长漾湖轮虫群落结构的时空分布及水质评价

朱梦娟　杨瑞斌　杨学芬　张家波　常毅　张沙龙　王荣泉　顾树庭

摘要：为了解江苏省吴江市长漾湖轮虫群落结构变化规律及水质状况，于2011年7月至2012年6月进行了采样调查分析。结果表明，共检出轮虫56种，其中轮虫污染指示种共47种，占轮虫种类总数84%。轮虫年均密度为362 ind./L，年均生物量为487.5 μg/L。轮虫密度和生物量分布的时间变化为春、夏季密度和生物量显著高于秋、冬季（P<0.05）；空间变化则为进水口区域<网箱养殖区<湖湾区。生物多样性指数变化范围为2.31～3.91，表明长漾湖轮虫多样性较高。综合轮虫多样性指数并参照轮虫污染指示种对长漾湖进行水质评价，显示长漾湖水质在寡污和中污染间变化。

关键词：长漾湖；轮虫；多样性指数；污染指示种；水质评价

中图分类号：Q958.15 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）22-5682-05

Abstract：In order to study the community structure of rotifers and evaluate the water quality in Changyang Lake， an investigation had been conducted during July 2011 to June 2012. Results showed that 56 species of rotifers had been found in the lake， including 47 species of pollution indicators， which occupied 84% of all the rotifers. The average biomass and quantity of rotifers was 362 ind./L and 487.5 μg/L respectively. Biomass and quantity of rotifers in spring and summer were significantly higher than that in autumn and winter. And there was an obvious spatial variation in rotifer biomass and quantity：water inlet area

Key words：Changyang lake； rotifers； diversity index； pollution indicator； water quality evaluation

長漾湖（东经30°58′12″～30°58′15″，北纬120°29′24″～120°31′48″）位于吴江市平望镇西侧、太湖东南方向，是苏州市的第二大淡水湖，也是江苏省吴江市国家级水产种质资源保护区。长漾湖总面积约6.8 km2，长约9 km。湖区除进行种质资源保护外，兼具渔业利用功能，主要放养滤食性鱼类鲢（Hypophthalmichthys molitrix）、鳙（Aristichthys nobilis）约占90%，及小面积网箱养鲈（Micropterus salmoides）。轮虫是养殖业生态系统结构、功能及生物生产力研究中的一个重要组成部分[1，2]，一方面能摄食单细胞藻类，更多的则是作为滤食性鱼类的捕食对象而被摄食[3]；另一方面，也有很多学者利用轮虫作为水质污染的指示种，评价水体水环境状况[4]。Sládeek[5]指出，轮虫是水生环境腐殖度的良好指示生物，同时列出了620种轮虫的污染指示等级。

近年来，太湖湖区不断出现富营养化现象，长漾湖作为连接太湖与苏州河的过水湖，出于对长漾湖水资源保护的迫切需求，且目前还没有关于其水生生物状况的相关数据。因此，本研究于2011年6月至2012年7月对其浮游生物展开了周年调查，探讨了长漾湖轮虫群落结构组成、年变化规律，并运用轮虫污染指示种和多样性指数对长漾湖进行水质评价，分析了长漾湖水质变化规律和轮虫群落动态变化的影响因素，为更好地进行长漾湖水资源保护和种质资源保护提供基础数据和理论参考。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

根据长漾湖形态、渔业状况，共设置了9个采样点，Ⅰ号点为进水口，沿水流方向每隔约1 km设置一个采样点（即Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ号点），Ⅳ号点和Ⅵ号点位于湖湾区，在水流较快且网箱养殖较密集的地区每隔0.7 km分别设置了Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ点。

1.2 样品采集与处理

自2011年7月至2012年6月间逐月对长漾湖轮虫进行周年调查，每月下旬采样一次。轮虫定性样品用25#浮游生物网于水面以下0.5 m处作“∞”形来回拖拽8～10次进行捞取，存于100 mL聚乙烯塑料瓶中并立即用福尔马林现场固定（甲醛终浓度为4%）；轮虫定量样品用采水器分别采取表底层各5 L水样，经25#浮游生物网过滤后储存于100 mL聚乙烯塑料瓶中（固定方法同定性样品），带回实验室后静置48 h将其浓缩至50 mL留待计数。定性样品在10×40倍光学显微镜下观察鉴定，定量样品在10×10倍光学显微镜下计数，计数前先摇匀，再用1 mL计数框计数，每个采样点计数2片，取其平均值，最后乘以稀释倍数，得出单位体积水体的轮虫数量。

