濟(jì)南市白云湖浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征調(diào)查

譚璐 竇冰 梁茹 宋碧曾 陳琪

摘要：為有效保護(hù)城市水生態(tài)環(huán)境，提高湖庫生態(tài)服務(wù)功能，于2021年秋季對(duì)濟(jì)南白云湖開展了浮游動(dòng)物采樣調(diào)查，共采集到浮游動(dòng)物4類38種。其中輪蟲種類數(shù)最多，占浮游動(dòng)物總種類數(shù)的55.26%；橈足類次之，占比為18.42%。浮游動(dòng)物密度和生物量變化范圍分別為183.5ind./L～813.0ind./L和1.38mg/L～3.39mg/L，平均值分別為430.3ind./L和2.43mg/L。浮游動(dòng)物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)平均值分別為3.42和0.78。調(diào)查結(jié)果顯示，浮游動(dòng)物種類小型化，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，湖區(qū)水質(zhì)整體處于輕度污染狀態(tài)。建議進(jìn)一步采取加強(qiáng)白云湖水文連通、增加蓄水量、減少上游用水以及適當(dāng)引水和補(bǔ)水等措施。

關(guān)鍵詞：白云湖；浮游動(dòng)物；群落結(jié)構(gòu)；生物多樣性；水質(zhì)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S932.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

浮游動(dòng)物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對(duì)環(huán)境變化敏感，通過“上行效應(yīng)”和“下行效應(yīng)”調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)平衡^[1]。浮游動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)化、能量流動(dòng)和信息傳遞等生態(tài)過程中重要的環(huán)節(jié)，其種類和數(shù)量的變動(dòng)會(huì)影響水體中其他水生生物的群落結(jié)構(gòu)，其具有種類多、世代時(shí)間短、對(duì)環(huán)境敏感和方便采集等特點(diǎn)，是評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量變化與水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示生物^[2]。因此，了解和掌握浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征和多樣性，可以更有利于調(diào)整和保護(hù)濕地水生態(tài)系統(tǒng)健康，以便于更好地為人類提供可持續(xù)的高質(zhì)量生態(tài)服務(wù)^[3]。

白云湖是位于濟(jì)南市章丘區(qū)西北部白云湖鎮(zhèn)，大體呈東西向，東西長(zhǎng)約7.5 km，南北長(zhǎng)約2.6km，湖區(qū)面積17.40km²，水深1m～3m，湖容量近8000×10⁴m^3[4]。白云湖是山東省小清河流域上游最大的天然湖泊，也是濟(jì)南市唯一的天然濕地，具有豐富的生物資源和重要的生態(tài)功能，其景色優(yōu)美秀麗，湖水水色澄碧，是濟(jì)南重要的風(fēng)景名勝和聞名的旅游勝地。白云湖屬溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，春季干旱少雨，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽干旱，冬季寒冷少雪。湖區(qū)年平均氣溫13.8℃，極端最高氣溫42.5℃（7月份），極端最低氣溫-19.7℃（1月份）。年平均日照時(shí)數(shù)為1871hrs，年平均無霜期178d，年平均降水量為685mm，全年60%的降水量集中在夏季，年平均相對(duì)濕度57.0%，年平均風(fēng)速3.0m/s^[5]。近年來，隨著白云湖周邊城市化速度的加快，人類活動(dòng)、養(yǎng)殖捕撈、水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化和大氣污染等對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了重大影響，導(dǎo)致浮游生物的生存環(huán)境發(fā)生了變化，群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了演替?；诖耍?021年9月～10月對(duì)白云湖浮游動(dòng)物群落和多樣性進(jìn)行了調(diào)查，以期為濟(jì)南地區(qū)水生生物資源的保護(hù)和水生態(tài)健康評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間及采樣點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)白云湖的水文、地勢(shì)及地貌特征，于2021年9月～10月對(duì)湖區(qū)浮游動(dòng)物資源進(jìn)行了分布特征調(diào)查，此次調(diào)查共設(shè)置6個(gè)調(diào)查點(diǎn)（B1～B6）（圖1）。其中，B1和B4調(diào)查點(diǎn)位于湖區(qū)的碼頭，B3和B5調(diào)查點(diǎn)位于湖的敞水區(qū)，B6調(diào)查點(diǎn)位于湖區(qū)上游，B2調(diào)查點(diǎn)位于湖區(qū)下游。每個(gè)調(diào)查點(diǎn)采集3個(gè)平行樣，共采集水樣18個(gè)。

