（动物学专业论文）茅莲湖水产养殖池塘中浮游生物的研究.pdf

摘要 摘要 茅莲湖水产养殖场位于江西省南昌县，是江西省首批获得认证的无公害水 产品养殖基地之一，其中池塘养殖是其最主要的水产品供应方式。本文从水产 养殖和养殖环境和谐可持续发展的角度出发，于2 0 0 6 年1 1 月到2 0 0 7 年l o 月选 取较典型的实验池塘作为研究对象，研究的主要内容有：水体理化指标的测定； 4 种典型养殖类型浮游植物群落结构组成和季节变化分析；养殖水环境营养化的 评价和分析。主要的研究目的是得出较典型池塘养殖水域中浮游生物的种类组 成、群落结构以及养殖水体营养化水平，为无公害水产养殖提供理论和实践依 据。主要的研究结果如下： 1 舰5 定了4 种较典型养殖池塘中透明度、水温、p h 、溶解氧、总磷、亚硝酸 盐和氨氮等主要理化因子。 2 浮游植物共鉴定到2 4 6 个分类单位，隶属于7 门7 8 属，年平均生物量为 2 0 6 0 8 2 x 1 0 4 i n d l ，绿藻种类及数量最多，其次是蓝藻和硅藻，裸藻在某些月份 生物量也比较大。优势种主要有小球藻、狭形纤维藻、栅藻及微小平裂藻等4 1 种。生物量的季节变化总体趋势为夏季最高，冬季最低。叶绿素a 的年平均浓度 是1 2 3 3 m g m 3 。对浮游植物进行了生物多样性指数分析，结果显示：四个采样 池塘有一定的差异。 3 浮游动物共鉴定到6 0 种，其中轮虫有3 4 种，桡足类1 3 种，枝角类有6 种。其中轮虫在种类上占优势，为5 5 0 2 ，尤其是以富营养型水体出现较多的 臂尾轮虫居多。常见种包括角突臂尾轮虫、裂足臂尾轮虫、萼花臂尾轮虫、暗 小异尾轮虫、长三肢轮虫及多肢轮虫等6 种。 4 采用理化指标、浮游植物指标及修正后的卡尔森营养状态指数等对茅莲湖 养殖池塘水体的营养状态进行评价，结果显示：茅莲湖养殖池塘水体己为富营 养状态。 5 本文还发现，池塘中，大型浮游植物与浮游动物减少，而小型浮游植物与 浮游动物增加，鱼类捕食及富营养化应是主要原因。 关键词：茅莲湖；浮游植物：浮游动物；群落结构；环境因子：富营养化 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ea q u a c u l t u r ef i e l do fm a o l i a nl a k ew h i c hl o c a t e di nn a n c h a n gc o u n t yi st h e f i r s ta c c e s st oc e r t i f i e da q u a t i cp r o d u c t sp o l l u t i o n - f r e eb r e e d i n gb a s ei nj i a n g x i p r o v i n c e ，a n dp o n dc u l t u r ei si t sm a i nm o d e so fs u p p l y i n ga q u a t i cp r o d u c t s o nt h e b a s i so fa q u a c u l t u r ea n dt h e b r e e d i n g e n v i r o n m e n th a r m o n i o u ss u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ，t h es t u d yw e r ec o n d u c t e di ns e l e c t e dm o r et y p i c a le x p e r i m e n t a lp o n d s f r o mn o v e m b e r2 0 0 6t oo c t o b e r2 0 0 7 ，t h em a i ne l e m e n t sa r e ：t h ed e t e r m i n a t i o no f t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a li n d i c a t o r si nw a t e r ；f o u rt y p i c a l c u l t u r e t y p e so f p h y t o p l a n k t o nc o m m u n i t yc o m p o s i t i o n a n ds e a s o n a lv a r i a t i o na n a l y s i s ；t h e e n v i r o n m e n tn u t r i t i o n a le v a l u a t i o na n da n a l y s i so fb r e e d i n ga r e a t h em a i np u r p o s e o ft h es t u d yi st h a ta c q u i r i n gt h ep l a n k t o ns p e c i e sc o m p o s i t i o ns t r