拉萨河大佛岛段大型底栖动物和浮游植物资源初步研究

2024-01-13王有鑫吴志刚王浩天王忠

西藏科技 2023年11期

王有鑫吴志刚王浩天王忠,3

1.西藏大学生态环境学院生态学研究中心，拉萨 850000；2.中国科学院水生生物研究所，武汉 430072；3.武汉大学生命科学学院，武汉 430072

青藏高原作为我国乃至南亚和中亚地区水资源的重要补给保障，被称为“亚洲水塔”[1]。近年来，随着全球气候变暖趋势不断上升，“亚洲水塔”地区气温快速升高，出现了冰川融化速度加快，湖泊显著扩张、河流径流增加等失衡现象[2]，加之人类活动对环境的影响不断加大，这些变化势必会对青藏高原的生态环境产生影响。拉萨河作为高原河流，其河流流域面积占西藏自治区总面积的2.7%，拥有麦曲、桑曲、乌鲁龙曲、扒曲、雪绒藏布、玛曲、澎波曲和堆龙曲等支流。根据河谷形态和地质状况，拉萨河大致分为上、中、下游3 段。上游河段从源头的麦地藏布、色荣藏布到桑曲汇入口，长约250 km，中游河段从热振藏布到旁多扒曲汇入口，长约60 km，下游河段从旁多到曲水县境内雅鲁藏布江汇入口，长约240 km。由于其特殊的地理位置以及周边的土地利用和社会经济发展状况，保护拉萨河流域的生态对西藏的健康发展有着重要的意义。

底栖动物（Benthic invertebrate）是指其生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的一类无脊椎动物，是水生态系统的重要组成类群[3]。因底栖动物具有物种丰富且分布广泛的特点，加上迁移能力弱、生活史较长，能够对局部生境状况做出时间变化上的响应，其常被用于水体水质评价和生物多样性研究[4]。底栖动物作为水生生态系统中的重要消费者、分解者，在物质循环和能量流动中起着重要作用[5]。此外，相关研究还关注底栖动物对生态修复[6]、河流地貌的应用[4,7,8]、以及底栖动物的次级生产力[9-11]。浮游植物（Phytoplankton）是河流、湖泊等水生态系统的重要组成成分，其生活周期短，对水环境变化敏感，能吸附水体中的污染物，净化水质[12]。作为重要的初级生产者，其在水生态系统物质循环和能量流动中发挥着重要功能，水环境质量对其群落物种组成和多样性变化有着显著影响[13]。浮游植物在对水环境中水体理化因子和污染物的变化响应迅速，被广泛用于水质监测的指示生物和水质评估依据[14]。底栖动物和浮游植物作为水生生态系统中的重要组成部分，因其自身特点被广泛应用于群落多样性研究以及环境生物学评价中[3]，因此开展青藏高原拉萨河流域底栖动物和浮游植物的研究，对高原水生态环境监测和保护具有重要意义。

目前，对拉萨河水系水生生物的调查相对较为详细。吕永磊等[15]对拉萨河源头水域中浮游生物、鱼类资源调查与分析。简东等[16]对拉萨河中下游底栖动物群落结构特征分析，巴桑等[17]对拉萨河下游春、夏季浮游植物群落特征与水质评价，近期有扎西拉姆等[18]对拉萨河下游周丛藻类群落结构特征及其与环境因子的关系展开研究。陈丽等[19]研究了拉萨河流域大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系。拉萨河大佛岛段位于拉萨市城区，地处拉萨河下游河谷段，地势较低，有大量河沙堆积，在汛期来临时会产生洪灾的可能，因此在处实施的生态保护修护工程一方面除沙固坝为保障居民生产生活安全，另一方面注重生态修复尽可能减少工程对当地生态环境的破坏。本研究旨在探究了解拉萨河大佛岛段底栖动物和浮游植物资源现状，并分析实施生态保护修护工程后对该河段水生生物多样性可能的影响。

1 材料与方法

1.1 采样时间、地点和生境

拉萨河流域生态健康评估的研究需要，2023 年9月，在拉萨河大佛岛段设置6 个采样地点（图1），起点为堆龙曲河口青藏铁路大桥，沿拉萨河河谷向下游至拉萨市规划城区南侧边界，所有样点位于91.0114～91.0184（E）和29.5665～29.5815（N）之间，主要对拉萨河谷（堆龙以西）底栖生物及其它水生生物物种多样性进行调查。

