夏季率水浮游动物群落类型及影响因素

毕孟飞 虞洋 陈佳琪 赵坤 涂俊

摘 要： 于2018年8月在率水设置了19个采样点，进行后生浮游动物标本采集和水质指标测定.共记录浮游动物22种，隶属2门19属，其中轮虫17属20种，桡足类2属2种，枝角类未检出.浮游动物丰度很低，在7～1 675 L-1之间变动，平均丰度仅123 L-1.其中，轮虫是对率水浮游动物群落物种组成和生物量贡献最大的类群.率水浮游动物群落从上游到下游的空间分布不均匀，种类和丰度都表现为中游略高于上下游.基于物种组成对所有样点的群落进行聚类分析，划分为5种不同的群落类型，群落间特征差异较大.基于指示种的组成和丰度进行水质评价表明：率水水质介于寡（o）污染到寡-中（o-β）污染水平之間.冗余分析表明：溶解氧（DO）、溶解性物质及相关指标（总溶解性固体 （TDS）、盐度 （Sal）、电导率 （SpCond））和化学需氧量（CODMn）是影响浮游动物群落的重要环境因子.

关键词： 浮游动物; 群落类型; 环境因子; 小型河流

中图分类号： Q 145.2  文献标志码： A  文章编号： 1000-5137（2019）05-0511-10

Abstract： In August 2018，we set 19 sampling sites in Shuaishui River which is the biggest tributary of Xinan River，to collect zooplankton samples and measure in situ physicochemical variables.The results showed that a total of 22 species belonging to 2 families 19 genera were recorded from Shuaishui River.Of them 20 species in 17 genera belong to Rotifera，and 2 species in 2 genera belong to Copepods.There were no Cladocera species found from the river.The abundance of zooplankton in the river was quite low （average value：123 L-1，varied between 7～1 675 L-1）.Rotifer contributed most to zooplankton species composition and biomass of the river.Distribution of zooplankton community was not even spatially，and both species richness and abundance of zooplankton in midstream were slightly higher than those in up- and down-streams.Based on species composition，the communities in all the sample sites were clustered and divided into five quite different community types.Zooplankton abundance varied among groups.Water quality assessment results based on the species composition and abundance of indicator species indicated that Shuaishui River was at the level of o-oligomeric pollution or o-beta oligo-middle pollution.Redundancy analysis （RDA） showed that indicators，such as dissolved oxygen （DO），dissolved matters and related variables（TDS：total dissolved solids;Sal：salinity;SpCond：conductivity）and CODMn （chemical oxygen demand） were vital environmental factors affecting zooplankton community.

Key words： zooplankton; type of zooplankton community; environmental factor; small river

0 引  言

后生浮游动物既可作为鱼类的开口饵料和食物来源，还能摄食浮游植物、原生动物、细菌、碎屑等[1-2]，是水生态系统食物链底部连接初级生产者和上层消费者的关键环节.浮游动物群落结构会及时响应水环境的变化，影响藻类的生产力和水生态系统的资源利用效率，进而影响生态系统功能，这一特点在水质监测中起重要作用[3-5].由于后生浮游动物采集方便，还能弥补水体理化指标在水质评价上的不足，是指示河流水环境质量特征的极佳类群[6-8].

在一些受人为干扰的、缓流的小型河流中，浮游动物的分布并不是按河流的结构呈现一定空间规律性的，而可能与河流中不同的局域生境状况关系更为紧密[9-12].率水具有受人为干扰、缓流、生境多样化的特点，为浮游性生物提供了适合的生境.目前对率水河基于水生生物的生态监测很少，仅有零星报道[13-16]，未见率水浮游动物群落的相关报道.

本文作者基于2018年8月对率水的浮游动物群落结构的调查，揭示小型河流浮游动物群聚的相似性，对不同的群落类型进行分析，探讨环境因子对浮游动物群聚的影响，为生态系统功能和环境健康的维持提供科学依据，以期丰富对小型河流浮游动物与环境之间关系的认识.

