沅水浮游植物群落结构研究

沅水浮游植物群落结构研究

元水来自贵州。全长1288公里，总落差1533米。河流的主导水流从西南向东北，弯曲系数为2.0。德山以上流域面积为90万人/公顷，包括西部、贵州东部、重庆东南部和鄂西的一些地区。沅水流域水力资源丰富,在洞庭湖水系湘资沅澧四水中,是水量最大的河流,其水量占洞庭湖水系的40%,干流占全流域60%,是我国十二大水电基地之一。近年来,随着工农业的发展、人口的剧增以及流域的水电开发,势必对沅水流域的水体环境产生影响。浮游植物是水域中生命有机体的初级生产者,是水生动物食物链的基础环节,它的区系组成不仅反映了水环境的特征,同时又影响着该水域的动物区系组成。其群落结构的变化,是反映水环境状况的重要指标。有关沅水浮游植物的研究尚未见报道,笔者旨在通过周年的季度采样对沅水浮游植物群落结构作初步研究,为更好地了解沅水水产资源的变动情况,也为沅水渔业的可持续发展及水环境保护提供一些理论依据。1材料和方法1.1采样站-号站位根据沅水流域的水文特点、城镇发展情况以及水生生物的生态习性,本次调查共设置9个采样站(革东、挂治、托口、黔城、洪江、辰溪、沅陵、凌津滩、牛鼻滩)(图1)。其中,上游3个采样站、中游4个、下游1个、入洞庭湖口1个,按从上游至下游的顺序依次命名为Ⅰ-Ⅸ号站位。设站原则除能代表整条河流外还兼顾已建水电站的上下游。于2005年3月、6月、9月、12月(分别代表春、夏、秋、冬季)对沅水浮游植物进行调查,每月下旬定点采样一次。1.2浮游植物细胞密度检测根据河流的宽度来确定每个样站的采样断面数,宽度小于50m的样站取中间一个断面的水样,大于50m的取中间和河边两个断面的水样。浮游植物定性样品用25#浮游生物网捞取,样品只用于种类的分析和鉴定。定量样品用水生81型有机玻璃采水器(5000mL)按0.5m间隔分层采水,一般取3～4层水样。混合后取1000mL立即加15mL鲁哥氏液固定,带回室内沉淀48h,再浓缩至30mL。分析时均匀取0.1mL用浮游植物计数框在光学显微镜(×40)下观察计数,然后按照相关公式换算藻类细胞密度及生物量。藻类种类鉴定参照胡鸿钧等的方法。浮游植物多样性指数的计算采用Shannon-Wiener公式:H′=−∑i=1nni/Nlog2ni/NΗ′=-∑i=1nni/Νlog2ni/Ν式中:H′为群落多样性指数,ni=i种物种的密度,N为群落所有物种的总密度2结果2.1浮游植物的类型2.1.1绿藻、蓝藻和裸藻总体分布本研究共采集到浮游植物147种,其中硅藻有64种,占43.53%;绿藻54种,占36.73%;蓝藻22种,占14.97%;裸藻3种,占2.04%;甲藻1种,占0.68%;黄藻3种,占2.04%。2.1.2最低值的时间浮游植物种类组成在各站间的变化不大(表1)。同季节对比,春季和秋季种类数最高值均在革东,分别为26种和45种,最低值均在沅陵,分别为13种和15种;夏季也是革东种类数最高,有21种,最低值出现在黔城,有11种;而冬季则是挂治的42种居全江段最高,最低值也在黔城,只有11种。从绿藻门、蓝藻门、硅藻门这三种主要门类的组成比例看,绿藻门的种类数从上游至下游呈递减趋势,而蓝藻和硅藻种类数从上游至下游则呈递增趋势。2.1.3浮游植物种类组成浮游植物种类组成随季节变化而产生较大变化(表2),其中春季45种,以硅藻门最多22种,占48.89%,其次是绿藻门16种,占35.56%;夏季种类增长到54种,硅藻门仍为主要种类,有24种,占44.4%;秋季浮游植物种类达到最大值116种,也是硅藻门和绿藻门占大多数,48种和41种,分别占41.38%和35.34%,蓝藻门种类数有所上升,达到了21种;冬季种类数有所减少,为86种,各藻门种类均占一定比例,但硅藻门、绿藻门仍然是主要种类,分别占38.37%和32.56%。由此可见,沅水浮游植物种类组成随季节变化而变化,生物种类最高出现在秋季,最低出现在春季,各季节的种类均以硅藻门和绿藻门为主。2.2浮游生物的可用数量2.2.1藻体的密度沅水浮游植物的密度为3.0×103ind./L～1.74×106ind./L,平均密度为2.21×105ind./L。其中,蓝藻的密度为1.33×105ind./L,占60.18%;硅藻的密度为6.5×104ind./L,占29.41%;绿藻的密度为1.1×104ind./L,占4.98%;甲藻的密度为6.0×103ind./L,占2.71%;黄藻的密度为4.0×103ind./L,占1.81%;裸藻的密度为2.0×103ind./L,仅占0.91%。2.2.2游植物的生物量沅水浮游植物的生物量为0.004mg/L～22.9mg/L。平均生物量为3.97mg/L。各门浮游植物中,蓝藻的生物量最大,为3.42mg/L,占86.11%;硅藻次之,为0.54mg/L,占13.54%;绿藻和甲藻分别为0.005mg/L和0.004mg/L,分别占0.13%和0.09%;裸藻和黄藻最少,分别为0.003mg/L和0.002mg/L,所占比例分别为0.07%和0.04%。