图1 拉萨河大佛岛段采样位点图Figure 1 Map of sampling sites in Dafodao section of Lhasa River

1.2 底栖动物和浮游植物样品采集与鉴定

底栖动物的采集主要在每个样点选取流速、水深和底质组成均有代表性的地点进行，各样点均采集3个重复样，各处采样面积为1/3m2，总采样面积1m2。依据样点的生境状况,使用手抄网或D 型网对各样点底栖动物进行定性采集，样品采集筛洗后，在白色解剖盘中将动物标本拣出，储存在50 mL 的标本瓶中，并使用75%的酒精固定，最后在实验室进行底栖动物的鉴定，一般鉴定到科或者属水平。

浮游植物样品的采集使用两个1L 的试剂瓶取水，待装满后用鲁哥氏液摇匀固定后，带回室内沉淀24h后，抽离瓶中上层水保留下层后浓缩为50mL保存待检。物种的鉴定依据胡鸿钧等[22]和章宗涉等[23]，种类尽可能鉴定到属（种）。

1.3 数据分析

1.3.1 Alpha 多样性计算。水生生物物种多样性分析采用以下指数Shannon-Wiener 多样性指数（H）、Simpson 指数（D）、Pielou 均匀度指数（J），对底栖动物和浮游植物群落特征进行评价：

式（1）中，S为总物种数;N为总个体数;Pi=ni/N，Pi为i 种在总数量中的比例。

1.3.2 Beta多样性计算。Cody指数（βc）

式（2）中，g（H）是沿生态梯度H增加的物种数目，l（H）是沿生态梯度H 失去的物种数目，即在上一个梯度中存在而在下一个梯度中没有的物种数目。

统计分析采用R4.1.3 和Excel2003 软件对相关数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 底栖动物和浮游植物种类组成

6 个采样断面共采集到底栖动物15 种（属）（附表1），7 科，隶属2 纲，其中腹足纲（Gastropoda）2 种，占14.71%；昆虫纲（Insecta）13种，占85.29%，拉萨河大佛岛段大型底栖动物以水生昆虫为主，而水生昆虫中以双翅目类群居多。优势种有水摇蚊属（Hydrobaenus sp.）、龙虱科幼虫（Dytiscidae sp.）、大蚊属（Tipula sp.）、寡角摇蚊属（Diamesa sp.）、拟麦氏摇蚊属（Paramerina sp.）等。

附表1 拉萨河大佛岛段底栖动物种类组成Attached table 1 Composition of benthic invertebrate in Dafodao section of Lhasa River

本次调查共检出浮游植物5 门58 属（附表2），其中硅藻门最多29 属，占50.00%，绿藻门15 属，占25.86%，蓝藻门10 属，占17.24%，金藻门1属，隐藻门2 属，裸藻门1 属。优势种有颤藻（Oscillatoria sp.）、普通等片藻（Diatoma vulagare）、针杆藻（Synedra sp.）、舟形藻（Navicula sp.）、尖针杆藻（Synedra acus）等。

附表2 拉萨河大佛岛段浮游植物种类组成Attached table 2 Composition of phytoplankton in Dafodao section of Lhasa River

2.2 密度与生物量

表1 显示了拉萨河大佛岛段底栖动物和浮游植物的密度和生物量，底栖动物密度和生物量高值出现在3 号和6 号点，而其余点位点相对较低，3 号和6 号位点主要以水摇蚊属为主，占总密度的58.82%，该点的生物量以尖膀胱螺（Physa acuta）为主，占总生物量的89.88%；而其余点位物种密度和生物量相对较小且主要以摇蚊科为主。浮游植物密度和生物量最高值出现在1号位点。浮游植物密度占比较大的主要是硅藻门，占总密度的74.82%，浮游植物生物量也是硅藻门占比最大，占总生物量的96.68%.

