（动物学专业论文）上海市西南城郊结合地区河道的浮游动物组成及水质评价.pdf

学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定 ：一 日期： 宣垒皇霉 午潮港新潮路中泾路交叉口段 午潮港新潮路西端段 周家浜福泉路泉口路交叉口段 丽娃河大学生活动中心段 水城路周家浜仙霞 路段 曹杨环浜枫桥路花溪路交叉口段 水城路周家浜茅台路段 丽娃河国际 交流中心段 曹杨环浜枣阳路杨柳青路交叉口段。午潮港和周家浜为极严重污 染；丽娃河大学生活动中心段为严重污染：其余采样点为轻度污染。 5 ) 计算得到各采样点三种多样性指数取值为，s h a n n o n w e a v e r 指数取值置 于0 2 5 4 1 5 1 0 之间，s i m p s o n 指数取值范围为1 1 0 7 2 7 4 1 ，m a r g a l e f 指数取值范围 为0 2 1 4 1 1 0 9 之间。综合三种多样性指数评价水质结果为：午潮港新潮路西端段 ( 2 群采样点) 曹杨环浜枫桥路花溪路交叉口段( 8 撑采样点) 丽娃河国际交流中心段 ( 1 皑采样点) 水质污染较轻，污染类型为d 中污型，午潮港新潮路中泾路交叉口段 ( 1 群采样点) 水质污染类型为p 中污型，其余6 个采样点包括周家浜福泉路泉1 3 路交 叉1 3 段( 3 撑采样点) 、周家浜平塘路段( 4 撑采样点) 、水城路周家浜茅台路段( 5 采样 点) 、水城路周家浜仙霞路段( 6 撑采样点) 、曹杨环浜枣阳路杨柳青路交叉口段( 7 撑 采样点) 、丽娃河大学生活动中心段( 9 撑采样点) 水质污染较严重为多污型。 6 ) 根据l o 个采样点浮游动物群落结构数据及理化性质监测数据，选择了1 3 个量化指标进行主成分分析，提取出3 个主成分，第一主成分起主要作用的是溶 解氧、电导率、t d s 、氨氮、磷酸盐、亚硝酸盐及b o d 等指标，反映河道的化 学污染，第二主成分主要是s h a n n o n w e a v e r 指数和s i m p s o n 指数起作用，反映 河道生物多样性这一指标。第三主成分主要以硝酸盐起作用。 运用回归分析算出1 0 个采样点在主成分上的标准得分，据此进行聚类分析， 将评价水体划分为3 种生态类型：寡污至p 中污、p 中污至a 中污、多污。其中 周家浜( 3 群和4 撑采样点) 、午潮港( 2 捍和l # 采样点) 聚为一支，河道污染类型属 于多污型。丽娃河( 9 拌和1 0 # 采样点) 与曹杨环浜枣阳路杨柳青路交叉口段( 7 群 采样点) 聚为一支，污染状况属于b 类，水质评价结果为d 中污至a 中污。水 城路周家浜( 5 撑和6 5 采样点) 与曹杨环浜枫桥路花溪路交叉口段( 8 撑采样点) 污染 较轻，水质评价为a 类，属于寡污至b 中污。 2 中文摘要 7 ) 采用生物多样性、化学指数以及生物和化学的综合评价结果表明，5 条 河道的污染等级处于轻度污染至极严重污染，属于a 中污至多污型，提示基本消 除黑臭后的河道正逐渐趋于良性恢复状态，但水体中生物种类和组成还偏简单， 河道仍较为脆弱和不稳定，建议有关部门继续加强必要的巩固治理。 关键词：浮游动物；群落结构：生物学评价：多样性指数：主成分分析；聚类 分析；水质评价 3 z o o p l a n k t o nc o m m u n i t i e sa n db i o - a s s e s s m e n to f f i v er i v e r s i nt h eo u t s k i r t su n i to fs o u t h w e s ts h a n g h a i a b s t r a c t t oe v a l u a t et h er e s t o r a t i o nf r o mt h ec o n t a m i n a t i v ew a t e rc o n d i t i o no ff i v er i v e r s ， w h i c ha r ew u c h a o g a n gr i v e r ，z h o u j i a b a n gr i v e r ，s h u i c h e n g l u z h o u j i a b a n gr i v e r ， c a o y a n g h u a n b a n gr i v e ra n dl i w ar i v e ri nt h eo u t s k i r t su n i to fs o u t h w e s ts h a n g h a i ， t h ei n v e s t i g a t i o n so ft h es p a t i a lv a r i a t i o n so fz o o p l a n k t o nc o m m u n i t ys t r u c t u r e ， b i o m a s sa n de l e v e nc h e m i c a la n dp h y s i c a lp a r a m e t