新开挖小型池塘中浮游动物群落演替特征及影响因素研究

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 1关键词 1Abstract 1Keywords 1引言 21材料与方法 21.2样品采集和处理 21.3样品鉴定 31.4数据分析 32结果与分析 32.1浮游动物的物种组成 32.2浮游动物优势物种 42.3浮游动物的密度 52.4浮游动物的生物量 63讨论 73.1物种组成变化 73.2现存量变化 8致谢 8参考文献： 9新开挖小型池塘中浮游动物群落演替特征及影响因素研究摘要：随着经济社会的发展以及人们生活水平的提高，城市人工水体的建设逐渐增加，很多高校也在校园内修建小型人工池塘以改善校园环境，但这一类人工水体，具有流动性差、极易受到人为干扰、生态系统不稳定等特点，为了使人工水体的生态系统更加稳定，美化城市环境，我们需要全面了解这一类人工水体的生态系统群落结构的变化过程。本项目选择大学校园新建小型人工池塘为研究地点，对其生态系统和浮游动物群落结构的变化进行全面研究，通过周期性采集水样观察浮游动物的群落结构和综合营养指数测评法来评价水体环境。通过本研究可对城市人工水体的生态系统构建和水质保护提供有效的对策。关键词：浮游动物、群落结构、人工水体、水质评价ResearchontheDynamicSuccessionCharacteristicsandInfluencingFactorsofZooplanktonCommunitiesinNewlyDugSmallPondsAbstract:Withthedevelopmentoftheeconomyandsocietyandtheimprovementofpeople'slivingstandards,theconstructionofartificialwaterbodiesincitieshasgraduallyincreased.Manyuniversitieshavealsobuiltsmallartificialpondsoncampustoimprovethecampusenvironment.However,theseartificialwaterbodieshavecharacteristicssuchaspoorwaterflow,easyhumaninterference,andunstableecosystems.Tomaketheecosystemofartificialwaterbodiesmorestableandbeautifytheurbanenvironment,itisnecessarytofullyunderstandthechangesinthecommunitystructureofthistypeofartificialwaterbody.Thisprojectselectsnewlybuiltsmallartificialpondsonuniversitycampusesastheresearchsiteandconductsacomprehensivestudyontheecosystemandthechangesinthezooplanktoncommunitystructure.Watersamplesarecollectedperiodicallytoobservethezooplanktoncommunitystructureandthecomprehensivenutritionalindexassessmentmethodisusedtoevaluatethewaterenvironment.Throughthisresearch,effectivecountermeasurescanbeprovidedfortheconstructionoftheecosystemandwaterqualityprotectionofurbanartificialwaterbodies.Keywords:Zooplankton,Communitystructure,Artificialwaterbody,Waterqualityassessment引言如今，由于社会经济的发展和城市化进程发展的速度不断加快，新的小型水域生态系统建设逐渐成为城市生态文明建设的重要组成部分。