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

本次调查区域——率水，位于安徽省南部，是新安江最大的一条支流，发源于六股尖，来水面积1512 km2，其支流自上而下主要有大源河、小源河、长丰河、碜溪河、李源河等[13-14].率水位于新安江上游，新安江是黄山市人民生产和生活用水的主要来源，属亚热带季风气候，年平均降水量1752 mm，雨量充沛，大多集中在4—8月之間[15].该流域中植被良好，从上游至下游山体植被变化不大[16].

1.2 样点设置和采样时间

依据全面性、代表性原则，在率水，从六股尖（率水发源地）到黄山林校（率水下游）设置19个采样点（图1），分别为：上游8个采样点（12～19）;中游8个采样点（4～11）;下游3个采样点（1～3）.本研究于2018年8月进行浮游动物标本采集和水质指标测定.

1.3 样品的采集与分析

定性样品的采集使用25号浮游生物网（网孔直径：64 μm），在水面以下0.5 m处划 “∞”字形，将网中的浓缩水样放置到50 mL标本瓶中，及时加4%（体积分数）福尔马林溶液固定保存.浮游动物的种类鉴定参照文献[17-21]进行.

定量样品的采集采用50 L采水器在水面以下0.5 m处取样，使用25号浮游生物网将水样浓缩，放置到1 L标本瓶中，及时加入15%（体积分数）鲁哥试剂和4%福尔马林溶液固定保存.静置24 h，用虹吸法除去上清液，浓缩至250 mL，再静置24 h，用同样方法浓缩水样，置于50 mL标本瓶中，在10倍光学显微镜下鉴定计数，参照常规的标准方法计算生物量[22].

1.4 理化指标及其测定方法

在水质采样与分析中，现场用YSI 便携式多参数水质分析仪（厂商：USA，Ysi Inc.）测定环境因子：水温（WT）、酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、电导率（SpCond）、总溶解固体（TDS）、盐度（Sal）.在采集浮游动物样品的同时，在水面下0.5 m深处采集1 L水样，并及时带回室内测定化学需氧量（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）.CODMn测定方法为高锰酸钾指数法，TP和TN测定方法按照国家标准方法（GB 11893—89;GB 11894—89）进行.

1.5 统计分析

Shannon-Wiener指数H′=-∑si=1（PilnPi）其中，Pi为种的个体数占群落总个体数的比例，s为物种总数.

Mcnaughton优势度指数Y=niNfi，其中，N为浮游动物个体总数，ni为第i个种浮游动物的个体数，fi为第i种浮游动物在各采样点出现的频率.根据Y≥0.02的标准，确定浮游动物优势种.

采用R语言进行数据统计与分析，分析前检验数据的正态性，并进行标准化.通过计算群落相似性指数（Bray-Curtis）对群落进行聚类分析，基于去趋势对应分析（DCA）结果，选择冗余分析（RDA），探讨物种、群落与环境因子的关系.

2 研究结果

2.1 浮游动物群落组成与分布

在本调查区域（率水）共记录浮游动物22种（图2），以轮虫种类为主，占比91%（15科17属20种），桡足类仅2种，枝角类未检出，物种丰富度较低.科水平上以臂尾轮科和鞍甲轮科占比较高，各占14%，其次为异尾轮科和聚花轮科各9%，其余各科各占5%.属水平上以狭甲轮属、龟甲轮属和异尾轮属占比较高，各占9%，其他各属各占5%.可见多数为单属科.各采样点平均种类数为2种，中游略高于上下游，最高值出现在水流极缓的茗洲村（15号采样点），为9种.以优势度Y≥0.02的标准，共确定了一种优势种，为橘轮虫（Rotaria citrina Ehrenberg），优势度较低（Y=0.02）.

夏季浮游动物平均丰度较低，仅136 L-1，分布在7～167 L-1之间，轮虫是占绝对优势的类群，平均丰度为124 L-1，占总丰度的91%;桡足类丰度较低（12 L-1），仅占总丰度的9%.空间分布上，流速极缓的茗洲村（15号采样点）的浮游动物丰度远高于其他样点，达1 675 L-1，其他采样点表现为中游高于上游和下游，采样点间差异显著（p<0.05），该河流中各采样点中浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数在0.3～1.6之间变动，平均值为0.4（图3）.

