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藻型浅水湖泊小型底栖动物的群落特征及生态地位探讨


第 34 卷 第3 期 2010 年 5 月

水 生 生 物 学 报
ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA

Vol. 34, No.3 May, 2010

DOI: 10.3724/SP.J.1035.2010.00634

藻型浅水湖泊小型底栖动物的群落特征及生态地位探讨
闫福桂 1,2 王海军 1 王洪铸 1 张堂林 1 李 为 1,2

(1. 中国科学院水生生物研究所, 武汉 430072; 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049)

COMMUNITY CHARACTERISTICS OF MEIOFAUNA IN AN ALGAE-DOMINATED SHALLOW LAKE, WITH A DISCUSSION ON THE ECOLOGICAL ROLE
YAN Fu-Gui1, 2, WANG Hai-Jun1 , WANG Hong-Zhu1 , ZHANG Tang-Lin1 and LI Wei1,2
(1. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)

关键词: 小型底栖动物; 群落特征; 生态地位; 东汤孙湖 Key words: Meiofauna; Community Characteristics; Ecological Role; the Eastern Tangsunhu Lake 中图分类号: Q145+.2 文献标识码: A 文章编号: 1000-3207(2010)03-0634-05

小型底栖动物(Meiofauna)是指分选时能通过 0.5 mm 或 1.0 mm ( 本 研 究 中 指 1.0 mm)孔 径 的 网 筛 , 但 被 0.042 mm 孔径网筛所阻留的一类底栖生物, 主要指多细 胞动物
[1,2]

南岸、湖北省武汉市江夏区北约 7 km 处, 面积约 10.0 km2。东汤孙湖原属汤孙湖的一部分, 后来由于人工筑路 而与西汤孙湖隔开。两湖间有桥涵, 湖水可相通。湖水 主要源于湖面降水和湖周地表径流, 出水自西汤孙湖 经武泰闸注入长江。水位由人工控制, 变化小。湖的北 面为居民区, 有生活污水注入, 湖周其他地区主要为 农田。 东汤孙湖以放养河蟹和滤食性鱼类为主, 亦正被开 发成旅游利用湖泊。 湖内水草几乎绝迹, 为藻型富营养化 湖泊。 东汤孙湖的调查于 2007 年 8 月下旬、 月下旬、 10 2008 年 1 月上旬和 4 月上旬进行, 分别代表夏季、秋季、冬季 和春季。样点设置(图 1)。基本环境参数(表 1)。 1.2 调查方法 使用自制的筒式采泥器(内径为 50 cm)采柱状泥样,

。小型底栖动物是鱼、虾和贝等幼体阶段的优

质饵料, 在底层食物网能量流动中起着重要作用, 且因 种类多、数量大、世代周期短和终身底栖等优点, 开始应 用于环境监测 些研究
[3,4] [2,3]

。国外已经在河流和湖泊就小型底栖动

物的现存量、生产量、呼吸、摄食和环境监测等开展了一 。国内的研究相对较少, 仅吴纪华对扁担塘和
[5,6]

洪湖线虫群落特征、 东湖线虫物种多样性和小型底栖动物 密度作了报道 。总的来说, 淡水小型底栖动物研究尚
[2]

处于起步阶段, 与海洋研究相比还相当落后 。为摸清长 江流域浅水湖泊小型底栖动物的基本情况, 本文全面地 研究了藻型湖泊东汤孙湖小型底栖动物群落特征及其与 环境因子的关系, 并且通过与大型底栖动物的比较分析 其在生态系统中的作用, 以期为湖泊生态系统管理提供 基础资料。

取 0—5 cm 和 5—10 cm 两层。每个样点采集两次, 混合 均匀, 用 4%福尔马林现场固定, 装塑料袋带回实验室。 样品在实验室内依次用 1.0 mm 和 0.045 mm 的网筛过滤, 然后在比重为 1.15 的 Ludox-TM 溶液内悬浮, 取上层清液 冲洗干净, 显微镜下按类群计数, 进行种类鉴定。 水深、透明度、水温和溶解氧分别用测深锤、萨氏 盘、温度计和溶氧仪现场测定。湖水总氮、总磷浓度及浮

