沅水浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究

沅水浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究

元水來自貴州。全長1288公里，總落差1533米。河流的主導(dǎo)水流從西南向東北，彎曲系數(shù)為2.0。德山以上流域面積為90萬人/公頃，包括西部、貴州東部、重慶東南部和鄂西的一些地區(qū)。沅水流域水力資源豐富,在洞庭湖水系湘資沅澧四水中,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%,是我國十二大水電基地之一。近年來,隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、人口的劇增以及流域的水電開發(fā),勢必對(duì)沅水流域的水體環(huán)境產(chǎn)生影響。浮游植物是水域中生命有機(jī)體的初級(jí)生產(chǎn)者,是水生動(dòng)物食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),它的區(qū)系組成不僅反映了水環(huán)境的特征,同時(shí)又影響著該水域的動(dòng)物區(qū)系組成。其群落結(jié)構(gòu)的變化,是反映水環(huán)境狀況的重要指標(biāo)。有關(guān)沅水浮游植物的研究尚未見報(bào)道,筆者旨在通過周年的季度采樣對(duì)沅水浮游植物群落結(jié)構(gòu)作初步研究,為更好地了解沅水水產(chǎn)資源的變動(dòng)情況,也為沅水漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及水環(huán)境保護(hù)提供一些理論依據(jù)。1材料和方法1.1采樣站-號(hào)站位根據(jù)沅水流域的水文特點(diǎn)、城鎮(zhèn)發(fā)展情況以及水生生物的生態(tài)習(xí)性,本次調(diào)查共設(shè)置9個(gè)采樣站(革東、掛治、托口、黔城、洪江、辰溪、沅陵、凌津?yàn)?、牛鼻?(圖1)。其中,上游3個(gè)采樣站、中游4個(gè)、下游1個(gè)、入洞庭湖口1個(gè),按從上游至下游的順序依次命名為Ⅰ-Ⅸ號(hào)站位。設(shè)站原則除能代表整條河流外還兼顧已建水電站的上下游。于2005年3月、6月、9月、12月(分別代表春、夏、秋、冬季)對(duì)沅水浮游植物進(jìn)行調(diào)查,每月下旬定點(diǎn)采樣一次。1.2浮游植物細(xì)胞密度檢測根據(jù)河流的寬度來確定每個(gè)樣站的采樣斷面數(shù),寬度小于50m的樣站取中間一個(gè)斷面的水樣,大于50m的取中間和河邊兩個(gè)斷面的水樣。浮游植物定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)撈取,樣品只用于種類的分析和鑒定。定量樣品用水生81型有機(jī)玻璃采水器(5000mL)按0.5m間隔分層采水,一般取3～4層水樣?；旌虾笕?000mL立即加15mL魯哥氏液固定,帶回室內(nèi)沉淀48h,再濃縮至30mL。分析時(shí)均勻取0.1mL用浮游植物計(jì)數(shù)框在光學(xué)顯微鏡(×40)下觀察計(jì)數(shù),然后按照相關(guān)公式換算藻類細(xì)胞密度及生物量。藻類種類鑒定參照胡鴻鈞等的方法。浮游植物多樣性指數(shù)的計(jì)算采用Shannon-Wiener公式:H′=?∑i=1nni/Nlog2ni/NΗ′=-∑i=1nni/Νlog2ni/Ν式中:H′為群落多樣性指數(shù),ni=i種物種的密度,N為群落所有物種的總密度2結(jié)果2.1浮游植物的類型2.1.1綠藻、藍(lán)藻和裸藻總體分布本研究共采集到浮游植物147種,其中硅藻有64種,占43.53%;綠藻54種,占36.73%;藍(lán)藻22種,占14.97%;裸藻3種,占2.04%;甲藻1種,占0.68%;黃藻3種,占2.04%。2.1.2最低值的時(shí)間浮游植物種類組成在各站間的變化不大(表1)。