弓石娥科一种 Arctopsyche sp. ------5 11 多巨石蛾科一种 Polycentropus sp. ------5 11 黄色多足摇蚊 Polypedilum flavum -----5- 11 秀丽白虾 Leander modestus -----55 11 裸泽蛭 Helobdella nuda -----55 11
0000011 01111
图2 扎龙底栖动物群落TWINSPAN分类树状图
Fig. 2 The classification tree diagram of Zhalong Wetland benthos community by
TWINSPAN analyze 表6 采样点分类及特征描述
Tab.6 Classification and characteristics description of sampling point 类别 第一类
特征描述 泥沙底质,水浑浊。 边上有大量芦苇,水底有大量水
#
草,淤泥底质,除1外均清澈。 周围有少量芦苇,沉水植物 为主, 淤泥底质,水浑浊。
站点 2 1 3 4 5 6 7
污生指数(IBP)
0.3 0.47 0.8 0.29 0.65 0.19 0.18
第二类
第三类
3 讨论
3.1 TWINSPAN分析的优缺点
由于多元分析技术将所有信息都利用上,使得其在诸多分类方法中占有理论上的优点,能够形成最严格的分类。经过对比不同分类方法和对各项指标的综合运用,生态学家们普遍
[25]
认为双向指示种分析比较完善、系统、先进。Christine等利用TWINSPAN分析,对美国俄亥俄州沿岸溪流里的硅藻进行了分类,结果表明35个采样点能够划分为4类,不同类群
[26]
之间的差异性显著。Georged等也运用TWINSPAN对肯尼亚的奈洛比河附生硅藻进行分类
[27]
表明,上、中、下游的硅藻存在显著性差异。曹勇等四种聚类方法和TWINSPAN分类法对英国伦敦泰晤士河中大型底栖动物进行分析比较,结果发现,用TWINSPAN分类较好,而用
[28]
UPGMA分类效果稍差。Salomoni等发现,用TWINSPAN分析能明显区分开巴西格拉夫河中
[29]##
不同抗污能力的硅藻。本研究中,TWINSPAN能够将污染最轻的6和7采样点分离出来划
6
分为一组,将2采样点划分为一组,其它污染程度接近的三个点分在一组,表明TWINSPAN能够合理揭示底栖动物与水环境之间的关系,在把水质污染状况相近的样点分为一类的同时,又将生境存在显著差异的样点分离开。
用TWINSPAN程序进行分类时,删除了一些数量稀少的种类。这些稀有物种有时恰恰能更直观地反映水质的好坏,如曹勇等就曾发现,进行多元分类时,剔除的物种对环境反映更强烈,代表性突出,尤其是对江河干流小型水体。因此,TWINSPAN分析结果会存在一定的
[28]
偏差。另外,TWINSPAN在对环境因子的分析上也存在一些异议。George等用TWINSPAN分析表明水中的亚硝酸盐、硝酸盐、温度、总溶解物等理化指标呈显著相关性,但结果与其
[27]
他环境因子相关性却很差,Christine等也发现,美国俄亥俄州沿岸溪流里硅藻的TWINS
[26]
PAN分类结果与环境因子之间的相关性差异并不显著。 3.2 底栖动物对扎龙湿地水质的指示评价
河流上下游的水质波动,会显著影响相联系的湖泊、泡沼、水库等集水区域中底栖动[30-31]
物群落。调查研究发现,夏季扎龙湿地大型底栖动物以软体动物为主,腹足纲的数量是绝对优势类群,占总种数量的86.8%。水生昆虫中摇蚊幼虫只有6种,但从分布特征看,腹
##
足纲分布比较集中,大部分位于6、7水域,而在缓冲区内的其它各点出现数量相对较少,
##
且6、7皆为人工改造水域,与扎龙湿地整体水域特征相差很大,为扎龙湿地整体中的两个
#
特殊水体结构,其中6为农田排水系统。多数以水稻茎叶为食的软体动物同型巴蜗牛由农田
#
排出,躯壳常年埋于淤泥中,造成实验采取的软体动物数量急剧增加。7为水库出水口,人为修筑水坝使水位升高,使其有别于扎龙整体水域类型,许多人工养殖的田螺从出水口流到
##
河流中,且6、7水体位于扎龙湿地实验区的最外围,对扎龙湿地内部生物影响较小。扎龙湿地位于高寒地区,水深平均只有0.75 m,且流动性河流相对较少,许多大型底栖动物都不能安全过冬。在扎龙湿地,软体动物密度偏高,分布集中,生物量偏多,所以从扎龙地区生物的整体分布、全年温度变化、水深、生活习性及人为影响等多方面原因来看,一年多世代的摇蚊幼虫在分布上占据优势,且数量逐渐增多,成为扎龙地区整体优势种,这与我国其他湿地相差较大。自1919年起,生态学家们便将摇蚊作为区分水体营养类型的指标。Thie
[32-33]
nemann等认为,摇蚊幼虫的种类和数量主要取决于底质的有机质和溶氧量。羽摇蚊(Chironomus plumosus)和前突摇蚊属(Procladius sp.)只适应富营养化的水体,因此,就发展趋势和环境因素看,摇蚊幼虫会在春冬两季成为整个扎龙湿地水质监测的主要指示种。