e r sw e r eu n d e r t a k e nf r o mf e b r u a r y t o a p r i l ，2 0 0 7 t h ew a t e rq u a l i t yo ft h e s er i v e r s w e r ea s s e s s e db yb o t hb i o l o g i c a l m e t h o d s ( q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s e s o fz o o p l a n k t o nc o m m u n i t ya n d b i o - d i v e r s i t yi n d e x e s ) a n dc h e m i c a lm e t h o d s ( i n t e g r a t e dp o l l u t i o n i n d e xa n d c h e m i c a le v a l u a t i o ni n d e x ) ，r e s p e c t i v e l y t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o u o w s ： 1 ) f o r t y - f i v es p e c i e so fz o o p l a n k t o nw e r ei d e n t i f i e d ，a m o n gw h i c h t h e r ew e r e31 r o t i f e rs p e c i e s ，8c l a d o c e r as p e c i e sa n d6c 0 p e p o d as p e c i e sw i t har a t i oo f6 8 9 ， 17 8 a n d13 3 ，r e s p e c t i v e l y s p e c i e sc o m p o s i t i o no fz o o p l a n k t o nw a sd i f f e r e n ti n d i f f e r e n ts e a s o n s b u tr o t i f e rw a sd o m i n a n ts p e c i e si nf o u rs e a s o n s 2 ) t h ed o m i n a n ts p e c i e so ft h ez o o p l a n k t o nw e r ef i l i n i am i n u t a ，b o s m i n a l o n g i r o s t r i sa n dm e s o c y c l o p sl e u c k a r t ii na l ly e a r ；b r a c h i o n u sc a l y c f l o r u si ns p r i n g ， s u m m e ra n da u t u m n ；r o t a r i an e p t u m i ai n s p r i n g ；d a p h n i ac a r i n a t ai ns u m m e r a s p l a n c h n ap r i o d o n t aa n dd p u l e x i nw i n t e r , r e s p e c t i v e l y 3 ) t h er e s u l t so ft h eh o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no ft h ez o o p l a n k t o ns t a n d i n gc r o p s s h o w st h a tt h em o s th i g ha b u n d a n c ea n db i o m a s so fz o o p l a n k t o nw a sa tp o i n t6w h i c h w e r e1 2 3 7 9i n d la n d4 3 6 6 m g l ，r e s p e c t i v e l y b u tt h e r ew e r ej u s ts e v e ns p e c i e so f z o o p l a n k t o na tt h i ss a m p l i n gs i t e t h ez o o p l a n k t o ns t a n d i n gc r o p so fp o i n t2w h e r e t w e n t y - f i v es p e c i e sw e r ef o u n dw e r es c a r c e l yl e s st h a np o i n t6 a tp o i l l t7 ，t h e a b u n d a n c ea n db i o m a s so fz o o p l a n