同季節(jié)對(duì)比,春季和秋季種類數(shù)最高值均在革東,分別為26種和45種,最低值均在沅陵,分別為13種和15種;夏季也是革東種類數(shù)最高,有21種,最低值出現(xiàn)在黔城,有11種;而冬季則是掛治的42種居全江段最高,最低值也在黔城,只有11種。從綠藻門、藍(lán)藻門、硅藻門這三種主要門類的組成比例看,綠藻門的種類數(shù)從上游至下游呈遞減趨勢,而藍(lán)藻和硅藻種類數(shù)從上游至下游則呈遞增趨勢。2.1.3浮游植物種類組成浮游植物種類組成隨季節(jié)變化而產(chǎn)生較大變化(表2),其中春季45種,以硅藻門最多22種,占48.89%,其次是綠藻門16種,占35.56%;夏季種類增長到54種,硅藻門仍為主要種類,有24種,占44.4%;秋季浮游植物種類達(dá)到最大值116種,也是硅藻門和綠藻門占大多數(shù),48種和41種,分別占41.38%和35.34%,藍(lán)藻門種類數(shù)有所上升,達(dá)到了21種;冬季種類數(shù)有所減少,為86種,各藻門種類均占一定比例,但硅藻門、綠藻門仍然是主要種類,分別占38.37%和32.56%。由此可見,沅水浮游植物種類組成隨季節(jié)變化而變化,生物種類最高出現(xiàn)在秋季,最低出現(xiàn)在春季,各季節(jié)的種類均以硅藻門和綠藻門為主。2.2浮游生物的可用數(shù)量2.2.1藻體的密度沅水浮游植物的密度為3.0×103ind./L～1.74×106ind./L,平均密度為2.21×105ind./L。其中,藍(lán)藻的密度為1.33×105ind./L,占60.18%;硅藻的密度為6.5×104ind./L,占29.41%;綠藻的密度為1.1×104ind./L,占4.98%;甲藻的密度為6.0×103ind./L,占2.71%;黃藻的密度為4.0×103ind./L,占1.81%;裸藻的密度為2.0×103ind./L,僅占0.91%。2.2.2游植物的生物量沅水浮游植物的生物量為0.004mg/L～22.9mg/L。平均生物量為3.97mg/L。各門浮游植物中,藍(lán)藻的生物量最大,為3.42mg/L,占86.11%;硅藻次之,為0.54mg/L,占13.54%;綠藻和甲藻分別為0.005mg/L和0.004mg/L,分別占0.13%和0.09%;裸藻和黃藻最少,分別為0.003mg/L和0.002mg/L,所占比例分別為0.07%和0.04%。2.2.3水浮游植物的種類及密度特征浮游植物密度在第Ⅸ站(牛鼻灘)最高,為6.03×105ind./L。其次為第Ⅱ站(掛治)的3.93×105ind./L及第Ⅳ站(黔城)的3.83×105ind./L。除掛治站和黔城站外,沅水浮游植物從上游至下游大體呈遞增趨勢。藻類的豐度及群落結(jié)構(gòu)由水環(huán)境中污染物質(zhì)和營養(yǎng)鹽含量所決定。第Ⅸ站位于沅水入洞庭湖湖口附近,可能是受湖泊較高營養(yǎng)鹽含量的影響。生物量也是第Ⅸ站最高,為29.6mg/L,明顯高于其他采樣站;除第Ⅱ站和Ⅳ站稍高外,其他7個(gè)采樣站的生物量相差不大(圖2)。藍(lán)藻、硅藻和綠藻三門主要藻類的現(xiàn)存量在各站的變化趨勢完全不同(圖3)。密度方面,硅藻的密度從上游至下游呈遞增趨勢,綠藻從上游至下游呈遞減趨勢,而藍(lán)藻的密度則呈無規(guī)律變化。對(duì)于生物量而言,硅藻從上游至下游大體呈遞增趨勢,綠藻的生物量在各站間變化不大,而藍(lán)藻的生物量也是呈無規(guī)律變化。2.2.4冬季和春季分布沅水浮游植物的密度秋季最大,為4.64×105ind./L;夏季最少為1.6×104ind./L;春季和冬季很接近,分別為1.94×105ind./L和2.1×105ind./L。生物量則是冬季最大,為12.86mg/L,且遠(yuǎn)大于其他三季,最小的在夏季,僅為0.2mg/L。(表3)2.3優(yōu)勢種的分布沅水浮游植物優(yōu)勢種為硅藻門中的巴豆葉脆桿藻(Fragilariacrotonensis)、顆粒直鏈硅藻(Melosiragranulata)、鈍脆桿藻(Fragilariacapucina)、美麗星桿藻(Asteronellaformosa)、細(xì)星桿藻(Asteronellagracillima),藍(lán)藻門中的泥污顫藻(Oscillatorialimosa)、銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa),以及綠藻門中的格孔單突盤星藻(Pediastrumsimplexvar.clathratum)。