扎龙湿地位于我国松嫩平原北部,物种丰富,鸟类有260多种,其中国家重点保护鸟类就有35种,是我国最大的以鹤类等大型水禽珍稀鸟类为主体的国家级自然保护区。许多大型鸟类在此繁殖,多种南北迁徙鸟类在这里停歇。研究表明,大型底栖动物的分布决定了
[34]
鸟类分布的格局,而扎龙湿地大型底栖动物的种类丰富,对扎龙湿地迁徙鸟类,特别是鹤类有重要意义。
水生昆虫EPT ( E:蜉蝣目;P:襀翅目;T:毛翅目)对生存环境有特定的要求,只能在清洁水体中生存。研究发现,扎龙湿地中清水的指示生物数量很少,在毛翅目中只发现两种,即多距石蛾科一种(Polycentropus sp.) 和弓石蛾科一种(Arctopsyche sp.)。蜉蝣目只有一种,即(Potamanthellus edmundsi)。从清水指示生物数量上来看,扎龙湿地整体水环境正在逐渐恶化。
本文利用生物学污染指数和TWINSPAN分类对扎龙湿地水体污染状况进行评价与分类。两种方法的分类结果一致,都将水质污染程度相近的样点分在一起,但运用的理化指标很少,在下一步的研究中会通过与一些相关的理化指标(BOD、COD、TP、TN)等相结合,更加科学合理地利用大型底栖动物进行水质的生物学监测。
7
#
参考文献:
[1] 王本洋, 余世孝.计算植被生态学及其解决方案[J].中山大学学报:自然科学版,2004,43(3):75—79. [2] 渠晓东,曹明,邵美玲,等.雅砻江(锦屏段)及其主要支流的大型底栖动物[J].应用生态学报,2007,18
(1):158—162.
[3] Osore M K W,Tackx M L M, Daro M H. The effect of rainfall and tidal rhythm on the community
structure and abundance of the zooplankton of Gazi Bay, Kenya[J]. Hydrobiologia, 1997, 356(1-3): 117-126.
[4] Tiemey D, Kelly-Quinn M, Bracken J J. The faunal communities of upland streams in the eastern
region of Ireland with reference to a forestation impacts [J]. Hydrobiologia, 1998, 389 (1- 3):ll5 -130.
[5] Schenkov J, Komarek D, Zahrrd Kovrs. Oligochaeta of the Morava and Odra River basins(Czech
Republic)L: species distribution and community composition[J]. Hydrobiologia, 2001,463(1-3): 235-240.
[6] Caffrey J M, Monahan C, Tierney D. Factors influencing the distribution of aquatic plant
communities in Irish canals[J].Hydrobiologia,2006,570(1):133-139.
[7] Lwakuma T,Yasuno M. Fate of the univohine Chironomid,Tokunagayusurika akamusi at emergence
in Lake Kasumigaura,Japan[J].Arch Hydrohiol,1983,99:37-59.
[8] Goran Milbirnk. An improved environmental index based on the relative abundance of oligochaeta
species [J].Hydrobiologia,1983,102: 89-97.
[9] Gyorgy Devai,Judit Moldovan. An attempt to trace eutrophication in a shallow lake using
chironomids. [J].Hydroblologia,1983,103:169-175.
[10] 任淑智.京津及邻近地区底栖动物群落特征与水质等级[J].生态学报,1991,11(3):262-268. [11] 龚志军等.水体富营养化对大型底栖动物群落结构及多样性的影响[J].水生生物学报,2001,25(3):
210-216.
[12] 熊金林,梅兴国,胡传林.不同污染程度湖泊底栖动物群落结构及多样性比较[J].湖泊科
学,2003,15(2):160-168.
