陈皓阳，赵 瑞，李静纳，魏丽丽，童晓立

(华南农业大学农学院昆虫学系，广州 510642)

大型底栖动物是河流生态系统中最常见、最重要的生物类群之一，在河流生态系统中的能量流动以及物质循环中扮演重要角色，对维持河流生态系统的平衡起着十分重要的作用(Wallace and Webster，1996；Dodds，2002)。此外，因大型底栖动物生活史长，移动能力弱，易于采集，且对多种人为干扰和污染导致的水环境的变化相当敏感，在许多研究中常将其作为水质健康评价的指示生物(蔡永久等，2014；Huangetal.，2015；Kaboréetal.，2016)。因此，大型底栖动物是了解河流生态系统健康状况的关键类群，且作为水生生态系统食物链的重要环节，对维持河流生态系统完整性有着至关重要的作用。

大鹏半岛位于深圳东南部海岸，三面环海，由北半岛、南半岛及其间的颈部连接地带组成，形似哑铃，属于山地性半岛，是深圳市目前面积最大、保存最为完好的生态区域。其中以古火山遗迹及海岸地貌为特征的大鹏半岛国家地质公园位于半岛的中南部。独特的火山地质地貌，使得半岛上的河流具有“短小且呈放射状入海”的特点，各河流之间相对独立，且最长的河流不超过10 km。这类河流的生态系统承载力通常比较低，自净能力也较弱，河流一旦受到污染或河道形态结构发生变化，其生态系统很容易遭受破坏，并导致底栖动物多样性下降(Dodds，2002；Giorgioetal.，2016)。由于大鹏半岛河流底栖动物的资源状况迄今尚未进行过系统性本底调查，因此，本研究的主要目的旨在了解大鹏半岛河流底栖动物的本底资源，分析其群落结构并进行水质生物学评价，为大鹏半岛的河道改造及河流生境的恢复与管理提供基础数据及科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点概况

依据大鹏半岛上河流的长度及生境特点，于2013年5月选择了主要的4条河流(葵涌河、王母河、鹏城河和东涌河)作为调查对象。葵涌河位于葵涌镇，全长约6 km，由2条二级溪流组成，其中一条源自葵涌西北面的丰树山，另一条源自葵涌东北面的深水田。2条河流均流经葵涌镇，在虎地排汇合往南汇入大海；王母河位于大鹏镇，源自大鹏镇西北面的福叠山，全长约8 km。王母河贯穿整个大鹏镇，往东南方向在龙岐路附近的水头村汇入大海；鹏城河位于大鹏镇，源自打马沥水库，全长约3 km，在较场尾附近汇入大海；东涌河位于南澳镇，源自大石里水库，全长约5 km，流经国家地质公园，受人为干扰活动较少，在东涌村附近汇入大海。本研究在上述河流共设置15个调查样点(图1，表1)进行大型底栖动物的种类调查，并采用便携式流速仪(EW-FFLOW32101)和卷尺对各采样点的平均流速、水深及河宽等数据进行了测定。各样点的底质类型则根据各种底质在索伯网中所占比例大小来确定(Barbouretal.，1999)。

1.2 样品采集方法

在采样河段30 m范围内，根据生境特点，采用索伯网(0.09 m2，80目孔径)对大型底栖动物进行定量采样，每个样点重复采样3～4次。同时使用D形网进行定性采集，采集范围尽量涵盖样点的各种生境。在采样现场将采获的标本直接放入装有80%乙醇的封口袋中，带回室内将大型底栖动物拣出，存放在85%乙醇中，并在解剖镜下进行鉴定和计数。

1.3 数据处理及分析

香农-维纳多样性指数(Shannon and Weaver，1950)

式中：N表示样本中属或种的个体总数，S表示样本中总物种数，ni表示第i属或种的个体数。本文采用5级水质生物评价标准(王备新和杨莲芳，2004)见表2。

表1 大鹏半岛河流各样点环境特征

表2 Shannon-Weiner多样性指数和BI生物指数水质评价标准

生物指数(Hilsenhoff, 1987, 1988; Lenat, 1993)

式中：N表示样本中属或种的个体总数，S表示样本中总物种数，ni表示第i属或种的个体数，Ti表示第i属或种的耐污值。耐污值的范围为0～10，数值越大，代表耐污能力越强。本文采用的耐污值和生物指数(BI)评价水质的标准(表2)是在参考国内外相应类群耐污值的基础上(Hilsenhoff, 1987, 1988; Lenat, 1993; Reshetal., 1995; 王备新和杨莲芳, 2004; 吴东浩等, 2011)，根据广东省北江、东江和流溪河等流域的实际调查数据修订而成的(唐三保，2005；段波，2009；李真，2011)。

