浙江省太湖流域原生动物四季群落结构及水质评价

张 敏, 陈玮东, 茆传奇, 刘 忱, 邵晓阳

(1. 杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 310036; 2. 临安市渔业渔政管理站，浙江 临安 311300)

浙江省太湖流域原生动物四季群落结构及水质评价

张 敏1, 陈玮东2, 茆传奇1, 刘 忱1, 邵晓阳1

(1. 杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 310036; 2. 临安市渔业渔政管理站，浙江 临安 311300)

为了解浙江省太湖流域原生动物群落结构特征及水质状况，于2013年7月、10月及2014年1月、4月对该流域的原生动物及水体主要理化因子进行了调查分析.采用理化指标评价、种类组成、种群数量、优势种群、Margalef多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数等参数，比较了流域中各不同水系不同季节的水质状况.结果表明:原生动物的丰度年均值为(1 997.19±1 323.23)ind./L；生物量年均值为(62.50±40.95)μg/L.各水系多样性指数d平均值在0.74～1.27之间，多样性指数H′平均值在0.52～0.83之间，多样性指数D平均值在0.71～1.61之间，多样性指数J′平均值在0.56～0.77之间.流域受污染程度的顺序为运河水系>合溪水系>东苕溪水系>西苕溪水系.

浙江省太湖流域；原生动物；群落结构；水质评价

原生动物在水生生物物质循环和能量流动中扮演了极为重要的角色[1-3]，对于维持生态系统结构的稳定性和可持续性有不可替代的作用[4].原生动物种类多、分布广、数量大，是在各种自然水环境中最原始、最低等的单细胞动物，每个生命体仅由单个细胞组成[5].由于原生动物结构和功能上的特征，它们对生存环境条件的变化十分敏感，因此许多种类被认为是水体污染的指示生物.水域中原生动物的群落结构变化对于研究各类河流湖泊等水域的健康状况具有重要意义[1-13].徐润林等对珠江的原生动物群落与水质进行了分析，发现水质恶化地区的原生动物群落明显被破坏[1]；陈红等对杭州沼泽性水域原生动物群落变化规律的研究发现原生动物的群落结构因水质的变化而变化[7].因此，原生动物被广泛地应用于监测水域环境及水质评价中[1-6].可见，原生动物群落结构的研究是水质监测的一项重要内容.

浙江省境内太湖流域位于浙江省北部，流域面积12 273 km2，约占太湖流域面积的1/3.太湖流域水资源担负着周边地区居民生活、工业用水供给以及农业灌溉等重大责任，且风景优美、物产丰富、航运便利，对周围的社会经济发展有不可忽视的作用.但随着经济发展，水资源保护措施却相对滞后，水环境明显恶化，目前浙江省太湖流域的水生态污染状况不容乐观.本文对浙江省境内太湖流域的原生动物群落结构、数量组成及水体主要理化因子进行调查和分析，旨在为后期对太湖流域制定生态修复方案提供数据支持.

1 材料与方法

1.1 采样时间与样点设置

2013年7月、10月及2014年1月、4月，结合浙江省太湖流域的河流水质特点及污染源状况，在主要河道共设置了33个采样点(图1)，其中：合溪水系5个，东苕溪水系12个，运河水系13个，西苕溪水系3个.

图1 浙江省太湖流域地理位置及样点分布图Fig. 1 The location of the in Taihu Lake basin in ZhejiangProvince and sampling sites

1.2 样品采集与物种鉴定

每个断面设3个采样点，每个采样点根据透明度等距离分表层、中层、下层，用采水器分别采样5 L，混合装入15 L水桶，混匀后取1.5 L装入塑料瓶，现场加鲁哥氏液固定，带回驻地静置48 h，抽取上清液，沉淀转入500 mL容器静置24 h，抽取上清液后，再将沉淀转入80 mL标本瓶，加3 mL福尔马林摇匀后保存以备镜检.

