滇池螺螄(Margarya melanioides)分布和底泥營養元素調查

沈 蘭, 范 彪, 田 明, 張 璐, 方福康, 陳元曉

(昆明醫科大學 基礎醫學院, 云南 昆明 650500)

螺螄(Margarya melanioides)是云南特有珍稀淡水軟體動物, 隸屬于田螺科(Viviparidae)螺螄屬(Margarya), 其分類地位和科學價值, 堪稱軟體動物中的“大熊貓”[1]。活的螺螄僅分布于云南省的一些高原湖泊即滇池、洱海、茈碧湖[2-3], 為云南特有土著物種。由于人類活動和湖泊污染等原因, 螺螄種群的分布范圍和數量急劇縮小。1943年, 滇池的螺螄年產量為960 t[4]; 20世紀80年代, 一位漁民平均每天可捕獲螺螄約20 kg, 但現在下降到了10%[5]。世界自然保護聯盟(IUCN)在 2008年將螺螄列入瀕危(Endangered)物種名單, 然而未在國內引起廣泛關注和采取有效的保護措施; 滇池螺螄數量、分布狀況與螺螄生長環境(底泥的營養成分)之間關系尚未見報道。本文通過對滇池87個不同地點螺螄樣本的調查, 探明滇池中螺螄的分布和種群狀況;通過分析滇池底泥的營養成分, 說明螺螄生長與底泥的關系, 為滇池污染防治及螺螄種群保護提供科學依據。

1 研究區域概況

滇池位于云南省昆明市西南部, 為地震斷層型湖泊, 外形似一彎新月, 湖面海拔高度1 886 m。滇池南北長39 km, 東西最寬為13 km, 湖岸線長163 km,面積 306 km2, 容水量 15.7億 m3, 素稱“五百里滇池”。滇池流域主要河流有盤龍江、金汁河、寶象河、海源河、馬料河、落龍河、撈魚河等。滇池湖底平坦, 湖水最大深度10 m, 平均深度4.4 m[6]。

2 材料與方法

在滇池選擇87個采樣點采集螺螄和底泥。采樣點水深 2.5～6.3 m, 平均 4.5 m; pH 8.2～10.0, 平均9.4。采樣點用GPS定位, 其分布位置見圖 1。

2.1 螺螄樣品采集與分析

2.1.1 螺螄樣品采集

按照網絡布點法, 用機動船牽引底拖網(網口:1.17 m×0.16 m)拖行50 m的方式, 完成87個采樣點的螺螄樣品采集。

2.1.2 螺螄樣品分析

各樣點采集的螺螄樣本用塑料網兜包裝, 帶回實驗室進行螺螄數量統計, 分辨空殼、死螺和活螺,活螺稱螺重, 并記錄雌雄。

圖 1 螺螄及底泥采樣點位置分布圖Fig.1 Distribution diagram of sampling sites of Margarya melanioides and lake sediment

2.2 底泥樣品采集與分析

2.2.1 底泥樣品采集和處理

用彼德生底泥采集器在滇池中采集了表層底泥樣點共 87個點。底泥采集器: 張口寬 10.1 cm, 長22.8 cm, 合攏后角度=90°, 即1/4圓柱體, 外徑24.8 cm,厚3 mm, 內徑24.2 cm。

將表層底泥樣品置于密封的塑封袋中帶回實驗室, 剔除底泥樣品中的貝殼砂石等雜質, 自然風干,將干透的樣品研磨并過 100目篩, 對表層底泥的營養元素含量進行分析。

2.2.2 底泥樣品營養元素檢測分析

根據含螺螄數量不同, 以及在滇池中所處的位置不同, 選取8個采樣點的底泥樣本(9號、19號、22號、41號、48號、56號、67號、79號)進行了16項底泥營養元素含量的測定: 有機質、全氮(以N計)、磷(以 P2O5計)、鋅(以 Zn 計)、鐵(以 Fe計)、錳(以 Mn 計)、鎂(以 Mg 計)、鈣(以 Ca 計)、銅(以 Cu計)、鈉(以 Na 計)、鉀(以 K2O)、總砷(As計)、總汞(以Hg 計)、鉛(以 Pb 計)、鎘(以 Cd 計)、鉻(以 Cr計)。以上各項指標檢測均在云南省農業科學院質量標準與檢測技術研究所下屬農業部農產品質量監督檢驗測試中心(昆明)完成。

底泥營養元素及檢測方法如下

(1) 有機質(NY525-2012)