1
1.1

材料与方法
研究区域 东汤孙湖(E 114°18′-25′、N 30°22′-27′)位于长江中游

收稿日期: 2009-01-09; 修订日期: 2009-11-26 基金项目: 院重大交叉项目课题(编号:KZCX1-YW-14-1); 重大方向性项目课题(编号:KZCX2-YW-426-02); 国家支撑计划课 题(编号:2006BAD03B02 和 2007BAD37B03)资助 作者简介: 闫福桂(1982—), 男, 汉族, 山东金乡人; 硕士研究生; 主要从事底栖动物生态研究。 E-mail: yanfugui1234@eyou.com 通讯作者: 王洪铸, E-mail: wanghz@ihb.ac.cn

3期

闫福桂等: 藻型浅水湖泊小型底栖动物的群落特征及生态地位探讨

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游植物叶绿 素 a 的测定采用国家标准方法。
1.3 数据处理 线虫个体平均体重根据公式 V=530LW2(L, 体长; W,

体 宽 ), 比 重 1.13[7,8]; 桡 足 类 个 体 平 均 体 重 根 据 公 式 W=0.0285L2.9505(L, 体长), 无节幼体每个按 0.003 mg 计 算 [9]; 其他类群个体的平均体重参照相关文献[10,11]。生 产量按 P/B=9 进行换算, 干湿比为 1/4[1,2]。处理软件为 Excel 2003 和 SPSS 13.0。

2
2.1





种类组成 共鉴定小型底栖动物 25 种, 隶属于 7 纲 12 科 21 属;

包括线虫 11 种, 桡足类 8 种, 其他动物 6 种。线虫中杂 食 者 占 63.7%, 其 他 依 次 为 捕 食 者 (18.4%) 、 藻 食 者 (18.3%)、菌食者(0.7%)。
图1 东汤孙湖样点设置 Fig. 1 Distribution of the sampling sites in the Eastern Tangsunhu Lake 表 1 东汤孙湖环境参数(均值±标准误) Environmental parameters (mean ± SE) of the Eastern Tangsunhu Lake 春季 Spring 2.4±0.05 0.76±0.06 19.4±0.7 2.52±0.18 0.08±0.01 30.9±7.0 夏季 Summer 2.4±0.05 缺失 31.7±0.1 2.26±0.36 0.08±0.02 33.1±2.1 秋季 Autumn 2.4±0.04 0.35±0.02 21.7±0.2 3.44±0.44 0.18±0.03 124.4±23.6 冬季 Winter 1.9±0.04 1.05±0.15 7.3±0.1 4.07±0.61 0.07±0.01 21.0±4.5

Tab. 1 环境参数 Environmental parameters 水深 ZM (m) 透明度 ZSD (m) 水温 Temperature (℃) 总氮 TN (mg/L) 总磷 TP (mg/L) 叶绿素 a Chla (μg/L)

东汤孙湖小型底栖动物种类名录如下: 线虫纲 Nematoda 筛咽科 Ethmolaimidae 草地筛咽线虫 Ethmolaimus pratensis 单宫科 Monhysteridae 单宫科一种 Monhysteridae sp. 希阿利科 Xyalidae 吞咽属一种 Daptonema sp. 烙线科 Ironidae 括约烙线虫 Ironus sphincterus 三叶科 Tobrilidae 纤细三叶线虫 Tobrilus gracilis 瑞士三叶线虫 Tobrilus helveticus 异附三叶线虫 Epitobrilus allophysis 三叶科一种 Tobrilidae sp. 矛线科 Dorylaimidae 池塘矛线虫 Dorylaimus stagnalis 黄斑中矛线虫 Mesodorylaimus flavomaculatus 中矛线属一种 Mesodorylaimus sp. 轮虫纲 Rotifera