物种鉴定主要依据：《微型生物监测新技术》[9]、《淡水浮游生物图谱》[10]和《淡水浮游生物研究方法》[11].

1.3 数据分析与处理

依据公式：Y=(ni/N)×fi计算物种优势度.式中：ni为种类i的个体数；N为所有种类的总个体数；fi为种类i在采样点中的出现频率，将Y≥0.02的种类定为优势种.

采用Margalef丰富度指数(d)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Simpson多样性指数(D)和Pielou均匀度指数(J′)对群落结构和组成特点进行分析.Margalef指数反映了群落物种的丰富程度，Pielou指数反映了群落中物种间个体均匀分布的程度，Shannon-Wiener指数综合了物种丰富性和均匀性两方面的影响，反映了群落结构的复杂程度，计算公式如下：

d=(S-1)/lnN，H′=-∑(ni/N)log2(ni/N),
D=1-∑(ni/N)2，J′=H′/log2S.

式中：S为群落中物种的数目，N为总个体数，ni为第i种的个体数.

原生动物不同污染程度指示种及功能营养类群按照沈韫芬等[9]《微型生物监测新技术》进行划分.原生动物的分类系统参见文[14-15].

1.4 水体理化指标分析

现场用YSI6600V2型多参数水质监测仪(美国)测定表层(0.2～0.3m)及中下层(≈1m)的水温(WT)、电导率(SpCond)、溶解氧(DO)等水质指标，水化学样品的采集、保存与测定详细步骤参考《水与废水监测分析方法》[12].

2 结果与分析

2.1 水体理化评价指标

浙江省太湖流域各水系理化指标分析结果见表1.各水系的差别较大，西苕溪水系的溶解氧(10.28mg/L)高于其他3个水系，悬浮物(SS)明显低于其他3个水系；运河水系的叶绿素a含量最高(1.26μg/L).从总氮、总磷来看，西苕溪水系含量最低，运河水系最高.可以说明运河水系的营养水平要高于其他3个水系，西苕溪水系营养水平最低.根据《地表水环境质量标准GB3838—2002》，各水系的总氮与氨氮均超过Ⅴ类标准.

表1 水体理化特征Tab. 1 The chemical and physical parameters

注：表中数值为各理化参数的平均值，括号内数为范围.

2.2 原生动物种类组成及优势种

此次调查研究33个采样断面共鉴定与分析出原生动物100种.春季共有原生动物41种，隶属于4纲25属.其中裸藻纲6属18种，纤毛虫纲11属14种，寡毛纲5属6种，鞭毛虫纲3属3种.主要种类为裸藻纲和纤毛虫纲，祼藻在所有样本中所占比例最高，优势种为大弹跳虫Halteriagrandinella、淡水筒壳虫Tintinnidiumfluviatile、尖尾异眼纽虫Heteronemadiscomorphum等环境污染指示生物.夏季镜检鉴定原生动物40种，隶属于6纲24属.其中植鞭毛纲19种，动鞭毛纲2种，肉足中纲4种，纤毛虫纲15种.主要种类为植鞭毛纲和纤毛虫纲，祼藻在所有样本中所占比例最高，而优势种类中出现了旋转锥滴虫Trepomonasrotans、淡水筒壳虫Tintinnidiumfluviatile等环境污染指示生物，特别是旋转锥滴虫Trepomonasrotans的出现，表示所处水体已属多污性级别.秋季镜检鉴定共有原生动物42种，隶属于4纲29属.其中纤毛纲14属17种，植鞭毛纲7属15种，肉足中纲6属8种，裸藻纲2属2种，主要种类为植鞭毛纲和纤毛虫门，祼藻在所有样本中所占比例最高，优势种为旋转锥滴虫Trepomonasrotans、淡水筒壳虫Tintinnidiumfluviatile、宽扁眼Phacuspleuronestes、长尾扁眼虫Phacuslongicauda等环境污染指示生物.冬季共有原生动物39种，隶属于9纲27属.其中植鞭毛纲5属11种，寡毛纲2属8种，肉足虫纲4属6种，多膜纲4属5种.主要种类为植鞭毛纲和肉足虫纲，多膜纲的物种密度在所有样本中所占比例最高，优势种类中出现了大弹跳虫Halteriagrandinella、尖尾异眼纽虫Heteronemaacus等环境污染指示生物.常年存在的种有大弹跳虫、淡水筒壳虫、近轴眼虫Euglenaproxima、扭曲异眼纽虫Heteronematortum、弯曲漂眼虫Astasiacurvata、王氏似铃壳虫Tintinnidiumwangi、旋回侠盗虫Strobilidiumgyrans、旋转锥滴虫、钟形钟虫Vorticellacampanula.