由于城市人工湖泊多属于浅水湖泊，面积相对较小，具有水浅、水量少、流动性差的特点REF_Ref5765\r\h[1]。在水域生态系统中，浮游动物是十分重要的生物类群，是浮游食物网中的非常重要的枢纽REF_Ref30471\r\h[2]。因此，研究浮游生物群落的结构特性和形成过程对于建设城市新的湖泊生态系统以及优化和改善水生环境至关重要。REF_Ref5804\r\h[3]。浮游类动物的群落结构特征，与其所处的水域环境质量有着非常紧密的联系，其物种和数量的变化可以直接或间接的影响到其他高等水生生物的分布和丰度REF_Ref5829\r\h[4]。另外，不同种类的浮游动物一般具有不同的生态位，对环境的变化也有不同适应性REF_Ref5845\r\h[5]。因此，基于浮游生物的社会结构和生物多样性的变化来评价水体的生态环境质量非常重要。目前国内外有许多相关研究REF_Ref5865\r\h[6]。浮游生物作为生态系统健康状况的重要指示物，其多样性可直观反映生物群落对水质变化的响应关系，是评价和监测水质状况的重要指标REF_Ref21013\r\h[7]。作为水生食物网的重要一环，浮游动物群落结构影响着整个水生态系统REF_Ref21039\r\h[8]。浮游动物有个体微小、数量极多、生长周期短且迅速、代谢旺盛等特点REF_Ref21062\r\h[9]，对于水体生态系统的物质循环、能量流动和信息传递都有着十分重要的作用REF_Ref6100\r\h[10]，浮游动物是位于水生态系统食物链相对前面的物种，在物质循环与能量交换和传递中起到非常重要的桥梁作用，浮游动物的构成和结构状况在水生态系统物质循环、能量交换等生态过程有着重要的影响作用REF_Ref6132\r\h[11]。作为水生社会的重要组成部分，它们可以以植物浮游生物和大型水生动物为食，是生产者和二级消费者之间能量转移的主要环节REF_Ref21114\r\h[12]。浮游类动物的群落结构特征，与其所处的水域环境质量有着非常紧密的联系：例如，在营养状态不同的水域中，浮游植物群落的构造各不相同，而生物群落的稳定存在确保了海洋生态系统的健康发展。REF_Ref21140\r\h[13]。因其体积小、结构简单、生长周期短和对水环境变化敏感性和适应性，被广泛用于监测指示水环境状况,其群落结构的质量，如物种的组成、主要物种和物种的多样性，可以反映水环境的变化，通常被认为是监测水质的生物REF_Ref21163\r\h[14]。目前，浮游生物被广泛用于评估水质，恢复湖泊、水库和河流等地面水体的生态，对水生态系统的健康和可持续性起着重要作用。由于浮游动物体型小、预期寿命短、对环境高度敏感REF_Ref21199\r\h[15]。其优势种群及物种多样性可作为反应水体富营养化程度的重要指标REF_Ref21232\r\h[16]。因此，研究浮游动物的种类、密度及群落结构对于水生态系统变化以及水质状况的评价具有重要作用。通过本次调查研究，对采集的数据进行分析，能够为城市新建小型人工池塘的生态保护，环境改善提供重要的数据。1材料与方法1.1研究地点：2022年10月起，在大学校园新建小型人工池塘选定3个典型位点进行浮游动物定量调查研究。3个位点分别位于人工湖的出水口附近，中部和末端，具有较为明显的水流流速变化。其中以出水口附近位点作为对照，三个位点分别为标号为A、B、C。1.2样品采集和处理在2022年10月22日进行采样工作。实验小组在大学校园新建小型人工池塘依据代表性、可行性的原则设置3个不同深度的且具有一定代表性的采样位点选定3个典型位点进行浮游动物调查研究。3个位点分别位于人工湖的出水口附近，中部和末端，具有较为明显的水流流速变化。