寡毛纲 Oligochaeta 枝角纲 Cladocera 介形纲 Ostracoda 腺状介虫科 Cypridae 荧光介虫属一种 Candona sp. 圆介虫属一种 Cyclocypris sp. 桡足纲 Copepoda 剑水蚤科 Cyclopidae 大剑水蚤属一种 Macrocyclops sp. 锯缘真剑水蚤 Eucyclops serrulatus 如愿真剑水蚤 Eucyclops speratus 胸饰拟剑水蚤 Paracylops fimbriatus 拟剑水蚤属一种 Paracylops sp. 小剑水蚤属一种 Microcyclops sp. 中剑水蚤属一种 Mesocyclops sp. 剑水蚤科一种 Cyclopidae sp. 昆虫纲 Insecta 摇蚊科一种 Chironomidae sp. 2.2 密度、生物量、生产量及其与大型底栖动物的比较 表 2 给出了东汤孙湖小型底栖动物密度、生物量和

636













34 卷

Tab. 2

表 2 东汤孙湖小型底栖动物与大型底栖动物的密度、生物量(湿重)和生产量的比较 Comparison of the density, wet biomass and production of meiofauna with those of macrofauna in the Eastern Tangsunhu Lake 类群 Taxa 线虫纲 Nematoda 密度 Density ind/m2(±SE) (101.1±16.4)×103 (1.0±0.4)×10
3

生物量 Biomass % 72.5 0.7 2.1 2.0 0.7 g/m2(±SE) 1.8±0.3 0.01±0.01 0.16±0.07 0.3±0.1 0.01±0.01 0.5±0.1 0.007±0.004 0.02±0.02 2.8±0.3 1.3±0.4 50.0±17.6 6.3±2.3 0.04±0.02 57.6±17.6 0.049 % 63.8 0.5 5.8 10.2 0.5 18.1 0.3 0.9 100 2.2 86.7 11 0.1 100

生产量 Production g/m2·a 16.0 0.13 1.5 2.6 0.13 4.5 0.06 0.2 25.1 5.2 30.0 31.5 0.2 66.9 0.375

小型底栖动物 Meiofauna

轮虫纲 Rotifera 寡毛纲 Oligochaeta 介形纲 Ostracoda 枝角纲 Cladocera 桡足纲 Copepoda 昆虫纲 Insecta 其他 Others 合计 Total 寡毛纲 Oligochaeta

(2.9±1.2)×103 (2.8±1.1)×10 (1.0±0.6)×10
3 3 3

(28.3±6.5)×10 (0.5±0.3)×10 (1.8±1.1)×10
3 3

20.3 0.4 1.3
3

(139.5±15.6)×10 165.6±32.2 16.8±5.3 575.2±162.9 5.1±2.1 762.4±156.0 183

100 21.7 2.2 75.4 0.6 100

大型底栖动物 Macrofauna

软体动物门 Mollusca 昆虫纲 Insecta 其他 Others 合计 Total

小型底栖动物/大型底栖动物 Meiofauna/Macrofauna

生产量。线虫是最优势的类群, 密度占 72.5%, 生物量占 63.8%; 桡 足 类 居 第 二 位 , 密 度 为 占 20.3%, 生 物 量 占 18.1%, 其他重要类群为介形类和寡毛类。 2 还显示, 小 表 型底栖动物密度为大型底栖动物的 183 倍, 生物量和生 产量分别为 4.9%和 37.5%。 小型底栖动物的季节动态(图 2)。One-Way ANOVA 检验表明, 四季间密度(F=0.68, P=0.58)和生物量(F=1.44, P=0.27)均无显著差异。