u c t u r ea n d c o m m u n i t ys t r u c t u r ei nm o r et y p i c a lb r e e d i n gp o n d sa n d n u t r i t i o ne v a l u a t i o no fw a t e r , w h i c h w o u l db ep r o v i d et h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lb a s i sf o rp o l l u t i o n f l e ea q u a c u l t u r e i t sm a j o rr e s u l t so f t h es t u d ya sf o l l o w s ： 1 t h em a i ne n v i r o n m e n tf a c t o r si na q u a c u l t u r ep o n d s ：t r a n s p a r e n c y ，w a t e r t e m p e r a t u r e ，p h ，d i s s o l v e do x y g e n ，t o t a lp h o s p h o r u s ，a m m o n i aa n dn i t r i t e w e r e m e a s u r e da n da n a l y z e di nf o u rm o r et y p i c a la q u a c u l t u r ep o n d s 2 2 4 6t a x ao fp h y t o p l a n k t o nw e r ei d e n t i f i e d ，w h i c hb e l o n g e dt o7 8g e n e r ao f7 p h y l a t h ey e a r sa v e r a g eb i o m a s sw a s2 0 6 0 8 2 1 0 4 i n d l t h en u m b e ro fs p e c i e s o fc h l o r o p h y t ar a n k e dt h ef i r s t ，f o l l o w e db yc y a n o p h y t aa n db a c i l l a r i o p h y t a ，t h e b i o m a s so fe u g l e n o p h y t ai sa l s or e l a t i v e l yl a r g ei ns o m em o n t h s t h e r ew e r e4 1 d o m i n a n t s p e c i e s w h i c hi n c l u d e dc h l o r e l l av u l g a r 括，s c e n e d e s m u s s p p ， a n k i s t r o d e s m u sa n g u s t u s ，m e r i s m o p e d i ae n u i s s i m a ，a n ds oo n t h eb i o m a s so f p h y t o p l a n k t o ni st h eb e s ti ns u m m e ra n df e w e s ti nw i n t e r t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n o ft h e c h l o r o p h y l lo f ay e a ri s1 2 3 3m # m t h ea n a l y s i so fs a m p l i n go n p h y t o p l a n k t o nb i o d i v e r s i t yi n d e x e ss h o w e dt h a tt h ef o u rs a m p l i n gp o n d sh a v es o m e d i 脏r e n c e s 3 6 0s 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 ht h e r ew e r er o t i f e r a 3 4s p e c i e s ，c o p e p o d a1 3s p e c i e s ，c l a d o c e r a6s p e c i e s ，a m o n gw h i c hr o t i f e r ah a sa n i i a b s t r a c t d o m i n a n c ef o r5 5 0 2 ，e s p e c i a l l yb r a c h i o n u ss p o f t e na p p e a r e di nt r o p h i cw a t e r b r a c h i o n u s a n g u l a r i