优势度公式(徐兆礼和陈亚瞿，1989)

Y=(ni/N)·fi

式中：ni为第i种的个体数，fi为第i种在各位点出现的频率，N为出现的总个体数。当Y≥0.02时该种为优势种。

2 结果与分析

2.1 底栖动物群落组成与分布

在深圳大鹏半岛4条河流的15个采样点共采获大型底栖动物971头，隶属3门7纲12目21科35种(表3)，其中水生昆虫26种(占底栖动物种类数74.3%)。底栖动物的主要类群分别为双翅目(占总个体数的59%)、寡毛类(占16%)和蜉蝣目(占13%)，常见类群为淡水螺类(占8%)和水蛭(占2%)，其余均为稀有类群。在4条主要河流中，东涌河底栖动物种类最多，达23种，葵涌河次之(表3)。调查发现，大鹏半岛底栖动物的种类分布极不均匀，大多数水生昆虫种类，特别是EPT(蜉蝣目+襀翅目+毛翅目)敏感类群主要集中在水质清澈的葵涌河源头丰树山和东涌河的木棉树样点，其中东涌河木棉树样点的底栖动物的多样性指数最高(表5)，且多数为耐污能力较低的清洁种类，如蜉蝣目(如台湾四节蜉Beatistaiwanensis，毕氏扁四节蜉Platybaetisbishopi和宜兴亚非蜉Afronurusyixingensis等)、襀翅目(如石蝇Perlasp.)和毛翅目(如经石蛾Ecnomussp.)。而流经市区的大部分河段底栖动物物种多样性则显著降低，主要以富营养型水体的代表，如摇蚊幼虫、蚊科幼虫、霍氏水丝蚓和颤蚓等耐污种类为主。

2.2 大鹏半岛主要河流底栖动物的优势种

根据优势度(Y)的统计结果(表4)，大鹏半岛4条主要河流的优势种介于5～8种之间，其中直突摇蚊亚科、长足摇蚊亚科和霍氏水丝蚓是这些河流的共有优势种。但东涌河比其它河流多了3种对水质变化较敏感的优势种：台湾四节蜉Baetistaiwanensis、大图四节蜉Beatistatuensis和真黎氏蜉Liebebiellavera。尽管4条河流的大型底栖动物优势种存在一定差异，但大多数河流主要以分布广泛且具较强生态适应性和耐有机污染的摇蚊幼虫、蚊科幼虫、霍氏水丝蚓和颤蚓等优势种为主。这些优势种所处样点的河段多受生活污水和工业废水的影响，其河床底质以富含有机质的淤泥为主，水质已变黑发臭。结果显示这些河段的水体呈现富营养化的趋势。

2.3 水质生物学评价

在15个采样河段中，由于龙岐路、较场尾和东涌样点接近入海口，受潮汐影响，水体已呈半咸水状态，河岸植被也开始出现红树林植物(如秋茄)及其伴生植物(如厚藤)，属于淡水和海水的交错地带，除了少数耐盐性较强的摇蚊外，其他水生昆虫已无法生存，仅采获一些沙蚕、钩虾等潮间带海洋底栖生物。因此，上述3个样点的数据未参与本文的水质生物学评价。

从表5中可以看出，Shannon-Weiner多样性指数与生物指数(BI)的水质评价结果差异较大。根据Shannon-Weiner多样性指数的评价结果，除地质公园和东涌河2个样点的水质为轻污染外，其它样点的水质均为中污染。而生物指数(BI)的评价结果显示，石场村、银葵路、王母河上游、公园路4个样点与Shannon-Weiner指数评价结果一致，均为中污染；葵涌河的源头丰树山样点和东涌河木棉树样点的水质处于清洁状态；深水田(葵涌河另一支流的源头)、东涌河的地质公园样点及鹏城河样点为轻污染；而葵新南、虎地排和文化广场3个样点的水质为重污染。

表3 大鹏半岛底栖动物种类分布与组成

表4 大鹏半岛主要河流底栖动物优势种及优势度(Y≥0.02)