1.3 数据分析

数据统计分析采用GraphPad Prism 5.0和SPSS17.0软件，运用Shannon-Wiener多样性指数（H′）[6]计算轮虫群落结构多样性，并结合轮虫污染指示种对水质状况进行综合评估。优势种采用优势度（Y）指标进行筛选[7，8]。公式如下：

Shannon-Wiener多样性指数H′=-∑Pilog2Pi

式中，Pi为第i种轮虫的个体数占轮虫总个体数的比例。H′在0～1之间表示重污染，H′1～2表示中度污染，H′2～3表示轻度污染，>3表示清洁水体。

优势度Y=Ni/N×f i，Y≥10%为优势种。

式中，Y为优势度，Ni为第i种轮虫的个体数，f i为计数时第i种轮虫的出现频率。

2 结果与分析

2.1 轮虫种类及优势种

调查期间共检出轮虫56种（表1），进水口区域36种，湖湾区40种，网箱养殖区42种。轮虫污染指示种共47种，其中寡污型轮虫有17种，占轮虫种类总数的30%；寡污-β中污型10种，β中污-寡污型4种，占轮虫种类总数的25%；β中污型、β中污-α中污型及α中污型轮虫种类数分别为12种、3种和1种，共计16种，占轮虫种类总数的29%。

其中，针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、缘板龜甲轮虫（Keratella ticinensis）、前节晶囊轮虫（Asplanchna priodonta）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、裂痕龟纹轮虫（Anuraeopsis fissa）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、沟痕泡轮虫（Pompholyx sulcata）、颤动疣毛轮虫（Synchaeta tremula）为主要优势种类（优势度Y≥0.1）。

轮虫优势种在不同采样区域差异较大，且有明显的季节性差异（图2）。颤动疣毛轮虫（Synchaeta tremula）在温度较低的春季、冬季成为各区域的绝对优势种；夏季在进水口区域和湖湾区以角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）为主要优势种，网箱养殖区则以多种轮虫出现；秋季在湖湾区和网箱养殖区针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）为主要优势种，进水口区域并未出现绝对优势种。除冬季外，轮虫优势种的密度均是湖湾区>网箱养殖区>进水口区域。轮虫优势种以小型轮虫为主。

2.2 轮虫密度和生物量的时空变化

长漾湖轮虫年均密度为362 ind./L，年均生物量为487.5 μg/L。进水口区域轮虫密度为170 ind./L，生物量为111.5 μg/L；湖湾区轮虫密度为640 ind./L，生物量为687.6 μg/L；网箱养殖区轮虫密度为284 ind./L，生物量为512.5 μg/L。轮虫密度和生物量随时间变化表现出较大的季节性差异，且不同采样区域的密度和生物量不同（图3）。轮虫分布的时间变化为春季、夏季密度和生物量显著高于秋季、冬季（P<0.05）；空间变化为进水口区域<网箱养殖区<湖湾区。

2.3 多样性指数及水质评价

长漾湖轮虫Shannon-Weaver多样性指数（H′）在调查期间处于较高水平，波动范围为2.31～3.91。轮虫多样性指数在各采样区域之间无显著性差异（One-Way ANOVA，P>0.05）。根据环境质量评价分级标准，利用Shannon-Weaver多样性指数（H′）对长漾湖进行水质评价发现，湖湾区夏季、网箱养殖区夏季、秋季水质属于清洁型，其他季节均为轻污染型水体。