2.3 原生动物丰度和生物量的变化

2.3.1 各水系中原生动物丰度和生物量的差异

各水系之间以及水系内各样点之间原生动物丰度和生物量差异较大(图2、图3).其中原生动物的丰度变动为(244～4 488)ind./L，平均为(1 997.19±1 323.23)ind./L；生物量变动为(11.3～133.9)μg/L，平均为(62.5±40.95)μg/L.

对不同水系的原生动物丰度进行比较可以看出：各水系年均丰度以运河水系为最高，为(3 766±682.63)ind./L；合溪水系第二，年均值为(2 128.25±741.81)ind./L；其次为东苕溪水系，年均值为(1 596.5±542.05)ind./L；西苕溪水系远低于其他水系，为(498±198.06)ind./L.

不同水系间原生动物生物量差异也较大，各水系原生动物生物量年均值同样为运河水系>合溪水系>东苕溪水系>西苕溪水系，年均值分别为(113.375±22.59)、(67.725±26.33)、(54.025±23.57)、(14.87±4.34)μg/L.

2.3.2 各水系原生动物丰度和生物量的季节变化

四条水系原生动物丰度和生物量的季节变化比较明显(图2、图3)，各季节丰度和密度的总量均为夏季>秋季>春季>冬季.

图2 各水系原生动物丰度季节变化Fig. 2 Each river protozoa abundance seasonal change

图3 各水系原生动物生物量季节变化Fig. 3 Each river protozoan biomass seasonal variation

2.3.3 生物多样性指数

图4 各水系原生动物物种多样性Fig. 4 Each river protozoan species diversity

多样性指数、均匀度指数反映群落中生物种类组成丰富度和各物种数量分配平均化程度，多样性指数、均匀度指数大，表明群落构成复杂、物种之间种群数量分配均等，群落稳定性好.用多样性指数分析太湖流域原生动物群落多样性，结果表明，京杭大运河水体生物多样性指数明显高于其他水系，其次为合溪水系，再次为东苕溪水系，西苕溪水系最低.多样性指数d平均值在0.74～1.27之间，多样性指数H′平均值在0.52～0.83之间，多样性指数D平均值在0.71～1.61之间，多样性指数J′平均值在0.56～0.77之间.如图4所示.

2.4 原生动物丰度与环境因子的相关性分析

对原生动物丰度、总磷、总氮、COD、溶解氧、pH等10个环境因子进行相关性分析，结果见表2.可以看出，该流域内与原生动物丰度相关性显著的主要环境因子为溶解氧与水温，其中，原生动物丰度与溶解氧呈负相关关系，与水温呈正相关.

3 讨 论

3.1 原生动物丰度与水体富营养程度的关系

原生动物丰度是判断水体营养化程度的重要指标，由于耐污种类在污染严重的水体中形成优势种群，因此具有高的个体丰度[2,7].根据原生动物密度小于1 000 ind/L为贫营养，1 000～3 000 ind/L为中营养，大于3 000 ind/L为富营养的生物指数评价标准[9]，浙江省太湖流域各水系采样点原生动物密度大部分

表2 原生动物丰度与水环境因子之间的相关关系Tab. 2 The relationship between the protozoa abundance and the environmental variables

注：**在0.01水平(双侧)上显著相关，*在0.05水平(双侧)上显著相关.

