小清河济南段浮游动物群落结构空间变化特征

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　　摘 要：为了解济南地区各水系浮游动物群落结构特征及空间变化，于2019年春季在小清河（济南段）设置10个采样点，进行浮游动物群落调查。结果显示：小清河济南段共检测出浮游动物4大类28种属，其中轮虫种类数所占比例最高，为71.4%;桡足类最小，为7.2%。浮游动物密度为0.24～32.40个/L，均值为7.69个/L，密度最大值出现在河段上游吴家铺（X1）。生物量为0.000 1～0.211 4 mg/L，均值为0.027 3 mg/L。生物量最大值出现在河段中游黄台桥（X5），其空间变化趋势与密度存在差异。浮游动物优势种主要为普通表壳虫（Arcella vulgaris）、四角平甲轮虫（Platyias quadricornis）和多刺裸腹蚤（Moina macrocopa Straus），常见种为桡足幼体（Copepodid）。浮游动物种类趋于小型化，群落结构趋于简单，因此需要加强河道污染治理和环境保护。
　　关键词：小清河;浮游动物;群落结构;空间变化
　　 小清河位于鲁北平原南部，发源于济南诸泉，西起睦里庄，自西向东与黄河平行横贯济南，流经济南市区及章丘、淄博、潍坊、滨州、东营5地市的10个县、市、区，从辛丰庄出济南界，在潍坊寿光羊口流入莱州湾，全长237 km[1]。小清河济南段从睦里庄断面到辛丰庄断面，全长30 km，沿途经马鞍山、五柳闸、还乡店、大码头、鸭旺口、从辛丰庄出济南界，地势南高北低。小清河是济南市区唯一的排洪干道，也是市区污水的集中排放河道，随着济南市“东拓、西进”战略的实施，河流的生态环境目前已难满足整个城市快速发展的需要。河流水质好坏不仅影响市民的生活质量和工农业的发展，而且还关系到黄河下游沿岸人民的用水健康。为了更好地治理水污染和修复水环境，需要对河流生态进行全面调查评价。
　　 浮游動物是生态系统食物链中的次级生产者，其种类和数量的变动直接或间接地影响水体中其他水生生物的数量与分布[2]。浮游动物因具有种类多、世代时间短、对环境敏感和方便采集等特点[3]，目前已广泛应用到湖泊、水库、河流等水质状况的监测和评价上[4-6]。济南地区水系河流水生态环境的评价目前多集中在鱼类、底栖动物和浮游植物等[7-9]，而对浮游动物的研究较少[10]。基于此，本文通过调查小清河（济南段）浮游动物的种类组成、优势种、现存量等对其浮游动物群落结构特征进行研究，以期为了解小清河乃至整个济南地区河流水生态系统和水环境状况提供基础理论数据。
　　1 研究区域及方法
　　1.1 采样点位设置
　　 于2019年5月，根据小清河的地势地貌以及工业和人类密集程度，在河流调查区域共设10个调查点位（X1～ X10），其中河流上游（睦里庄-五柳闸）设置2个采样点（X1 ～ X2），中游（五柳闸-鸭旺口）设置6个采样点（X3 ～ X8），下游（鸭旺口-辛丰庄）设置2个采样点（X9 ～ X10），具体位置及坐标见图1和表1。所有采样点均经GPS定位。
　　1.2 样品采集与观察
　　 浮游动物定性样品用25#浮游生物网在水面下拖拽采集，并用4%～5%甲醛溶液固定。轮虫和原生动物的定量样品用5 L有机玻璃采水器在各水层取混合水样10 L，现场加入1.0%～1.5%（体积比）鲁哥氏液固定[11]，带回实验室沉淀24 h后，虹吸上清液浓缩至30 mL;枝角类和桡足类定量样品用有机玻璃采水器取100 L混合水样，用25#浮游生物网过滤浓缩至50 mL后，现场加入4%～5%（体积比）甲醛溶液固定。混匀浓缩样品，依据文献[12-14]，在100～400倍生物显微镜（Olympus-CX21）下鉴定浮游动物种类，并记录个体数量。
