济南市白云湖浮游动物群落结构特征调查

谭璐 窦冰 梁茹 宋碧曾 陈琪

摘要：为有效保护城市水生态环境，提高湖库生态服务功能，于2021年秋季对济南白云湖开展了浮游动物采样调查，共采集到浮游动物4类38种。其中轮虫种类数最多，占浮游动物总种类数的55.26%；桡足类次之，占比为18.42%。浮游动物密度和生物量变化范围分别为183.5ind./L～813.0ind./L和1.38mg/L～3.39mg/L，平均值分别为430.3ind./L和2.43mg/L。浮游动物Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数平均值分别为3.42和0.78。调查结果显示，浮游动物种类小型化，群落结构简单化，生物多样性指数水质评价结果表明，湖区水质整体处于轻度污染状态。建议进一步采取加强白云湖水文连通、增加蓄水量、减少上游用水以及适当引水和补水等措施。

关键词：白云湖；浮游动物；群落结构；生物多样性；水质评价

中图分类号：S932.8文献标志码：A

浮游动物是水生态系统中重要的组成部分，对环境变化敏感，通过“上行效应”和“下行效应”调节生态系统平衡^[1]。浮游动物是生态系统进行营养转化、能量流动和信息传递等生态过程中重要的环节，其种类和数量的变动会影响水体中其他水生生物的群落结构，其具有种类多、世代时间短、对环境敏感和方便采集等特点，是评价水环境质量变化与水生态系统健康的重要指示生物^[2]。因此，了解和掌握浮游动物群落结构特征和多样性，可以更有利于调整和保护湿地水生态系统健康，以便于更好地为人类提供可持续的高质量生态服务^[3]。

白云湖是位于济南市章丘区西北部白云湖镇，大体呈东西向，东西长约7.5 km，南北长约2.6km，湖区面积17.40km²，水深1m～3m，湖容量近8000×10⁴m^3[4]。白云湖是山东省小清河流域上游最大的天然湖泊，也是济南市唯一的天然湿地，具有丰富的生物资源和重要的生态功能，其景色优美秀丽，湖水水色澄碧，是济南重要的风景名胜和闻名的旅游胜地。白云湖属温带季风气候，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干旱，冬季寒冷少雪。湖区年平均气温13.8℃，极端最高气温42.5℃（7月份），极端最低气温-19.7℃（1月份）。年平均日照时数为1871hrs，年平均无霜期178d，年平均降水量为685mm，全年60%的降水量集中在夏季，年平均相对湿度57.0%，年平均风速3.0m/s^[5]。近年来，随着白云湖周边城市化速度的加快，人类活动、养殖捕捞、水质富营养化和大气污染等对湖区生态环境造成了重大影响，导致浮游生物的生存环境发生了变化，群落结构出现了演替。基于此，2021年9月～10月对白云湖浮游动物群落和多样性进行了调查，以期为济南地区水生生物资源的保护和水生态健康评价提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 调查时间及采样点设置

根据白云湖的水文、地势及地貌特征，于2021年9月～10月对湖区浮游动物资源进行了分布特征调查，此次调查共设置6个调查点（B1～B6）（图1）。其中，B1和B4调查点位于湖区的码头，B3和B5调查点位于湖的敞水区，B6调查点位于湖区上游，B2调查点位于湖区下游。每个调查点采集3个平行样，共采集水样18个。

1.2 浮游动物采集与种类鉴定

根据白云湖水流及水深的具体情况，参照《内陆水域渔业自然资源调查手册》在各调查点对浮游动物进行定性和定量采样。浮游动物定性用25 #浮游生物网采集，在水面下0.5m处呈“∞”型拖拽。浮游动物定量样品使用5.0L有机玻璃采水器在每个采样点采集上、中、下三层水样并均匀混合，从中取混合水样1.0L对轮虫和原生动物进行定量采集，加入1%体积比鲁哥试液固定，带回实验室沉淀24hrs后浓缩并定容到30mL。枝角类与桡足类定量样品用采水器取均匀混合水样50.0L，用25#浮游生物网过滤浓缩，用4%的甲醛溶液现场固定后带回实验室镜检、分类与计数，种类鉴定参照相关文献^[6-7]进行。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 浮游动物群落优势种