用重鉻酸鉀容量法檢測。用定量的重鉻酸鉀-硫酸溶液, 在加熱條件下使有機質的有機碳氧化, 多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準溶液滴定, 根據氧化前后氧化劑的消耗量, 計算有機質的含量。

(2) 全氮(NY525-2012)

有機氮經硫酸-過氧化氫消煮, 轉化為銨態氮,堿化后蒸餾出來的氨用硼酸溶液吸收, 以標準酸滴定, 計算樣品中總氮含量。

(3) 其他營養元素

磷、鋅、鐵等其他營養元素用硝酸-高氯酸體系消解破壞有機物以使待測元素溶出。磷、鋅、鐵等元素(NY525-2012)用電感耦合等離子體質譜儀測定。鉛、鎘(GB/T17141-1997), 鉻(HJ491-2009)、總As(GB/T22105.2-2008)、總汞(GB/T22105.1-2008)用電感耦合等離子體質譜儀同時測定。

3 結果與分析

3.1 滇池中螺螄分布格局

在滇池 87個采樣點中, 有 41個采樣點采集到活的螺螄標本, 活螺分布見圖2。圖2顯示, 活的螺螄分布區域位于滇池的中北部、東部沿岸和西部沿岸。滇池北部、中部和南部三個區域沒有螺螄分布。

滇池中螺螄分布差異的原因可能與以下因素有關: (1)漁民捕撈: 附近漁民長期開船捕撈螺螄, 湖中央多為捕撈區, 而湖岸邊捕撈規模小, 致使螺螄在湖心和湖岸的分布有差異。(2)湖底生存環境差異:滇池底部有的地方水草很多, 有的地方砂礫很多,有的地方底泥多。底泥呈黃色或黑色淤泥, 也有細砂狀底泥。螺螄以寬大的足部在湖底爬行, 以腐殖質、原生動物、藻類等水生植物為食, 多生長在離水草不遠, 腐殖質較多的區域, 湖底生態環境不同對螺螄的分布有一定影響。

圖 2 滇池采樣點中活螺螄分布圖Fig.2 Distribution diagram of sampling sites of living M.melanioides in the Dianchi Lake

3.2 滇池螺螄密度

根據采樣數據制作滇池采樣點中活螄密度分布圖(圖3)。滇池活的螺螄的分布密度見表1。

表1 滇池采樣點活螺分布密度Tab.1 The density of M. melanioides in Dianchi sampling sites

圖 3 滇池采樣點中活螺密度分布圖Fig.3 Density distribution diagram of living M. melanioides at the Dianchi sampling sites

圖3顯示: 螺螄分布密度大的地方位于滇池中北部和西部沿岸, 這除了與漁民捕撈和湖底螺螄生態環境有關外, 估計與人類活動的干預也有關系。例如56號采樣點是螺螄密度最大的地方, 這里的自然環境是靠近西山懸崖, 工業、農業較少, 人類活動較少, 因此螺螄生長的密度較高; 滇池南部沒有螺螄的分布, 這可能與滇池南段周邊的化肥廠和磷肥廠污水排放影響螺螄生長有關; 滇池北部靠近草海部分沒有螺螄的分布, 可能是由于城市生活污水污染所導致。

3.3 滇池底泥16種營養元素含量

根據底泥樣本營養元素的檢測數據, 按照營養元素的檢測單位不同制成兩個柱形圖, 直觀比較 8個底泥樣本間的16項營養元素的含量差異(圖4、圖5)。從圖4、圖5中可以看出: 底泥中鋅和鈉的含量較其他營養元素含量高, 各采樣點都有砷和鉻分布。

79號采樣點的底泥樣本中磷、鉀、鎂、鈣、鉛、鉻的含量都是各樣本中最高的。從圖1中可以看到,79號采樣點位于昆明磷肥廠附近, 推測此采樣點各種營養元素含量高與磷肥廠的廢水排放有關。

圖 4 8個樣本中8項底泥營養元素含量Fig.4 Comparison diagram of the contents of 8 nutrient components in the 8 lake sediment samples

圖5 8個樣本中另8項底泥營養元素含量Fig.5 Comparison diagram of contents of another 8 nutrient components in the 8 lake sediment samples

67號采樣點的底泥樣本中鋅、鎘、銅、汞的含量是各樣本中最高的, 其位于滇池的北部, 靠近海埂公園, 是最靠近昆明市城區的采樣點, 該點歷年受人類活動干預最大, 由于城市污水排放等原因導致底泥樣本中這些重金屬元素最多。