k t o nw e r et h el o w e s tw h i c hw e r e718i n d la n d 4 0 619 m g l ，r e s p e c t i v e l y 4 ) t h er e s u l t so ft h ee v a l u a t i n gb yt h ei n t e g r a t e dp o l l u t i o ni n d e x 口i ) a n d c h e m i c a le v a l u a t i o ni n d e x ( p b l n ) s h o w e dt h a tt h ew a t e ro fw u c h a o g a n gr i v e ra n d z h o u ji a b a n gr i v e rw a se x t r e m e l ys e r i o u sp o l l u t e d t h ew a t e rq u a l i t yo fp o i n t9w a s s u b j e c t e dt oh e a v yp o l l u t i o na n dt h ew a t e rq u a l i t yo ft h er e s ts a m p l i n gs i t e sw a sl i g h t p o l l u t e d 5 ) a n n u a la v e r a g es h a n n o n - w e a v e rd i v e r s i t yi n d e xo fz o o p l a n k t o nr a n g e df r o m 0 2 5 4t o1 510a n dt h es i m p s o nd i v e r s i t yi n d e xr a n g e df r o m1 10 7t o2 7 41w h i l et h e m a r g a l e fd i v e r s i t yi n d e xr a n g e df r o m0 214t o1 10 9 b a s e do nt h ea s s e s s m e n to ft h e w a t e rq u a l i t yb yt h et h r e eb i o d i v e r s i t yi n d i c e s ，i ta p p e a r e dt h a tp o m 2 ，p o i n t8a n d p o i n t10w e r eat y p eo fm e d i u mp o l l u t i o nw h i l et h ep o i n t1w a s1 3t y p eo fm e d i u m p o l l u t i o n t h ew a t e rq u a l i t yo ft h er e s ts i xs a m p l i n gs i t e sw e r es u b j e c t e dt o m u l t i - p o l l u t e dt y p e 6 ) t h ep r i n c i p l ec o m p o n e n ta n a l y s i sc l a s s i f i e dt h e13p h y s i c o - c h e m i c a l b i o p a r a m e t e r si n t ot h r e eg r o u p s ：i nt h ef i r s tc o m p o n e n ti sl o a d e dw i t ht h em a j o r i t yo f t h e p h y s i c o - c h e m i c a lp a r a m e t e r s ，s u c ha sd o ，e c ，t d s ，n h 3 n ，p 0 4 ，n 0 2a n db o d ； t h es e c o n dc o m p o n e n ti sl o a d e dw i t hb i o - d i v e r s i t yi n d e xw h i l et h et h 硼c o m p o n e n t s h o w sn 0 3 b yt h em e t h o do fr e g r e s s i o na n a l y s i sw eg o tt h es c o r eo fp r i n c i p a l c o m p o n e n to ft h et e ns a m p l i n gs i t e s ，t h e nc l u s t e ra n a l y s i sg r o u p e dt e ns a m p l i n gs i t e s i n t ot h r e ec l u s t e r so fs i m i l a rw a t e rq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c