辽宁汤河水库浮游动物的群落结构及其时空格局

刘丙阳,赵文,郭凯,李艳颖

(1.大连海洋大学辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023;2.辽宁省汤河水库管理局,辽宁辽阳111000)

辽宁汤河水库浮游动物的群落结构及其时空格局

刘丙阳1、2,赵文1,郭凯1,李艳颖1

(1.大连海洋大学辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023;2.辽宁省汤河水库管理局,辽宁辽阳111000)

于2007年对辽宁省汤河水库浮游动物群落结构的时空格局进行了调查。结果表明:共检出浮游动物53个种属,包括原生动物14个,占26.42%;轮虫31个种属,占58.49%;枝角类2个种属,占3.77%;桡足类6个种属,占11.32%;以轮虫占优势,主要为广布多肢轮虫Polyarthra vulgaris、螺形龟甲轮虫Keratella cochlearis等;浮游动物密度平均为1 521个/L,生物量平均为1.78 mg/L;生物多样性指数为0.484～3.122,生物量水平分布为下游＞中游＞上游,垂直分布没有明显规律,总体上底层生物量较高。

汤河水库;浮游动物;群落结构;时空格局

汤河水库是太子河一大支流——汤河干流上一座国家级大(Ⅱ)型水库,兴建于1958年6月,于1969年12月完成并投入使用。坝址位于辽宁省辽阳市弓长岭区境内,距辽阳市39 km。控制流域面积为1 228 km2,最高水位为117.86 m,正常水位为109.36 m,水库总库容为7.07×108m3。该水库是一座以防洪、灌溉、旅游、养鱼、城市生活供水和工业供水为主,兼有发电任务的大(Ⅱ)型水利枢纽工程,目前正作为辽阳市和鞍山市的主要供水水源水库。以往很多学者对汤河水库进行了调查研究[1-7],大多数侧重于水质方面,而对浮游生物周年调查研究相对较少。

浮游动物在水域生态系统的结构和功能中起着重要的调控作用,它通过摄食控制浮游植物的数量,来调节水体生态平衡,同时又是许多经济水产动物的饵料,因而其数量变化可以直接影响渔业资源量。浮游动物的群落结构和时空格局对水库水体的生态结构和功能起到十分重要的作用。浮游动物的群落构成及数量分布等调查数据是了解水域生态系统结构和功能的重要内容之一。为此,作者于2007年对汤河水库浮游动物的群落结构进行了调查研究,旨在为进一步合理利用水库的自然资源提供生物学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置

库区内共布设A、B、C、D、E、F 6个监测点,其中A、F点为汤河上游,位于坝前,平均水深为25 m,采集样品分表、中、底三层;B、E点为中游,分别在水库东西两个叉中,平均水深为15 m,采集样品分表、底两层;C、D点为下游,分别位于水库东西两个叉头,平均水深为4 m,采集一个混层样品(图1)。

1.2 浮游动物的测定

浮游动物样品的采集及定量计算按照《湖泊富营养化调查规范》进行[8]。大型浮游动物采集水样50 L,用25目浮游生物网(网目孔径为64 μm过滤,浓缩液用体积分数为5%的甲醛固定,测定时在显微镜下全部计数。小型浮游动物(原生动物、轮虫等)在浮游植物样品中观察,与网采的小型浮游动物进行比较,最终结果取数量多的进行计算。对本试验中采得的浮游动物一般随机选取50～100个,用目微尺测量其大小,对原生动物和轮虫按其相近的几何图形计算其体积,对枝角类和桡足类测量其体长后按文献中相近的体长-体质量回归方程推算其体积。取其平均体积按质量密度

为1换算成湿重。将计数结果换算成数量(个/L),然后按上述湿重计算生物量(mg/L)[7]。

图1 汤河水库的采样点Fig.1 The distribution of sampling position

1.3 数据处理

试验数据均采用Excel 2003软件处理。采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)评价浮游动物群落的多样性,采用优势度(Y)评价浮游动物的优势种[9]。其计算公式为

