关键词：
浮游动物
群落结构
时空格局
水环境因子
南水北调工程
摘要：
南水北调工程对我国北方社会经济的可持续发展具有重要意义,然而受调水工程的影响沿线调蓄湖泊的自然水文特征发生了改变。调水过程中,游泳能力弱、体型微小的浮游动物易受水文情势变化影响。浮游动物与浮游植物和鱼类等水生生物关系密切,在湖泊食物网物质能量传递过程中发挥着重要作用。同时,浮游动物对水环境因子及水质的变化较为敏感,其群落结构的改变可以指示水环境的变化。由此可见,浮游动物群落结构变化将对湖泊生态系统的结构和功能产生重要影响。因此,研究调蓄湖泊浮游动物群落结构变化对于评估南水北调工程的生态影响和保护调蓄湖泊的生态系统健康十分必要。本研究选择南水北调东线工程沿线的4个主要调蓄湖泊(高邮湖、洪泽湖、骆马湖和东平湖)作为研究地点,以浮游动物的群落结构为切入点:1)研究调蓄湖泊水环境因子及浮游动物的时空分布特征;2)分析调蓄湖泊浮游动物的群落结构特征及驱动因素;3)比较调水前后调蓄湖泊浮游动物群落结构的差异性;4)探究调水工程对调蓄湖泊浮游动物群落结构造成的影响。研究结果以期为调水工程调蓄湖泊生态系统健康和安全提供数据支持,为我国跨流域调水工程建设提供生态学角度的参考。本研究的主要结论如下:
1.调蓄湖泊的水环境因子具有显著的时空差异性。从季节上看,调蓄湖泊的溶解氧含量与水体温度呈负相关关系,夏季溶解氧含量低,冬季溶解氧含量高。水体透明度均在夏季最低。高锰酸盐指数在四个季节的变化趋势为先增加后减少。总磷和氨氮的季节变化表现为春季最低、夏季升高、秋季降低、冬季再回升的特征。从空间上看,骆马湖的透明度明显高于其他3个湖泊。电导率沿调水方向呈逐渐升高趋势,且东平湖的电导率明显高于其他湖泊。春、夏、秋季东平湖的溶解氧最高,冬季骆马湖的溶解氧最高。春夏季洪泽湖的总氮含量最高,东平湖最低。秋冬季骆马湖的总氮含量最高,高邮湖最低。
2.本研究在4个调蓄湖泊共发现浮游动物141种,其中轮虫82种,枝角类24种,桡足类35种。从季节上看,浮游动物的物种数和物种组成在不同季节存在明显差异,高邮湖浮游动物的物种数在冬季最多(42种),夏季最少(36种)。洪泽湖夏季浮游动物物种数(70种)明显多于其他季节(春42种、秋33种、冬44种)。骆马湖春季和冬季的浮游动物物种数最多,均为59种,秋季物种数(51种)最少。东平湖浮游动物的物种数从春季到冬季逐渐减少(春46种、夏44种、秋26种、冬19种)。春季优势种主要有前节晶囊轮虫和桡足类无节幼体,夏秋季优势种主要包括方形网纹溞和长额象鼻溞,冬季优势种主要以长肢多肢轮虫和疣毛轮虫为主。从空间上看,浮游动物的物种数在不同湖泊存在明显差异,骆马湖(98种)和洪泽湖(96种)的物种数明显多于高邮湖(74种)和东平湖(72种)。高邮湖浮游动物优势种主要包括萼花臂尾轮虫和汤匙华哲水蚤,洪泽湖、骆马湖和东平湖优势种均主要为长额象鼻溞和桡足类无节幼体。与历史数据相比,本研究发现浮游动物的物种数有一定程度增加。
3.从季节上看,高邮湖、洪泽湖和骆马湖的枝角类在夏、秋两季占优势,这可能与夏秋季水温较高、食物资源丰富有关。高邮湖、洪泽湖和骆马湖春冬季浮游动物主要由轮虫组成,夏秋季主要由枝角类和桡足类组成。高邮湖、洪泽湖和东平湖轮虫生物量均在春季最高,骆马湖轮虫生物量秋季最高,洪泽湖冬季轮虫生物量冬季最高。高邮湖和洪泽湖的枝角类生物量均在秋季最高。4个调蓄湖泊桡足类生物量秋季最高,高邮湖和东平湖桡足类生物量夏季最低,洪泽湖和骆马湖桡足类生物量冬季最低。高邮湖和东平湖浮游动物密度及生物量季节特征均为春秋季高于夏冬季。洪泽湖和骆马湖密度及生物量季节特征均为夏秋季高于春冬季。从空间上看,浮游动物的密度和生物量具有相似的特征,均为洪泽湖(130.68 ind./L,0.867 mg/L)>骆马湖(99.56 ind./L,0.595 mg/L)>高邮湖(59.83 ind./L,0.468 mg/L)>东平湖(32.91 ind./L,0.332 mg/L)。本研究发现与历史数据相比调蓄湖泊浮游动物的现存量有下降趋势。
4.对浮游动物群落结构进行非度量多维尺度排序和群落相似性分析,结果表明调水期(春冬季)接近水源地的高邮湖和洪泽湖浮游动物群落较为相似,聚为一个群落,远离水源地的骆马湖和东平湖各自聚为一个群落。由此可以推测,南水北调工程的水文连通可能会使不同调蓄湖泊的浮游动物群落趋于相似。群落相似性分析还发现除东平湖外,其他湖泊夏、秋两季浮游动物的群落结构均较为相似,聚为夏秋季群落,调蓄湖泊水文和水力滞留时间的差异可能是导致这一现象的主要原因。
5.水环境因子对浮游动物群落结构的影响具有明显的时空差异。典型对应分析和冗余分析发现水温、pH值、溶解氧、硝氮、高锰酸盐指数和电导率对调蓄湖泊的浮游动物群落有显著影响(P<0.05)。水温与冬季骆马
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