s d i v i d e dt h et e ns a m p l i n g s i t e si n t oa ，ba n dct h r e et y p e sw h i c hs t a n d e df o ro l i g o s a p r o b i c - 1 3 一m e s o s a p r o b i c ， l b - m e s o s a p r o b i c a - m e s a p r o b i ca n dm u l t i - p o l l u t e d i nt h ef i r s tg r o u p ，w u c h a o g a n g r i v e r ( p o i n t1a n dp o i n t2 ) a n dz h o u ji a b a n gr i v e r ( p o i n t3a n dp o i n t4 ) w e r c i d e n t i f i e di nac l u s t e rw h i c ht h ew a t e rq u a l i t yw a scd e g r e e ；i nt h es e c o n dg r o u p ， l i w ar i v e r ( p o m9a n dp o i n t10 ) a n d p o i n t7w e r ei d e n t i f i e di na c l u s t e rw h i c ht h e w a t e rq u a l i t yw a sb d e g r e ea n di nt h et h i r dg r o u p ，s h u i c h e n g l u z h o u j i a b a n gr i v e r ( p o i n t5a n dp o i n t6 ) a n dp o m 8w e r ei d e n t i f i e di nac l u s t e rw h i c ht h ew a t e rq u a l i t y w a sa d e g r e e s 7 ) b a s e do nt h ei n t e g r a t i v ee v a l u a t i o no ft h eb i o l o g i c a la n dt h ec h e m i c a l m e t h o d s ，i tw a ss u g g e s t e dt h a tt h ew a t e rq u a l i t yo ft h ef i v er i v e r sc a l lb es o r t e df r o ma t y p eo fm e d i u mp o l l u t i o nt om u l t i - p o l l u t e dt y p e m e a n w h i l e ，0 1 1 1 s t u d yi n d i c a t e st h a t t h ef i v er i v e r sw h i c hu s e dt ob ew e r em a l o d o r o u sa n db l a c kr i v e r sb e f o r ea r t i f i c i a l l y i n t e g r a t i v et r e a t m e n th a dr e c o v e r e dg r a d u a l l y ，h o w e v e r ，i t sa q u a t i ce c o s y s t e m ss t i l l h a sr e m a i n e du n s t a b l e ，w h i c ht h ez o o p l a n k t o nc o m m u n i t i e sw e r es t r o n g l ya f f e c t e db y c o n t a m i n a t i v ew a t e ra n dt h es p e c i e sa n dc o m p o n e n t sw e r es h o w n 舔r e l a t i v e l ys i m p l e i tw a r s u g g e s t e dt h a tm a n a g e m e n th a st op u tm o r ee f f o r t sf o rt h er i v e rr e s t o r a t i o ni n o r d e rt oe s t a b l i s ht h ea q u a t i c b i o d i v e r s i t ya n dt h eh e a l t h ya n ds e l f - m a n a g e m e n t s y s t e m k e y w o r d s ：z o o p l a n k t o n ；c o m m u n i t ys t