滇池流域城镇区河流底栖动物群落结构及受干扰状况研究

熊健 李龙 邵智

摘 要：研究城镇区域底栖动物群落结构特征及受干扰状况，对修复城市河流生态系统具有指示意义。以滇池流域为研究对象，基于2021年8月的底栖动物数据，采用优势度指数、生物多样性指数及丰

度/生物量比較（ABC）曲线探究了底栖动物群落结构及受干扰状况。研究结果表明：①共鉴定出底栖动物39种，属于3门5纲，以节肢动物门为主，占物种总数的48.7%，水丝蚓属（Limnodrilus sp.）、摇蚊属（Chironomus sp.）等污染指示种为主要优势种。②多样性指数分析表明，流域生物多样性整体较低，Shannon-Weaver多样性指数、Margalef 丰富度指数在各样点的差异较大，而Pielou均匀度指数各点差异较小。③ABC曲线分析表明，城镇区群落结构干扰程度总体为中度干扰并呈现出一定的空间差异，各河流按干扰程度可以划分为三类，一类为无干扰河流，占比25.0%；一类为轻度干扰河流，占比66.7%；一类为中度干扰，占比8.3%。④本研究结果可为滇池流域城镇区域河流的生态保护提供科学依据，下一步应结合相关环境数据，深入了解各环境类型与底栖动物群落结构的相关关系。

关键词：底栖动物；干扰状况；城镇区；滇池流域

中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1673-9655（2024）02-000-05

0 引言

城镇化引起的河流物理生境退化、敏感物种消失等城镇溪流退化现象，使得城镇河流生态功能受到了严重影响[1–3]。底栖动物群落结构及受干扰状况可以反映环境压力的影响[4，5]，然而，流域自然环境特征和环境压力强度对底栖动物群落的影响存在一定的差异[6，7]，因此，有必要结合研究区域的环境条件分析底栖动物群落空间分布特征及受干扰状况。滇池流域是云贵高原典型的城市化流域，了解流域内底栖动物群落特征，可以进一步了解高原湖泊流域城镇化对河流生态系统的影响，为高原地区城镇河流的生态修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域

滇池流域位于云南中部，流域内共有29条主要河流从北、东、南三面呈向心状注入滇池[8]。滇池北岸和东岸是流域人口密集的中心城区，受人类社会活动影响显著，该区域河流具有典型的城市型河流特征[9]。2021年8月，根据河流的基本特点及分布情况，在滇池北岸和东岸选取主要的

10条城市型入湖河流，共布设12个采样点位（表1，图1）。

1.2 采样方法

采样时，使用1/16 m2彼得逊采泥器在每个站点随机采集3个平行样方，然后将3个样方混合成一个样品，用网口孔径为50 μm孔径的网筛进行淘洗，拣取后放入聚乙烯瓶内，后用10%甲醛溶液固定带回实验室鉴定。根据鉴定资料，标本一般鉴定至属或种鉴定。最后将底栖动物表面的液体用滤纸吸干，称重（湿重），计算其密度（ind/m2）和生物量（g/m2）。

1.3 数据分析

1.3.1 群落特征分析

①优势种

根据优势度（Y）确定优势种[10]，计算公式如下：

式中：ni—第i种的个体数；N—所有种类总个体数；fi—第i种在各采样点出现的频率。将Y≥0.02的物种视为优势种。计算在MicrosoftExcel 2019中完成。

②多样性分析

Shannon-Weaver多样性指数（H）、Margalef 丰富度指数（D）与Pielou 均匀度指数（J）能反映底栖动物群落结构，并指示生态系统健康状况，一般的，多样性指数越高，生态系统中物种越丰富，生态系统的稳定性和生产力也会更高。计算公式如下：

式中：ni—第i种底栖动物的个体数；N—该样点中底栖动物的总个体数；S—该样点的物种数。计算在Microsoft Excel 2019中完成。

1.3.2 群落受干扰状况分析

密度／生物量比较曲线（ABC曲线）能灵敏的反映底栖动物群落受到的干扰程度[11]。用W统计量（生物量与密度曲线分别于坐标轴围成面积的差值）表示ABC曲线方法统计量：

式中：S—出现的物种数；Bi与Ai—ABC曲线中种类序号对应的生物量与数量的累积比例。未受干扰时，W＞0，生物量曲线始终高于密度曲线；中等程度干扰，生物量曲线与密度曲线会出现一次或多次的相交；严重干扰，W＜0，密度曲线高于生物量曲线。参考毛成责等[12]多样性评价等级的划分，将W值划分为4个等级：（0.5，1）为无干扰，（0，0.5］为轻度干扰，（-0.5，0］为中度干扰，（-1，-0.5］为重度干扰。计算在PRIMER5.0中完成。

2 结果与分析

2.1 底栖动物群落特征

共鉴定出底栖动物39种，属于3门5纲，平均密度为700.37 ind/m2，平均生物量为4.07 g/m2。其中环节动物门物种数9种，生物量和平均密度占比分别为18.2%、82.2%，节肢动物门19种，生物量和平均密度占比分别为10.1%、16.4%，软体动物门物种数11种，生物量和平均密度占比分别为71.7%，1.4%。

