扎龍濕地春季大型底棲動物群落結構與水質生物評價1)

劉曼紅 于洪賢 劉茂奇 郭偉杰

(東北林業大學，哈爾濱，150040)(黑龍江省引嫩工程管理處)(中國科學院水生生物研究所)

中國黑龍江扎龍自然保護區是以蘆葦沼澤為主的內陸濕地和水域生態系統類型的自然保護區，始建于1979年，1987年被批準為國家級自然保護區，1992年被列入國際重要濕地名錄［1］。扎龍濕地位于東經123°47'～124°37'，北緯46°52'～47°13'，處于烏雙流域下游，嫩江左岸低平原區，地勢由東北向西南傾斜，海拔高度140～146 m。扎龍濕地春干風大，夏熱多雨，屬于中溫帶大陸性季風氣候，是丹頂鶴、白枕鶴、蓑羽鶴等國家一級保護動物的重要棲息地和繁殖地［2］。

扎龍濕地生物豐富多樣，水生、濕生和中生植物廣泛分布。有高等植物525種以上，隸屬于69個科256個屬。本區鳥類約265種，隸屬16目48科。本區有魚類51種［3］，浮游動物有原生動物、輪蟲、枝角類、橈足類，大型底棲動物有軟體動物、環節動物和節肢動物。大型底棲動物群落是濕地生態系統的重要環節，對維持生態系統結構和功能的穩定具有重要作用，底棲動物在水域中移動范圍小，生物群落的變化能很好地反應水質的變化［4－6］。

1 研究方法

1.1 樣品采集與處理

本研究在扎龍濕地自然保護區共設置7個采樣點(如圖1)，分別為:1#東升水庫、2#土木可小橋、3#龍湖紅亭、4#龍湖航道、5#扎龍湖下游、6#扎龍湖入口和7#克欽湖。所有樣點利用Garmin公司生產的GPS12型全球衛星定位系統定位。每個樣點進行水質的現場監測，同時記錄采樣地的環境概況(如表1)。大型底棲動物樣品于2008年4月在扎龍濕地進行，定量樣本采集用改良的Peterson采泥器(1/16 m2)，定性樣品結合D型抄網采集。在采樣現場對泥樣用40目不銹鋼網篩過濾，分檢出動物，然后立即用10%福爾馬林溶液固定。在實驗室內對采集的水生昆蟲樣本進行整理，保存于75%的酒精中待鑒定。

1.2 室內物種鑒定與分析

按照文獻［7］－［10］等將大型底棲動物樣本進行鑒定，將樣本中的寡毛類和軟體動物鑒定至種，水生昆蟲鑒定至屬，區分到種，并計數，計數后換算單位面積內數量。調查的大型底棲動物生物量以濕質量計，將分類、計數后的樣本用吸水紙吸去體表面水分，然后用精度為0.1 μg的電子天平稱濕質量。數據在Excel中統計分析，測定各點的大型底棲動物種類和密度，從而推算出全湖各采樣點的大型底棲動物密度。

圖1 扎龍濕地自然保護區大型底棲動物采樣點分布

1.3 數據處理

①Shannon－Wiener多樣性指數(H')［11］

式中:S為樣品中總種類數量;Pi為第i種的個體數量(ni)與總個體數量(N)的比值(ni/N)。

②Margalef物種豐富度指數(d)［12］

式中:S為樣品中總種類數量;N為樣品中的生物總個體數量。

③生物學污染指數(IBP)［13］

式中:N1為寡毛類(Oligochaeta)、蛭類(Hirudinea)和搖蚊幼蟲(Chironomidae)個體數量;N2為多毛類(Annelida)、甲殼類(Crustacea)、除搖蚊幼蟲以外的其他水生昆蟲的個體數量;N3為軟體類(Mollusca)個體數量。

評價標準:IBP＜0.1，表示清潔;0.1≤IBP＜0.5表示輕污染;0.5≤IBP＜1.5，表示β－中污染;1.5≤IBP＜5，表示α－中污染;IBP≥5，表示重污染;無生物存在為嚴重污染。