2.2 浮游动物群落类型划分

对所有采样点的浮游动物群落进行聚类分析，将率水浮游动物群落划分为5组：I～V（图4）.5组浮游动物群落的特征均较明显.种类数V组最多，达15种;III组最少，仅检出1种.丰度表现为：V组（163 L-1）>IV组（79 L-1）>I组（42 L-1）>II组（35 L-1）>III组（7 L-1）（表1）.

由各组采样点的优势种来确定其群落类型：I组以鞍甲轮虫、腔轮虫小型游泳目轮虫为主，如盘状鞍甲轮虫（Lepadella patella Müller）（23 L-1），该组中指示，寡污 （o）型、寡-中污 （o-β）型和中污 （β） 型的种类均占该组总种类数的25%，桡足类有少许分布，如广布中剑水蚤 （Mesocyclops leuckarti Claus）（6 L-1）;II组以多肢轮虫、异尾轮虫和橘轮虫等广布型种类为主，多为中-寡污 （β-o） 型指示种（占67%），其他均为o型指示种（33%）;III组以猪吻轮虫（14 L-1）（o型）为主;IV组以巨头轮虫（13 L-1）、偏斜钩状狭甲轮虫（14 L-1）为主，出现了方块鬼轮虫 （Trichotria pocillum Ehrenberg）、盘镜轮虫 （Testudinella patina Hermann），为该群落特有的物种，β型指示种类占比最高，约29%，其次β-o型种类占14%;V组丰度最高（163 L-1），以游泳目广布种为主，出现六腕轮虫、叉角拟聚花轮虫单体或群体生活的簇轮目轮虫，β型种类占27%，β-o型种类仅占7%（表1;污染指示种的划分见附录1）.

2.3 影响浮游动物群落类型的关键环境因子

5组群落类型所在生境的水质环境指标差异较大（表2）.V组的WT 最高（29.97 ℃），III组最低（25.85 ℃）;IV组的DO最高（7.07 mg·L-1），I组最低（5.1 mg·L-1）;I组的SpCond和TDS均最高（8.888×10-3 S·m-1和55.09 mg·L-1），III组均最低（4.295×10-3 S·m-1和27.30 mg·L-1）;III组的TN最高（1.20 mg·L-1），I组最低（0.68 mg·L-1）;IV组的TP（0.07 mg·L-1）高于其他各组;III组的CODMn（0.65 mg·L-1）低于其他各组.

率水浮游动物群落类型和优势种类主要受DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn 5种环境因子的综合影响.RDA排序结果显示（图5）：第一主轴的解释率为18%，第二主轴的解释率为11.26%.其中I组群落主要受水体溶解性物质及相关指标（TDS，Sal和SpCond）的正相关影响;II组群落受WT的正影响较大;III组群落主要受CODMn的负相关影响;V组群落主要受DO的正相关影响.多数优势种与DO呈现正相关关系，其他种类与CODMn、溶解性物质及相关指标呈现正相关关系.

3 讨 论

3.1 浮游动物群落特征

夏季率水共记录浮游动物22种，隶属2门17属，群落组成以小型轮虫为主，种类数和丰度均占91%，这与国内很多河流浮游动物群落的调查结果相似[6-7，9-12]，表明率水也具有典型的河流浮游动物群落组成特征.率水浮游动物种类丰富度和丰度均较低，可能是由于8月正处于河流的丰水期，而率水所处地区的雨量大多集中在4—8月之间[15]，几个月积累的降雨量大大稀释了浮游动物丰度，其群落类型的划分没有随河流上、中、下游结构呈现出明显的规律性，因而在这个缓流的小型河流中，浮游动物群落分布受通过水流等空间扩散作用的影响较弱，而受局域生境条件的影响较大.龚迎春等[23]对西藏尼洋河流域浮游动物的群落结构进行分析，提出有流速的河段不适合浮游动物生存，在河段两岸的河漫滩淹没区沉水植物和腐殖质较为丰富，水流较缓，适合浮游动物的生存和繁殖.白海峰等[7]调查研究了泾河水系浮游动物的群落结构，也认为缓流和静水生境能防止浮游动物随急流快速流出水体.率水的15号采样点位于茗洲村，水流极缓，两岸居民区集中于此，生活污水时有排入，且种植有茶竹林，农业施肥也成为入河的污染源，导致该河段营养盐丰富，浮游动物种类数和丰度均明显高于其他采样点.