s ， b r a c h i o n u s d i v e r s i c o r n i s ， b r a c h i o n u s c a l y c i f l o r u s ， t r i c h o c e r c a p u s i l l a ，f i l i n i al o n g i s e t aa n dp o l y a r t h r as p w e r ec o m m o ns p e c i e s 4 w a t e r so fa q u a c u l t u r ep o n d si nm a o l i a nl a k eh a dr e a c h e de u t r o p h i c a t i o n e c a l u a t e db yu s i n gp h y s i c a la n dc h e m i c a li n d i c a t o r s ，a n di n d i c a t o r so fp h y t o p l a n k t o n a n dc o r r e c t e dc a r l s o nt o p h i cs t a t ei n d e x e s 5 w h e ni n v e s t i g a t i n gw a t e r so fa q u a c u l t u r ep o n d si nm a o l i a nl a k e ，w ef o u n d t h a ts p e c i e sa n di n d i v i d u a lo fp l a n k t o na p p e a r e dm i n i a t u r i z a t i o n ，p r e d a t i o no ft h ef i s h a n de u t r o p h i c a t i o nm a yb et h em a i nr e a s o n k e yw o r d s ：m a o l i a nl a k e ；p h y t o p l a n k t o n ；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 ； e n v i r o n m e n tf a c t o r s ；e u t r o p h i c a t i o n i i i 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另t l d h 以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌盍堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( - t - - 写) ：趸寻舛 签字日期：2 n 7 年，：月2 9 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太兰有关保留、使用学位论义 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌盔堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 7 - 刍枇导师签名：关扫每 签字日期：j 叼年r - 月上z k t 签字日期：加尹年f 月工6 日 第1 章前言 第1 章前言 1 1 池塘养殖的现状及存在问题 池塘养鱼是我国饲养食用鱼的主要形式。近几年，在渔业资源衰竭和捕捞 产量下降的情况下，水产养殖业得到了快速发展，到上个世纪末水产养殖业已 经超过了畜牧业，成为世界粮食经济发展最快的部分。我国渔业总产量连续多 年居世界首位，2 0 0 6 年上半年总产量达到2 1 3 2 9 2 万吨，比上年同期增长5 1 4 。养殖产量占总产量比重的6 8 。淡水产品产量9 8 4 7 8 万吨，同比增长7 2 7 ， 占总产量的4 6 ，其中养殖产量8 9 8 。4 7 万吨，增长8 0 8 。水产养殖面积7 5 3 7 3 7 万h m z ，比上年同期增加8 3 0 7 1 万h m 2 ，增长1 2 3 9 。淡水养殖面积5 7 5 1 0 6 万h m 2 ，比上年同期增加2 3 0 2 0 万h m 2 ，占水产养殖总面积的7 6 3 0 。作为传 统养殖方式的池塘养殖面积为2 3 9 1 3 0 万h m 2 ，占淡水养殖的4 1 5 8 。淡水池塘 养殖的面积、产量在总量中均占有重要位置，该方式不仅现在是我国水产养殖 的主体，今后一段时间仍是我国淡水产品主要来源。因此应加强池塘水体资源 综合利用，努力提高池塘养殖的综合生产能力，保持其较为稳定的发展趋势。 目前我国池塘养鱼业主要是利用经过整理或人工开挖面积较小( 一般面积 数亩至十余亩，大的有几十亩) 的静水水体进行养鱼生产i l l 。大多数淡水池塘采 用半精养技术，进行适当的密养混养。