r u c t u r e ；b i o d i v e r s i t yi n d e x ；p r i n c i p a l c o m p o n e n ta n a l y s i s ；c l u s t e ra n a l y s i s ；w a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o n 6 第一章综述及本研究的目的和意义 1 综述 第一章综述及本研究的目的和意义 1 1 河流浮游生物群落结构特征研究综述 1 1 1 种类组成 任何生物群落都是由一定的生物种类组成的，种类组成是决定群落性质最重 要的因素，也是鉴别不同群落类型的基本特征，因此调查群落中的物种组成是研 究群落特征的基础。根据多数研究结果，河流主要的浮游植物为硅藻和和绿藻， 其次为蓝藻。如我国的第一大河流长江( 胡美琴和林锡芝，1 9 8 6 ) 在葛洲坝截流 前干流共监测到浮游植物7 门8 2 属，1 4 5 种。其中硅藻2 9 属6 1 种，占浮游植 物总数的4 2 6 ；绿藻3 8 4 ；其次是蓝藻的1 1 ；其他种类一共仅占9 。松 花江水系( 卢晏生等，1 9 8 8 ) 浮游植物种类组成也是以硅藻和绿藻为主，比例分别为 3 4 1 5 和3 1 7 6 ，其次是蓝藻的1 5 8 5 。2 0 世纪5 0 年代中苏合作对黑龙江浮 游生物状况调查结果显示，硅藻几乎始终起着主要的作用，平均占总量的4 0 5 0 ， 最高可达6 8 7 ，其次是绿藻，其他藻类一般只占2 1 0 ( 章宗涉和沈国华，1 9 5 9 ) 。 某些中小型河流浮游植物组成特征也几乎类似。高玉荣( 1 9 9 2 ) 1 9 8 0 1 9 8 7 年先后 对京津地区的2 3 条河流进行了不同季节的藻类生态调查，共发现藻类1 3 6 属， 其中绿藻和硅藻分别就有7 l 属和2 6 属。万安大坝截流前的赣江( 胡美琴和林锡 芝，1 9 8 8 ) ，共监测到1 1 9 种浮游植物，硅藻门和绿藻门分别占了总种类数的4 3 6 和4 0 。海河的浮游植物种类组成中绿藻和蓝藻共占了总数的5 7 ( 秦保平 等，1 9 9 8 ) 。而我国南方的闽江( 高一平，1 9 9 1 ) 和瓯江( 朱圣朝和徐德钦，2 0 0 2 ) ，硅藻 和绿藻占了浮游植物总数的7 0 以上。国外某些河流的浮游植物组成特征也是如 此。h u s s a i ne ta 1 ( 2 0 0 0 ) 在伊拉克e u p h r a t e s 河监测到1 3 5 种浮游植物，其中硅藻 门占了6 5 2 ，绿藻占门1 2 5 。美国北卡罗纳地区的河流( w h i t f o r da n d s c h u m a c h e r , 1 9 6 3 ) 和印度h y d e r a b a d 地区的m o o s i 河( v e n k a t e s w a r l u , 1 9 6 9 ) 的浮游 植物也是以硅藻和绿藻为主要组成种类。 河流浮游动物主要是以原生动物和轮虫为主，桡足类和枝角类较少。从中苏 合作对黑龙江( 伍悼田，1 9 5 9 ) 浮游动物监测的定性标本中看来，原生动物有1 7 属、 3 第一章综述及本研究的目的和意义 轮虫1 l 属、枝角类8 属。孙胜利等( 2 0 0 0 ) 调查了黄河兰少 段的浮游动物，共发 现了1 0 1 种( 属) 。其中原生动物7 3 种、轮虫1 3 种、桡足类和枝角来分别为9 种 和7 种。松花江( 卢晏生，1 9 8 5 ) 的浮游动物种群中，各江段共见原生动物3 1 种， 占总数的3 3 ：轮虫类4 8 种，占总数的5 l ；甲壳类1 5 种，占总数的1 6 。 而位于我国东南沿海的韩江( 蓝宗辉和杜联穆，1 9 9 6 ) 浮游动物组成也是如此：原生 动物2 0 种，占总种类数( 6 6 种) 的3 0 3 ；轮虫占2 8 8 ；枝角类占2 1 2 ；桡足 类稍少，占1 9 7 。 1 1 2 现存量 河流浮游动物的现存量一般包括生物数量和生物量。不同的河流，浮游生物 密度都各不相同。就浮游植物而言，密度从每升水数千或上万到每升数百万不等， 相差上千倍。如陕西的渭水河( 刑西谋等，1 9 9 8 ) 浮游植物密度只有4 7 0x1 0 4 i n d 几， 李修峰等( 2 0 0 5 ) 监测到汉江的浮游植物密度为1 0 3x1 0 6i n d l 。而浙江的瓯江( 朱 圣朝和徐德钦，2 0 0 2 ) 1 勺浮游植物密度达到了2 0 8x1 0 i n d l 。即使是同一条河流， 不同河段的浮游生物密度也有差别。如伊拉克e u p h r a t e s 河( h u s s a i ne ta 1 ，2 0 0 0 ) 浮游植物细胞总数在2 5 0 1 0 5 i n d l 4 5 8 1 0 7 h a d l 之间变动，最高与最低密度 相差了两个数量级。虽然河流的浮游生物密度各有差异，但在绝大部分河流中都 是硅藻的密度最高，硅藻密度常常占浮游植物总密度的一半或更多，如 1 9 8 2 - 1 9 8 3 年胡美琴和林锡芝( 1 9 8 8 ) 调查的赣江以及苏洁等( 2 0 0 4 ) 年调查的黑龙 江。