赤水河云南段秋冬季浮游動物多樣性分析

石教旭 楊 麗 陳廷琴 陳 悅 田 虹 楊萬嬌

（昭通學院，云南 昭通 657000）

0 引言

浮游動物是一類體型微小，需要借助顯微鏡才能觀察清楚其外部形態和內部結構，在水中營浮游性生活的水生動物［1-2］。浮游動物在水生態系統的食物鏈中通常處于第二營養級，是河流生態系統進行物質循環和能量流動的重要環節。其既作為魚類和其他水生動物的天然優質餌料，影響魚類和其他水生生物的種群分布；又以水中浮游植物、細菌、碎屑等為食，不僅起到調控浮游植物種類組成和數量的作用，而且具有凈化水體的功能［3-5］。此外，浮游動物的種類組成和數量會隨水環境的變化而變化。因此，浮游動物也可用作水環境監測和評價的指標［6-7］。

2005年，長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護區由國務院批準成立。2017年，為深入貫徹落實《中共中央 國務院關于加快推進生態文明建設的意見》，作為長江上游南岸的一級支流，同時是長江上游珍稀特有魚類國家級自然保護區重要組成部分的赤水河，于2017年1月1日開始實施為期10 a的全面禁漁［8-9］。赤水河源于云南省昭通市鎮雄縣赤水源鎮，流經滇、黔、川3省，于四川省合江縣匯入長江。其流域至今未修建過水壩，仍然保持著自然流態，氣候條件適宜，水質良好，為長江上游的部分珍稀特有魚類及其他水生生物提供了良好的棲息或產卵條件［10］。但在禁漁前，部分釀酒廠、畜牧養殖場及農村污水的排放，使得赤水河污染問題日益嚴重，生物多樣性受到嚴重威脅［10］。禁漁后，在各級政府及社會各界的共同努力下，該流域環境得到了一定的改善，生物多樣性也得到了一定程度的恢復［11］。筆者通過調查分析赤水河云南段浮游動物的種類組成、優勢種和多樣性，從而對該流域浮游動物群落分布特征和水質進行討論，以期為該河流生態系統的環境監測、生態修復及保護該河段的珍稀特有魚類提供理論指導和科學依據［12］。

1 試驗材料與方法

1.1 采樣點分布及采樣時間

野外采樣按照《河流水生生物調查指南》［13］進行，共采樣兩次，采樣時間分別為2021年11月（秋季）和2022年1月（冬季）。根據干支流情況及城鎮分布情況，在鎮雄縣赤水源鎮、果珠鄉、大灣鎮和坡頭鎮境內共設置6個采樣點（見表1）。

表1 赤水河云南段采樣地點坐標

1.2 浮游動物采集與處理

赤水河云南段浮游動物樣品采集包含定性樣品采集和定量樣品采集。為減少誤差，在同一個采樣點采樣時遵循定量樣品應在定性樣品前采集的原則［3］。

1.2.1 定性樣品的采集與處理。枝角類、橈足類定性樣品用13號浮游生物網采集，原生動物、輪蟲和無節幼體的定性樣品用25號浮游生物網采集，使網口在水下50 cm處作“∞”字形緩慢拖曳采集。現場將枝角類和橈足類樣品用體積分數為40%的甲醛溶液固定，用量為水樣體積的4%；原生動物和輪蟲樣品用魯哥氏液固定，用量為水樣體積的1.5%。將樣品帶回實驗室后，在光學顯微鏡下完成物種鑒定，優勢種類鑒定到種，其他種類至少鑒定到屬。種類鑒定主要依據《水生生物學》［14］《中國淡水生物圖譜》［15］等書籍。

1.2.2 定量樣品的采集與處理。定量樣品用采水器采集，枝角類、橈足類每個樣點采集水樣10.0 L，再用25號浮游生物網過濾濃縮至0.1 L，原生動物、輪蟲和無節幼體每個采樣點采集水樣1.0 L；采集后的水樣固定方法與定性樣品固定方法相同；樣品帶回實驗室后，運用沉淀器、虹吸管等儀器將水樣進行沉淀濃縮，然后計數。原生動物計數用0.1 mL計數框，在10×20放大倍數的顯微鏡下全片計數，每瓶樣品計數兩片。輪蟲計數用1.0 mL計數框全片計數，每瓶樣品計數兩片。枝角類、橈足類、無節幼體計數可用5.0 mL計數框將樣品分若干次全部計數，定量樣品采集和分析方法參照《淡水浮游生物調查技術規范》（ SC/T 9402—2010）［16］。

水樣中浮游動物的數量計算公式為

式（1）中：N為1 L水樣中浮游動物的數量，單位為ind/L；v為樣品濃縮后的體積，單位為mL；V為采樣體積，單位為L；C為計數框體積，單位為mL；n為計數所獲得的個體數（兩片平均數），單位為ind。

