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银川市鸣翠湖湿地水生生物种群结构及多样性

2023-04-14林海成邱小琮

湖北畜牧兽医 2023年1期
关键词:翠湖类群种类

石 伟,林海成,邱小琮

(1.银川市水产技术推广服务中心,宁夏 银川 750001;2.中交基础设施养护集团宁夏工程有限公司,宁夏 银川 750002;3.宁夏大学生命科学学院,宁夏 银川 750021)

水生生物是生活在水体中的生物的总称,种类繁多,包括浮游生物、水生植物、水生动物等。不同功能的生物种群生活在一起,构成特定的生物群落。各种生物群落之间、生物与水环境之间,相互作用、相互协调,维持特定的物质和能量流动过程,构成完整的水生生态系统,对水环境保护起着重要作用。浮游植物是水生生物群落的重要组成部分,是水生生态系统中的初级生产者[1,2],群落变化具有季节性,还影响水体中其他水生生物的组成和分布[3,4]。浮游动物是初级生产者和高级消费者之间的纽带,参与水生生态系统中有机物的分解和循环[5]。底栖动物是全部或大部分时间生活在水体底层、沉积物表面以及附生在水生植物上的水生动物,也是水生态系统生物群落的关键组分,具有极其重要的生态学作用[6,7]。鱼类种类、数量和多样性指数既可以反映鱼类的群落结构特征,也可以反映各种生态环境因素对群落结构的影响程度[8]。因此,开展湖泊湿地水生生物种群落结构和物种多样性调查研究对湖泊生态环境保护有着至关重要的作用。

鸣翠湖湿地位于宁夏回族自治区(以下简称宁夏)银川市兴庆区掌政镇,西距银川市区9 km,东临黄河3 km,地理坐标东经106°22′,北纬38°23′,平均海拔1100 m,总面积6.67 km2,水面占市国土总面积的60%。2005年被宁夏人民政府列为自治区湿地公园,2006年被国家林业和草原局确定为国家湿地公园,水源为黄河水与农田退水[9]。本研究于2020年1、4、7、10月对鸣翠湖的浮游生物、底栖动物、水生植物及湖岸带植物、鱼类进行定性、定量分析,旨在了解鸣翠湖湿地水生生物种类、组成、多样性及其季节变化的特点和规律,为鸣翠湖湿地富营养化评价与治理、水域环境保护以及合理开发利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 样点设置与采样时间

为了满足样品的代表性和可比性,达到必要的精度和统计学样品数,在鸣翠湖共设置6 个采样点,具体点位信息见图1。

图1 鸣翠湖采样点

1.2 调查时间

调查时间为2020年1月(冬)、4月(春)、7月(夏)、10月(秋),共4 次。

1.3 调查方法与数据处理

1.3.1 样品采集与鉴定 浮游生物、底栖动物、水生植物、鱼类样品采集参照湖泊富营养化调查规范(第二版)[10]、水库渔业资源调查规范(SL 167—2014)、水生生物调查技术规范(DB11∕T 1721—2020)进行。浮游生物鉴定参照《淡水微型生物图谱》[11]和《中国淡水藻类》[12]进行。所采标本鉴定到属或种,计数并计算生物量。

1.3.2 多样性指数计算 采用Shannon-Wiener 多样性指数(H′)和Margalef 指数(D)分析鸣翠湖水生生物物种多样性[13]。计算公式如下。

Margalef物种丰富度指数:

式中,S为种类数,N为个体数。

Shannon-Wiener 物种多样性指数:

式中,ni为第i种浮游植物的个体数,N为浮游植物总个体数。

2 结果与分析

2.1 浮游植物

2.1.1 浮游植物种类组成 鸣翠湖共检出浮游植物8 门95 种(表1),蓝藻门18 种,硅藻门26 种,绿藻门31 种,裸藻门11 种,甲藻门3 种,隐藻门2 种,金藻门2 种,黄藻门2 种,以绿藻门种类居多,硅藻门、蓝藻门次之,偶见隐藻门、黄藻门、金藻门。

表1 鸣翠湖浮游植物种类组成 (单位:种)

由表1 可知,浮游植物种类数变化范围为22~90 种。春季物种数为58 种,蓝藻门占比17.24%,硅藻占比32.76%,绿藻门占比36.21%。夏季物种数为90 种,蓝藻门占比18.89%,硅藻占比26.67%,绿藻门占比33.33%。秋季物种数82 种,蓝藻门占比20.73%,硅藻占比29.27%,绿藻门占比30.49%。冬季物种数22 种,蓝藻门占比4.55%,硅藻占比90.91%,绿藻门占比4.55%。鸣翠湖浮游植物种类分布见表2。

表2 鸣翠湖浮游植物种类分布

2.1.2 浮游植物密度与生物量 2020年鸣翠湖浮游植物密度与生物量分别见图2、图3。全年平均密度为846.37×104cell∕L,全年平均生物量为5.625 mg∕L。冬季平均密度为276.72×104cell∕L,平均生物量为2.226 mg∕L,春季平均密度为886.84×104cell∕L,平均生物量为4.168 mg∕L,夏季平均密度为1562.72×104cell∕L,平均生物量为11.316 mg∕L,秋季平均密度为659.20×104cell∕L,平均生物量为4.789 mg∕L。