在有些河流( 胡美琴和林锡芝，1 9 8 6 ) 甚至占到9 0 以上。只有个别河流以 绿藻密度最高( 朱圣朝和徐德钦，2 0 0 2 ) 。 浮游动物的数量一般为每升水数十个到数干个左右。密度较小如汉江( 向贤 芬等，2 0 0 4 ) 、沱江( 陈受忠，1 9 9 0 ) ，每升水只有2 4 个浮游动物。较大的如松花 江( 卢晏生，1 9 8 5 ) 、黑龙江( 苏洁等，2 0 0 5 ) 浮游动物的密度分别为2 5 4 6 i n d l 和 6 8 5 9 8 i n d l 。浮游动物密度一般以原生动物占多数。我国天津的海河( 秦保平等， 1 9 9 8 ) 以及东南沿海的韩江( 蓝宗辉和杜联穆，1 9 9 6 ) 流域原生动物密度占浮游动物 总密度的9 0 以上，东北地区河流和西江、北江、东江中原生动物密度占浮游动 物总密度的7 0 以上( 洪松和陈静生，2 0 0 2 ) ，长江中占5 0 左右( 陈受忠，1 9 8 5 ； 洪松和陈静生，2 0 0 2 ) 。 浮游生物的生物量方面，多数研究结果表明，河流浮游植物生物量一般在 9 第一章综述及本研究的日的和意义 0 0 0 5 - 5m g l 之间。有些河流的江段稍高，如黄春贵( 2 0 0 2 ) 对长江江苏段的调查， 浮游植物平均生物生物量达到了1 0 8 0 m g l 。且大部分河流以硅藻生物量最高。 河流浮游动物生物量一般在o 0 5 - 2 m g l 之间，一般以体形较大的桡足类或枝角 类生物量最高( 洪松和陈静生，2 0 0 2 ) 。 1 1 3 优势种 国内外许多学者的研究结论表明，硅藻门种类是河流浮游植物的优势种类， 而且多为第一优势种。印度h y d e r a b a d 地区的m o o s i 河( v e n k a t e s w a r l u ，1 9 6 9 ) 就是 以硅藻门种类作为第一优势种。只有在少数水质污染较重的河流( 如黄浦江) 中蓝 藻门的种类才成为优势种之一( 洪松和陈静生，2 0 0 2 ) 。在美国南卡罗纳a i k e n 附近 的一条天然黑水河，水温3 0 度以上可使蓝藻成为优势种( w i l d ea n d e d w a r d ，1 9 8 1 ) 。从优势种组成看，洪松和陈静生( 2 0 0 2 ) 调查中国河流的情况是直 链藻在大多数河流中均属优势种之列。 浮游动物的优势种，在我国除华北地区河流浮游动物以桡足类占优势外，其 余河流均以原生动物种类为优势种。轮虫种类虽多，但密度不及原生动物。具体 的优势种类主要有砂壳虫、表壳虫、筒壳虫、急游虫、侠盗虫、棘壳虫以及桡足 类幼体。几种原生动物都是污水指示种，这也大概反映了当今河流都受到了不同 程度的污染( 洪松和陈静生，2 0 0 2 ) 。 1 1 4 生物多样性 国内外关于河流浮游生物多样性方面的研究并不是很多，能提供整条河流某 类生物多样性指数平均值的报道更为少见。用得较多的是s h a n n o n w e a v e r 多样 性指数和m a r g a l e f 多样性指数。研究目的主要是评价水质污染状况。如薛建和 刘华萍( 2 0 0 4 ) 评价淮南市窑河水域的水质状况，主要是利用浮游植物的种类组 成、种群数量、优势种和污染指示种，同时运用m a r g a l e f 多样性指数、 s h a n o n w e a v e r 多样性指数及硅藻指数等群落生态学的基本方法，并结合三种指 数之间的相关性来进行水质评价。高玉荣( 1 9 9 2 ) 根据浮游植物群落结构特征对京 津地区主要河流质量的研究。许多学者根据指数的范围划分了污染度。w i l h m & d o n i s 建议d = 1 0 - 3 0 时( 国家环保局，1 9 8 6 ) ( d 表示m a r g a l e f 多样性指数，下同) 、 黄玉瑶和滕德兴( 1 9 8 2 ) 建议d = 1 0 2 0 时表示水质受到中度污染。w i l h m 建议 h - - 1 o 3 0 时( h 表示s h a n n o n w e a v e r 多样性指数，下同) 表示水质受到中度污染。 l o 第一章综述及本研究的目的和意义 沈韫芬等( 1 9 9 5 ) 建议1 4 = 1 0 2 0 时水质受到中度污染，h = 2 0 3 0 时水质受到轻度 污染。也有学者运用到其他的多样性指数公式进行调查研究。如m e n h i n i c k 多样 性指数( 林碧琴和谢淑琦，1 9 8 8 ) ，s i m p s o n 指数( 钱迎倩和马克平，1 9 9 4 ) 等。但是一般 都不会只用一种多样性指数公式，而是多种指数相结合来进行测定。张明凤( 2 0 0 3 ) 认为，浮游动物受自然因素如阳光、水温、营养盐、p n 值及水中各种生物的影 响较大，而生长环境直接关系到它们的数量及种类变化，数量及种类变化又反映 各种指数的关系，每种指数所反映的只是一种水体的大致程度，并不十分准确，。 甚至有时会出现谬误；但如果把几种指数结合起来分析研究，进行相关性分析， 综合地进行判断，就会客观地反映水体的状况。 