④Chandler生物指數(ICB)［14］

Chandler生物指數是依據大型底棲無脊椎動物類群對水體污染的敏感性及各類群出現的多度分別給予記分，表2為部分類群在Chandler記分表中的賦值情況。

表1 采樣點環境概況

表2 部分底棲動物Chandler(ICB)的記分

評價標準:總分為0表示嚴重污染;0～45為重污染;45～300為中度污染;＞300為輕度污染或未污染。

Shannon－Wiener多樣性指數(H')、Margalef豐富度指數(d)，生物學污染指數(IBP)，Chandler生物指數(ICB)均用Excel軟件得出。

根據大型底棲動物群落結構和種群特點，利用指示生物結合在水質評價方面較常用的生物指數，生物學污染指數(IBP)和Chandler生物指數(ICB)對扎龍濕地水體污染狀況進行評價。

2 結果與分析

2.1 大型底棲動物群落組成

通過記錄和統計，共發現大型底棲動物3門6綱64種(見表3)。節肢動物門共40種，其中昆蟲綱37種，甲殼綱動物3種;軟體動物門17種，其中腹足綱16種，瓣鰓綱1種;環節動物門7種，其中寡毛綱5種，蛭綱2種。

表3 扎龍濕地大型底棲動物名錄

續表3

由表4可知，扎龍濕地各采樣點昆蟲綱和腹足綱物種數量占所有物種數量百分比都較大，如1#腹足綱為50.00%，其次是寡毛綱為31.25%;2#腹足綱為18.57%，其次是昆蟲綱為16.07%;3#昆蟲綱為75.00%，4#腹足綱為55.56%，5#、6#和7#昆蟲綱和腹足綱的種類數量也相對最多。由此可見，昆蟲綱和腹足綱為扎龍濕地的優勢類群。瓣鰓綱只發現一種(湖球蜆Sphaerium cacustre)，有在2#。蛭綱發現2種，分別為扁蛭屬一種(Glossiphonia sp.)和頸蛭屬(Trachelobdella sp.)。6#發現的物種總數最多為29種，軟體動物為8種，其中中國圓田螺(Cipangopaludina chinensis)的數量最大。細長搖蚊(Chironomus attenuatus)在3#大量出現，由物種分析得到中華圓田螺(Cipangopaludina cahayensis)和細長搖蚊為扎龍濕地的優勢種。7#克欽湖湖面水泛白色，堿性較大(60.4 mmol/L)，底質為泛白色的細泥沙，湖區四周為蘆葦，大型底棲動物多為蝦類和腹足類。可見，扎龍濕地大型底棲動物群落主要由水生昆蟲和軟體動物組成，且大型底棲動物的種類比較豐富。

表4 各采樣點大型底棲動物主要類群所占的百分比%

2.2 大型底棲動物群落密度和生物量

扎龍濕地大型底棲動物群落平均密度(D)525個/m2，變化范圍241～1 120個/m2(表5)。各采樣點密度大小排序為:D6#＞D2#＞D5#＞D3#＞D4#＞D1#＞D7#，各個采樣點密度差別很大，其中D6#最大，為1 120個/m2，而D7#最小，為241個/m2。6#位于賓館前方，離保護區內的生活區近，受生活污水和人類活動的干擾較大;2#也受到很大程度的影響。扎龍濕地大型底棲動物平均生物量(B)為12.40 g/m2，變化范圍為1.76～25.30 g/m2(表4)，各樣點生物量大小的順序為:B5#＞B2#＞B6#＞B3#＞B7#＞B1#＞B4#。

表5 各采樣點大型底棲動物群落特征分析

2.3 大型底棲動物物種多樣性

2.3.1 Margalef豐富度指數(d)

從表5可知，春季扎龍濕地大型底棲動物Margalef豐富度指數為2.00～4.57，1#東升水庫大型底棲動物的豐富度指數最低，分析表明，東升水庫水較深，春季底層水溫更低(13.8℃)，較低水溫對大型底棲動物的繁育會產生一定的影響;而在6#扎龍湖的入水口處的豐富度指數最大(4.57)。采樣點設置的沿岸帶，砂石底，砂石中間的有機質比較豐富，并且在入水口處水體溶氧高，此類生境給更多的大型底棲動物提供了更加有力的生存條件和生存空間。