我国池塘养殖主要存在以下问题： ( 1 ) 部分养殖池塘由于长期缺乏改造，高放养密度、大量施肥和投饵，特 别是某些地区化肥的不合理使用，导致淤泥沉积过快，池水过肥或老化【2 】； ( 2 ) 养殖的主要品种为青、草、鲢、鳙等，养殖经济效益低，而名优种类 没有得到大规模推广1 2 1 ： ( 3 ) 池塘养殖过程中和养殖结束后没有有效地处理流失的氮、磷等营养物 质，给相邻湖泊和江河的富营养化带来巨大的压力1 3 】。 如何合理开发利用水资源，实现养殖环境和人类养殖活动的和谐永续发展 成为研究的热点问题。 1 2 浮游生物概述 浮游生物一词是由德国生物学家v i k t o rh e n s e n 于1 8 8 7 年首先提出的。根据 第1 章前言 h e n s e n 的定义，浮游生物包括那些在敞水区自由悬浮但不能自主游动的所有有 机体，它们依赖于水的运动以维持自身位景和被动运动。随着对浮游生物研究 的深入，h e n s e n 对浮游生物的定义有了以下两点变动：其一，浮游生物实质上 并不是悬浮，只有极少数是持续上浮的，多数种类的比重比水大；其二，许多 浮游生物并非绝对的局限于敞水区，它们生活周期的一部分或大部分时间生活 在底部或其它区域，换句话说，它们多属于兼性浮游生物。基于上述理由， r e y n o l d s ( 1 9 8 4 ) 给浮游生物作了以下定义：在海水或淡水中能够适应悬浮生活 的动植物群落，易于在风和水流的作用下作被动运动。这一定义为大多数生态 学家所接受1 4 j 。 浮游生物是一个庞大而复杂的生物群落。按照它们的营养方式、个体大小、 浮游生活时间的长短，以及时空分布等，可以划分为很多类别。常规上一般将 浮游生物划分为浮游动物和浮游植物【5 】。按照浮游生物的大小，分类如表1 ，1 。 表1 1 浮游生物的大小划分和代表类群 t a b i id i v i d e do f t h ep l a n k t o ni ns i z ea n ! t ! 业堡! ! 小s 类别人小代表类群 浮游植物不是一个分类学单位，而是一个生态学单位，它包括所有生活在 水中营浮游生活方式的微小植物，通常指浮游藻类和其它植物。这是一类自养 型的浮游生物，具有叶绿素和其他色素体，能吸收光能( 太阳辐射能) 和c 0 2 进行光合作用，制造有机物。浮游植物主要包括硅藻、甲藻、绿藻、蓝藻、金 藻、黄藻等。它们是水域生态系统的主要生产者。由于需要吸收日光能，一般 分布于水体的上层或称真光层。 浮游植物所栖息的环境是异质的，从时间上看，最显著变动的因子如温度、 光照强度、水动力学特性、营养物可利用性等等，这些变动可在不同的时问水 平上得以反映，d , n 以分、小时计，大到月、年计。 浮游动物是指悬浮于水中的水生动物。他们或者完全没有游泳能力，或者 游泳能力很弱，不能作远距离的移动，也不足以抵拒水的流动力。它们的身体 2 第1 章前言 一般都很小，要借助显微镜才能观察到。浮游动物同浮游植物一样也是生态学 名词而不是分类学名词。 浮游动物的种类组成极为复杂，包括无脊椎动物的大部分门类从最低 等的原生动物到较高等的尾索动物，差不多每一类都有永久性浮游动物代表。 同时，还包括无脊椎动物( 特别是底栖动物) 的幼虫，致使浮游动物的种类组 成更加复杂化。不过在养殖业和生态系统结构、功能和生物生产力研究中占有 重要地位的一般有原生动物、轮虫、枝角类和桡足类四大类。 浮游动物不能自己制造有机物，而必须依赖已有的有机物作为营养来源。 它们的生活水层不限于真光层，可以分布到较深水层；大多是滤食性的，也有 捕食性的，是水生生态系统中的消费者，主要属于次级生产力。 1 2 1 浮游植物群落的季节演替 浮游植物种类成分的季节性变化，可由两种机制或两种机制的复合作用所 引起。它们分别称为演替和次序变化。演替是一个特定水体内的物理( 如光、 温) ，化学( 营养物、水质、毒素) 和生物( 竞争、摄食) 因素的改变所致的种 类变化，而次序变化则是由水体类型的变动而引起的种类变化。一个典型的演 替，是固有种类( 或本地种) 的变化，而典型的次序变化则是外来种群引入和 繁殖所引起的。特殊情况下，外来种群可以完全替代原先的水体生物类群【4 1 。 温带地区许多湖泊浮游植物群落种类组成变动的周期是极其相似的。在冬 季，尽管水体中营养物浓度升高，但由于低水温、低光照强度和短日照，浮游 植物的生物量和生产力很低。构成冬季水体的优势种往往是几个门类的耐寒种。 早春，虽然温度仍然低，但光的增强( 高光强和长日照) ，促进了浮游植物的大 量增殖( 考虑在光限制条件下的光合作用不依赖温度) 。随后，水温逐渐升高， 水体分层亦开始进行，藻类可以充分利用水体营养，此时由于生长缓慢的浮游 动物的延迟出现，个体较小、易被吞食且生长迅速的种类便成了春季水华的优 势种群。随着浮游动物摄食压力增大，水体中营养物缺乏，春季水华结束，标 志着浮游植物生产力的夏季下降。无论是淡水还是海水环境，硅藻往往都是春 季水华的优势种类，在温带湖泊中绿藻亦是大量发生的春季和夏季种类。在水 体富营养化时，绿藻和蓝藻常相伴大量共存。夏季则是个体较大、不易被摄食 的种类普遍发生。由于夏季水体分层结束后发生混匀，常在秋季出现较小的硅 藻增殖。 3 第1 章前言 浮游植物种群的季节演替，除了受上述的光、温度、营养和摄食压力等因 子影响外，还与其他一些因素有关。