其中以出水口附近位点作为对照，三个位点分别为标号为A、B、C。采样位点相同水深区域处间隔15m左右的设置三个采样重复，用来减小误差，保证结果准确性。在每个采样点位使用5L采水器获取水样，随后将水样用25号浮游生物网（直径为64μm）对采水器采集的水样进行过滤，此操作重复进行三次。将体积明显减小的样品转移至容量为100mL塑料瓶中，并在瓶身标明编号、采集时间等信息。样品采集完成后，使用4%甲醛溶液固定保存。最后将装有浮游动物样品的塑料样品瓶带回并放置在实验室内。1.3样品鉴定使用虎红钠盐染色剂将浮游动物样品染色，染色24h后用清水清洗样品冲洗掉染色剂和甲醛，转移到计数板内放在显微镜或者解剖镜下进行观察，并对所观察到的浮游动物进行鉴定、分类和计数。当样品中浮游动物密度太高时，参考《淡水浮游生物研究方法》REF_Ref6328\r\h[17]，根据书中所记录的体积抽样法进行计数，抽样结束后，用4%福尔马林溶液将剩余的样品进行固定和保存。参考《中国动物志·淡水桡足类》REF_Ref165278384\r\h[18]、《中国动物志·淡水枝角类》REF_Ref102498295\r\h[19]和《中国淡水轮虫志》REF_Ref165278399\n\h[20]对浮游动物进行鉴定和分类。鉴定过程中记录的桡足类无节幼体可记为1个物种。1.4数据分析使用Excel对密度，生物量数据进行处理，并对生物多样性指数和均匀度指数进行计算，计算并统计禁渔前后的优势度及优势物种。生物多样性采用Shannon-Wiener多样性指数（H＇）REF_Ref165135478\n\h[21]，Pielou均匀度指数（J）REF_Ref165135483\n\h[22]以及物种优势度指数（Y）REF_Ref165135490\n\h[23],计算公式如下：HJ=Y=上述公式中，Ni为第i种的个体数，N表示所有物种个体数的和，fi为该种出现的频度，S为所有样品中的种数总数。当某一物种的优势度Y≥0.02时，可视为优势种REF_Ref165135501\n\h[24]。使用Excel对密度，生物量数据进行处理。2结果与分析2.1浮游动物的物种组成根据数据计算的物种组成显示，2022年10月份轮虫类、枝角类和桡足类物种数都比较少，一共只有8种。2022年11月份轮虫类物种数较多，但是枝角类和桡足类物种数较少，一共有35种。2022年12月份轮虫类，枝角类，桡足类物种数都减少，只有21种。2023年1月份三个类群都大量减少，仅有7种。2023年2月份三个类群的物种数都增加很多，总物种数达到了31种。2023年3月份和4月份的物种数都相对处于稳定的情况，没有明显的增加或者减少，3月份有23种，4月份有26种。2023年5月份轮虫的类的物种减少的较多，枝角类和桡足类两个类群的物种数相对稳定，减少的不多，总物种数为15种。2023年6月份轮虫类和桡足类两个类群物种数减少，没有发现枝角类，三个类群的物种数为11种。2023年7月份和8月份轮虫类的物种数明显增加，枝角类物种数目也略有增加，桡足类物种数相对稳定，7月份总物种数为29种，8月份总物种数为28种。2023年9月份轮虫类的物种数明显下降，枝角类和桡足类两大类群物种数相对稳定，总物种数为21种。2023年10月份轮虫物种数略有增加，枝角类和桡足类物种数相对稳定，总物种数为25种。总体来看，轮虫物种数较多，枝角类和桡足类物种数相对较少。图1浮游动物物种数Figure1Thenumberofzooplanktonspecies2.2浮游动物优势物种优势度分析计算显示，2022年10月份仅有2个优势物种且都是轮虫类，2022年11月份至2023年4月份优势物种相对较多，且数量较稳定，主要的优势物种仍为轮虫。到了2023年5月份和6月份，优势物种明显减少，分别为三种和五种，桡足类为主要的优势物种。进入2023年7月份，气温升高导致水温有一定程度的升高，轮虫，枝角类，桡足类三大类群的浮游动物都有增加，优势物种也相应增加，其中轮虫仍然是主要的优势物种，四个月都是优势物种的是萼花臂尾轮虫Brachionuscalyciflorus，枝角类的主要优势物种为模糊秀体溞Diaphanosoma