[13] 吴长申.扎龙国家级自然保护区自然资源研究与管理[M].哈尔滨:东北林业大学出版
社,1999,109-205.
8
[14] 谢永刚,王盂雪.扎龙湿地对水旱灾害影响问题的探讨[J].国土与自然资源研究,2003,(4):55-57. [15] 吴长申.扎龙国家级自然保护区自然资源研究与管理[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,1999:20-148. [16] 彭建华,刘家寿,熊邦喜,等.湖北浮桥河水库底栖动物的群落结构及生物多样性[J].湖泊科学,2002
14(1):90-96.
[17] Gong Z J,Xie P,Tang H J,et al.The influence of eutrophication upon community structure and
biodiversity of macroinvertebrates[J].Acta Hydrobiological Sinica,2001,25(3):210-216. [18] Metzeling L,Miller J T. Evaluation of the sample size used for the rapid bioassessment of
rivers using macroinvertebrates[J].Hydrobiologia,2001,444:159-170.
[19] 纪炳纯,王新华,秦保平,等.引滦入津流域底栖动物研究及水质评价[J].南开大学学报:然科学版,
2002,35(2):106-112. [20] 谢志才,马凯,叶麟,等.保安湖大型底栖动物结构与分布格局研究[J].水生生物学报,2007,31(2):
174 -183.
[21] 王洪铸.中国小蚓类研究[M].北京:高等教育出版社,2002. [22] 刘月英,张文珍.中国经济动物志[M].北京:科学出版社,1979: 50-65. [23] 周长发.中国大陆蜉蝣目分类研究[D].天津:南开大学,2002.
[24] 尤平,任辉.底栖动物及其在水质评价和监测上的应用[J].淮北煤师院学报:自然科学版,2001,22(4):
44-48.
[25] Ter Braak C J F,Prentice I C.A theory of gradient analysis[J].Adv in Ecol Res,1988,18:271-317. [26] Weilhoefer C L,Pan Y D. Diatom assemblages and their associations with environmental
variables in Oregon Coast Range streams, USA [J].Hydrobiologia,2006,561(1):207-219. [27] George G, Diritu, A Than N, et a1.Distribution of epilithic diatoms in response to
environmental conditions in an urban tropical stream, Central Kenya [J]. Biodiversity and Conservation, 2006,15: 3267-3293.
[28] Cao Y, Bark A W, Williams W P. A comparison of clustering methods for river benthic community
analysis[J].Hydrobiologia,1977,347(1-3):24-40.
[29] Salomoni S E,Rocha O,Callegaro V L,et al. Epilithic diatoms as indicators of water quality
in the Gravata river, Rio Grandedo Sul,Brazil[J].Hydrobiologia,2006,559(1):233-246. [30] Jeffries M, Mills D. Freshwater Ecology: Principles and Application [M].London and New York:
Belhaven Press,1990.
[31] Livingston R J. Eutrophication processes in coastal system: origin and succession of plankton
blooms and effects on secondary production in Gulf Coast estuaries Center for Aquatic Research and Resource Management [M].CRC Press: Florida State Univ: 2001,327.
[32] Iwakwma T. Three arge species of Chironomidae(Diptera) as biological indicators of
eutrophication. Biological Mornitoring of Environmental Pollution[M].Tokyo: Tokai Univ Press,1988.
[33] Iwakwma T.Chironomid population in highly eutrophic lake Kasumigaura[M].Kyoto: Verh internat
Verein Limnol,1981,21:643-674.
[34] 李玉文,吕玉哲.扎龙湿地水环境质量分析与净化率研究[J].环境科学与管理,2006(3):91-92. [35] 刘曼红,于洪贤,刘茂奇,等.扎龙湿地春季大型底栖动物群落结构与水质生物评价[J].东北林业大学
学报,2011,39(8):73-76.
[36] 马成学,于洪贤,张新刚.牡丹江干流春季浮游植物双向指示种(TWINSPAN)分类及水质评价研究[J].淡
水渔业,2008,38(3):58-62.
[37] 刘茂奇,于洪贤.安邦河湿地自然保护区秋季底栖动物群落结构研究及生物学评价[J].水产学杂志,
2009,22(2):34-39.
9
审稿意见:
1. 基金项目中应补充黑龙江省和编号。
2. 请作者仔细核对动物的拉丁名字,尤其是同型巴蜗牛等。 3. 补充参考文献[9]、[12]中其他两名作者。 4. 望补齐参考文献[16]中的页码。 5. 望补齐参考文献[36]中的发表年代。
10