比如硅藻生物量的下降很可能与水体混匀 层硅的再生速率低有关。而在营养物缺乏的水体分层时期，游动细胞则可能利 用其游动能力主动寻找合适的位置而占优势。从代谢水平上看，夏季浮游生物 量的下降部分地可认为是光合作用与呼吸作用比率的下降所致。因为，营养物 缺乏降低了光合作用速率，而高温度提高了呼吸速率，从而导致低的净生物量。 1 2 2 浮游植物和环境因子的关系 浮游藻类在水体中普遍存在，整个生活史都离不开水，因此浮游藻类的数 量、种类和形态均与其生长的水域水质有密切关系。藻类通过光合作用，以太 阳光能和无机物合成本身的原生质。水中营养物质通常决定水的生产率，水生 植物需要供给适量二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐及微量元素。在许多情况下，对 大多数水体来说，磷是限制因子，其次是氮。 1 2 2 1 氮、磷 在实际应用中，藻类增长所需的氮磷均为可溶性的n 0 3 、n h 4 + 和t 0 4 ，按 照分子式计算出来的比值并不实际。一般认为，当氮磷重量比大于1 0 时，磷可 以考虑为藻类增长的限制因素【6 1 。就全球范围来说，在气候潮湿的地区藻类增长 趋于磷限制。在许多磷限制的湖泊中，总磷和叶绿素水平通常呈简单的线形关 系。美国e p a 建议总磷浓度o 0 2 5 m g l 和正磷酸盐浓度o 0 5 m g l 是湖泊和水库 磷浓度的上限。李小平【q 认为，可溶性氮和可溶性磷的比值2 9 ：l 可视为蓝藻主 导藻类群落的临界值：低于此值时，蓝藻可能迅速增长。 然而，许多蓝藻具有固氮的能力，这使得蓝藻能在缺氮的条件下比其他藻 类增长得更快。研究还表明，蓝藻也能适应缺磷的环境。因为蓝藻能在富磷时 吸收和储存足够使用数天的磷。蓝藻的氮磷营养限制，往往用生物学评价的方 法来确定。 1 2 2 2 微量元素 虽然氮磷是限制藻类增长的两种主要营养元素，但许多研究证明，像铁、 铝等微量元素可以单独，或是与氮或磷共同限制藻类的增长，尤其是在以蓝藻 为主导的湖泊1 8 , 9 1 。比较重要的微量金属有f e ，m n ，c u ，m g ，m o ，c o ，其主要机理 是作为辅助因子参与生物生化反应促进藻类增殖。 1 2 2 3 温度、盐度、酸碱度 4 第1 章前言 温度、盐度和酸碱度是诱发水华和赤潮的重要因素。水华常常发生在夏末 和初秋的富营养化的水体中。而且发生水华的特定种属的蓝藻在世界各地的发 生也受到气候温度的影响。例如，柱形藻出现在热带地区的水体中，但在温带 地区的水体中则没有发现其存在。与此类似的是，微囊藻和项圈藻水华广泛发 生于温带地区的水体。温度和盐度的变化速率也与赤潮发生有关。温度在短时 间内升高较快及盐度较急剧下降是发生赤潮的重要条件。从生态学的观点来看， 温度的急剧变化有可能引起生物群落的更替，一旦其它条件适合，则具有了发 生赤潮的可能性。 1 2 2 4 其他 细菌是水华和赤潮的诱导因素，它可以促进水华、赤潮产生。分析其原因， 可能是细菌分解有机质，产生了大量营养盐和促进水华爆发的有机物等。或者 也可能产生对某些藻类有毒的物质，这就使得另一些藻类旺盛增长，成为优势 种，促进水华的发生。在低营养盐浓度时出现的赤潮和水华，可能与细菌的分 解作用使营养盐有效循环有关【4 】。 水体由于养殖而破坏了生态平衡，对浮游藻类也会产生巨大的影响。同样， 充足的阳光照射也是藻类旺盛繁殖的必要条件。富营养化水体中，水的上层有 阳光照射，藻类的光合作用旺盛，其所产生的氧气甚至可使水中溶解氧量达到 过饱和程度，下层水中，由于上层藻密度大而使光线不易透过，成为弱光区， 主要进行藻类的呼吸作用以及异氧细菌对有机质的分解作用，消耗大量的氧， 使水体处于缺氧状态。总之许多因子是相互关联、相互影响的，因而进行交叉 研究、综合分析是必要的 4 a o 。 1 2 3 浮游生物和放养鱼类的关系 下行影响( t o p d o w ne f f e c t ) 指生态系统中较高营养级的生物对较低级营养 级的生物乃至理化环境的控制和调节。鱼类属于湖泊、湿地生态系统中的顶级 消费者，大规模的生产性养鱼活动势必影响养殖区内生物( 尤其是饵料生物) 群落结构、营养物质的状态和水平、生态系统的结构和功能等。随着湖泊富营 养化问题的开益严重，养鱼与富营养化进程之问的关系愈加受到各国学者的关 注。但由于放养密度、种类、实验条件和方法等的不同，报道结果相差很远， 甚至完全相反【”。14 1 。 浮游植物和水生维管束植物一样，不仅是水体中的初级生产力的构成者， 5 第1 章前言 还是水体中溶解氧的主要制造者。浮游动物不能自己制造有机物，而必须依赖 已有的有机物作为营养来源。它们是水生生态系统中的消费者，主要属于次级 生产力。浮游生物群落结构及生物量的变化对水域生态环境的影响具有重要作 用，从另一个角度讲，浮游生物群落结构的演替和生物量的变化也会客观地反 映出养殖区生态系统结构和功能的变动。 