优势种的确定采用优势度（Y），计算公式为：

Y=（N_i/N）f_i

式中：N_i为第i种生物的个体数，N为所有种类的总个体数，f_i为某种浮游生物出现的频率。Y≥0.02的物种确定为优势种^[8]。

1.3.2 浮游动物群落多样性

采用Shannon- Weiner多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（J）对浮游动物物种进行分析。计算公式分别为：

式中，P_i为第i种的个体数与总个体数的比值；n_i为第i种个体数；N为所有种个体数；S为样品中总种类数^[2]。生物多样性指数水质评价标准如表1，可分为5个等级。

2 调查结果

2.1 浮游动物群落组成

白云湖共鉴定出浮游动物4类38种，其中轮虫有21种，占总种类55.26%，桡足类有7种，占总种类数18.42%，原生动有5种，占总种类数13.16%，枝角类有5种，占总种类数13.16%（图2）。浮游动物种类组成在不同采样点位上存在差异，其中种类数最多的采样区是B1，有25种，采样区B2种类数最少，有16种，轮虫种类数在采樣区B3最多，有16种，在采样区B2种类数最少，有9种（图3）。

浮游动物群落组成中共出现优势种9种，其中轮虫有6种：萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）、裂足臂尾轮虫（Brachionus diversicornis）、长三肢轮虫（Filinia longisela）、针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、独角聚花轮虫（Conochilus unicornis）和暗小异尾轮虫（Trichocerca pusilla）；枝角类1种：长肢秀体溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）；桡足类2种：台湾温剑水蚤（Eucylops serrulatus）和无节幼体（Nauplius），优势度最高的是无节幼体（0.196）和独角聚花轮虫（0.159）（表2）。

2.2 浮游动物密度和生物量

浮游动物密度范围为183.5ind./L～813.0ind./L，平均密度为430.3ind./L，密度主要取决于轮虫，轮虫密度占浮游动物总密度的49.42%，其次是桡足类，密度占比为32.34%，枝角类密度占比为10.17%，原生动物密度相对较小，占比为8.07%。生物量范围为1.38mg/L～3.39mg/L，平均生物量为2.43mg/L，桡足类占总生物量的69.25%，枝角类占比为20.01%，轮虫密度占比为10.68%，原生动物生物量相对较小，占比为0.06%（图4）。浮游动物密度和生物量在各采样区存在差异，采样区B2轮虫密度占比最高（79.83%），采样区B5桡足类生物量占比最高（93.44%）（图5）。

2.3 浮游动物多样性

浮游动物Shannon-Wiener多样性指数（H′）为2.76～3.79，平均值为3.42，最高值出现在B3采样区，最小值出现在B2采样区（图6）。Pielou均匀度指数（J）为0.68～0.86，平均值为0.78，最高值出现在B6采样区，最小值出现在B2采样区（图7）。参照生物多样性指数水质评价标准，依据浮游动物多样性指数，白云湖秋季水质呈现无污染（清洁），依据浮游动物均匀度指数，白云湖秋季水质呈现轻度污染。

3 分析与讨论

湖库作为国家重要的淡水资源，具有涵养水源、提供饮用水资源、防洪灌溉，调节区域气候、保持水生生物多样性等生态功能^[10]。在湖库生物群落中，浮游动物的生活史过程与湖库的自然水文密切相关，其种类、密度和多样性直接影响水生态系统的结构和功能。本次调查共鉴定浮游动物38种，以轮虫和桡足类占主导，优势种主要为萼花臂尾轮虫、裂足臂尾轮虫、长三肢轮虫、独角聚花轮虫，其种类组成具有典型的北方湖库浮游动物群落结构特征^[11-12]。浮游动物种类数相比大于同一区域的小清河济南段（28种）^[13]，与济南市其他湖库和湿地调查结果^[14]相比存在差异，种类组成的差异主要在于不同水体在特定时期可能会演替出不同的生物群落结构。

