水生昆虫与水质生物评价演示课件

1、1,水生昆虫与水质生物评价,杨莲芳 王备新 学时：36（18+18） 学分：2,2,第二讲 水生生物多样性（水生生物的一般知识）,水生生物的主要类群 底栖动物生物多样性现状 流水生物生物多样性保护 - 水生生物的灭绝速度 - 影响水生生物多样的性的主要胁迫因子,3,底栖动物 水生昆虫,4,水生植物,5,一. 水生生物的类群,浮游生物Plankton （general concept） - 生活于敞水区的水层中，能适应悬浮生活的（自由悬浮而不能自主游泳的生物）的动植物群落的总称 - 个体微小，不具或仅具不发达的运动器官，只能依靠水流波动而被动移动 - 广布于海洋、湖泊、河川和池塘,6,浮游植物

2、phytoplankton,淡水藻类 - 多为单细胞，类同植物细胞，但较小。 - 自养的浮游藻类（光合作用），具叶绿素，无根茎叶分化，以类同高等植物的方式，贡献生产力至生态系统 - 生长周期短，仅几星期；繁殖能力强 - 长江流域湖泊：蓝藻（85%）、绿藻。,7,浮游植物 phytoplankton（蓝藻）,喜含N高、水温高、 有机质丰富的碱性水体 微囊藻 束丝藻 螺旋藻 鱼腥藻,8,富有藻类-甲藻门形成赤潮，产生毒素，为害生物,9,浮游植物-湖泊富营养化重要标志,富营养化与浮游植物量的关系 营养型 湿重(mg/M3) 干重(mg/m3) 贫营养 120-30 中营养3-5 200-600 富营

3、养10 1000-2000,10,湖泊富营养化与浮游植物优势种的关系,贫营养 金藻纲 贫-中营养 隐藻纲 中营养 甲藻纲 中-富营养 硅藻纲 富营养 硅、绿藻纲 重富营养 兰、绿藻纲,11,几种适应漂浮生活的藻类形态,E. 金藻,12,浮游动物Zooplankton,生态学名词，非分类学名词 悬浮于水中的水生动物 无，或具极弱的游泳能力 体微小，单细胞或多细胞 以固态食物为食（细菌，藻类， 其他动物和有机碎屑等） 小型浮游动物（原生动物） 与大型浮游动物,13,小型浮游动物 Zooplankton原生动物Protoza （ 5um 5mm）,占浮游动物总数的80%。 单细胞（如草履虫、变形虫、

4、纤毛虫），以伪足、纤毛为行动器官，以固态食物为食。 生活于多种淡水环境，湖泊中占优势，具对磷的再生作用。为研究湖泊的能流模式、食物网结构的重要内容之一。 纤毛虫为湖泊优势种，多菌食性，分泌有机磷及摄食细菌，提高磷的转化率， 其丰度和生物量随水体营养程度的增加而增加。,14,单细胞：肉足亚门 片足纲变形科（变形虫）,15,单细胞：纤毛亚门 寡膜纲（草履虫）,16,单细胞：纤毛亚门寡膜纲（纤毛虫）,17,小结：,原生动物占浮游动物总数的80%以上。生活于敞水区（专性浮游生物）或生活于浅水区、具植被的沿岸区（兼性浮游生物） 各类群对环境因子（温度、光照、营养盐类）等的选择性和适应性不同 清水种（溶氧

5、高）/耐污种（有机质丰富） 对水体富营养化的监测和养殖业的作用。 对淡水生态系统结构功能、能量传递和物质转换具重要意义。（如在食物网中，转化超微生物至较大个体，以利于高营养等级的生物利用）,18,小型浮游动物 Zooplankton最小的多细胞动物：轮虫纲,头冠具纤毛 体长100-500um 1703-原生动物 后置于线形动物 目前认为应提升 为独立的一个门 摄食细菌、碎屑 （部分种类取食 硅藻和蓝藻）, 养殖业 自身为鱼幼苗 的良好开口饵料 （富含其所需的 氨基酸、不饱和 脂肪酸）,19,大型浮游动物Zooplankton节肢动物Arthropoda: 甲壳纲,（1）淡水枝角类：水溞 、红虫

6、 0.2-3.0 mm 滤食性，滤食细菌、单细胞藻类、原生动 物及有机碎屑；或捕食性如薄皮溞等 透明溞优势种：湖水清澈，东湖（2-5月） 薄皮溞优势种：水体为中污-寡污型 牧食性(牧食浮游藻类), 6小时牧食率90%， 可调控水体的浮游生物群落,20,淡水枝角类：水溞,体短 左右侧扁 第二触角 枝角状,21,淡水枝角类：薄皮溞,22,大型浮游动物 Zooplankton节肢动物Arthropoda: 甲壳纲,（2）淡水桡(rao)足类，0.3-3.0 mm 剑水蚤、哲水蚤：滤食、掠食型，捕食浮游动物，鱼苗和鱼卵等。 近邻剑水蚤对浮游动物平均捕食率达50% 猛水蚤：表面刮食型，沿水域低部爬行，