我国湖泊的放养鱼类一般可分为三类：滤食性的中上层鱼类，如鲢 ( h y p o p h t h a l m i c h t h y sm o l i t r i x ) 、鳙似r i s t i c h t h y sn o b i l i s ) 等；草食性的中下层鱼类， 如草鱼( c t e n o p h a r y n g o d o ni d e l l a ) 等；杂食性的底层鱼类，如鲤( c y p r i n u sc a r p i o ) 等。我国湖泊富营养化的进程与以“四大家鱼”为主体放养鱼的养殖渔业的发展几 乎是同步的。 1 2 3 1 放养滤食性鱼类的下行影响 滤食性鱼类鲢和鳙是我国两种重要的淡水养殖鱼类，就其生物量而言，它 们通常构成了湖泊、水库鱼类群落的主体。鲢鱼主要靠鳃耙滤取食物，其鳃耙 间距一般为1 5 4 1 啪，属可直接滤食浮游动物、大型浮游植物甚至微型浮游植物 的群体。其摄食行为大大地影响了浮游生物群落结构。滤食性的鱼类在湖泊富 营养化过程中所起的作用，在国内学术界存在分歧。一种观点认为，滤食性鱼 类因摄食大量藻类、细菌形成自身生物量而有效去除了水中部分营养盐；另一 种观点则认为，养鱼加速了水体的富营养化，因为鱼类的摄食与排泄造成营养 物质的短路循环，特别是加速了磷的活化过程，增加了初级生产力。 阮景荣等【1 5 1 的水族箱实验表明，在营养物负荷较高的条件下，鲢和鳙的放 养明显地改变了微型生态系统的群落结构代谢和营养水平、以至试验后期鳙单 养和鲢、鳙混养系统出现了不同程度的富营养化，已接近或达到天然富营养化 湖泊的水平。当植食性浮游动物被鲢鱼抑制后，对浮游植物尤其是微小种类的 采食压力减小，从而导致大型浮游植物数量或生物量在浮游植物总量中的比例 降低，甚至绝对量下降。大型浮游植物被大量滤食后，减少了微小浮游植物的 营养竞争者，加之微小种类的繁殖能力较强，所以微小浮游植物的生物量往往 会上升甚至取代大型种类，有时浮游植物的总生物量也因此而增加。 2 0 世纪6 0 8 0 年代，武汉东湖浮游植物的优势种类为微囊藻( m i c r o c y s t i ss p ) 、 束丝藻( a p h a n i z o m e n o ns p ) 、鱼腥藻口n a b a e n a ) 等大型种类，到8 0 年代小型种类 如直径1 5 1 2 儿m 的小型颤藻( o s c i l l a t o r i at e r u i s ) 、尖发尾蓝隐藻( c h r o o m o o n a s a c u t a ) 等数量和生物量急剧上升，大型藻类生物量大幅度减少。浮游植物群落及 6 第1 章前言 其环境因子的变化，又影响到浮游动物的群落结构。由于水草缺乏，兼性浮游 动物种类显著减少：藻类大量繁殖，p h 值变高，致使浮游动物中嗜酸性种类减 少；大型浮游动物种类和数量减少，小型种类则得以发展。其结果造成群落结 构趋于简单，多样性指数下斛1 6 1 。陈少莲( 1 7 】在武汉东湖进行了多年的定量研究 后指出，鲢、鳙的摄食能加速水体物质的释放过程。 1 2 3 2 放养草食性鱼类的下行影响 草鱼是一种典型的摄食大型水生植物的鱼类。大型水生植物对湖泊生态系 统的结构和功能具有重要的影响：( 1 ) 大型水生植物和浮游植物是湖泊中主要的 两大类初级生产者，它们彼此在阳光、营养和空间方面存在着激烈的竞争，大 型水生植物的繁茂生长对浮游植物的发展起到明显抑制作用。( 2 ) 大型水生植物 是许多底栖动物栖息、摄食和产卵的场所。某些大型无脊椎动物的种类和数量， 伴随着大型水生植物的减少而减少。( 3 ) 大型水生植物可有效地吸收湖水中的营 养物质，以及吸收、降解人工合成物质和有害物质，因此常被作为净化水质的 手段之一。 放养草鱼导致湖泊大型水生植物群落严重破坏的现象，在我国城市和长江 中下游的中小型湖泊中普遍存在。由于草鱼放养量的不合理，草鱼摄食量大大 超过了大型水生植物的再生产量，致使大型水生植物越来越少，甚至一些种类 濒于绝迹。有些湖泊也由草型湖泊向藻型湖泊演变。我国浅水湖泊多数已处于 富营养化阶段，大型水生植物的存在使水体具有较强的自净能力。当大型水生 植物遭到破坏后，湖泊的缓冲能力下降，大型水生植物所固定的氮、磷等营养 元素重新释放回水体，湖泊的富营养化程度加重。 许恒龙等 j 8 】以浮游植物评价网箱养草鱼，结果发现m t s l 值( m t s l 值是叶 绿素含量、总磷含量以及透明度综合评价水体营养状态的指标) 四季分别为4 2 7 、 5 1 l 、5 2 6 、4 9 6 ，表明水体已分别受到中度污染，达到中营养或富营养化水平， 且表现出逐季增加的趋势。 1 2 3 3 放养杂食性鱼类的下行影响 鲤属于杂食性鱼类，底栖无脊椎动物是其主要食物之一。底栖动物由于摄 食浮游植物、水生细菌和碎屑，在水质净化上能起到定的作用。鲤的引入会 使底栖无脊椎动物的丰度大幅度降低，藻类生物量和水体初级生产力增加。 在较浅的水体中，营底层生活的鱼类( 如鲤) 可活动于整个水体空间。引 人底层鱼类后，有助于湖水光合作用层与分解层之间的混合，促进了营养赫自 7 第1 章前言 下而上的补充。同时，底层鱼类的活动( 如觅食) 会搅动沉积物，底泥中的营 养物回复悬浮状态，重新进入水层。底层鱼类的消化活动也会释放营养元素， 直接增加水体氮、磷含量。h o r p p i l a 等 1 9 】证实，在无鱼的系统中，总磷浓度仅为 放养底层鱼类拟鲤( r u t i t u sr u t i l u s ) 系统的3 0 ，且藻类生物量也较低。 