1.2 浮游動(dòng)物采集與種類鑒定

根據(jù)白云湖水流及水深的具體情況，參照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》在各調(diào)查點(diǎn)對(duì)浮游動(dòng)物進(jìn)行定性和定量采樣。浮游動(dòng)物定性用25 #浮游生物網(wǎng)采集，在水面下0.5m處呈“∞”型拖拽。浮游動(dòng)物定量樣品使用5.0L有機(jī)玻璃采水器在每個(gè)采樣點(diǎn)采集上、中、下三層水樣并均勻混合，從中取混合水樣1.0L對(duì)輪蟲和原生動(dòng)物進(jìn)行定量采集，加入1%體積比魯哥試液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀24hrs后濃縮并定容到30mL。枝角類與橈足類定量樣品用采水器取均勻混合水樣50.0L，用25#浮游生物網(wǎng)過濾濃縮，用4%的甲醛溶液現(xiàn)場(chǎng)固定后帶回實(shí)驗(yàn)室鏡檢、分類與計(jì)數(shù)，種類鑒定參照相關(guān)文獻(xiàn)^[6-7]進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 浮游動(dòng)物群落優(yōu)勢(shì)種

優(yōu)勢(shì)種的確定采用優(yōu)勢(shì)度（Y），計(jì)算公式為：

Y=（N_i/N）f_i

式中：N_i為第i種生物的個(gè)體數(shù)，N為所有種類的總個(gè)體數(shù)，f_i為某種浮游生物出現(xiàn)的頻率。Y≥0.02的物種確定為優(yōu)勢(shì)種^[8]。

1.3.2 浮游動(dòng)物群落多樣性

采用Shannon- Weiner多樣性指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)（J）對(duì)浮游動(dòng)物物種進(jìn)行分析。計(jì)算公式分別為：

式中，P_i為第i種的個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值；n_i為第i種個(gè)體數(shù)；N為所有種個(gè)體數(shù)；S為樣品中總種類數(shù)^[2]。生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1，可分為5個(gè)等級(jí)。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 浮游動(dòng)物群落組成

白云湖共鑒定出浮游動(dòng)物4類38種，其中輪蟲有21種，占總種類55.26%，橈足類有7種，占總種類數(shù)18.42%，原生動(dòng)有5種，占總種類數(shù)13.16%，枝角類有5種，占總種類數(shù)13.16%（圖2）。浮游動(dòng)物種類組成在不同采樣點(diǎn)位上存在差異，其中種類數(shù)最多的采樣區(qū)是B1，有25種，采樣區(qū)B2種類數(shù)最少，有16種，輪蟲種類數(shù)在采樣區(qū)B3最多，有16種，在采樣區(qū)B2種類數(shù)最少，有9種（圖3）。

浮游動(dòng)物群落組成中共出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)種9種，其中輪蟲有6種：萼花臂尾輪蟲（Brachionus calyciflorus）、裂足臂尾輪蟲（Brachionus diversicornis）、長(zhǎng)三肢輪蟲（Filinia longisela）、針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）、獨(dú)角聚花輪蟲（Conochilus unicornis）和暗小異尾輪蟲（Trichocerca pusilla）；枝角類1種：長(zhǎng)肢秀體溞（Diaphanosoma leuchtenbergianum）；橈足類2種：臺(tái)灣溫劍水蚤（Eucylops serrulatus）和無節(jié)幼體（Nauplius），優(yōu)勢(shì)度最高的是無節(jié)幼體（0.196）和獨(dú)角聚花輪蟲（0.159）（表2）。

2.2 浮游動(dòng)物密度和生物量

浮游動(dòng)物密度范圍為183.5ind./L～813.0ind./L，平均密度為430.3ind./L，密度主要取決于輪蟲，輪蟲密度占浮游動(dòng)物總密度的49.42%，其次是橈足類，密度占比為32.34%，枝角類密度占比為10.17%，原生動(dòng)物密度相對(duì)較小，占比為8.07%。生物量范圍為1.38mg/L～3.39mg/L，平均生物量為2.43mg/L，橈足類占總生物量的69.25%，枝角類占比為20.01%，輪蟲密度占比為10.68%，原生動(dòng)物生物量相對(duì)較小，占比為0.06%（圖4）。浮游動(dòng)物密度和生物量在各采樣區(qū)存在差異，采樣區(qū)B2輪蟲密度占比最高（79.83%），采樣區(qū)B5橈足類生物量占比最高（93.44%）（圖5）。

2.3 浮游動(dòng)物多樣性

浮游動(dòng)物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）為2.76～3.79，平均值為3.42，最高值出現(xiàn)在B3采樣區(qū)，最小值出現(xiàn)在B2采樣區(qū)（圖6）。Pielou均勻度指數(shù)（J）為0.68～0.86，平均值為0.78，最高值出現(xiàn)在B6采樣區(qū)，最小值出現(xiàn)在B2采樣區(qū)（圖7）。參照生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)，白云湖秋季水質(zhì)呈現(xiàn)無污染（清潔），依據(jù)浮游動(dòng)物均勻度指數(shù)，白云湖秋季水質(zhì)呈現(xiàn)輕度污染。