图2 鸣翠湖浮游植物密度变化情况

图3 鸣翠湖浮游植物生物量变化情况

2.1.3 浮游植物多样性指数及优势类群 2020年,鸣翠湖浮游植物Shannon-Wiener 多样性指数、Margalef 丰富度指数与优势类群见表3。Shannon-Wiener 多样性指数为2.780~4.331,年平均为3.643。Margalef 丰 富 度 指 数 为1.133~4.143,年 平 均 为2.805。

表3 鸣翠湖浮游植物多样性指数及优势类群

2.2 浮游动物

2.2.1 浮游动物种类组成 2020年鸣翠湖共检出浮游动物4 类36 种,种类组成见表4。其中原生动物7 种,轮虫20 种,枝角类6 种,桡足类3 种,以轮虫种类居多。

表4 鸣翠湖浮游动物种类组成 (单位:种)

由表4 可知,2020年鸣翠湖浮游动物种类数变化范围为6~31 种,其中春季物种数为26 种,夏季物种数为31 种,秋季物种数26 种,冬季物种数6 种,具体种类见表5。

表5 鸣翠湖浮游动物种类分布

2.2.2 浮游动物密度与生物量 2020年鸣翠湖浮游动物密度与生物量分别见图4、图5。全年平均密度为234.52 ind∕L,全年平均生物量为1.419 mg∕L。春季浮游动物平均密度为157.50 ind∕L,平均生物量为0.888 mg∕L,夏季浮游动物平均密度为374.06 ind∕L,平均生物量为1.337 mg∕L,秋季浮游动物平均密度为355.13 ind∕L,平均生物量为1.691 mg∕L,冬季浮游动物平均密度为51.38 ind∕L,平均生物量为1.762 mg∕L,夏季密度最高,冬季密度最低。

图4 鸣翠湖浮游动物密度变化情况

2.2.3 浮游动物多样性指数及优势类群 2020年,鸣翠湖浮游动物Shannon-Wiener 多样性指数、Margalef 丰富度指数与优势类群见表6。Shannon-Wiener 多样性指数为1.242~2.469,Margalef 丰富度指数为0.319~1.806。轮虫为鸣翠湖春、夏、秋三季浮游动物的优势类群,冬季优势类群则为桡足类。

表6 鸣翠湖浮游动物多样性指数及优势类群

2.3 底栖动物

2.3.1 底栖动物种类组成 2020年鸣翠湖共检出底栖动物3 门15 种(表7),其中环节动物3 种,软体动物4 种,节肢动物8 种,以节肢动物门种类居多。

由表7 可知,2020年鸣翠湖底栖动物种类数变化范围为5~13 种。春季物种数为11 种,环节动物门占比27.27%,软体动物门占比27.27%。夏季物种数为13 种,环节动物门占比15.38%,软体动物门占比30.77%,节肢动物门占比53.85%。秋季物种数8种,环节动物门和软体动物门各占比37.50%,节肢动物门占比25.00%。冬季物种数5 种,环节动物门和软体动物门各占比40.00%,节肢动物门占比20.00%。具体种类分布见表8。

表7 鸣翠湖底栖动物种类组成 (单位:种)

表8 鸣翠湖底栖动物种类分布

2.3.2 底栖动物密度与生物量 2020年鸣翠湖底栖动物密度与生物量分别见图6、图7。全年平均密度为623 ind∕m2,全年平均生物量为53.64 g∕m2。春季底栖动物平均密度为531 ind∕m2,平均生物量为43.72 g∕m2,夏季底栖动物平均密度为768 ind∕m2,平均生物量为69.81 g∕m2,秋季底栖动物平均密度为949 ind∕m2,平均生物量为86.71 g∕m2,冬季底栖动物平均密度为244 ind∕m2,平均生物量为14.31 g∕m2。

图6 鸣翠湖底栖动物密度变化情况

图7 鸣翠湖底栖动物生物量变化情况

2.3.3 底栖动物多样性指数及优势类群 2020年,鸣翠湖底栖动物的Shannon-Wiener 多样性指数、Margalef 丰富度指数与优势类群见表9。Shannon-Wiener 多样性指数变化范围为1.083~1.726,年平均为1.456。Margalef 丰富度指数变化范围为0.728~1.806,年平均为1.287。冬、秋季底栖动物优势类群为环节动物门和软体动物门,春、夏季为节肢动物门。

表9 鸣翠湖底栖动物多样性指数及优势类群

2.4 水生植物及河岸带植物

2.4.1 鸣翠湖主要植被种类 根据样方调查和沿线线路调查记录,鸣翠湖植物群落分布有35 科69 属85 种维管植物,包含蕨类植物2 科2 属2 种,裸子植物1 科2 属2 种,被子植物32 科65 属81 种,其中双子叶植物25 科50 属64 种,单子叶植物7 科15 属17 种。