n o r t h c o t e l 2 0 l 发现，鲤与鲢混养引起系统中浮游植物生物量和生产力上升，大型 水生植物生物量因为鲤的直接摄食和挖掘行为而减少了6 7 。 尼罗罗非鱼( t i l a p i an i l o t i c a ) 是一种广盐性的浮游生物为主的杂食性鱼类， 是我国淡水和半咸水养殖的重要鱼类。它对浮游藻类、浮游动物、腐屑和附着 藻类均可摄食。有研究表明，罗非鱼对浮游生物具有摄食选择性。体长为4 3 1 8 7 c m 的罗非鱼选择摄食大- 于2 5 1 t m 的颗粒，能抑制大型浮游植物。阮景荣 2 1 , 2 2 】 对微型生态系统 的实验表明，尼罗 罗非鱼使浮游动 物的密度下降，引 起浮游植物密度、 初级生产力增长， 致使水体透明度 降低，而p h 增高。 但赵文等【2 3 】在盐 碱池塘围隔观察 罗非鱼对浮游生 物群落的影响研 究的结果表明，浮 游动物生物量不 但没有下降，反而 大大增加，其中桡 足类占绝对优势， 且以个体较大、游 l 微型浮游il 可食网采ll 不可食网采ii 大型维管i l 植物ii 浮游植物li 壁鲎焦物- j【柬植塑i 心图夕 图l 模式湖泊营养级结构的概念模型( 改 白c a r p e n t e r 等) f i gic o n c e p t u a lm o d e lo f t r o p h i cs t r u c t u r ei n a t y p i c a ll a k e 泳迅速的大型中镣水蚤占优势，而枝角类都是小型种类，原生动物和轮虫的比 例也大于对照围隔，这与阮景荣等的结果明显不同。原因是罗非鱼选择性摄食 较大型浮游植物，使小型藻类得以繁殖，而浮游植物丰度增加又使原生动物和 8 第1 章前言 小型轮虫得以增长，为以肉食性为主的杂食性耐盐桡足类的繁殖创造了有利条 件，因此桡足类占优势。l a z z a r o 等【2 4 1 指出，滤食和用视觉捕食浮游生物的鱼类 的下行影响的途径是不同的，滤食性鱼类抑制枝角类和大型浮游植物，间接促 进桡足类和小型藻类的增长。而捕食性鱼类抑制大型浮游动物i 日j 接促进浮游植 物、小型或快速逃逸的浮游动物种群增长。 1 2 3 4 放养凶猛性鱼类的下行影响 在我国，凶猛性鱼类因捕食放养的鱼苗而成为除野的对象。但国外的研究 实例表明，利用凶猛性鱼类来调控湖泊生态系统，是一种有效的方法。 1 3 浮游生物与水质监测 1 3 1 浮游植物与水质监测 浮游植物是水环境中主要的初级生产者之一，可直接反映水体营养状况。 对浮游植物进行个体或群落生态学方面的研究，并以此评价水质有机污染和污 染化程度具重要意义。 浮游植物受自然因素如阳光、水温、营养盐、p h 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，进行分析，综合 地进行判断，就会客观地反映水体的状况【2 。 长期以来，藻类学者、水环境保护工作者利用藻类在水体中的时空变化， 对监测水质的变迁做了很多研究。饶钦止、章宗涉对武汉东湖浮游植物的演变 和富营养化问题做了系统、深入的探讨。他们根据从1 9 5 6 1 9 7 5 年2 0 年间， 1 9 5 6 - - 1 9 5 7 、1 9 6 2 1 9 6 3 和1 9 7 3 1 9 7 5 年三次调查资料对该湖藻类的生物量、种 类组成、优势种类、多样性指数和初级生产力等浮游植物群落生态变化进行了 分析。结果表明，藻类生物量成倍增长【4 】。田家怡认为，从山东小清河浮游植 物种群组成、优势种、种类分布、季节分布来看，河水污染己影响了浮游藻类 的种群组成与生态分布【2 7 1 。戎克文认为武汉后湖已属富营养型湖泊，其基本依 据和评价指标为该湖浮游植物的现存量、生长量及其种群结构【”j 。况琪军、夏 宜诤研究了太平湖水库的浮游藻类与营养类型，共发现藻类1 7 5 种。绿藻门的 种类最多( 8 7 种) ，占种类总数的5 0 ，硅藻和蓝藻次之( 分别为3 4 种和3 3 种) ， 9 第1 章前言 各占1 9 4 和1 8 8 。其它5 门藻合计2 1 种，仅占种类总数的1 1 8 。根据营养 型分析结果，太平湖目前水质优良，属中营养型水体；但是藻类的优势种类和 总氮含量两项指标己达富营养水平，而且微囊藻( m i c r o c y s t i ss p ) 水体较多出 现，表明该水体已有向富营养化发展的趋势。含磷量较低( 总磷o 0 1 2 m l ) 是 浮游藻类进一步大量繁殖的限制因子。为防止水质恶化，除了应控制含氮化合 物的污染外，限制磷的输入尤为重要 2 9 1 。王新华，纪炳纯等对引滦入津工程沿 线上游水域进行浮游植物种类区系组成、现存量( 密度、生物量) 及分布等内 容进行了调查研究，并结合历史资料和国内相似水体研究结果的分析，对调查 水域进行了水生态环境质量评价。结果表明，调查水域整体上可初步划定为中 营养型，水质状况尚好【3 0 】。王朝晖，陈菊芳等于1 9 9 6 年4 月至1 9 9 7 年7 月连 续监测了肇庆星湖5 个子湖泊浮游植物种类和数量变化。