　　
　　
　　1.3 数据处理与分析
　　浮游动物密度计算公式：
　　N=（Vs×n）/（V×Va）
　　式中：N为1 L水中浮游动物的个体数，个/L;V为采样体积，L;Vs为沉淀体积，mL;Va为计数体积，mL;n为计数所得的个体数。
　　浮游动物生物量依据文献[15]中各种类个体湿重换算。
　　优势种的确定采用优势度（Y）计算公式：
　　Y=fiPi 式中：Y是优势度，fi是第i个物种的出现频率，Pi是第i个物种个体数占总个体数的比例，以Y ≥0.02确定为优势种[16]。
　　常见种是根据物种的出现频率（f）来确定，一般当f大于65%时确定为常见种[17]。所有数据用Excel统计处理。
　　2 结果与分析
　　2.1 浮游动物种类组成及分布
　　 通过对小清河济南段10个采样点的采样及检测分析，共发现浮游动物4大类28种属，其中，轮虫有20种属，占总种属71.4%;原生动物和枝角类一样，均有3种属，均占总种属的10.7%;桡足类有2种属，占总种属7.2%（见图2），种类组成主要以轮虫为主。各采样点具体物种数详见图3，可以看出小清河中上游的黄台桥采样点浮游动物种类数较多，上游的梁府庄采样点浮游动物种类数相对较低，沿着河流方向浮游动物的种类数呈现先降后升再降的波动趋势。各采样点浮游动物种类数大小顺序为X5（12种）、X2（11种）、X9（9种）、X8（7种）、X10（7种）、X4（6种）、X7（5种）X1（4种）、X6（3种）、X3（2种）（见表2）。
　　
　　2.2 浮游动物密度
　　 调查期间，小清河济南段各采样点浮游动物密度为0.24～32.40个/L，平均密度7.69个/L（表3）。其中，原生动物密度占浮游动物总密度的48.96%，轮虫密度占浮游动物总密度的36.59%，枝角类密度占浮游动物总密度的12.50%，桡足类密度占浮游动物总密度的2.08%（见图4）。如表3所示，原生动物在X1采样点的密度最高，为32.24个/L，以普通表壳虫为主要组成种类;轮虫在X5采样点的密度最高，为19.88个/L，以四角平甲轮虫、萼花臂尾轮虫、方形臂尾轮虫、前节晶囊轮虫为主要组成种类;枝角类在X2采样点的密度最高，为4.80个/L，以多刺裸腹溞为主要种类;桡足类在X5采样点的密度最高，为0.64个/L，以桡足幼虫为主要种类。 　　2.3 浮游动物生物量
　　 从浮游动物生物量（表3）来看，小清河济南段浮游动物平均生物量为0.027 0 mg/L，范围0.000 1～0.211 4 mg/L。其中采集到的轮虫生物量占总生物量的69.23%，枝角类生物量占总生物量的27.11%，桡足类生物量占总生物量的5.86%（见图4）。从采样点位看，轮虫生物量最大值（0.176 4 mg/L）出现在X5采样点;枝角类在X2采样点的生物量最高，为0.033 6 mg/L;桡足类在X5采样点生物量最高，为0.006 4 mg/L。
　　
　　2.4 浮游动物优势种及优势度
　　小清河济南段秋季出现浮游动物优势种3种，其中原生动物1种，轮虫1种，枝角类1种（见表4）。优势种普通表壳虫优势度最高，为0.281 6，其次是多刺裸腹溞和四角平甲轮虫，优势度分别为0.036 8和0.033 1。常见种只有1种，为桡足幼体。
　　3 讨论
　　3.1 浮游动物种类组成变化特征