7、取食碎屑、动物尸体、原生动物和轮虫等。,23,浮游动物Zooplankton淡水桡足类,体长形，分节， 腹端具尾叉 （剑水蚤、哲水蚤） 滤食、掠食型 捕食浮游动物， 鱼苗和鱼卵等。,24,浮游动物Zooplankton淡水桡足类cont.,表面刮食型（猛水蚤） 沿水域低部爬行 取食碎屑、动物尸体 原生动物、轮虫等,25,2. 自游生物Nekton （1.浮游生物）,具发达运动器官，游泳能力很强，能克服较急的水流，可逆流游泳和作长距离回游 脊椎动物: 鱼类，水生哺乳动物（鯨，海豚，海牛，河马，河狸.） 无脊椎动物：头足类软体动物、大型虾类 水生昆虫（龙虱、划蝽、负子蝽、部分蜉蝣等）,26,3.

8、漂浮生物Neuston,泛指在水面上生活的生物，种类较少。 利用水表面张力，生活于水面上 - 部分浮游生物 - 水生昆虫：半水生半翅目、甲虫（豉甲） - 漂浮的大型水生植物 （浮叶植物：水浮莲、浮萍等） 静水水体生长良好，繁殖旺盛时可掩盖水面，影响大气与水中气体的交换,27,4. 大型水生植物,水生植物 生理上依赖于水环境，至少部分 繁殖周期发生在水中或水表面 大型水生植物 除小型藻类外的所有水生植物 挺水植物 根生底质中、茎直立、 光合作用组织气生 浮叶植物：茎叶浮水，根固着或自由漂浮 沉水植物：大部分生活周期沉水生活，根着生于底质中,28,大型水生植物,29,大型水生植物对底栖动物的影响,

9、为底栖动物提供逃避被鱼类捕食的避难场所， 提供繁殖、摄食和捕食的优良环境， 水草区底栖动物生存量非常高 底栖动物的密度和生物量与水草的关系取决于各类动物的生活习性 大部分螺类、昆虫幼虫和仙女虫类（环节动物寡毛类）均集中于水草地区生活，蚌类、摇蚊幼虫和颤蚓类等都有钻泥穴居的习性，与水草的关系并不密切。,30,大型水生植物对底栖动物的影响cont.,螺类的发生量通常随水草的增加而增加。不同的螺类与水草关系亦不相同，如纹沼螺和长角涵螺的现存量与水草的现存量正相关，而铜锈环棱螺似乎有随水草的增加而数量反而减少的趋势。 双壳类（蚌类）的情况与螺类不同，主要滤食悬浮碎屑、细菌和浮游植物，在水草茂密之处，不

10、但浮游植物的密度较低，也不利于蚌类的穴居生活。,31,5. 底栖动物Benthos,共同生态特点 以水体底部作为主要生境，作为它们栖息、觅食、生殖的场所，不少种类终生生活营水底生活，如环节动物和软体动物，或如多数水生昆虫，其幼虫或稚虫阶段营水底生活 大型底栖无脊椎动物：扁形动物/线虫动物/环节动物/软体动物/节肢动物,32,6. 周从生物Periphyton,生长在浸没于水中的各种基质substratum表面的有机体集合群（= 在水中基质上生长的所有生物，一个微型级的、复合的生物群落） 基质：植物、动物、树木、石头等 周从生物群落生态的研究近年来获得重视 生物指示水体污染优于浮游生物/自泳生物

11、 与工业和国防建设密切相关,33,二. 水生动物多样性现状,温带林区的多样性 热带雨林 所有脊椎动物的类群均有代表在流水生境中存在。 全世界已描述脊椎动物种类中， 鱼类（水生！）占50%。 每年平均发现100鱼类新种 vs.2鸟类新种 北美大型底栖无脊椎动物种类为1.2万种，其数量大大超过鱼的种类（859种）。,34,1. 底栖动物多样性近20年的努力，记录德国一小溪（长4.5km，宽1m）的底栖无脊椎动物达10纲1044种,门/纲 Species 昆虫纲 642 扁形动物（涡虫）50 软体动物（螺类） 6 软体动物（蚌类）12 线形动物类 1,门/纲 Species 线虫动物 125 原生动

12、物 106 环节动物 56 甲壳动物 24 蛛形纲（水螨） 22,35,2. 水生昆虫生物多样性,水生昆虫已知种类仅占昆虫种类总数的3% 种类与数量占底栖动物的60-95% 生活于任何类型的淡水水体，各种各样的小生境中：驰行于水面的黾蝽、尺蝽、豉甲(漂浮生物)；自由生活于水中的龙虱、水龟虫、划蝽(自游生物)；爬行、匍匐、附着、穴居在水域底部石块间的蜉蝣、襀翅虫、石蛾，扁泥甲等，或攀缘在水生维管束植物上的蜻蜓、蚊虫(底栖生物)等。,36,37,水生昆虫生物多样性 cont,昆虫纲13目至少其部分种类的某个发育阶段必须在水生或半水生环境中完成。 13目昆虫与水环境关系的密切程度 我国目前的研究现状