在2 000～3 000 ind/L，运河水系大部分在3 000 ind/L以上，西苕溪全年都小于1 000 ind/L.综合太湖流域水质理化指标的测定结果可以看出，浙江省太湖流域水体大部分为中营养，而西苕溪水系为贫营养，运河水系为富营养.温度是原生动物丰度的主要限制因子[9]，浙江省太湖流域原生动物丰度与水温呈正显著相关，在温度较低的冬季，原生动物丰度平均仅为夏季的一半，可见水温是该流域原生动物丰度的主要限制因子.

3.2 原生动物群落结构的分布差异

水体营养化程度是影响原生动物丰度的重要原因，陈立婧等[6]对明珠湖的研究发现，总氮和总磷是影响明珠湖原生动物生态特征分布的主要因子.浙江省太湖流域全年原生动物丰度均表现为运河水系>合溪水系>东苕溪水系>西苕溪水系，这主要是由于运河水系受城市工业和生活污水的影响，而合溪水系采样点两岸有农田，导致水体的营养盐增加，从而使原生动物丰度增加，这与武汉东湖[16]、天津汉沽稳定塘[17]的结果类似.

3.3 原生动物多样性指数与水质评价

多样性指数、均匀度指数反映群落中生物种类组成丰富度和各物种数量分配平均化程度.浙江省太湖流域大多数采样点的原生动物的Shannon-Wiener多样性指数介于1.0～3.0之间，根据生物多样性指数评价标准，大多数采样点的水体均受到污染，且多数处于重污染或中污染状态.Margalef物种丰富度指数(D)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)低，主要是一些采样点的原生动物种类只有1～2种，一些采样点为单优势种，如果按照Shannon-Wiener多样性指数(0～1为重污染，1～3为中污染，大于3为轻污染或者无污染)以及Pielou均匀指数(0～0.3为重污染，0.3～0.5为中污染，0.5～0.8为轻污染或者无污染)评价该水系水体营养化水平，则会得出不一样的结论.所以，应结合太湖流域水体原生动物种类少和部分水体单优势种的特征，进行比较客观的评价.综合可以说明浙江省太湖流域水体健康状态多以中度污染为主，流域受污染程度的顺序为运河水系>合溪水系>东苕溪水系>西苕溪水系.

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The Community Structure of Protozoa and the Evaluation of Water Quality in Taihu Lake Basin in Zhejiang Province

ZHANG Min1, CHEN Weidong2, MAO Chuanqi1, LIU Chen1, SHAO Xiaoyang1

(1. College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 2. Lin’an City Fisheries Fishery Management Station, Lin’an 311300, China)

In order to understand the characteristics of protozoan community structure and water quality of Taihu Lake basin in Zhejiang Province, the protozoa as well as water physical and chemical factors were investigated in July 2013, October 2013 and January 2014, April 2014. Using the physical and chemical indicators, species composition, population, dominant populations, Margalef diversity index and Shannon-Wiener diversity index and other parameters,the water quality of each river system in different seasons was compared. And the results showed thatthe annual average of protozoa abundance was (1 997.19+1 323.23) ind./L, the average of biomass was (62.5+40.95)μg/L. The average of diversity index d was between 0.74～1.27, the average of diversity index H′ was between 0.52～0.83, the average of diversity index D was between 0.71～1.61, the average of diversity index J′ was between 0.56～0.77.The order of contaminated degree was Jinghang River>Hexi River>East Tiaoxi River>West Tiaoxi River.

Taihu Lake basin in Zhejiang Province; protozoa; community structure; water quality evaluation

2016-03-30

邵晓阳(1960—)，男，副教授，主要从事淡水生态学研究. E-mail: shaoxyhz@163.com

10.3969/j.issn.1674-232X.2017.01.017

Q145+.2； X826

A

1674-232X(2017)01-0069-06