浮游植物种类和密度 及综合营养状态指数评价结果显示，星湖的富营养化状况属于中营养化至富营 养化之间【3 l 】。 t h o m a sf c u f f n e y ，m i c h a e lr m e a d o r 等l9 9 9 年开始对美国y a k i m ar i v e r 盆地2 5 条河流进行调查研究，利用浮游植物等指标对农业用地对水质的影响进 行了研究。结果表明：浮游植物群落结构与水质梯度变化有显著的因果关系f 3 ”。 1 3 2 浮游动物与水质监测 由于浮游动物较易受水温、p h 、盐度以及有毒污染物影响，因此，利用有 效的浮游动物指示种可对各类环境因子作出相应的指示。 在正常水体中( 清洁型水体) 浮游动物一般显示了种类多、数量少的特点。 在较严重或中度富营养化的水体中，往往是些耐污种类形成优势种群( 以较高 的数量出现) ，所以浮游动物的数量消长除了与其它环境因素有关外，与水质污 染的程度密切相关 3 3 】。 原生动物出现在广泛的环境范围，组成了自然水域重要的生态类群，它们 所形成的复杂的种类聚合体组成了水生生态系统中完整的生态单元，显示了整 个水生生态系统结构和功能的许多特征，如群落的稳定性及对环境变化的反应 等【3 4 脚1 。由于原生动物种类多、数量大并因理化环境与食物等生态因子和营养类 型的差异而占据有不同的生态位，因而它们群落的明显改变在很大程度上可以 影响到食物网的组成，因此直接或间接地影响其它较低和较高生物类群的分布 和丰度d 5 刁7 1 。在水生生态系统中，作为捕食者( 或初级消费者) 和被捕食者的 1 0 第1 章前言 原生动物在物质循环和能量流动过程中扮演了十分重要的角色。一方面，它们 通过对有机颗粒物、细菌和藻类的摄食和吸收，直接将能量进行转化，使较复 杂的物质转化成较简单的成分并得以在水环境中再循环。同时，通过它们的摄 食作用，刺激了藻类和细菌的生长，促进了有机物的分解，加速了水体中物质 循环与能量转换。另一方面，从种类的多样性、结构上的特殊性及分布特点来 看，原生动物可作为污染评价理想的指示生物 3 8 - 4 0 l 。 轮虫由于个体小，受鱼类直接影响不大，且发育时间快，生命周期短，能 较为迅速地反映环境的变化，被认为是很好的指示生物i 。在湖泊中，随着营 养水平的上升，轮虫的种类和数量有逐渐增加的趋势【4 2 】。有关轮虫的指示种， 被认为是寡营养指示种的包括郝氏皱甲轮虫( p l o e s o m ah u d s o n o 、卵形无柄轮虫 似s c o m o r p h ao v a l m ) 、独角聚花轮虫( c o n o c h i l u su n i c o r n i s ) ；富营养指示种则包括 臂尾轮虫( b r a c h i o n u ss p p ) 、沟痕泡轮虫( p o m p h o t ys u l e u t a ) 、异尾轮虫( t r i c h o c e r c a s p p 1 、长三肢轮虫( f i l i m i al o n g i s e t a ) ，螺形龟甲轮虫( k e r a t e l l ac o c h 把a r m ) 、曲腿 龟甲轮虫( k e r a t e l l av a l g a ) 、对棘同尾轮虫( d i u r e l l as t y l a t a ) 、前节晶囊轮虫 s p l a n c h n a p r i o d o n t a ) 和多肢轮虫( p o l y a r t h r as p p ) t 4 3 1 。 杨宇峰等根据1 9 6 2 1 9 6 3 ，1 9 7 4 1 9 7 5 和1 9 7 9 1 9 9 1 武汉东湖的调查资料考 察了过去三十年内东湖两个代表性采样站桡足类的组成及现存量的变化。结果 表明，桡足类种类数由6 0 代的1 4 种减少为9 0 年代的7 种。i 、i i 站种类组成的 差别趋于消失。富营养化对桡足类种类的影响是使其群落结构趋于简单，多样 性指数下降，东湖桡足类种类数自6 0 年代以来的逐渐减少应与水质肥沃密切相 关。然而，少数适于肥水的桡足类，如近邻剑水蚤却得到充分发展，目前它己 成为东湖占绝对优势的种类。近邻剑水蚤可捕食广布中剑水蚤，特别是对其后 期桡足幼体和成体有较强的抑制作用。这种捕食和抑制作用已导致广布中剑水 蚤由8 0 年代以前的第一优势地位退居为较次要的地位l 4 4 l 。 利用浮游动物监测河流、湖泊已有不少报道，许木启等在对鄱阳湖重金属 污染的监测中利用浮游动物群落结构与功能特征进行监测，并通过群落结构参 数和功能参数的分析，综合评价乐安江鄱阳湖湖口重金属污染的现状及水 质的变化趋势，为矿山废水排放管理与控制提供生物学和生态学方面的依据1 4 “。 林秋奇等2 0 0 0 年调查了广东省1 8 座大中型供水水库的水质得出以下结论：浮 游动物基本上以桡足类为优势种群，但在中富营养和富营养型水库中，哲水蚤 种类比低营养型水库中少。枝角类优势种类在各营养型水库差别不大。轮虫对 第1 章前言 水体营养水平的响应相对比较显著。低营养水平水库的轮虫以广营养型、中营 养型或寡中营养型种类为主，种类数目比较少：富营养和中富营养型水库的轮