表1 拉萨河底栖动物和浮游植物的密度和生物量Table 1 Density and biomass of benthos and phytoplankton in the Lhasa River

2.3 生物多样性分析

2.3.1 Alpha 多样性结果。Alpha 多样性结果如表2所示，底栖动物Alpha多样性的Shannon指数、Simpson指数较大值出现在6 号和3 号位点，其次是5 号和4号，而1号和2号样点只采集到一种底栖动物，多样性指数无法计算。浮游植物物种丰富度除1 号点外，其余点位的物种丰富度差别较小，浮游植物Alpha 多样性的Shannon指数较大值出现在2号和5号位点，其次是1号和3号，而较小的值出现在4号和6号点。

表2 底栖动物和浮游植物Alpha多样性分析Table 2 Alpha diversity analysis of benthos and phytoplankton

2.3.2 Beta 多样性结果。Beta 多样性用来描述沿某一环境梯度物种替代的程度或速率、物种周转率、生物变化速度和反映不同群落间物种组成的差异，不同群落或不同环境梯度上群落中种类组成共有种越少，Beta 多样性越大。Cody 指数计算结果如表3 所示，底栖动物方面，4号位点和6号位点的Cody指数最大，而1 号位点和2 号位点Cody 指数最小，浮游植物方面，5号位点和6 号位点的Cody 指数最大，而3 号位点和2号位点Cody指数最小。

表3 底栖动物和浮游植物Beta多样性分析Table 3 Beta diversity analysis of benthos and phytoplankton

3 讨论

3.1 拉萨河流域大型底栖动物和浮游植物群落结构特征

简东等[16]对拉萨河中下游底栖动物群落结构特征进行了分析，通过设置16 个采样断面，共采集到31种底栖动物；陈丽等[19]探究了拉萨河流域大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系，在26个点位中共采集到41 种底栖动物。本次调查通过设置6 个采样断面，共采集到底栖动物15 种，明显少于以上两项研究，主要是因为采样区域较小、采样点较少，加之处于生态修复工程后期，1号和2号位点位于人工河堤处，由于采样时距河堤完工时间不超过两个月，因此底栖动物还未能在此处定居，只采集到摇蚊科的一种。与之相对的是3 号和6 号点，这两个点位于受工程影响较小的地方，人类干扰较小且水流速度较小，因此底栖动物物种丰富度较高。

有关拉萨河浮游植物的调查较为详尽，如李晓东等[20]对西藏拉萨河中下游不同水文期浮游植物优势种生态位及种间联结性进行了调查，在17个样点中共鉴定出393种浮游植物。君珊等[21]探究了拉萨河流域浮游植物群落结构特征及与环境因子的关系，在16个样点中鉴定出53 种浮游植物。巴桑等[17]对拉萨河下游春、夏季浮游植物群落特征与水质进行了评价，在9个样点中鉴定出264 种浮游植物。本次调查的6 个样点中，共采集到浮游植物58 种（属），与君珊等的调查数量接近，但明显少于巴桑等和李晓东等所报道的浮游植物种类数，但种类组成相似，都以硅藻门为主，总体属于硅藻-绿藻-蓝藻型水体类型。

3.2 不同样点间Beta多样性差异

地理位置、海拔、生境类型等外部因素的相互作用形成了水生生物多样性的空间分布格局，Cody指数反映了样方物种组成的替代速率,该指数可以对新增加和失去的物种数目进行比较，从而获得十分直观的物种更替概念。底栖动物方面，3 号点是静水小池塘位于工程河道旁边，6号点是与拉萨河连通的小支流，与3号点相比环境生境更为理想，而1号和2号点情况相似都是位于干流之上并且工程完工不久的堤坝处，受干扰强度最大，4 号点也位于干流之上，与1 号和2号点不同的是该点未修建人工堤坝，但周围有少量车辆经过，5 号点位于干流之上，与4 号点相比人为干扰更小；以1和2号点为基础4和5号点受人为干扰逐步下降，物种组成也有所变化，Cody 指数的逐步增大也同时说明生境的变化会影响物种组成的差异。6号点作为所有样点中生境状况最理想的点，与1 号和2 号点相比Cody 指数也相对较大，但小于3 号点，说明工程施工等人为干扰会影响底栖动物的物种组成。

4 号位点和6 号位点的Cody 指数最大，而不是1号和6 号点的Cody 指数最大，产生这种情况的原因是1 号点物种较少，而4 号点物种相对较多且与6 号点的种类不同，1 号位点和2 号位点Cody 指数最小，说明环境相似物种替代速率较小，1 号和2 号样点都是位于刚完工不久的河堤处，环境相似都是以碎石为底质并且水流速度较快，该点的物种种类较少主要为摇蚊科。

浮游植物方面，5号位点和6号位点的Cody指数最大（14.5），说明两点间的物种替代速率最大；而3 号位点和2号位点Cody指数最小（7.5），说明两点间的物种替代速率最小。浮游植物的Cody 指数变化与底栖动物并不相似，可能主要是由于采样区间较小，整体上未能产生随干扰强度变化而物种组成有所差别的趋势。