3 小结与讨论

长漾湖系太湖与苏州河之间的过水湖。在本研究调查期间共检出轮虫56种，高于太湖1951年的51种、1995年的39种及2007年的23种[9]。在Sládeek[5]列出的620种轮虫污染指示种中，长漾湖查出了其中的47种污染指示种，且以寡污型和β-中污型种类轮虫居多。说明长漾湖的水体污染程度远低于太湖。本研究表明，鲢、鳙等滤食性鱼类对浮游动物的滤食并没有主动选择能力，其滤食效率主要取决于浮游动物的逃避能力[10，11]。颤动疣毛轮虫（Synchaeta tremula）作为我国分布最普遍的轮虫种类之一[12]，在水中游泳非常迅速[13]，很容易逃避鱼类的捕食，且适宜在冬春季节形成较大的种群密度，这也是春季、冬季颤动疣毛轮虫成为长漾湖绝对优势种的原因。长漾湖轮虫的组成特点在一定程度上反映出水域环境营养状况。相关研究表明，臂尾轮虫（Brachionus）适宜于在营养水平较高的水体生长[14]，而针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）则是富营养化水体常见种类之一[7]。本研究调查发现，角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）在夏季占绝对优势，而针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）则在秋季成为主要的优势种群，反映出长漾湖夏、秋季水体处于较高营养水平，这与常毅等[15]调查结果相吻合。长漾湖放养的鱼类中，鲢、鳙等滤食性鱼类占90%，鱼类捕食的结果通常使小型浮游甲壳动物和轮虫在浮游动物群落结构中占优势[16-19]，这也是长漾湖轮虫优势种主要为臂尾轮虫（Brachionus）、龟甲轮虫（Keratella）等小型种类的原因。

水温是影响轮虫发生并且引起其季节演替的关键因子之一，水温的变化会导致被捕食压力和食物的变化，进而直接或间接影响轮虫的群落演替过程[20-22]。水温是影响镜湖轮虫密度和香溪河库湾轮虫季节变动的重要物理因素[4，23]。郭凯等[7]研究发现，北京官厅水库轮虫密度和生物量的时间分布与水温呈显著相关。轮虫密度和生物量一般在水温较高的夏秋季较高，水温较低的春冬季较低。本研究发现，长漾湖轮虫密度和生物量在春、夏季显著高于秋、冬季。说明水温是影响长漾湖轮虫种群变动的主要因素，但并非决定性因素，这与Hofmann[24]的研究结果相似。

食物、非生物环境因子和敌害，如枝角类对食物的竞争压力、鱼类和桡足类的捕食压力是影响轮虫群落动态的主要因素[7]。其中，可获得性食物的多少与轮虫密度具有密切的关系[25-27]。长漾湖轮虫主要为滤食性种类，浮游植物、细菌等是其主要的食物来源[14]。常毅等[15]研究发现长漾湖浮游植物生物量在秋季达到峰值，轮虫食物充足，但此时轮虫密度和生物量却急剧降低，这可能与长漾湖渔业活动有关。滤食性鱼类捕食具有选择性[28，29]，倾向于捕食个体较大的枝角类和桡足类，从而减轻对轮虫的捕食压力[27]。秋季为长漾湖鱼类起捕时间，滤食性鱼类的大量减少使得水体中枝角类和桡足类数量在短期内急剧增加，而枝角类是与轮虫竞争食物的最大对手，桡足类则成为轮虫的捕食者[23，30]，因此，滤食性鱼类的大量减少增加了轮虫食物竞争压力和被捕食压力，使得长漾湖秋季轮虫丰度急剧降低。

在长漾湖，轮虫密度和生物量有一定的空间差异，具体表现为湖湾区>网箱养殖区>进水口区域。在进水口区域，水流可通过影响浮游植物的光合作用效率[31]和水体营养状况[32]，同时影响水体稳定性[33]来影响浮游植物生物量及种类，使其维持在较低水平，从而降低轮虫食物丰度。因此，长漾湖进水口区域轮虫丰度常年处于较低水平，这与王晓辉等[34]和饶利华等[35]研究结果一致。

Shannon-Weaver多样性指數（H′）作为水质评价的一个重要参考指标，受到了国内外学者的广泛运用[4，23，36，37]。一般认为，水体富营养化程度越高，多样性指数越低[7，38，39]。本研究运用Shannon-Weaver多样性指数（H′）对长漾湖进行水质评价发现，长漾湖属于轻污染型水体，部分区域为清洁水体。根据轮虫污染指示种进行水质评价发现，寡污型种类占30%，寡污至中污染型种类占25%，中污型轮虫种类占29%，轮虫污染指示种占种类总数的84%，说明长漾湖水质在寡污型和中污染型之间，这与常毅等[15]运用浮游植物多样性指数并参照浮游植物污染指示种和浮游植物生物量对长漾湖进行水质评价结果一致。

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（责任编辑 屠 晶）