H′=-∑Pi×log2Pi,Pi=ni/N,

式中:Pi为样品中第i种(属)个体所占比例;N为采集样品中所有物种的总个体数;ni为第i种个体数。

Y=(ni/N)fi,

式中:ni为第i种的密度;fi是该种在各站位中的出现率;N为总密度。

2 结果

2.1 浮游动物的种类组成及其分布

本调查中共见到浮游动物53个种属,其中原生动物为14个种属,占26.42%;轮虫为31个种属,占58.49%;枝角类为2个种属,占3.77%;桡足类为6个种属,占11.32%。组成上以轮虫为主,其次是原生动物。浮游动物在夏、秋季节出现的种类较多(表1)。

2.2 浮游动物密度、生物量及其分布

汤河水库浮游动物密度平均为1 521个/L,其中原生动物密度最大,占51.36%,轮虫占47.80%,枝角类占0.51%,桡足类占0.33%。浮游动物密度11月达到最高值,为3 430个/L;4月最低,为124个/L。浮游动物密度平均值依次为上游＞下游＞中游。浮游动物生物量平均为1.78 mg/L,其中轮虫最多,占70.89%,枝角类占15.39%,原生动物占9.12%,桡足类占4.62%。浮游动物生物量8月份最高,达到7.40 mg/L;春季最低(3—5月),为0.05 mg/L,浮游动物生物量平均值依次为下游＞中游＞上游(图2～图4)。

2.3 浮游动物的优势种

经过周年调查,依据各种类的优势度计算,优势种有广布多肢轮虫Polyarthra vulgaris、螺形龟甲轮虫Keratella cochlearis、晶囊轮虫Asplanchna sp.、长额象鼻溞Bosmina longirostris、截头皱甲轮虫Pleosoma truncatum、尖尾疣毛轮虫Synchaeta stylata和椎轮虫Notommata sp.等。其中广布多肢轮虫、螺形龟甲轮虫优势度最高,为汤河水库浮游动物的主要优势种类。

2.4 浮游动物的生物多样性及其分布

汤河水库浮游动物的多样性指数H′全年为0.484～3.122,全库浮游动物多样性指数平均为1.83,最小值出现在4月份上游,为0.48,最大值出现在8月份上游,为3.12。整体上浮游动物多样性指数夏、秋季较高,春季相对较低,多样性指数依次为下游＞中游＞上游(图4)。

2.5 浮游动物的垂直分布

汤河水库下游浮游动物的生物量的垂直变化没有明显的规律性。从全年平均值看,浮游动物的生物量以底层最高,表层、中层相对较低(图5)。

3 讨论

汤河水库浮游动物的生物量平均值为1.78 mg/L,与1992—1994年间汤河水库浮游动物生物量的平均值(1.4 mg/L)相比基本相近[7]。与辽宁省其它几个大型水源水库浮游动物的生物量(碧流河水库1.72 mg/L,观音阁水库0.47 mg/L,白石水库2.45～4.84 mg/L,大伙房水库2.06 mg/L)[10-13]相比,处于中等。利用饵料基础法计算汤河水库浮游动物能提供的年鱼产力,可达31 915.4 kg(表2)。由此可见,汤河水库的渔业资源有很大的发展潜力。

从浮游动物生物量的季节变化看,夏、秋季节

相对较高,水温是产生这种现象的主要因素。

表1 汤河水库浮游动物的种类组成及分布Tab.1 Species composition and distribution of zooplankton in Tanghe Reservoir

图2 汤河水库浮游动物密度和生物量组成百分比的时空变化Fig.2 Spatio-temporal distribution of the percentage of zooplankton density and biomass in Tanghe Reservoir

图3 汤河水库浮游动物密度和生物量的时空变化Fig.3 Spatio-temporal dynamics of the density and biomass of zooplankton in Tanghe Reservoir