3.2 率水浮游动物群落的影响因子

率水受人为干扰较大，是缓流的小型河流，生境类型复杂多样.浮游动物群落从率水上游到下游并没有呈现出明显的规律性，可能受河流结构和浮游动物的空间扩散的影响较小，而受小型河流内生境斑块多样化导致的局域环境条件的影响更大[12].

聚类分析将率水的浮游动物群落划分为5种不同的类型.各个类型之间群落结构差异显著，群落组成与环境因子的相关性（RDA）分析结果表明：DO，TDS，Sal，SpCond和CODMn是影响率水浮游动物群落的主要环境因子.DO不足可以限制轮虫的生长[24]，夏季是四季中溶解氧最低的季节，加之该季节水流量也是四季中最大的，对浮游动物有很大的稀释作用，这可能是本次研究中浮游动物丰度较低的原因所在.DO与V组群落结构特征表现较强的正相关，V组的丰度也是各个组中最高的，也在一定程度上支持了这一观点.下游接纳上中游来水积累的溶解性物质较多，造成下游的溶解性物质及相关指标（TDS，Sal和SpCond）显著高于上中游，这些指标的梯度差异成为位于下游的I组群落不同于其他群落的原因.

参考文献：

[1] FERNANDO C H.Zooplankton，fish and fisheries in tropical freshwaters [J].Hydrobiologia，1994，272（1）：105-123.

[2] OFFEM B O，SAMSONS Y A，OMONIVI I T，et al.Dynamics of the limnological features and diversity of zooplankton populations of the Cross River System SE Nigeria [J].Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems，2009，393（2）：1-19.

[3] ZHAO K，WANG L，RISENG C，et al.Factors determining zooplankton assemblage difference among a man-made lake，connecting canals，and the water-origin river [J].Ecological Indicators，2018，84：488-496.

[4] 王站付，吴波，罗永婷，等.西太湖流域浮游动物群落结构及分布调查研究 [J].安全与环境学报，2012，12（6）：150-156.

WANG Z F，WU B，LUO Y T，et al.Investigation over the distribution of the zooplankton community constitution in the west Taihu Lake basin [J].Journal of Safety and Environment，2012，12（6）：150-156.

[5] 趙坤，吴波，尤庆敏，等.长江口九段沙附近流域浮游动物时空分布及其与环境因子的关系 [J].安全与环境学报，2015，15（5）：374-379.

ZHAO K，WU B，YOU Q M，et al.Spatio-temporal distribution of zooplankton and its relation with environmental factors in Jiuduansha inshore waters of Yangtze estuary [J].Journal of Safety and Environment，2015，15（5）：374-379.

[6] 劉盼盼，王龙，王培，等.沙颍河流域浮游动物群落结构空间变化特征与水质评价 [J].水生生物学报，2018，42（2）：373-381.

LIU P P，WANG L，WANG P，et al.The characteristics of zooplankton community and water quality in the Shanying River basin [J].Acta Hydrobiologica Sinica，2018，42（2）：373-381.

[7] 白海锋，李丽娟，项珍龙，等.泾河水系浮游动物群落结构及其与环境因子的关系 [J].大连海洋大学学报，2015，30（3）：291-297.

BAI H F，LI L J，XIANG Z L，et al.Community structure and its relationship with environmental factors in zooplankton in Jinghe River system in Northwest China [J].Journal of Dalian Ocean University，2015，30（3）：291-297.

[8] NILSSON C，REIDY C A，DYNESIUS M，et al.Fragmentation and flow regulation of the world large river systems.[J].Science，2005，308：405-408.

[9] 刘一，禹娜，熊泽泉，等.城区已修复河道冬季浮游动物群落结构的初步研究 [J].水生态学杂志，2009，2（3）：1-7.

LIU Y，YU N，XIONG Z Q，et al.Preliminary study on zooplankton community structure of Shanghai urban rivers restored in winter [J].Journal of Hydroecology，2009，2（3）：1-7.