水质评价是水生态系统研究的重要内容，湖泊水质评价一直备受国内外学者关注，评价方法主要集中在理化评价（单因子评价法、综合评价法、模糊综合评价法、主成分分析法等）和生物指数评价（生物多样性指数、生物完整性指数等），浮游生物多样性指数是表示生物群落内种类多样性的程度的量纲数值，通过结合生物种类、数量等参数比较客观地反映生境对生物产生的综合累积效应，多样性指数越高，表明群落结构越稳定^[15]。该调查显示，白云湖浮游生物多样性指数变化范围在2.76～3.79，平均值为3.42，整体处于较好水平，根据浮游动物水质评价标准显示该湖区水质处于轻污染状态，与大明湖（多样性指数为1.144）^[16]水体状况相比水環境质量较高，与鹊山水库水质状况（多样性指数为2.74～2.94）^[17]基本一致，与杜书栋等^[18]通过采用理化指标评价结果基本一致，与孙卫波^[19]2008年通过水化学成分分析评价的结果存在差异。从济南市水域环境质量整体来看，白云湖相比其它水域水质状态均有提高，这表明加强水文连通、增加白云湖的蓄水量在一定程度上可以改善白云湖湿地的污染状况。因此，减少上游用水，同时进行适当引水是提高白云湖水环境质量的重要途径。

白云湖湿地是小清河流域的重要湿地，包括湖泊湿地、人工湿地和滩涂湿地等类型，以湖泊湿地为主。近年来伴随着现代农业综合开发的兴起，湖区大部分湿地被改造成为渔业基地，由于鱼塘与湖水相通，造成了湖水水体污染及富营养化^[20-21]。白云湖的水源除大气降水补给外，还有黄河引水、锦绣江的河水等补给，自然状态下白云湖主要依赖锦绣江的河水补给，近年因城市用水量需求的增加，锦绣江河流径流量减少，导致白云湖补给不足，湿地生态功能下降。因此，根据湖库水体保护要求，在湖区浅水区和深水区通过采取种植水生植物等手段，增强水体的生态调节能力，减少内源沉积污染物的潜在污染。此外，在保护水环境质量的同时通过科学规划渔业科普基地，合理利用水体，以鱼养水，维护生物多样性及湿地生态系统平衡。白云湖被2019年正式确立为国家湿地公园以来，其生态、经济和社会效益显著提高，对济南市的生态经济发展起到了积极的推动作用^[22]。目前，白云湖湿地已成为济南市重要的城郊湿地休闲中心，也是全国重要的农渔智慧展示基地、科普宣教基地。因此，研究湿地水生生物群落结构及其多样性可为济南市水生态保护和区域高质量发展提供有力支撑。

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Investigation of zooplankton community structure in Baiyun Lake，Jinan City

TAN Lu¹， DOU Bing¹， LIANG Ru¹， SONG Bizeng²， Chen Qi²

（1. Jinan Hydrology Office， Jinan 250013， Shandong China; 2. College of Fisheries and Life Science， Dalian Ocean University， Dalian 116023， Liaoning China）

Abstract：In order to effectively protect the urban water ecological environment and improve the ecological service function of the lake and reservoir， a zooplankton sampling survey was conducted on Baiyun Lake in Jinan in autumn 2021， and a total of 38 species of zooplankton in 4 categories were collected. Among them， Rotifers had the largest number of species， accounting for 55.26% of the total number of zooplankton species; Copepods were the second， accounting for 18.42%. The zooplankton density and biomass varied from 183.5ind./L to 813.0ind./L and 1.380mg/L to 3.390mg/L， with mean values of 430.3ind./L and 2.430mg/L， respectively. The survey results show that the zooplankton species are miniaturized， the community structure is simple， and the biodiversity index water quality evaluation results show that the overall water quality of the lake is in a light pollution state. It is recommended to further take measures to strengthen the hydrological connectivity of Baiyun Lake， increase water storage， reduce upstream water use and appropriate water diversion and replenishment.

Keywords：Baiyun Lake; Zooplankton; Community structure; Biodiversity; Water quality assessment