1 2 河流浮游生物生态学研究综述 浮游生物是指悬浮生活在水中的水生动物( 刘建康，1 9 9 9 ) 。它们或者完全没有 游泳能力，或者游泳能力微弱，不能作远距离的移动，也不足以抗拒水的流动力， 因此只能被动地“随波逐流”。它们的身体都很微小，要借助显微镜才能观察到( 章 宗涉等，1 9 9 1 ) 。通常将浮游生物分为浮游植物和浮游动物两大类。前者指浮游藻 类，后者主要包括原生动物、轮虫、枝角类和桡足类。 1 2 1 温度对浮游生物的影响 e p p l e y ( 1 9 7 2 ) 认为，浮游植物种类的最适生理温度在1 0 - 4 0 ( 2 。郑重( 1 9 6 3 ) 也表明，在北温带5 2 5 水温最适宜藻类生长。而就每个种类而言，变化温度 的适宜范围是有限的( e p p l e y 1 9 7 2 ) 。当环境的温度超出适宜范围后，自然就会对 其生长和繁殖等产生一定的影响。就我国河流的南北向而言，洪松和陈静生( 2 0 0 2 ) 归纳出从北往南河流水生生物种类总数略有增加，最低值出现在黄河，但东北、 华中与华南河流差别不太。这一现象与p a t t i c k 报道美国东南部河流水生生物种 类总数变化不大、但种类组成有较大差别的情况类似( h y n e s ，1 9 7 0 ) 。密度方面， 从东北到华北河流中各类水生生物密度均趋于降低，至黄河达最低值，再向南又 趋于升高，到华南浮游植物密度重新上升到与东北河流同一数量级，但浮游动物 密度仍远低于东北河流。除了黄河浮游生物密度低是因为河水中悬浮颗粒物含量 过高( 张曙光等，1 9 9 8 ) 咄 b ，这种南北向的差异也说明了温度对浮游生物群落有一 定的影响。通常，浮游生物个体数量和生物量都是随温度上升而增大。但刑西谋 第一章综述及本研究的目的和意义 等( 1 9 9 8 ) 研究表明，陕西渭水河流域的浮游生物量随水温升高而减小，这除了与 鱼类和其它生物的吞食作用有关外，可能还与清水河属高山溪流、水体流动大的 特点相符。在不同的季节，河流群落结构特征的变化也十分明显。一般在春、秋 两季，河流浮游植物种类都较为丰富。有时还可以形成繁殖高峰。如t o r o ( 1 9 8 5 ) 对智利南部q u e m p i l l c n 河的研究表明，浮游植物在5 月达到种类高峰，秦保平 等( 1 9 9 8 ) 对我国海河的调查表明，浮游植物分别3 5 月和9 1 0 月形成两个繁殖 高峰。各类数量变动也出现类似情况。张征等( 1 9 9 5 ) 研究出长江天鹅洲故道浮游 植物1 0 月份数量密度最大，4 月份最小。 温度也会对浮游动物的生命活动产生影响，尤其对生长、生殖的影响极为显 著，被普遍认为是制约浮游动物分布及其现存量变化的重要因素之一( 易菊 等，1 9 9 8 ) 。蓝宗辉等( 1 9 9 6 ) 认为我国冬季、春季的水温较低，所以浮游动物的数 量较少，而夏季、秋季的水温较高，浮游动物的数量则比较多。秦保平等( 1 9 9 8 ) 对海河研究表明，浮游动物平均密度就是在7 1 0 月形成一高峰，而生物量较明 显地在8 - 9 月形成高峰，5 月出现次高峰。黄木桂等( 1 9 9 7 ) 调查长江荆江河段的 老江河也得出同样的结论。但苏洁等( 2 0 0 3 ) 对黑龙江进行调查，却发现浮游动物 数量在春季最高，生物量以秋季最高。这可能与河流浮游生物的其他影响因素有 关。 1 2 2 营养盐对浮游生物的影响 藻类的丰度及群落结构由水环境中污染物质和营养盐的含量所决定( 何志 辉，1 9 7 9 ) 。河流中污染物质及营养盐的来源主要包括工业废水废渣、城市居民生 活污水、垃圾粪便以及农用灌溉污水等。此外，水上交通工具产生的含油废水， 沿岸与船上居民、游客直接丢入江中的垃圾也会给水体带来污染( 阎友柏 等，1 9 8 7 ) 。r u b e n s ( 1 9 9 4 ) 指出巴西g u a r a t t 河的浮游动物分布的空间差异是由河流 纵向盐度不同导致。一般清洁或贫营养水体藻类数量较高，多污带或超富营养水 体中的藻类不宜生存，数量极低。2 0 0 2 年长江江苏段的浮游植物平均数量较2 0 世纪8 0 年代初增加了近一个数量级。黄春贵( 2 0 0 2 ) 认为这可能与沿江分布的各 种工业排污( 其中主要为有机类特别是n ，p 的排污) 有直接关系。与2 0 世纪8 0 年 代初相比，浮游植物的种类亦有所下降。这与高玉荣( 1 9 9 2 ) 研究京津地区的河流 得出的结论相一致。湘江松柏江段由于水口山铅锌矿和柏坊铜矿以及铅、锌、砷 第一章综述及本研究的目的和意义 等冶炼厂排放的废水排入湘江，证明有较大危害，水生生物种类明显减少。株洲 霞湾港汇集株冶等厂废水而使湘江污染加重，导致藻类异常稀少，仅有菱形藻、 球异极藻、微小异极藻等种类( 王士达，1 9 8 1 ) 。在京津地区，营养水平较低及污染 严重的河流生物量比中污及富营养程度较高的河流生物量明显要低( 高玉 荣，1 9 9 2 ) 。万安大坝截流前，赣江两岸农田的大量营养物质，随着秋季的雨水源 源不绝流入江中，水体受污染后，浮游植物成倍增加( 胡美琴和林锡之，1 9 8 8 ) 。