3 分析與討論

湖庫作為國(guó)家重要的淡水資源，具有涵養(yǎng)水源、提供飲用水資源、防洪灌溉，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、保持水生生物多樣性等生態(tài)功能^[10]。在湖庫生物群落中，浮游動(dòng)物的生活史過程與湖庫的自然水文密切相關(guān)，其種類、密度和多樣性直接影響水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本次調(diào)查共鑒定浮游動(dòng)物38種，以輪蟲和橈足類占主導(dǎo)，優(yōu)勢(shì)種主要為萼花臂尾輪蟲、裂足臂尾輪蟲、長(zhǎng)三肢輪蟲、獨(dú)角聚花輪蟲，其種類組成具有典型的北方湖庫浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征^[11-12]。浮游動(dòng)物種類數(shù)相比大于同一區(qū)域的小清河濟(jì)南段（28種）^[13]，與濟(jì)南市其他湖庫和濕地調(diào)查結(jié)果^[14]相比存在差異，種類組成的差異主要在于不同水體在特定時(shí)期可能會(huì)演替出不同的生物群落結(jié)構(gòu)。

水質(zhì)評(píng)價(jià)是水生態(tài)系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容，湖泊水質(zhì)評(píng)價(jià)一直備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，評(píng)價(jià)方法主要集中在理化評(píng)價(jià)（單因子評(píng)價(jià)法、綜合評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、主成分分析法等）和生物指數(shù)評(píng)價(jià)（生物多樣性指數(shù)、生物完整性指數(shù)等），浮游生物多樣性指數(shù)是表示生物群落內(nèi)種類多樣性的程度的量綱數(shù)值，通過結(jié)合生物種類、數(shù)量等參數(shù)比較客觀地反映生境對(duì)生物產(chǎn)生的綜合累積效應(yīng)，多樣性指數(shù)越高，表明群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定^[15]。該調(diào)查顯示，白云湖浮游生物多樣性指數(shù)變化范圍在2.76～3.79，平均值為3.42，整體處于較好水平，根據(jù)浮游動(dòng)物水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)顯示該湖區(qū)水質(zhì)處于輕污染狀態(tài)，與大明湖（多樣性指數(shù)為1.144）^[16]水體狀況相比水環(huán)境質(zhì)量較高，與鵲山水庫水質(zhì)狀況（多樣性指數(shù)為2.74～2.94）^[17]基本一致，與杜書棟等^[18]通過采用理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，與孫衛(wèi)波^[19]2008年通過水化學(xué)成分分析評(píng)價(jià)的結(jié)果存在差異。從濟(jì)南市水域環(huán)境質(zhì)量整體來看，白云湖相比其它水域水質(zhì)狀態(tài)均有提高，這表明加強(qiáng)水文連通、增加白云湖的蓄水量在一定程度上可以改善白云湖濕地的污染狀況。因此，減少上游用水，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)引水是提高白云湖水環(huán)境質(zhì)量的重要途徑。

白云湖濕地是小清河流域的重要濕地，包括湖泊濕地、人工濕地和灘涂濕地等類型，以湖泊濕地為主。近年來伴隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的興起，湖區(qū)大部分濕地被改造成為漁業(yè)基地，由于魚塘與湖水相通，造成了湖水水體污染及富營(yíng)養(yǎng)化^[20-21]。白云湖的水源除大氣降水補(bǔ)給外，還有黃河引水、錦繡江的河水等補(bǔ)給，自然狀態(tài)下白云湖主要依賴錦繡江的河水補(bǔ)給，近年因城市用水量需求的增加，錦繡江河流徑流量減少，導(dǎo)致白云湖補(bǔ)給不足，濕地生態(tài)功能下降。因此，根據(jù)湖庫水體保護(hù)要求，在湖區(qū)淺水區(qū)和深水區(qū)通過采取種植水生植物等手段，增強(qiáng)水體的生態(tài)調(diào)節(jié)能力，減少內(nèi)源沉積污染物的潛在污染。此外，在保護(hù)水環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)通過科學(xué)規(guī)劃漁業(yè)科普基地，合理利用水體，以魚養(yǎng)水，維護(hù)生物多樣性及濕地生態(tài)系統(tǒng)平衡。白云湖被2019年正式確立為國(guó)家濕地公園以來，其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著提高，對(duì)濟(jì)南市的生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用^[22]。目前，白云湖濕地已成為濟(jì)南市重要的城郊濕地休閑中心，也是全國(guó)重要的農(nóng)漁智慧展示基地、科普宣教基地。因此，研究濕地水生生物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性可為濟(jì)南市水生態(tài)保護(hù)和區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

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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