明，浮游动物物种与丰度相比无扬子鳄产卵的塘口相对较多，这可能体现出产卵塘口生境能够提供更多的食物，环境更加适宜扬子鳄繁殖。

2.3 底栖动物季节变化及种类组成

扬子鳄野生栖息地及放归区共鉴定出3门11种，包括环节动物门、节肢动物门和软体动物门。底栖动物丰度特征，夏季>春季。在各栖息地均鉴定出多足摇蚊属，而且物种丰度相对较高，具有很高的优势度。杨树塘与高井庙野化⑤号塘物种丰度较高外，其它采样点均检出软体动物门。长乐栖息地底栖动物多样性较高，各栖息地采样点均表现出较高的物种丰度。节肢动物门在栖息地塘口水域中多数采样点中检出，也属于优势种。高井庙放归区软体动物比较丰富，尤其以螺属纲为最多。红星水库栖息地水域寡毛类水丝蚓科则为优势种。

表3 扬子鳄野生栖息地底栖动物种类组成及活动期季节分布

*优势种(+++)、常见种(++)和偶见种(+). *Dominant species(+++)、common species(++)、occasional species(+).

2.4 栖息地浮游动物和底栖动物生物多样性分析

各个栖息地浮游动物的多样性指数在活动期不同季节的变化较大(见表4、5),其中夏季较高,春季较低;而各栖息地丰富度指数的季节变化与生物多样性指数的变化相似;各栖息地均匀度系数在活动期不同季节也有一定变化,其值均在0.5以上,表明扬子鳄采样的各栖息地水质绝大多数为清洁,偶尔出现轻度污染。

扬子鳄栖息地浮游动物Shannon-Wiener多样性指数大致处于(0.5～3.0)，Simpson’s diversity多样性指数(D)生态优势度较高(0.5～1.0)，Margalef种类丰富度指数(d)(0.5～2.3),Pielou群落均匀度指数(0.7～0.9)。这说明浮游动物的多样性较高，存在较明显的优势度物种，且物种具有多样性。

扬子鳄栖息地底栖动物Shannon-Wiener多样性指数均处于(1.0～3.5)，Simpson’s diversity多样性指数(D)生态优势度在0.8左右，Margalef种类丰富度指数(d)(0.8～2.3),Pielou群落均匀度指数处于(0.7～0.9)。这说明底栖动物多样性较好，存在优势物种，物种的单一性存在但不明显。

2.5 扬子鳄栖息地水域生境因子季节差异分析

由表6可知，气温、表层水温、浮游物种数、浮游物种丰度的P值均小于0.01；底栖动物物种数和底栖动物丰度的P值均小于0.05。说明扬子鳄活动期栖息地所调查的指标春夏季节差异具有显著统计学意义，因此认为春季与夏季各指标存在差异，且夏季高于春季。

2.6 扬子鳄栖息地水域浮游动物和底栖动物物种数以及丰度与塘口扬子鳄分布数量相关性分析

由分析软件计算得出：丰度与浮游物种数相关的P值为0.000，P值小于0.01，因此其相关具有显著统计学意义，其相关系数为0.847，为正相关，二者存在高度线性相关。扬子鳄数量与浮游物种数相关的P值为0.002，P<0.01，因此其相关具有显著统计学意义，其相关系数为0.622，为正相关，二者存在显著线性相关。丰度与底栖动物物种数相关的P值为0.030，P<0.05，因此其相关具有统计学意义，其相关系数为0.463，为正相关，二者存在显著线性相关。扬子鳄数量与底栖动物物种数相关的P值为0.340，P>0.05，因此其相关不具有统计学意义，不可认为二者存在相关关系。

3 结论

通过对扬子鳄样点采样分析，浮游动物34种，其中原生动物18种，枝角类7种，桡足类9种，从数量上看，各种群生密度差异很大，原生动物数量最多，枝角类和桡足类平均生物密度较高；底栖动物11种。浮游动物的多样性较高，存在较明显的优势度物种，且物种具有单一性；底栖动物多样性较好，存在优势物种，物种存在单一性的趋势。由于有些扬子鳄栖息塘口与农田交错，受到农业生产影响比较大，附近的居民生活用水会排向栖息地塘口，使水体受到污染。同时调查过程中发现有的塘口中岛屿植被过密，池塘中人工种植的荷叶密度过大，存在非法网捕、笼捕、电捕行为。在高井庙放归区，由于远离人类生产生活活动，浮游动物和底栖动物物种数和丰度都相对较高，塘口水周围植被茂密，非常适宜扬子鳄生存和繁殖，调查取样过程中，已发现扬子鳄在栖息地塘口周围产卵，说明该区域生态环境已达到扬子鳄生存和繁殖的需求。

表4 安徽扬子鳄长乐、红星栖息地浮游动物和底栖动物

表5 安徽扬子鳄高井庙放归区浮游动物和底栖动物Shannon

表6 各指标SPSS统计分析的检验值与P值数

总体来看，所调查的扬子鳄栖息地水域浮游动物和底栖动物生物多样性和物种丰度总体趋好，反映出扬子鳄栖息的水域水质总体偏好，能够获得足够的食物维持生存和繁殖，调查过程中，长乐片区和高井庙放归区均发现扬子鳄产卵，这与保护区多年的保护和对当地居民的教育密不可分。同时，浮游动物与底栖动物的物种数与栖息地塘口扬子鳄分布数量具有一定的相关性，物种数越多，塘口的扬子鳄分布数量也越多。反映出良好的水生环境提供的食物量也会更多。因此，浮游和底栖动物的物种数与丰度与扬子鳄栖息地的选择具有一定的关联性。