2.4.2 鸣翠湖植被类型 依据《中国植被》中植被的分类原则,参照《中国湿地植被》的湿地植被分类依据,结合鸣翠湖的形成、分布特点、野外调查结果的生态分析和群丛生境特征,将鸣翠湖植被划分为3 个植被型组、7 个植被型、10 个群系和12 个群丛(表10)。

表10 鸣翠湖植被类型

2.4.3 鸣翠湖河岸带植物重要值 通过计算鸣翠湖40 个有效样的植物种重要值(表11),得出鸣翠湖40个群落植物物种以芦苇为主,其重要值为1.45,所占比例达48.33%。

表11 鸣翠湖主要植物种重要值

2.4.4 鸣翠湖植物多样性 鸣翠湖植物群落Shannon-Wiener 多样性指数为0~0.84,Margalef 丰富度指数为0~1.12(表12)。

表12 鸣翠湖植物群落多样性指数

2.5 鱼类

2.5.1 鸣翠湖鱼类种类分布 2020年,鸣翠湖共采集到鱼类5 科16 种(表13),其中鲤科鱼类12 种,占总种类数的75.00%。鲶科1 种占比6.25%,塘鳢科1种占比6.25%,鲈科1 种占比6.25%,鰕虎鱼科1 种占比6.25%。

表13 鸣翠湖鱼类种类组成

2.5.2 鸣翠湖鱼类数量、多样性指数及常见类群 2020年,从鸣翠湖共获得鱼类165 尾,生物量共计45.23 kg(表14)。Shannon-Wiener 多样性指数为1.472。Margalef 丰富度指数为2.938。鸣翠湖常见的鱼类为鲫、鲤、鲢、鳙。

表14 鸣翠湖鱼类多样性指数及常见种类

3 小结与讨论

分别于2020年1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季),在鸣翠湖开展4 次水生生物调查工作。共计检出浮游植物8 门95 种,浮游动物4 类36 种,底栖动物3 门15 种,水生植物及河岸带植物35 科85 种,鱼类5 科16 种。

鸣翠湖浮游植物主要为硅藻、绿藻和蓝藻,湿地湖泊浮游植物的类型为硅-绿-蓝藻型,优势类群为绿藻门和硅藻门。绿藻门和蓝藻门是鸣翠湖春季的主要类群,夏季主要浮游植物类群为绿藻门,绿藻门和硅藻门是秋季浮游植物的主要类群,冬季则为硅藻门,硅藻数量对浮游植物组成起决定性作用。浮游植物密度、生物量夏季最大,冬季最小。Shannon-Wiener 多样性指数秋季最高,Margalef 丰富度指数夏季最高,浮游植物多样性指数高,说明鸣翠湖浮游植物种群结构良好,水质良好。

鸣翠湖浮游动物以轮虫为主,季节变化明显,夏季种类最多,春、秋季次之,冬季最少。夏季平均密度最高,冬季平均生物量密度最高。Shannon-Wiener 多样性指数夏季最高,冬季最低。Margalef 丰富度指数秋季最高,冬季最低。桡足类冬、夏2 季种类数变化并不明显,而轮虫类与枝角类冬季种类数相比于夏季明显有所下降。轮虫为鸣翠湖春、夏、秋3季浮游动物的优势类群,冬季优势类群则为桡足类。不同季节,水中生物因子,水体温度、营养盐水平、pH 等均不同,所以造成了浮游动物季节分布的变化。

鸣翠湖底栖动物中环节动物与软体动物种类季节变化不明显,节肢动物秋、冬季种类数明显少于春、夏季。全年平均密度与平均生物量均为秋季最高。Shannon-Wiener 多样性指数夏季最高,冬季最低。Margalef 丰富度指数季节变化明显,夏季最高,冬季最低。环节动物门和软体动物门是鸣翠湖冬、秋季底栖动物的主要类群,春、夏2 季为节肢动物门。

鸣翠湖主要植物种以芦苇为主,占比48.33%,构成了鸣翠湖河岸带植物的主要组成部分,其次为紫穗槐、荷花等物种。鸣翠湖各群落植物Shannon-Wiener 多样性指数和Margalef 丰富度指数差异性较大,表明各群落的物种组成、丰富度和组成存在明显差异。垂柳、沙枣和紫穗槐3 个人工木本群落种,其中,紫穗槐群落的物种丰富度和复杂性最高,表现出物种多样性和群落稳定性。草本类植物群落中,芦苇群落、香蒲群落的物种多样性最高,扁杆镳草群落和海乳草群落的多样性次之。此外鸣翠湖植物群落中,水域中分布的槐叶萍、杜梨、眼子菜、荷花、茨藻等群落的Margalef 指数与Shannon-Wiener 指数均为0,主要原因是群落中的物种组成单一。

鸣翠湖鱼类种类数为16 种,种群结构较简单,以鲤科为主,常见种类为鲫、鲤、鲢、鳙,物种多样性指数也较小,需加强鱼类多样性保护与资源恢复工作,逐步提高鸣翠湖湿地水生生态的稳定性。

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