表5 大鹏半岛主要河流的水质生物学评价

3 结论与讨论

本次调查在大鹏半岛的主要河流中共采获35种大型底栖动物，与我们之前在周边地区(深圳龙岗河和惠州西枝江等)底栖动物种类的调查结果(未发表资料)相比，大鹏半岛主要河流的底栖动物物种多样性并不贫乏，但物种丰富度高的样点主要集中在葵涌河源头丰树山和东涌河木棉树等样点，而王母河各样点和葵涌河中、下游样点的底栖动物优势类群和常见类群仍以广泛分布且具较强生态适应性和耐有机污染的摇蚊幼虫、蚊科幼虫、霍甫水丝蚓、颤蚓和水蛭为主，生物多样性明显减少。经调查发现，这些样点所处的河段多为生活污水和工业废水的主要受纳区域，水体已变黑发臭，河床底质以富含有机质的淤泥为主，呈富营养化的趋势。有研究表明，水体富营养化是导致大型底栖动物生物多样性下降的原因(Duanetal., 2011)。

根据Shannon-Weiner多样性指数的评价结果(表5)，大鹏半岛主要河流的12个有效样点中，只有东涌河2个样点的水质为轻污染，其它样点的水质均为中污染。但该评价结果与采样现场的实际情况并不相符，例如，葵涌河所有样点的香农-维纳多样性指数值介于1.55～1.92，按该指数的评价标准其水质均处于中污染状态。但葵涌河源头的丰树山样点水质清澈见底，底栖动物种类丰富度最高，达14种，且以耐污能力较弱的清洁种类居多。而下游的虎地排样点的水质已变黑发臭，底栖动物种类虽然也有12种之多，但主要以耐污种为主，而且密度很高，如摇蚊亚科和霍氏水丝蚓的密度分别为318.5 ind/m2和107.4 ind/m2。显然这2个样点的实际水质状况并不在同一级别。而生物指数(BI)的评价结果显示(表5)，葵涌河的源头丰树山样点和东涌河木棉树样点的水质为清洁状态，深水田(葵涌河另一支流的源头)、东涌河的地质公园样点及鹏城河样点为轻污染，其余7个流经市区和工业区的样点分别为中污染(4个)和重污染(3个)，表明生活污水和工业废水的直接排放对大鹏半岛市区河段的底栖动物群落结构及水质已造成不同程度的影响。相比之下，生物指数评价结果比较客观地反映出大鹏半岛主要河流底栖动物群落结构的变化及水质的实际情况。香农-维纳多样性指数是评价生物群落多样性高低的重要参数，适用范围很广，过去也曾广泛应用于水质生物学评价(黄玉瑶和滕德兴，1982；任淑智，1991)。但香农-维纳多样性指数仅仅能反映群落结构的变化，却无法体现群落中耐污种和清洁种的组成差异，这是该指数在水质生物学评价应用中的缺陷。目前香农-维纳多样性指数已不再建议单独用于水质生物学评价(吴东浩等，2011)。而生物指数的优点是既考虑了生物本身耐污能力的差异，又兼顾了物种多样性，同时又便于计算，结果简明易懂，是一个应用前景良好、值得推广的水质生物学评价方法。

此外，由于河道改造工程，大鹏半岛大多数河流的河道都经过裁弯取直，护岸多经过石材水泥硬化处理，有些甚至是“三面光”河道。这种河道硬化的处理措施虽然充分发挥了其行洪功能，保障了河道两岸人民的生命财产安全，但也会改变河流的水文特征和自然形态，进而导致其生态功能受损。首先，河流渠道化增加了洪水的频率和强度，使得底栖动物难以在短时间内找到合适的庇护地，导致其数量减少(Colemanetal., 2011)，同时也削弱了河岸带植被对河流的净化作用，间接增加了水体污染的风险( Wangetal., 2012)。河流自然形态的变化，造成河流生境(如深潭、浅滩)的复杂性和异质性降低(Greenwoodetal., 2012)。而生境异质性的丧失又会导致生物多样性减少，从而对有机物生产和营养传递等生态系统的功能造成影响(Weberetal., 2017)。同时也限制了河水与地下水的交换，加快了河道中水资源的流失(Royetal.，2003；Smith and Lamp，2008；Daviesetal.，2010)。河流形态多样性是维持河流生物多样性的基础，而水生生物群落多样性则是生态系统健康的保障(董哲仁，2003)。在自然河流中，不同生境的底栖动物群落组成往往具有明显差异。相比于顺直河道，蜿蜒的河段往往能提高生境的异质性，进而能增加底栖动物的多样性和物种丰富度(Nakamuraetal., 2014)。因此，根据大鹏半岛河流的特点，目前在河道的改造和治理工作中，除了考虑其供水、泄洪和排污等社会经济功能外，还应该注意对河流自然形态的保护，防止河道渠道化，增加河流生境的复杂性和异质性(Violinetal., 2011; Palmeretal., 2015)。