　　 浮游动物是一种个体较小，具有较短的世代交替周期，对环境变化反应迅速的水生生物，因此，近年来国内外很多学者关注于用浮游动物评价水体生态系统健康程度[18]。有研究显示，随着水体富营养化程度提高，浮游动物种类减少，丰度增加，多样性指数降低，群落结构趋于简单，其稳定性降低[19]。浮游动物对水环境变化的敏感性，使得其群落结构的变化的调查已成为水域生态系统调查的重要内容。泾河水系[20]调查发现了原生动物2属3种，轮虫23属36种，桡足类3属3种，甬江干流[21]报道了轮虫24属72种，枝角类5属20种，桡足类11属13种，可鲁克湖[22]调查发现原生动物16种，轮虫57种，枝角类7种，桡足类2种。这些水域均利用浮游动物对水质进行了评价，说明浮游动物群落结构的调查研究在水生态系统监测与健康评价方面具有重要作用。
　　 小清河流域是济南的重要河流，也是流经济南的主要地表水源，是济南典型的资源型缺水的季节性河道，具有防洪、排水、航运以及养殖等功能，影响着济南人民的生活以及工业发展，增加了居民的收入也保证了济南市的安全。近年来，由于很多企业受到资金短缺的影响，大部分废水未经处理直接排放到小清河，其中大量有毒有害物质势必会对河道水生生物的栖息、繁殖和生长造成影响，使其在现存量、种类数、种群结构和空间分布上发生很大变化。通过对比分析小清河浮游动物的历年调查研究结果[23-26]发现，小清河浮游动物的种类以轮虫和原生动物为主。此次调查发现，小清河济南段浮游动物群落结构在种类组成上较为单一，主要以轮虫为主，占总种类数的71.4%，原生动物和枝角类次之，均占总种类数的10.7%，表明小清河济南段浮游动物主要以小型浮游动物（轮虫）为主。这一调查结果与国内大部分河流浮游动物种类组成较相似[27-28]。
　　3.2 浮游动物密度和生物量变化特征
　　 调查结果显示，小清河济南段浮游动物的密度和生物量较小，平均密度为7.69个/L，平均生物量为0.027 3 mg/L，其中以小型浮游动物（原生动物、轮虫）的贡献占主要。在种类密度百分比中，原生动物占主导，为48.96%，而在种类生物量百分比中，轮虫占主导，为69.23%，这主要是因为原生动物体型较小，它们的相对湿重较体型比较大的轮虫偏低。与1985年报道的小清河浮游动物调查结果[25]相比较，本次调查发现的浮游动物密度和生物量相对偏低，但与国内其他相似河流[7，20]相比，其浮游动物的密度和生物量相对较高。调查结果中X5采样点在种类数和现存量上均占有优势，从河流地理位置来看，采样点X5在济南市区河段中游的黄台桥，此处受市区人类活动影响较大，水体富营养化较为严重，浮游动物主要以轮虫为主。有研究[29]报道轮虫对富营养环境具有喜好性，提升水体营养状态有利于轮虫密度的增加，而枝角类对水环境的响应能力敏感，喜歡生存于还原性的中营养或贫营养型的水体，桡足类是浮游动物中受环境因子影响较低的一种生物，大多数情况下主要以无节幼体和桡足幼体的形式存在。小清河济南段浮游动物调查结果显示，小型种类（表壳虫、四角轮虫和裸腹溞）占据一定优势，桡足幼体成为常见种，这主要与采样点的水环境质量有密切关系，说明小清河近年来的水质变化适合小型种类生存，使得浮游动物群落结构发生了改变，种类组成趋于小型化。
　　 小清河水质好坏不仅影响市民的生活质量和工农业的发展，而且还关系到黄河下游沿岸人民的用水健康。因此，减少工业污染物的排放量，恢复河道生态平衡，提高水生生物多样性已迫在眉睫。
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　　（收稿日期：2019-11-29）
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