1.3 數據處理分析方法

1.3.1 優勢種分析方法。浮游動物優勢種的確定要依據該種的優勢度指數（Y），優勢度指數大于0.02時表示該種為優勢種。優勢度指數的計算公式為［17］

式（2）中：Ni為第i種生物數量，N為生物個體總數，fi為第i種生物的出現頻率。

1.3.2 物種多樣性分析方法。物種多樣性指數是描述群落結構特征的一個指標，包括物種多樣性、物種豐富度及物種均勻度。此研究采取α-多樣性的3種多樣性指數（即Shannon多樣性指數、Margalef豐富度指數和Pielou均勻度指數）對赤水河云南段的浮游動物多樣性進行分析。Shannon多樣性指數可估算群落多樣性的高低，用于描述個體出現的紊亂性和不確定性，不確定性越高，多樣性就越高；Margalef豐富度指數是以種的數目和全部種的個體總數表示物種多樣性，該指數是指一個群落或環境中物種數目的多少，反映了群落物種的豐富度，Margalef豐富度指數越大說明群落內物種越豐富；Pielou均勻度指數反映出物種個體數分配的均勻程度，數值范圍在0～1，數值越大說明群落內物種分布越均勻［10］。

Shannon多樣性指數計算公式為

Margalef豐富度指數計算公式為

Pielou均勻度指數計算公式為

式（3）至式（5）中：S為總物種數量，Ni為第i種生物數量，N為生物個體總數，Pi=Ni/N。

浮游生物多樣性指數評價標準：Shannon多樣性指數H′在0～1表示重度污染，在1～2表示α-中度污染，在2～3表示β-中度污染，H′>3表示輕度污染；Margalef豐富度指數D在0～1表示重度污染，在1～2表示α-中度污染，在2～3表示β-中度污染，D>3表示輕度污染；Pielou均勻度指數J在0～0.3表示重度污染，在0.3～0.4表示α-中度污染，在0.4～0.5為β-中度污染，J>0.5表示輕度污染［18-19］。

2 試驗結果與分析

2.1 浮游動物的種類組成

對赤水河云南段秋冬兩季浮游動物研究共發現4類16種（見表2、表3），16種浮游動物在秋、冬兩季均出現，沒有某種物種的增加或者減少。其中原生動物9種，占總物種數的56.20%；輪蟲4種，占總種類數的25.00%；枝角類2種，占總物種數的12.50%；橈足類1種，占總物種數的6.30%（見圖1）。秋、冬兩次調查調查結果均顯示，原生動物占比最高，在種類組成上占優勢，其次為輪蟲，枝角類和橈足類所占比例較小。

圖1 赤水河云南段4類浮游動物種類組成占比

2.2 浮游動物的分布

由表2、表3可知，秋季時，S4位點物種數最多，含此次調查的全部物種16種，其次為S5位點14種，然后依次為S3位點12種，S6位點10種，S2位點7種，S1位點1種；冬季時，亦是S4位點物種數最多，有14種，然后依次為S5位點13種，S3位點12種，S6位點10種，S2位點5種，S1位點0種。秋、冬兩季6個位點的物種數排序結果相同。

表2 赤水河云南段秋季浮游動物種類名錄及分布情況

表3 赤水河云南段冬季浮游動物種類名錄及分布情況

2.3 浮游動物優勢種

由表4可知，赤水河云南段秋、冬兩季調查出的浮游動物優勢種共11種。兩季同為優勢種的有9種，其中原生動物的優勢種有針棘匣殼蟲、砂殼蟲、褐砂殼蟲和彎凸表殼蟲4種，輪蟲優勢種有萼花臂尾輪蟲、前節晶囊輪蟲、螺形龜甲輪蟲和腔輪蟲4種，枝角類優勢種有長額象鼻溞1種。原生動物圓殼蟲和片口砂殼蟲只在秋季為優勢種。

表4 赤水河云南段浮游動物優勢種

2.4 浮游動物多樣性分析

用Excel工作表計算出赤水河云南段浮游動物秋、冬兩季6個采樣點的Shannon多樣性指數、Margalef豐富度指數和Pielou均勻度指數并作圖（見圖2、圖 3）。

2.4.1 Shannon多樣性指數分析。由圖2、圖3可知，此次調查赤水河云南段6個位點的浮游動物除S1位點3種指數在秋、冬兩季均為0以外，S2～S6位點秋季浮游動物的Shannon多樣性指數分別為 1.877、2.329、2.553、2.497、2.218，均高于冬季1.472、2.303、2.427、2.391、2.150，表明秋季群落浮游動物多樣性高于冬季。除S1位點外，秋、冬兩季都是S4位點的Shannon多樣性指數最高，S2位點的Shannon多樣性指數最低。