从图2可以看出，不同河流物种数以盘龙江2、盘龙江3样点的物种最高，其次为新运粮河、老运粮河，乌龙河和虾坝河的物种数最少。生物量上，盘龙江2占比最高（52.0%），以软体动物门为主，金家河和虾坝河的生物量最低。密度上，广普大沟占比最高（44.1%），以环节动物门为主。除新运粮河、老运粮河外，其他采样点密度相差不大。

基于优势度计算，本次调查共计有3个优势种（表2），主要为耐污种，密度占所有物种的81.8%，生物量占22.4%。其中，霍甫水丝蚓

（L. hoffmeisteri）及水丝蚓属（Limnodrilus sp.）优势度较高，密度占比达30%以上。另外，霍甫水丝蚓、水丝蚓属、摇蚊属（Chironomus sp.）的出现率也均在40%以上。

从各河流来看，优势种在对应河流的密度、生物量占比上有较大差异。乌龙河、老运粮河、盘龙江1、广普大沟优势种与对应河流密度占比均达80.0%以上；而生物量方面，仅广普大沟、金家河优势种生物量达80.0%以上。另外，物种多样性分析显示（图3），三项多样性指数中，Shannon-Weaver多样性指数平均值为1.44（括号内为最小值和最大值）（0.50～2.85），Margalef 丰富度指数平均值为1.09（0.43～3.16）、Pielou均匀度指数平均值为0.80（0.57～1.24）。總体来看，底栖动物多样性指数较低。其中 Shannon-Weaver多样性指数、Margalef 丰富度指数在各样点的差异较大，二者最大值均在盘龙江3样点处。而Pielou均匀度指数各点差异较小，说明样点间物种丰富度，生态系统的稳定性和生产力较低且存在一定差异。

2.2 底栖动物群落干扰状况

依据各点位大型底栖动物密度／生物量数据绘制了ABC曲线（图4、图5）。由图4可见，根据W值等级划分标准，滇池流域城镇区河流整体干扰程度属于中度干扰（W=-0.015），各河流12个采样点位干扰程度可以划分为三类，一类为无干扰，占比25.0%，为采莲河、虾坝河、盘龙江2；一类为轻度干扰，占比66.7%，为乌龙河、新运粮河、老运粮河、金家河、盘龙江1、捞鱼河、盘龙江3、洛龙河；一类为中度干扰，占比8.3%，为广普大沟。

3 讨论

优势种分析表明城区中水丝蚓属等寡毛纲耐污性较强的物种更占优势，在群落密度中占比较高。在一些人类活动干扰较强的地方也有类似的情况[13–15]，如上海市[16]、扬州市[17]城市河网中霍甫水丝蚓、苏氏尾腮蚓（Branchiura sowerbyi）等耐污物种多分布在总氮质量浓度较高的水体中，这是因为城市污水、生活污水的排入导致的N、P等物质增加，水体污染严重，致使十足目、吻蛭目等敏感物种逐渐减少，摇蚊科、寡毛类等耐污种成为主导种群。多样性指数及ABC曲线也表明城区环境污染对底栖动物群落结构产生了一定影响，以受中度干扰的广普大沟为例，其密度占比最高达44.1%，但生物量仅占12.0%，研究表明群落受到中度污染时，生物量占优势的大个体消失，在数量上占优势的种是个体较小的物种[18]，在湖泊及河流中当水体从适宜的中营养向富营养过渡底栖动物的多样性会明显降低[19，20]。

滇池流域城镇区河流的物种分布特征及干扰状况呈现出一定的空间差异，各河流的物种特征尤其是优势种的生物量、密度占比并不一致，ABC曲线分析也表明各河流按干扰程度可以划分为三类。通过各河流样点处的综合污染指数（数据来源于2021年8月项目组采样的水质测定数据，综合污染指数选取DO、KMnO4、COD、NH3-N、TP、TN作为评价指标，参考谢慧钰等[21]公式计算）和ABC曲线中的W值进行相关分析，发现综合污染指数与W值显著负相关（p≤0.05）。这表明，河流水体中的污染物对河流底栖动物受干扰程度具有一定的影响。滇池流域城镇区的河流水体污染物主要来自人类活动过程中产生的未完全收集的通过管道或随着地表径流流入河流的污染物，其含有高浓度的营养盐和丰富的有机质。相关研究表明[22–24，6]，水体中的DO、TN、NH3-N等化学因子对底栖动物功能群落结构和时空分布具有显著影响，如河道中游离氨含量过高会导致底栖动物免疫反应和部分机体组织受损，导致其死亡[25，26]，河流中耗氧有机质的分解也会抑制底栖生物，从而对底栖动物功能摄食类群的组成和分布产生影响[27]。

4 结论

（1）共鉴定出底栖动物39种，属于3门5纲，以节肢动物门为主，占物种总数的48.7%，水丝蚓属、摇蚊属等污染指示种为主要优势种。各河流物种组成特征存在差异，多样性指数较低，物种丰富度、生态系统的稳定性和生产力受到一定干扰。

（2）城镇区群落结构干扰程度总体为中度干扰，受水质条件等因素影响，滇池流域城镇区河流的物种分布特征及干扰状况呈现出一定的空间差异，各河流按干扰程度可以划分为三类，一类为无干扰河流，占比25.0%；一类为轻度干扰河流，占比66.7%；一类为中度干扰，占比8.3%。

（3）本研究结果对滇池流域城镇区域河流的生态保护及水质修复有一定的借鉴意义，下一步应结合相关环境数据，深入了解各环境类型与大型底栖动物群落结构的相关关系。

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