生 物的种类和数量发生变化，即影响水生生物的群落结构。另外，由于河流各段的 水质污染和净化程度不同，其影响也有所差异( 卢晏生，1 9 8 5 ) 。王士达等( 1 9 8 1 ) 调 查湘江近右岸和近左岸的藻类种类组成出现明显的差异的原因，指出主要是由于 污染源大都分布在湘江右岸，江中污染物浓度的右高左低，因此对两岸的藻类群 落结构有不同影响。 浮游动物在食物链中处于中间环节，不能直接利用无机物通过光合作用合成 自身需要的营养物质。可是营养盐作为浮游动物的外界生存环境，与浮游动物总 是发生着潜在的互动关系( s w a d l i n ge ta 1 ，2 0 0 0 ；k l i n ge ta 1 ，1 9 9 2 ；w h i t m a n e t a 1 ，2 0 0 4 ；a r a u z o ，2 0 0 3 ；a r a u z oa n dv a l l a d o l i d ，2 0 0 3 ) 。水体中营养盐的增加，使得 浮游动物的群落结构由大型浮游动物占优势转变为小型浮游动物占优势，小型浮 游动物的生物量占总生物量的5 0 9 0 ，总生物量与增加的营养状态是相关的， 小型浮游动物( 如纤毛虫、轮虫和无节幼体) 比大型浮游动物( 枝角类、哲水蚤和剑 水蚤) 表现更有意义的相关( b l a n c h e r , 1 9 8 4 ；p a l e ，1 9 8 6 ；b a y sa n dc r i s m a n ，1 9 8 3 ) 。 1 2 3 光照对浮游动物的影响 光照是影响浮游动物群落结构的重要因素，对浮游动物的生长发育、繁殖 和行为起重要作用( m i t c h e l la n dl a m p c r t , 2 0 0 0 ；d o k s a e t e ra n dv i j v e r b e r g ，2 0 0 1 ； g i e b e l h a u s e na n dl a m p e r t , 2 0 0 1 ；陶振诚，2 0 0 4 ) 。 光照是调控浮游动物昼夜垂直迁移的主要环境因子。大多数浮游动物昼夜垂 直迁移发生的时间在黄昏为日落之后，在早晨为日出之前( l u oe ta 1 ，2 0 0 0 ) 。光强 变化的速度影响浮游动物上升的快慢，光强也是决定浮游动物白天所处水层的重 要因素( 张武昌，2 0 0 0 ) 。h a n e y 等( 1 9 9 0 ) 对浮游动物c h a o b o r u s p u n c t i p e n n i s 幼虫在 晚上的向上迁移行为的研究表明光线的变化能大大改变其向上移动的速度。野外 调查表明，很多浮游动物有昼夜摄食节律现象。 第一章综述及本研究的目的和意义 郑小衍和郑重( 1 9 8 9 ) 曾对河口桡足类汤氏长足水蚤( q 蛳蛔t h o m p s o n o 的 昼夜摄食情况进行连续观察，发现汤氏长足水蚤的摄食量白天很低，几乎完全是 空胃，而到晚间和凌晨则有逐渐增加的趋势，而且摄食量的这种变化趋势在其它 桡足类浮游动物胸刺水蚤c e n t r o p a g e s 也存在。研究表明，光线能够影响浮游动 物的摄食，但是光线对不同生物的影响各不相同。刺尾纺锤水蚤( a c a r t i a s p i n i c a u d a ) 在黑暗条件下的摄食率均高于全昼和正常光照下的摄食率( 齐雨藻 等，2 0 0 3 ) 。然而，光线对另外一些浮游动物的摄食可能有促进作用。 1 2 4p h 、溶解氧和透明度( 浊度) 对浮游动物的影响 由于污染物进入水体，水生生物周围环境发生变化，必然引起生物群落结构 的变化( d h a r , 2 0 0 4 ；d ea z e v e d oa n db o n e c k e r , 2 0 0 3 ) 。k e p p e l e r 和h a r d y ( 2 0 0 4 ) 的 研究显示轮虫的种群变化与p h 和透明度有高度的相关性；蚤状潘的生物量变化 与p h 呈正相关( s t e i n e r , 2 0 0 4 ) 。浮游植物的变化，可以使得溶解氧和p h 发生变 化，随着浮游植物的减少溶解氧p h 有所降低( h a r d i n ga n dw r i g h t , 1 9 9 9 ) 。 萼花臂尾轮虫( b r a c h i o n u sc a l y c i f l o r u s ) 是生活在富营养水体中且能够耐受较 高p h 的生物，其致死p h 上限接近1 1 0 ，其种群增长率高峰时p h 在8 5 9 5 之 间( m e t c h e l l ，1 9 8 6 ) 。王金秋等( 1 9 9 7 ) 采用种群积累培养法，研究了p h 在3 5 1 1 5 之间萼花臂尾轮虫的种群增长和繁殖，结果表明：种群在p h6 5 8 5 时增长较快， 8 5 时增长最快，p h 在3 4 4 5 和9 5 1 1 5 之间时种群负增长，p h 在5 5 9 5 之间 种群为正增长。萼花臂尾轮虫存活的p h 值上限为11 5 ，下限为3 5 。席贻龙和