圖2 秋季浮游動物多樣性指數

圖3 冬季浮游動物多樣性指數

2.4.2 Margalef豐富度指數分析。由圖 2、圖3可知，除 S1 位點外，秋季S4位點的Margalef豐富度指數（4.290）最高，S2位點的Margalef豐富度指數（2.606）最低；冬季S3位點的Margalef豐富度指數（4.504）最高，S2位點的Margalef豐富度指數（2.485）最低。

2.4.3 Pielou均勻度指數分析。由圖 2、圖 3可知，秋、冬兩季的Pielou均勻度指數（除S1位點）都在0.9～1.0，且秋季S2～S6位點Pielou均勻度指數分別為 0.970、0.937、0.921、0.946、0.963，均高于冬季0.915、0.927、0.920、0.932、0.934。秋季時S2位點的Pielou均勻度指數最高，S4位點的最低；冬季時S6位點的Pielou均勻度指數最高，S2位點的最低。

3 討論

3.1 浮游動物群落分布特征

余海英［20］在2007年對赤水河流域浮游動物的調查結果顯示，該流域共有111種浮游動物，其中以原生動物為主（有76種），然后依次是輪蟲28種、橈足類4種、枝角類3種。閔文武等［21］于2018年9月對赤水河流域進行浮游動物采樣分析，檢測出浮游動物共52種，其中輪蟲最多（有33種），其次是原生動物11種，然后是橈足類6種，最后是枝角類3種。吳俁學等［22］于2019年12月對赤水河流域進行浮游動物采樣分析，檢測出浮游動物共43種，其中以輪蟲為主（有26種），然后依次為原生動物12種，橈足類3種，枝角類2種。此次調查赤水河云南段浮游動物共檢測出16種，在種類組成上秋、冬兩季都以原生動物為主（9種），這與余海英2007年調查結果相似，其次是輪蟲（4種），然后是枝角類（2種），橈足類（1種）最少。此次調查的4類浮游動物的物種數均少于上述研究，這是由于上述研究調查的范圍都是整個赤水河流域，赤水河流經地勢西南高、東北低，氣溫差異大，從上游到下游水溫逐漸升高［21］，中下游的貴州段和四川段適合更多的浮游動物生存，而此次調查的只是赤水河流域水溫最低的云南段，因此，調查到的浮游動物種類較少為正常。

3.2 赤水河云南段水質評價

在此次調查分析赤水河云南段浮游動物的多樣性指數中，S1位點秋、冬兩個季節的Shannon多樣性指數、Margalef豐富度指數和Pielou均勻度指數都為零，該位點在秋季時僅檢測到針棘匣殼蟲一種浮游動物，其密度為0.5 ind/L，在冬季時沒有檢測到浮游動物。如果根據浮游動物多樣性指數評價標準評價S1位點的污染類型，3個指數的評價結果都是重度污染，而實際情況恰巧相反，S1位點處于赤水河源頭，在此次采樣中水質最好。此次在S1位點幾乎沒有采集到浮游動物的原因可能有以下3方面。第一，此次采樣時間為2021年11月和2022年1月，采樣時此地已經處于低溫時期，低溫不利于浮游動物的新陳代謝和生長繁殖；第二，秋末和冬季，浮游動物會因缺少食物而大量死亡；第三，赤水河是流動性河流，浮游動物沒有運動能力或運動能力弱，不能自主遷徙，只能隨河流流動［23］。因為S1位點實際水質情況與用多樣性指數評價標準評價的水質情況嚴重不符，所以在前面分析多樣性指數時及在后面用多樣性指數評價水污染類型時，不對該點進行分析。

根據浮游生物多樣性指數評價標準評價赤水河云南段秋、冬兩季各個樣點的污染類型。Shannon多樣性指數評價結果顯示，S2位點秋、冬兩季均為α-中度污染，S3、S4、S5、S6這4個位點秋、冬兩季均為β-中度污染。Margalef豐富度指數評價結果顯示，秋季時S2、S6兩位點為β-中度污染，S3、S4、S5這3個位點為輕度污染；冬季時，S2位點為α-中度污染，其余4個點均為輕度污染。Pielou均勻度指數評價結果顯示，5個位點在秋、冬兩季都是輕度污染。

近年來，在赤水河流域污染治理方面，云、貴、川3省努力踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，為保護赤水河主動放慢工業發展步伐，減緩經濟發展速度，采取關閉煤礦、拆除小水電站、修建污水處理廠、退耕還林還竹等措施，集中一切力量對赤水河流域進行生態修復和治理。雖然生態修復和治理取得了顯著的效果，但部分區域的治理還需要加大執法力度和保護宣傳力度，讓“綠水青山就是金山銀山”理念深入人心。