另外, 可以看到22號和56號采樣點的底泥各項營養元素含量均比其他采樣點各項營養元素的數值低。這個結果與兩個方面的因素有關: (1)一方面, 這兩個地方位于人類活動較少影響的區域: 56號位于滇池西部邊緣, 岸邊是西山懸崖; 22號位于滇池東南部邊緣, 周圍是濕地, 較少農田和廠礦。李爽[7]通過對不同地表覆被下表層底泥有機碳、總氮、總磷的含量分析, 表明養殖區和農田居民地受人類的干擾最大, 其表層底泥的營養元素含量較高; 水生植被區和自然水面受人類干擾較小, 底泥中營養元素含量較低。這與我們的結果類似。推測在人類活動較少的區域, 底泥的營養元素含量明顯降低。(2)另一方面, 這兩個地方都有大量螺螄生長, 螺螄能有效富集環境中的營養元素。56號是滇池采樣點中螺螄分布密度最大的地方, 22號也有螺螄分布。Aguchia[8]、石巖[9]指出螺螄的生長具有吸附重金屬及去除氮、磷的作用。這兩個樣點底泥的營養元素含量降低可能與螺螄生長有關, 螺螄生長能有效富集環境中的營養元素, 從而使底泥中的營養元素含量減少, 故螺螄的生長可對環境起到一定的凈化作用。

3.4 有螺組和無螺組的底泥營養成分差異性分析

在8個已檢測營養元素的底泥樣本中, 有5個樣本的采集點(9號、22號、48號、56號、79號)有螺螄生長, 另3個樣本的采集點(19號、41號、67號)沒有螺螄生長, 據此將這8個樣本分為兩個組: 一組為有螺螄生長的底泥, 另一組為沒有螺螄生長的底泥。采用完全隨機設計兩樣本比較的t檢驗分析后結果顯示: 兩組間底泥營養元素僅銅的含量有統計學差異(P<0.05), 其余指標(包括有機質, 全氮, 磷等)兩組間沒有統計學差異, 見表2。可能是滇池螺螄的生長有效富集了重金屬元素銅, 使有螺區底泥中銅的含量比無螺區底泥中銅的含量明顯減少。這與袁維佳[10]關于螺螄富集重金屬的研究結果相一致。袁維佳的研究結果表明: 螺螄對水體中的重金屬銅、鋅、鉻、鎘、鉛均有很強的富集作用, 螺螄體內的重金屬濃度是水體中數千倍至數十萬倍; 螺螄對銅和鋅的富集程度最高, 對鉛的富集較弱, 對鉻和鎘的富集較差; 與同一魚塘中采集的其他動物相比較, 螺螄對銅的富集能力是鳊魚和鯽魚的近10倍。因此, 螺螄生長對滇池底泥可起到一定程度的凈化作用。

表2 有螺組和無螺組的底泥營養成分的比較Tab.2 Comparison of nutrient components of lake sediment between having M. melanioides group and not having M.melanioides group

[1] 陳德牛, 張國慶.螺螄[J].大自然, 2001, 99(3): 41.

[2] 劉月英, 張文珍, 王躍先.中國田螺科的地理分布[C]//中國貝類學會.貝類學論文集(第五～六輯).青島:青島海洋大學出版社, 1995: 8-16.

[3] 張乃光, 黃寶玉, 陳元曉.滇池和陽宗海沿岸古螺螄的調查[C]// 中國貝類學會.貝類學論文集(第五～六合輯). 青島: 青島海洋大學出版社, 1995: 178-180.

[4] 羅民波, 段昌群, 沈新強, 等.滇池水環境退化與區域內物種多樣性的喪失[J].海洋漁業, 2006, 28(1):71-78.

[5] Di L, Jiang Y, Aldridge D. IUCN Red List of Threatened Species(Margarya melanoides)[DB/OL].[ 2009-02-28] . http: //www.iucnredlist.org/.

[6] 高原.滇池沉積物重金屬污染狀況評估[J].四川環境,2012, 31(4): 87-89.

[7] 李爽, 張祖陸, 孫媛媛.不同地表覆被下南四湖表層底泥營養元素分布特征[J].水土保持研究, 2012, 19(3):185-189.

[8] Taguchia K, Nakatab K. Evaluation of biological water purification functions of inland lakes using an aquatic ecosystem model [J]. Ecological Modelling, 2009,220(18): 2255- 2271.

[9] 石巖, 張喜勤, 伏春艷, 等.浮游動物對凈化湖泊富營養化的初步探討[J].東北水利水電, 1998, 164(3): 31-33.

[10] 袁維佳, 俞膺浩, 谷媛, 等.螺螄對重金屬元素的富集作用[J].上海師范大學學報(自然科學版), 2000,29(3): 73-79.