dubium，桡足类的的优势物种等形小剑水蚤Microcyclopssubaequalis和桡足类无节幼体Copepodnauplii。表1各个月份浮游动物优势物种物种日期22.1022.1122.123.423.523.623.723.823.923.10角突臂尾轮虫Brachionusangularis√√萼花臂尾轮虫Brachionuscalyciflorus√√√√√√√√蒲达臂尾轮虫Brachionusbudapestiensis√裂足臂尾轮虫Brachionusdiversicornis√√√螺形龟甲轮虫Keratellacochlearis√曲腿龟甲轮虫Keratellavalga√√√尖爪腔轮虫Lecanehamata√√新月腔轮虫Lecanelunaris√√囊形腔轮虫Lecanebulla√√梨形腔轮虫Lecanepyriformis√精致腔轮虫Lecaneelachis√√前节晶囊轮虫Asplanchnapriodonta√√√等刺异尾轮虫Trichocercasimilis√√√√长肢多肢轮虫Polyarthradolichoptera√√针簇多肢轮虫Polyarthratrigla√√√梳状疣毛轮虫Synchaetapectinata√长圆疣毛轮虫Synchaetaoblonga√模糊秀体溞Diaphanosomadubium√√√√锯齿真剑水蚤Eucyclopsmacruroidesdenticulatus√√跨立小剑水蚤Microcyclopsvaricans√√等形小剑水蚤Microcyclopssubaequalis√√√√长节小剑水蚤Microcyclopslongiarticulatus√√广布中剑水蚤Mesocyclopsleuckarti√√√桡足类无节幼体Copepodnauplii√√√√√√√√√√√2.3浮游动物的密度密度计算结果显示，2022年10月份轮虫的密度是0.27ind./L桡足类的密度为1.20ind./L没有发现枝角类浮游动物，整体密度都比较低。2022年11月份轮虫的密度明显增加，达到79.65ind./L是占比最高的浮游动物，出现了枝角类浮游动物，密度为0.10ind./L桡足类的密度也大幅度增加，密度为24.85ind./L。2022年12月份轮虫的密度大幅度降低，仅有2.18ind./L，枝角类和桡足类两大类群的密度也有一定程度的下降，分别为0.06ind./L和0.25ind./L。2023年1月份轮虫，枝角类，桡足类三大类群的密度都处于非常低的水平，分别是0.11ind./L，0.02ind./L，0.01ind./L。2023年2月份与3月份相比，密度有较低程度的增加，轮虫的密度上升到2.40ind./L，占比仍然较高，枝角类和桡足类的密度分别是0.27ind./L和0.56ind./L。2023年3月份和4月份的轮虫，枝角类，桡足类三大类群相比于2月份都出现的明显的增加，轮虫的密度占比较高。2023年5月份轮虫的密度出现明显降低，仅有1.35ind./L，枝角类的密度降低到0.01ind./L，但桡足类的密度大幅度增加，达到25.10ind./L。2023年6月份轮虫和桡足类的密度减少，没有枝角类浮游动物。2023年7月份和8月份轮虫，枝角类，桡足类三大类群的密度相比6月份都在逐渐增加。2023年9月份轮虫，枝角类，桡足类三大类群的密度都出现了非常明显的升高，并且到十个月内的最大值，轮虫的密度达到148.64ind./L，枝角类为7.66ind./L，桡足类的密度增加到42.58ind./L。2023年10月份各物种的密度相比9月份都出现了明显的下降，轮虫的密度为34.08ind./L,枝角类的密度为3.91ind./L，桡足类的密度为24.86ind./L。总体来看，2022年10月份12月份和2023年1月份2月份6月份的密度都处在非常低的水平，2023年3月份4月份7月份8月份和10月份的密度较为稳定。