2.2.3水浮游植物的种类及密度特征浮游植物密度在第Ⅸ站(牛鼻滩)最高,为6.03×105ind./L。其次为第Ⅱ站(挂治)的3.93×105ind./L及第Ⅳ站(黔城)的3.83×105ind./L。除挂治站和黔城站外,沅水浮游植物从上游至下游大体呈递增趋势。藻类的丰度及群落结构由水环境中污染物质和营养盐含量所决定。第Ⅸ站位于沅水入洞庭湖湖口附近,可能是受湖泊较高营养盐含量的影响。生物量也是第Ⅸ站最高,为29.6mg/L,明显高于其他采样站;除第Ⅱ站和Ⅳ站稍高外,其他7个采样站的生物量相差不大(图2)。蓝藻、硅藻和绿藻三门主要藻类的现存量在各站的变化趋势完全不同(图3)。密度方面,硅藻的密度从上游至下游呈递增趋势,绿藻从上游至下游呈递减趋势,而蓝藻的密度则呈无规律变化。对于生物量而言,硅藻从上游至下游大体呈递增趋势,绿藻的生物量在各站间变化不大,而蓝藻的生物量也是呈无规律变化。2.2.4冬季和春季分布沅水浮游植物的密度秋季最大,为4.64×105ind./L;夏季最少为1.6×104ind./L;春季和冬季很接近,分别为1.94×105ind./L和2.1×105ind./L。生物量则是冬季最大,为12.86mg/L,且远大于其他三季,最小的在夏季,仅为0.2mg/L。(表3)2.3优势种的分布沅水浮游植物优势种为硅藻门中的巴豆叶脆杆藻(Fragilariacrotonensis)、颗粒直链硅藻(Melosiragranulata)、钝脆杆藻(Fragilariacapucina)、美丽星杆藻(Asteronellaformosa)、细星杆藻(Asteronellagracillima),蓝藻门中的泥污颤藻(Oscillatorialimosa)、铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa),以及绿藻门中的格孔单突盘星藻(Pediastrumsimplexvar.clathratum)。除黔城站是以铜绿微囊藻为优势种外,其他各站优势种的分布情况是一致的,均以巴豆叶脆杆藻和颗粒直链硅藻为主要优势种(表4)。浮游植物优势种群在各季间的变化不尽相同(表4)。巴豆叶脆杆藻在四季为优势种;美丽星杆藻、钝脆杆藻和细星杆藻只在春季成为优势种;铜绿微囊藻除春季外在其他季节都成为优势种;颗粒直链藻在春季、秋季、冬季为优势而在夏季数量减少;泥污颤藻在春季、冬季成为优势种,格孔单突盘星藻在秋季、冬季成为优势种。2.4年、月、年、夏季分布沅水9个采样站浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数值见表5,指数在1～2之间变动,平均值为1.38。其中,革东站的年平均值最大,为1.59;黔城站最小,为1.13。从季节变化看,多样性指数变化是冬季>秋季>春季>夏季。多样性指数最高的冬季为1.64,最低的夏季为1.11。3讨论3.1浮游植物群落结构特征沅水浮游植物的种类组成中,硅藻门和绿藻门的种类最多,二者共有118种,占种类组成的80.27%。这与国内许多河流藻类的组成一致。密度和生物量上则以蓝藻门和硅藻门占巨大优势,二者的密度和生物量之和分别占浮游植物总平均密度和生物量的89.31%和99.63%。这与许多水库中藻类组成类似。表明沅水浮游植物群落结构特征已与水库接近。这可能是沅水水电梯级开发后河流形态特征由河流型向湖泊型(即水库)转变所致。3.2巴豆叶脆杆藻的大量出现,但密度没有明确的季节和浓度一般认为浮游植物或多或少存在时空上的不规则分布,这是由诸如温度、水流和光照等各种环境因子和种间关系作用的结果。与MontecinoandCabrera研究结果一样,本次调查发现春、冬季占优势的颗粒直链藻在夏季大大减少。Parker等提出直链藻种群的减少是由于硅的可得性的降低所引起,但是本次调查发现在颗粒直链藻减少的同时伴随着另外一种硅藻——巴豆叶脆杆藻的大量出现,所以种间竞争可能是主要的影响因素,后者更适应于相对较高的水温。巴豆叶脆杆藻在一周年中都是优势种,但其密度存在明显的季节变化。春季巴豆叶脆杆藻平均密度为1.39×105ind./L;夏季上升到2.08×106ind./L;秋、冬季分别下降到7.9×104ind./L和1.2×104ind./L。可见,高温更加有利于巴豆叶脆杆藻的繁殖。铜绿微囊藻的平均密度在夏、秋季居所有藻类之首,而在冬季很少,这与一般蓝藻的变化规律一致。美丽星杆藻和细星杆藻是春季的主要优势种,但在夏季很少出现,这也主要是受水温的影响。3.3浮游植物生物量加大,流速增沅水干流规划布局从上游至下游按15个梯级进行水电开发,目前已有6座水电站建成或在建。这些工程将使江段水域由河流型向湖泊型(即水库)转变,以致形成诸多库区。库区形成以后,江段面积将增大,水流变缓。本次调查中,第Ⅱ站(挂治)与第Ⅳ站(黔城)的浮游植物密度和生物量明显高于