2.3.2 Shannon－Wiener多樣性指數(H')

扎龍濕地大型底棲動物的多樣性指數變化范圍為2.91～4.54(表5)，各樣點中1#最小(2.91)，6#最大(4.54)。2#、3#、5#、7#多樣性指數數值都大于3，分析原因可能是3#龍湖紅亭和5#扎龍湖下游屬于湖區深水區，沉水植物和浮葉植物豐富，地質表層10 cm內均呈現黑色，腐殖質豐富，給大型底棲動物提供了豐富的營養。同時豐富的植物類型使小環境復雜，增加了生境的異質性，有利于大型底棲動物的生存，因此該樣點大型底棲動物多樣性高。

2.4 水質生物學評價

細長搖蚊為為搖蚊科搖蚊屬是扎龍濕地的優勢種，細長搖蚊，在污染的水體中大量出現，可以作為扎龍濕地水體污染的指示生物。采用生物學污染指數(IBP)與Chandler生物指數(ICB)，根據已有評價標準，分析大型底棲動物對調查區域水質狀況的指示作用。由表6可知，ICB在各樣點的評價結果為中度污染;IBP在各樣點的評價結果為α－中度污染。總體上扎龍濕地的水質處于中度污染狀態，所以要加強保護和加強環境監測和管理是非常必要的，以防止水質向重污染轉化。

表6 調查區域水質生物評價結果

3 討論

研究調查發現扎龍濕地自然保護區大型底棲動物以節肢動物為主，占到總種數量的62.5%，雙翅目為絕對優勢類群，水生昆蟲中的搖蚊幼蟲的種類共為22種。利用搖蚊作為劃分湖泊營養類型的指標可以追溯到1919年和1926年，Thienemann和Lundbenk認為，湖泊水體中的溶氧量和地質中的有機質含量決定了搖蚊幼蟲的種類組成和數量。羽搖蚊(Chironomus plumosus)和前突搖蚊屬(Procladius sp.)的某些搖蚊均生長在營養較為豐富的水體中［15－16］。在1990年EPA/600/4—90/030號出版物的有機污染耐性等級表中，把搖蚊屬(Chironomus)列在最高級為5級。由于扎龍濕地采集樣點的平均水深為0.92 m，地處高寒地區，很多大型底棲動物種類不能安全過冬，此濕地又是典型的高寒泡沼，非流動性河流，所以一年多世代的搖蚊幼蟲較易成為優勢種群，軟體動物不能成為優勢種，以致密度偏高，生物量偏低，這與我國其他濕地相比較相差很大。

黑龍江省屬于古北界東北區，松遼平原亞區。扎龍濕地生物豐富多樣，特別是鳥類，有260多種。其中國家重點保護鳥類35種，許多大型涉禽和游禽以此為理想的繁殖地，也是多種鳥類南北遷徙的途徑和主要停歇地。研究表明，大型底棲動物生物量的分布是決定濕地鳥類空間分布格局的主要因素［17］。

底棲動物的多樣性和豐富度隨著底質的穩定性和有機碎屑的增加而增加，且寡毛類和昆蟲幼蟲較多，礫石底質的底棲動物主要有環節動物和各種甲殼綱動物組成［18］;國內學者先后在東湖、洞庭湖、洪湖、太平水庫等地用搖蚊幼蟲和寡毛類評價水體的營養類型，取得了較為滿意的結果［19－20］。水體富營養化導致底棲動物有些種類消失，而耐污種的生物量增加，如東湖底棲動物從20世紀60年代的133種降低到90年代的67種，其中以毛翅目和軟體動物種類的消失更甚，而霍甫水絲蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)的豐度呈現快速增長的趨勢［21］。研究發現，扎龍濕地一些清水的指示生物很少，如EPT水生昆蟲(E:蜉蝣目;P:襀翅目;T:毛翅目)，此類生物對生境有特定的要求，只在毛翅目中發現兩種，即石蛾屬一種(Phryganea sp.)和缺叉多距石蛾屬一種(Polycentropus sp.)。

水環境因子影響大型底棲動物相，大型底棲動物相也可以客觀地反應水質狀況，這是本項目將進一步研究的內容，通過監測大型底棲動物群落結構可以使扎龍濕地水質監測的方法進一步完善。本研究只利用生物學污染指數和Chandler生物指數對扎龍濕地水體污染狀況進行評價，兩種指數得到的評價的結果一致，即水體為中度污染狀態，但是有向重度污染轉化的趨勢。

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