2022年11月份和2023年9月份的密度较高，其中2023年9月份的密度达到最高水平。图2浮游动物密度时间动态变化Fig.2Zooplanktondensity2.4浮游动物的生物量生物量计算结果显示2022年10月份轮虫、枝角类和桡足类生物量都为0mg/L，说明本月三大类群在几乎没有生物量积累。2022年11月份轮虫生物量为0.02mg/L，桡足类为0.08mg/L，枝角类仍为0mg/L，说明轮虫和桡足类有生物量产生。2022年12月份到2023年2月份期间轮虫，枝角类，桡足类三大类群的生物量大多为0mg/L，说明三大类群几乎都没有生物量积累。2023年3月份轮虫生物量开始上升为0.02mg/L，但枝角类和桡足类的生物量没有出现明显的上升。2023年4月份轮虫生物量维持在0.02mg/L，桡足类的生物量相比前几个月上升到0.01mg/L，枝角类仍然没有生物量积累。2023年5月份桡足类生物量出现了明显的上升达到0.09mg/L，是占比最高的种类，轮虫的生物量降低到0mg/L，枝角类依然没有生物量积累。2023年6月份桡足类生物量又下降到0.01mg/L，轮虫和枝角类未出现。2023年7月份至9月份期间，轮虫，枝角类，桡足类三大类群的生物量都出现明显的增加，且逐月上升，并且9月份轮虫，枝角类，桡足类三大类群的生物量都达到最大值，分别是0.07mg/L，0.14mg/L，0.09mg/L，且枝角类的生物量占比最高。2023年10月份虫，枝角类，桡足类三大类群的生物量相比9月份都有一定程度的下降。总体来看2023年7月份至10月份各物种的生物量较高，其他月份的生物量较低，其中2023年9月份各物种的生物量达到最大值。图3浮游动物生物量时间动态变化Fig.3Zooplanktonbiomass3讨论3.1物种组成变化浮游动物是生态系统的关键组成部分，是食物网中的关键中介，它在浮游植物的丰度和组成中起调节作用，同时也是更高营养级的优质食物来源REF_Ref6567\n\h[25]。2022年10月份起始阶段，轮虫，枝角类，桡足类三大类群物种数都处在较低低水平，此时的外界环境条件相对较差，因此各物种都没有很多，总物种数仅有8种。2022年11月份轮虫的物种数大幅增加，成为了本月的优势物种，物种数达到25种，枝角类和桡足类的物种数也有一定程度的升高，但增长幅度较小，总物种数为35种。该月的水温相对适宜为浮游动物提供了良好的物理环境基础相比之下。2022年12月份，轮虫物种数下降，枝角类物种数有小幅上升，桡足类数量变化不大，仍维持在相对较低的水平。2023年1月份，所有物种的数量都处在较低的水平。此时的外界环境可能发生了变化，1月份的气温相对较低，不利于使轮虫，枝角类，桡足类的生存，因此各物种数都较少，总物种数仅有8种。到了2023年2月份轮虫，枝角类，桡足类三大类群的物种数都出现了明显的增加，总物种数达到了31种。2023年3月份至4月份期间，轮虫和枝角类，桡足类物种数与2月份相比有一定程度的下降，但保持相对稳定，此时的外界环境条件相对稳定，因此三大类群的物种数也相对稳定。2023年5月份至6月份物种数出现了下降的趋势，6月份没有发现枝角类。外界环境的变化不利于浮游动物的生存，导致物种数减少。2023年7月份至8月份，轮虫和枝角类，桡足类物种数相比5月份和6月份有明显的增加，7月份和8月份的优势物种都为轮虫，总物种分别达到28和2种，此时，进入夏季，夏季水温的升高更有利于浮游动物的生存，因此三大类群的浮游动物物种数都出现了明显的增加。2023年9月份和10月份，物种数有一定程度的降低，但优势物种仍为轮虫，此时进入秋季，气温相较于夏季相对较低，因此水温也有一定程度的降低，影响了浮游动物生存，因此浮游动物的物种数减少，但总体相对稳定，秋季水温比较适宜轮虫、枝角类和桡足类的生长繁殖REF_Ref165135539\n\h[26]，9月和10月的物种数分别为21和25种。