[10] ZHAO K，SONG K，PAN Y D，et al.Metacommunity structure of zooplankton in river networks：roles of environmental and spatial factors [J].Ecological Indicators，2017，73：96-104.

[11] 郭欧阳.长江下游干流浮游动物群落结构及其与环境因子相关性的研究 [D].上海：上海师范大学，2018.

GUO O Y.Zooplankton Community Structure and Its Relation to Environmental Factors in the Lower Reaches of the Yangtze River [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2018.

[12] 赵坤.淮河流域浮游动物分布格局及群落形成机制 [D].上海：华东师范大学，2018.

ZHAO K.Species Diversity of Zooplankton in Huaihe River Basin：Spatial Pattern and Formation Mechanism [D].Shanghai：East China Normal University，2018.

[13] 刘恒霞，黄静，许柱，等.黄山风景区浮溪河流域淡水藻类种群结构调查 [J].滁州学院学报，2011，13（2）：38-42.

LIU H X，HUANG J，XU Z，et al.Investigation on the population structure of water algae of the Fuxi River，in Huangshan scenic area [J].Journal of Chuzhou University，2011，13（2）：38-42.

[14] 林衍峰，甘成叙，王永杰.率水河大鲵放流效果及影响因素分析 [J].水生态学杂志，2017，38（6）：88-96.

LIN Y F，GAN C X，WANG Y J.Evaluation of the effect of releasing giant salamanders into the Shuaishui River [J].Journal of Hydroecology，2017，38（6）：88-96.

[15] 陆宇超，毕孟飞，李泽利，等.基于非点源溶解态氮负荷估算的率水土地利用结构优化研究 [J].环境科学，2014，35（6）：2139-2147.

LU Y C，BI M F，LI Z L，et al.Research on land use structure optimization based on nonpoint source dissolved nitrogen load estimation in Shuaishui River [J].Environmental Science，2014，35（6）：2139-2147.

[16] 王烈根.率水水电规划水文计算方法的讨论 [J].小水电，1994（1）：6-7.

[17] 诸葛燕.中国典型地带轮虫的研究 [D].武汉：中国科学院水生生物研究所，1997.

ZHUGE Y.Research on Rotifers in Typical Areas of China [D].Wuhan：Institute of Hydrobiology，Chinese Academy of Sciences，1997.

[18] 蒋燮志，堵南山.中国动物志（淡水桡足类） [M].北京：科学出版社，1979.

JIANG X Z，DU N S.Fauna Sinica：Freshwater Cladocera [M].Beijing：Science Press，1979.

[19] 金丽文.上海及周边地区的轮虫研究 [D].上海：上海师范大学，2013.

JIN L W.The Study of Rotifera in Shanghai and Surrounding Areas [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2013.

[20] 羅永婷.刚果盆地单巢轮虫的研究 [D].上海：上海师范大学，2013.

LUO Y T.Studies on Rotifera （Monogononta） in Congo Basin [D].Shanghai：Shanghai Normal University，2013.

[21] 王家楫.中国淡水轮虫志 [M].北京：科学出版社，1961.

WANG J J.Fauna Rotifera Sinica Aquae Dulcis [M].Beijing：Science Press，1961.

[22] 章宗涉，黄祥飞.淡水浮游生物研究方法 [M].北京：科学出版社，1991.

ZHANG Z S，HUANG X F.Research Methods of Freshwater Plankton [M].Beijing：Science Press，1991.

[23] 龚迎春，冯伟松，余育和，等.西藏尼洋河流域浮游动物群落结构研究 [J].水生态学杂志，2012，33（6）：35-43.

GONG Y C，FENG W S，YU Y H，et al.Characteristics of zooplankton community structure in Niyang River basin of Tibet [J].Journal of Hydroecology，2012，33（6）：35-43.

[24] 杨丽丽，周小玉，刘其根，等.新疆布伦托海轮虫群落结构及其与环境因子的关系 [J].湖泊科学，2011，23（5）：806-812.

YANG L L，ZHOU X Y，LIU Q G，et al.Community structure of rotifer and its relation to environment factors in Lake Buluntuohai [J].Journal of Lake Sciences，2011，23（5）：806-812.

（责任编辑：顾浩然）