济南流域轮虫群落结构及多样性的研究

    王博涵等

    

    

    

    摘要：通过对山东省济南流域19个采样点位的轮虫进行调查研究并利用轮虫香农维纳指数、均匀度指数对济南水质进行评价，结果表明：济南流域共鉴定出轮虫种类17属30种，主要以龟甲轮属和臂尾轮属为主。轮虫密度2.0～453.0 ind./L，平均值为114.4 ind./L。轮虫香农维纳指数和均匀度指数都具有显著的空间分布规律，香农维纳指数范围为0.917～3.644，平均值为2.752；均匀度指数范围为0.857～1.608，平均值为0881。济南流域轮虫香农维纳指数和均匀度指数相对较低，通过综合分析认为济南流域水体受到不同程度污染。

    关键词：济南流域；轮虫；群落结构；多样性指数

    轮虫是水生生物中浮游动物的重要组成部分，具有分布广泛、繁殖迅速、发育时间短等特点，是大多数水生生物和鱼类的开口饵料，在生态系统中起着重要作用。轮虫是水体污染的重要指示物，对环境变化较敏感，因此在水环境监测中被广泛应用[1-3]。

    目前国内针对河流生态系统中轮虫群落的研究报道相对较多[4-5]，但对济南流域轮虫群落研究相对较少[6]。此外，济南市多年来水生态人为干扰严重，水生态环境恶化，为了更好地制定相关治理措施，需要对水生态进行全面的评价。轮虫由于具有对环境相应敏感、方便采集等特点，可作为很好的模式生物来评价水生态的健康状况。为此笔者于2014年5月对济南流域轮虫群落结构进行了野外调查，并对水质状况进行分析评价，以期为济南流域水环境治理提供基础理论数据。

    1材料与方法

    1.1采样点设置

    济南市位于北纬36°40′，东经117°00′，地处中纬度地带，其地势为南部高北部低。山地丘陵约有3 000 km2，平原约有5 000 km2。根据济南河流的地理特征，在济南重要景区和各区县，共设立19个采样点位（J1～J19）（见图1）。

    1.2样本的采集与鉴定

    用采水器在各水层采混合水样100 L，用25号浮游生物网过滤，将滤取的样本放入100 mL标本瓶中，加4%～5%的甲醛溶液固定。固定的样本在室内静止24 h后虹吸上清液，浓缩至50 mL。根据相关文献[7-10]在100～1 000倍Olympus—CX21生物显微镜下鉴定轮虫种类并记录数量。

    1.3数据处理与分析

    采用Biodiversity Profession 2.0计算Shannon-Weaner-多样性指数（H）、Pielou均匀度指数（J） [11-12]。采样点位、轮虫密度和多样性指数的空间分布在ArcMap 9.3上实现。

    水质评价标准：H>3为轻污染或清洁，1≤H≤3为中污染，0≤H≤1为重污染。

    图1济南流域采样点位分布图

    2结果

    2.1济南流域轮虫的物种组成

    济南市周边水域共鉴定出轮虫17属30种。其中臂尾轮属4种、晶囊轮属3种、水轮属3种、龟甲轮属 2种、彩胃轮属 2种、三肢轮属2种、腔轮属 2种、多肢轮属 1种、无柄轮属 1种、其他轮属10种，分别占轮虫总属的 13%、10 %、10 %、7%、 7%、 7%、 7%、3%、3 %和 33 %。在此次调查中，曲腿龟甲轮虫、卵形彩胃轮虫、长肢多肢轮虫和角突臂尾轮虫为优势种。轮虫种类数在各采样点的分布范围为2～15个，平均种类数为8个，其中点位 J10检出的轮虫种类数最多，为15个。

    2.2轮虫密度

    由图2可知，济南流域轮虫密度在各采样点的分布状况。在19个采样点中，轮虫密度范围在2.0～453.0 ind./L，密度平均值为114.4 ind./L。其中J18点位轮虫密度最高，为453.0 ind./L，J1点位轮虫密度最小，为2.0 ind./L。

    图2济南流域轮虫密度分布图

    2.3轮虫多样性指数

    如图3所示，济南流域轮虫香农维纳多样性指数和均匀度指数相对较低。香农维纳指数（H）范围为0.917～3.644，均值为2.752。均匀度指数（J）范围为0.857～1.608，均值为0.881。香农维纳指数与均匀度指数最高值均出现在J10采样点位，最低值均出现在J9采样点位。采样点位中J1和J9香农维纳指数均小于1，依据评价标准为重污染；其他点位香农维纳指数在1～3之间，依据评价标准为中污染。

    图3济南流域香农维纳指数、均匀度指数分布图

    3讨论

    有研究表明，轮虫香农维纳指数和均匀度指数能在一定程度上反映水质的状况，数值越大，轮虫群落结构相对稳定，水质相对较好，反之则水质相对较差。本次调查数据表明，济南流域共有轮虫17属30种，轮虫密度平均值为114.4 ind./L，轮虫香农维纳指数平均值为2.752，均匀度指数平均值为0.881。从轮虫种类组成和密度来看，轮虫的群落结构与国内其他河流的较为相似[13-14]，具有典型河流轮虫群落结构特征。从多样性来看，香农维纳多样性指数和均匀度指数都相对较低，这表明轮虫群落结构相对不稳定，水质相对较差，受污染较严重。此外，济南流域轮虫种类以臂尾轮属和龟甲轮属居多，这两个属的轮虫都是典型的污染指示种。在此次调查中，在一些采样点位还检出了寡营养型水体指示种-独角聚花轮虫和富营养型水体的指示种-卜氏晶囊轮虫。这表明济南流域部分水体已经出现不同程度的营养化。

    在自然水域环境中，轮虫主要以浮游植物（藻类）、细菌、有机碎屑等为食。在轮虫的食物链中，浮游植物通过上行效应来直接影响轮虫的群落结构。温度是影响轮虫群落结构最重要的环境因子之一，温度一方面通过影响浮游植物的繁殖来间接影响轮虫的种群结构，另一方面通过影响轮虫休眠卵的孵化率来影响轮虫种群的周转速率。在一定范围内温度升高，轮虫的种类和现存量增加，因此，一般在温度回升的春季常形成轮虫种群的指数增长。在天然水域中的竞争者（枝角类等）和捕食者（剑水蚤和鱼类等）也是影响轮虫种群增长的重要因素。枝角类能够通过争夺食物等方式抑制轮虫生长，剑水蚤和鱼类的大量存在，能使轮虫密度迅速下降，同时经过下行效应抑制轮虫的带卵和繁殖。轮虫既是水体营养状况的指示生物，同时也是响应环境因素变化最为敏感的生物，轮虫与环境之间的关系相对比较复杂，仅从生态学角度评价水质状况是不够准确和不够全面，将生态学指标与环境因素结合起来进行综合评价，这样得到的结果就比较真实。

    济南位于山东省中西部，近年来由于旅游开发和工农业快速发展使水体受到不同程度的影响和污染。因此对济南周边水域进行水环境保护及水生生物多样性修复具有重要意义。

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