从浮游动物种类组成看,密度以原生动物占优势,生物量以轮虫占优势,而枝角类和桡足类相对较少。这一结果与国内很多学者的研究结果相近[14-21](表3)。产生这种现象的原因主要有两个方面。其一,原生动物、轮虫等主要以水体中藻类、细菌和有机碎屑为食,水库中它们的饵料相对较为充足。同时,原生动物和轮虫具有个体小、生命周期短、繁殖快等特点,很容易在水体中大量繁殖。其二,鱼类的摄食也是产生这种现象的主要原因。鲢、鳙是中国主养的滤食性鱼类,已有研究表明,鲢、鳙均能摄食浮游动物。同时,它们对水中浮游动物的个体大小和形状有所选择,通常会首先选择大型浮游动物[14]。汤河水库近些年主要放养

的鱼类为鲢、鳙,所以导致水中大型的浮游甲壳类现存量相对较低。

图4 汤河水库浮游动物平均密度和生物量的季节变化以及多样性指数的时空分布Fig.4 Seasonal changes in the average density and biomass,and Spatio-temporal distribution of diversity index of zooplankton in Tanghe Reservoir

表2 用浮游动物现存量估算的汤河水库鱼类的鱼产力Tab.2 The productivity estimatation of the fish fed zooplankton in Tanghe Reservoir

表3 汤河水库与其它水库浮游动物群落结构的比较Tab.3 Comparison of zooplankton community between Tanghe Reservoir and other reservoirs

图5 汤河水库下游浮游动物生物量垂直分布的季节变化Fig.5 Seasonal distribution of zooplankton biomass in the midstream of Tanghe Reservoir

浮游动物的优势种主要为广布多肢轮虫(即针簇多肢轮虫P.trigla)和螺形龟甲轮虫,这一结果与很多学者的研究结果相同[14-21](表3)。两种轮虫均为广布型种类,其中广布多肢轮虫由于其游泳速度较快,利于捕食食物并能逃避鱼类等大型动物的捕食,致使该种类在很多水库中的现存量较高。而螺形龟甲轮虫对水体环境适应能力相对较强,不仅在水质较好的水体中生存,而且在富营养化、超富营养化水体中仍然可以大量生存。国外很多学者对其进行了深入的研究,结果表明,富营养

水体中蓝藻毒素对该种类生存及摄食的影响阈值非常低[22-24]。

从浮游动物的垂直分布看没有明显的规律性,但总体上底层浮游生物量相对较高,这一结果与邱春刚等[7]的研究结果基本一致。产生这种现象的原因应该与汤河水库鱼类的放养情况有关。据调查,近些年来汤河水库主要放养鱼类90%为鲢、鳙等中上层鱼类,而底层鱼类放养较少,导致放养鱼类对底层浮游生物的利用相对较少,所以底层浮游动物的生物量相对较高。同时,这也是导致浮游动物生物量平均值下游＞中游＞上游的原因之一。

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The community structure and spatio-temporal pattern of zooplankton in Tanghe Reservoir in 2007

LIU Bing-yang1,2,ZHAO Wen1,GUO Kai1,LI Yan-ying1
(1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;2.Tanghe Reservoir Administration Bureau in Liaoning Province,Liaoyang 111000,China)

The community structure and spatio-temporal pattern of zooplankton were studied in Tanghe Reservoir in 2007.The results showed that 53 zooplankton species were observed,including 14 species of protozoa,accounting for 26.42%of the total species;31 species of rotifera,accounting for 58.49%;2 species of cladocera,accounting for 3.77%;and 6 species of copepoda,accounting for 11.32%.Rotifera was the dominant species composition of the zooplankton,such as Polyarthra trigla and Keratella cochlearis.The annual average density and biomass were found 1 521 ind./L and 1.78 mg/L,the diversity index of zooplankton 0.484-3.122,and the biomass were found as the following:downstream＞midstream＞upstream.There was no regularity of biomass vertical distribution of zooplankton in the reservoir,with the higher biomass at the bottom.

Tanghe Reservoir;zooplankton;community structure;spatio-temporal pattern

Q958.15

A

2095-1388(2011)06-0526-06

2011-02-05

辽宁省科学技术基金资助项目(20072140)

刘丙阳(1974-),男,硕士研究生。E-mail:thsklby@163.com

赵文(1963-),男,教授,博士生导师。E-mail:zhaowen@dlou.edu.cn