东平湖浮游藻类组成现状及历史演变分析

张 洋， 王飞虎， 杨 越， 代杜娟， 陈玉环， 董 静， 李学军＊， 秦祥朝＊

（河南师范大学水产学院， 河南新乡 453007）

前言

由于生长快、世代周期短、对环境因子变化敏感等特点， 浮游藻类常用做水生态系统重要环境指示生物类群。 基于浮游藻类的水生态评价指标包括藻类密度、生物量、叶绿素a（Chla）含量以及藻类群落结构组成，而相较于密度、生物量，藻类群落结构被认为能更好更准确评价水生态系统功能。

传统藻类鉴定主要基于林奈的同源性分类系统，然而在水生态评价实践中，往往遇到一些问题，比如同属于蓝藻门的蓝藻可能有球状的、丝状的，单细胞的或者群体的， 而不同的形态可能具备不同的特性以及多样性的环境适应策略。 Reynolds et al(2002)基于藻类形态、生理及生态特点首次提出了浮游藻类功能群概念[1]，即生境中共存的种类归于同一功能群。 与传统林奈分类法相比，藻类功能群概念能更准确预测物种组成及用于水生态环境评价。

浮游藻类功能群这一概念最初是基于大量欧洲温带湖泊数据建立的[1-2]，迄今，浮游藻类功能群被应用于多个湖泊研究[3]。东平湖是调节黄河洪水的大型湖库， 地处山东省东平县西部， 水域位置在东经116°2′～116°20′与北纬35°43′～36°7′之间， 总面积为627 km2，属黄河下游支流大汶河水系。 尽管从上世纪90年代至今东平湖浮游藻类研究已有不少报道，但关于该湖泊藻类功能群的历史演变特点尚不明晰。 据此，本研究通过生态调查，拟系统阐明东平湖浮游藻类功能群组成现状， 并结合历史数据初步解析该湖浮游藻类优势功能群动态演变规律， 旨进一步补充黄河流域重点湖库浮游藻类功能群研究内容， 该研究结果对于黄河流域水生态保护具有重要意义。

1 研究方法

1.1 采样及数据分析

在东平湖设置5个具有代表性的采样位点，具体位置如表1所示， 于2021年5月对其进行浮游藻类采集。 依据《中国淡水藻类》将浮游藻类鉴定到属种并依据Reynolds et al (2002)、Padisak et al (2009)、胡韧等（2015）进行功能群划分[1-2,4]。定量样品采用采水器采集，取0.1 mL于计数框内在显微镜下计数（假定浮游藻类细胞是随机分布的，计数的误差为±10%[5]，并通过各种藻类几何形状体积计算藻类生物量[6]。在数据分析中， 将>5%总生物量的浮游藻类功能群定义为优势功能群。

表1 东平湖样点分布

1.2 优势功能群历史演变数据分析

搜集近30年东平湖浮游藻类优势种组成数据，按照Reynolds et al (2002)、Padisak et al(2009)、胡韧等（2015）将各优势藻类归入相应的功能群[1-2,4]，从而分析东平湖功能群历史演变规律并基于藻类功能群组成对其生境进行初步评价。

2 研究结果与分析

2.1 藻类密度与生物量

本次调查东平湖5个位点浮游藻类密度如图1所示，从图中可看出，不同位点浮游藻类密度存在较大差别， 其中5#位点浮游藻类密度最大， 达5.41×106cell/L；2#位点和4#位点藻类密度最小，分别为1.1×106cell/L和1.2×106cell/L。 浮游藻类生物量分布规律如藻类密度，从图2中可看出5#位点藻类生物量最大，为1.81 mg/L， 而2#和4#位点藻类生物量分别为0.40 mg/L和0.27 mg/L。

图1 东平湖各样点浮游藻类密度

图2 东平湖各样点浮游藻类生物量

2.2 藻类组成

本次调查共鉴定浮游藻类6门8纲26科44属76种，按照Reynolds et al (2002)和Padisak et al (2009)[1-2]将其归入20个功能群， 分别为功能群C、P、D、MP、X3、LM、Lo、Z、M、Tc、S1、Wo、X2、J、F、X1、N、P、T和W1（表2）。 >5%总生物量的功能群定义为优势功能群，在本次调查中优势功能群包括功能群C、D、MP、Wo、X2、J、F和X1，各位点优势功能群组成如图3所示，从图3可看出东平湖1#优势功能群由功能群C、D、MP、X2、J、F和X1构成，其中以功能群J和F占主要优势；东平湖2#优势功能群包括C、MP、J和F，以功能群J占主要优势；东平湖3#优势功能群由C、MP、X2、J和F构成，以功能群C为主要优势；东平湖4#优势功能群多样性最高，包括C、MP、Wo、X2、J、F和X1，各类群均匀分布，优势度较均等； 东平湖5#优势功能群由C、MP、X2、J、F和X1构成，其中功能群C占主要优势。综合5个采样位点数据，此次调查东平湖浮游藻类优势功能群由功能群C、MP、X2、J、F和X1构成，各位点平均生物量分别为0.26 mg/L、0.06 mg/L、0.06 mg/L、0.11 mg/L、0.08 mg/L 和0.05 mg/L，以功能群C和功能群J占主要优势（图4）。

图3 东平湖各位点浮游藻类优势功能群组成

图4 东平湖浮游藻类优势功能群

表2 东平湖浮游藻类类群及功能群组成

续表

2.3 东平湖浮游藻类优势功能群历史演变

上世纪90年代，东平湖浮游藻类以绿藻、硅藻为主， 四尾栅藻Scenedesmus quadricauda、 卵形隐藻Cryptomons ovata、针杆藻Synedrasp.、舟形藻Naviculasp.、 湖生颤藻Oscillatoria lacustris、 平板藻Tabellariasp.为主要优势种[7]，参照功能群划分法，此时期优势功能群由功能群J、Y、D、MP、X1和N构成；东平湖2007年浮游植物数据表明， 优势种类为色球藻Chroococcussp.、席藻、小环藻、蓝隐藻[8]，优势功能群由S1、Lo、C和X2构成；2010-2012优势种为伪鱼腥藻Pseudoanabaenasp.、 钝脆杆藻Fragilaria capucina、不定微囊藻Microcystis incerta、 尖尾蓝隐藻Chroomonas acuta[9]， 优势功能群由S1、P、M和X2构成；张艳芳（2020）报道了2013-2018年东平湖优势功能群为P、D、S1、C、H1、X1、MP、B、W1、Y、J，其中功能群P、H1、D、S1、C为主要优势功能群[10]（表3）；

表3 1990s至今东平湖主要优势功能群组成

3 结论

东平湖浮游藻类功能群演变过程为J、Y、D、MP、X1、N （1990s）— S1、Lo、C、X2（2007）—S1、P、M、X2（2010-2012）— P、H1、D、S1、C （2013-2018）— C、J（2021），近30年来，浮游藻类功能群以适应浑浊、富营养为主要优势。