13、(1999),38,水生能力各虫态水生状况 卵 幼虫 蛹 成虫 弹尾目 2 水/陆水/半水生 半水生 蜉蝣目E 1 水水 陆 蜻蜓目 1 水/陆水 陆 半翅目 2 水/陆水/半/陆水/半/陆 直翅目 3 陆半 半 襀翅目P 1 水水 陆 鞘翅目 2 水/ 陆水/ 陆陆水/半/陆 双翅目D 2 水/陆水水/ 陆 陆 膜翅目 2 寄主体内寄主体内 寄主体内 水/ 陆 鳞翅目 2 水水水 陆 广翅目 1 陆水陆 陆 脉翅目 2 陆水陆 陆 毛翅目T 1 水、陆水水 陆,39,欧洲 中美洲 北美洲 中国 世界 蜉蝣目 217 113 650250 2250 蜻蜓目 127448 650400 5500

14、 襀翅目 38720 540313 2300 半翅目 129636 404264 3300 广翅目 621 4370 250 脉翅目 57 62 50 鞘翅目 1072935 1494730 6000 毛翅目 895274 13691000 11000 鳞翅目 5？ 63519？ ？ 双翅目 4000？ 55473857？ ？ TOTAL 6843 2454 113386905? 30650,40,三. 流水生物生物多样性保护,Biodiversity Conservation in Running Water 1993 Bioscience Vol. 43(1) Extinction Rat

15、es of North American Freshwater Fauna 1999 Conservation Biology Vol.13(5),41,北美1/3的鱼类，43%的淡水软体动物（螺、蚌、蜗牛、乌贼）已列入下述名单,灭绝物种 Extinction species 濒危物种 Endangered species 受威胁物种 Threatened species 需特别关注的物种 Species need special concern,42,1. 水生动物的灭绝速度Extinction rates of North American Freshwater Fauna,物种灭绝速率估

16、计 R=1-P 1/n R: 灭绝速率 P：现存物种数占该类群原物种总数的百分数n： 灭绝时间段中的十年数 （100年=10） 每10年的灭绝速率 此模型的缺陷：未考虑外来迁入物种的影响,43,水生动物的灭绝速度cont.,北美的淡水物种灭绝速率是陆生动物的5倍。 Mean FreshwaterTerrestrial Rate and Marine Recent 0.50.1 Future 3.70.8 即使发达国家，生物多样性保护重点在陆生种类 即使发达国家，少关心淡水生态系统,44,我国底栖寡毛类的灭绝,长江中游草型湖泊寡毛类的物种数量原本很丰富，但城郊湖泊随着水体人为富营养化的加剧，造成

17、水草资源的急剧衰减甚至消亡，导致湖泊生境多样性下降，从而使寡毛类物种数锐减。突出的如武汉东湖，其底栖寡毛类由6070年代的18种减至8090年代的11种。,45,影响水生生物多样性的胁迫因子Threats to biodiversity in running water,栖境的破坏 Habitat loss and degradation - 73% 外来种的入侵 Species invasion - 68% 过度的捕猎 Over harvest - 15% 化学(与有机）污染 Chemical pollution - 38% 异种杂交 Hybridization, often related

18、 to species invasions - 38% 地球气候的变化 Global climate change - least predictable Sinister sextet.灾难性六重唱,46,影响水生生物多样的性的胁迫因子Threats to biodiversity in running water,人类活动造成水环境问题 - 水土流失及泥沙入江（森林砍伐、工程建设） - 水体的严重污染 （废水处理不力） - 河湖枯萎 - 地下水位下降 - 湿地日益消失 ,47,人类活动与干扰的主要方式,河流渠道化 水电站或水利灌溉大坝 酷渔滥捕 围湖造田 引种不慎 河岸植被人为退化 各类生

19、产、生活对环境的污染.,48,49,50,溪流渠道化影响水生昆虫物种多样性,51,溪流渠道化影响水生昆虫物种多样性 cont.,52,我国淡水生态系统鱼类物种多样性遭受破坏的情况,遗传多样性水平：杂交不当，许多地方品种已不纯；我国鲤鱼的野生种群已难以找到；多代近亲繁殖，四大家鱼种质资源严重衰退。 物种多样性水平：由于栖境变化，导致不少种类濒于灭绝。如云南异龙湖中的特有种异龙中鲤(Cyprinus yilongensis)已确认灭绝了。,53,我国淡水生态系统鱼类物种多样性遭受破坏的情况 cont.,生态系统多样性水平： 1. 围湖造田，江湖阻隔，湖泊沼泽化 。 2. 不恰当的放养草鱼和环境污染造成湖泊富营养化改变了