除黔城站是以銅綠微囊藻為優(yōu)勢種外,其他各站優(yōu)勢種的分布情況是一致的,均以巴豆葉脆桿藻和顆粒直鏈硅藻為主要優(yōu)勢種(表4)。浮游植物優(yōu)勢種群在各季間的變化不盡相同(表4)。巴豆葉脆桿藻在四季為優(yōu)勢種;美麗星桿藻、鈍脆桿藻和細(xì)星桿藻只在春季成為優(yōu)勢種;銅綠微囊藻除春季外在其他季節(jié)都成為優(yōu)勢種;顆粒直鏈藻在春季、秋季、冬季為優(yōu)勢而在夏季數(shù)量減少;泥污顫藻在春季、冬季成為優(yōu)勢種,格孔單突盤星藻在秋季、冬季成為優(yōu)勢種。2.4年、月、年、夏季分布沅水9個(gè)采樣站浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)值見表5,指數(shù)在1～2之間變動(dòng),平均值為1.38。其中,革東站的年平均值最大,為1.59;黔城站最小,為1.13。從季節(jié)變化看,多樣性指數(shù)變化是冬季>秋季>春季>夏季。多樣性指數(shù)最高的冬季為1.64,最低的夏季為1.11。3討論3.1浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征沅水浮游植物的種類組成中,硅藻門和綠藻門的種類最多,二者共有118種,占種類組成的80.27%。這與國內(nèi)許多河流藻類的組成一致。密度和生物量上則以藍(lán)藻門和硅藻門占巨大優(yōu)勢,二者的密度和生物量之和分別占浮游植物總平均密度和生物量的89.31%和99.63%。這與許多水庫中藻類組成類似。表明沅水浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征已與水庫接近。這可能是沅水水電梯級(jí)開發(fā)后河流形態(tài)特征由河流型向湖泊型(即水庫)轉(zhuǎn)變所致。3.2巴豆葉脆桿藻的大量出現(xiàn),但密度沒有明確的季節(jié)和濃度一般認(rèn)為浮游植物或多或少存在時(shí)空上的不規(guī)則分布,這是由諸如溫度、水流和光照等各種環(huán)境因子和種間關(guān)系作用的結(jié)果。與MontecinoandCabrera研究結(jié)果一樣,本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)春、冬季占優(yōu)勢的顆粒直鏈藻在夏季大大減少。Parker等提出直鏈藻種群的減少是由于硅的可得性的降低所引起,但是本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)在顆粒直鏈藻減少的同時(shí)伴隨著另外一種硅藻——巴豆葉脆桿藻的大量出現(xiàn),所以種間競爭可能是主要的影響因素,后者更適應(yīng)于相對(duì)較高的水溫。巴豆葉脆桿藻在一周年中都是優(yōu)勢種,但其密度存在明顯的季節(jié)變化。春季巴豆葉脆桿藻平均密度為1.39×105ind./L;夏季上升到2.08×106ind./L;秋、冬季分別下降到7.9×104ind./L和1.2×104ind./L?？梢?高溫更加有利于巴豆葉脆桿藻的繁殖。銅綠微囊藻的平均密度在夏、秋季居所有藻類之首,而在冬季很少,這與一般藍(lán)藻的變化規(guī)律一致。美麗星桿藻和細(xì)星桿藻是春季的主要優(yōu)勢種,但在夏季很少出現(xiàn),這也主要是受水溫的影響。3.3浮游植物生物量加大,流速增沅水干流規(guī)劃布局從上游至下游按15個(gè)梯級(jí)進(jìn)行水電開發(fā),目前已有6座水電站建成或在建。這些工程將使江段水域由河流型向湖泊型(即水庫)轉(zhuǎn)變,以致形成諸多庫區(qū)。庫區(qū)形成以后,江段面積將增大,水流變緩。本次調(diào)查中,第Ⅱ站(掛治)與第Ⅳ站(黔城)的浮游植物密度和生物量明顯高于