从整体变化趋势来看，轮虫类、枝角类和桡足类的物种组成变化受多种因素影响。环境因素是主导物种数量变化的关键。水温是影响浮游动物群落分布的重要环境因子，浮游动物对温度的敏感度较高REF_Ref6612\n\h[27]，适宜的温度促进生物繁殖，不适宜的温度则抑制其生长。溶解氧浓度影响生物的呼吸作用，低溶解氧可能导致生物缺氧死亡，高溶解氧则有利于生物生存。营养盐含量也是浮游动物生长所必需的物质基础，营养盐充足时生物就能够快速繁殖，缺乏时就会限制种群增长。种间竞争也在物种组成变化中发挥着重要作用，浮游动物内部的捕食及竞争关系对于总量控制和物种组成具有很重要的影响REF_Ref6629\n\h[28]。轮虫类、枝角类和桡足类在生态系统中存在资源竞争关系，包括对食物、生存空间等资源的争夺。浮游动物作为水生生态系统的重要组成部分，其组成变化不仅影响自身种群的兴衰，还通过食物链传递，对更高营养级生物乃至整个生态系统的结构和功能产生深远影响。它们的数量变化会影响以它们为食的鱼类等生物的食物来源，进而影响整个生态系统的能量流动和物质循环。总体来看，2022年10月至2023年10月期间轮虫类、枝角类和桡足类的物种组成呈现出复杂的动态变化，受水体温度、透明度、pH、总磷、总氮、氨氮和磷酸盐等因素的影响REF_Ref6652\n\h[29]。3.2现存量变化根据调查显示，浮游动物的密度和生物量从2022年10月份起至2023年10月份，基本保持增长的趋势，其中2023年7月份之前，轮虫，枝角类，桡足类三大类群的密度都处在较低的水平，2023年7月份之后出现明显的增长，2023年9月份达到密度的最大值。同时生物量在2023年7月份之前的水平也相对较低，7月份开始出现明显的增长，也在2023年9月份达到密度的最大值。整体的密度和生物量偏低，在2023年7月份之前没有较为明显的增长。参考文献：顾晓丽,乔启成,余永昌,等.人工湖早期水体和沉积物中微生物分布的关键驱动因子研究[J].环境工程技术学报,2025,15(01):130-140.熊露莉,关志为,周源远,等.鄱阳湖碟形湖浮游动物群落结构的空间及季节性水文变化规律[J].南昌大学学报(理科版),2025,49(02):184-197.郭超,李为,等.城市新建湖泊浮游动物群落结构特征及其驱动因素——以南通紫琅湖为例[J].生物资源,2022,44(02):141-153.AstasioBTD,'J,RudstamLG,etal.AninsitutestoftheeffectsoffoodqualityonDaphniapopulationgrowth[J].Hydrobiologia,1995,307(1-3):221-230.张皓.辽河口浮游动物多样性的时空分布特征及成因[D].大连海洋大学,2016.李钥,李秋华,陈文生,王安平,孙荣国,等.贵州三板溪水库后生浮游动物群落结构的动态变化[J].湖泊科学,2016,28(2):340-349.王婷,丁玲,郑磊夫.长江口浮游生物群落结构特征及水质评价[J/OL].水产科技情报,1-11.[2025-05-05]./kcms/detail/31.1250.S.20250422.0820.002.html.杨宇峰,黄祥飞.浮游动物生态学研究进展[J].湖泊科学,2000,(01):81-89.吴转璋,朱超,唐萍,杨晓冉,等.巢湖湖区浮游动物群落结构及其水质评价[J].能源环境保护,2022,36(04):109-116张晟曼,何培民,刘金林,等.上海城市河流浮游动物季节变化及其与环境因子的关系[J].水生态学杂志,2022,43(05):42-48.王硕.渭河流域综合生态风险评价[D].陕西师范大学,2019.郭坤,彭婷,罗静波,杨德国,等.长湖浮游动物群落结构及其与环境因子的关系[J].海洋与湖沼,2017,48(01):40-49.刘双爽,陈诗越,姚敏,等.水生生物群落所揭示的湖泊水环境状况——以东平湖为例[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