为(43.9±6.3)×103 ind/m2, 占 31.6%。One-Way ANOVA 检 验表明, 四季间(F=5.88, P=0.16)无显著差异。

图3

东汤孙湖小型底栖动物密度的垂直分布

Fig. 3 Vertical distribution of meiofauna density in the Eastern Tangsunhu Lake

2.4

密度与环境因子的关系 与表 1 中 6 个环境因子的皮尔逊相关分析表明, 小

型底栖动物密度仅与透明度和湖水总磷浓度显著相关。 图
图2 东汤孙湖小型底栖动物密度的季节动态

4 显示了小型底栖动物密度与这两个环境参数的回归 关系。

Fig. 2 Seasonal dynamics of meiofauna density in the Eastern Tangsunhu Lake

2.3

垂直分布 图 3 给出了小型底栖动物密度的垂直分布。0—5 cm
3 2

3





通过比较东汤孙湖与武汉东湖、欧美 12 个湖泊(芬 兰 Lake P??j?rvi、 美国 Lake Michigan 和 Mirror Lake, 9 个

层密度为(95.6±11.7)×10 ind/m , 占 68.4%; 5—10 cm 层

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闫福桂等: 藻型浅水湖泊小型底栖动物的群落特征及生态地位探讨

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图4 Fig. 4

小型底栖动物密度与透明度(A)、总磷浓度(B)的关系

Relationships of meiofauna density with Secchi depth(A)and total phosphorus(B)

加拿大山区湖泊)的结果 [6,

12—16]

发现, 湖泊小型底栖动物
3

群 落 有 以 下 几 个 共 同 点 : (1) 密 度 多 在 (100—300)×10

ind/m2 之间; (2) 线虫常是优势类群; (3) 主要分布在沉积 物表层。 就东汤孙湖而言, 小型底栖动物还有些自身的特 点:(1) 不同季节小型底栖动物密度有一定的变动, 但差 异不明显(图 2); (2) 0—5cm 层小型底栖动物占 68.4%, 与 水湖泊 Lake P??j?rvi(0—2cm 层占 95%)[1, 2]。原因可能是 东汤孙湖(2.3m)和东湖(2.2m)较浅, 沉积物亚表层仍有一 定溶解氧可满足部分小型底栖动物的需求。 图 3 显示小型底栖动物密度与透明度正相关、与总 磷浓度负相关, 表明营养水平是限制小型底栖动物的主 要因素。这与东湖和拉脱维亚 6 个小型浅水湖泊(Lake Dl.Snidzinys、Lake Snidzinys、Lake Becheru、Lake Rogajzu、Lake Vorcalu、Lake Slejnovas)的研究结果
[6, 16]

表 3 不同湖泊小型底栖动物生产量(P)及小型与大型底栖动物 生产量之比(PMeio/PMacro) Tab. 3 Productions (P) of meiofauna and production ratios of meiofauna to macrofauna (PMeio/PMacro) in different lakes 湖泊 Lakes 东汤孙湖 Eastern Tangsunhu Lake Lake Dl.Snidzinys Lake Snidzinys Lake Becheru Lake Rogajzu Lake Vorcalu Lake Slejnovas 大型深水湖泊 Large deep lakes Lake Onega Lake P?ij?nne Lake Ladoga Lake Constance 生产量(P) kJ/m ·a 113.1 74.6 21.6 40.7 41.4 110.1 17.8 9.5 18.1 11.2 42.1 0.4 5.8 1.8 1.3 1.3 1.3 1.5 0.5 0.6 0.5 0.6
2

PMeio/PMacro



一致的。 原因可能是富营养化导致水体缺氧, 从而限制了 小型底栖动物的发展。 因此, 小型底栖动物可作为富营养 化的指示生物。 虽然东汤孙湖小型底栖动物生物量仅占大型底栖动 物的 4.9%, 但由于 P/B 系数较高 [1, 2], 其生产量仍可达到 大型底栖动物的 37.5%。 这说明东汤孙湖小型底栖动物在 底层食物网能量流动中起重要作用。 3 比较了东汤孙湖 表 与其他湖泊小型底栖动物的生产量 [16] , 发现小型浅水湖 泊小型底栖动物生产量为 17.8—113.1 kJ/m2·a, 小型与大 型底栖动物生产量之比为 0.38—5.76, 明显高于大型深水 湖泊。 其原因可能是浅水湖泊底层溶氧较丰富, 可满足更 多的小型底栖动物生存 [16] 。 这说明在小型浅水湖泊中, 小 型底栖动物占有更为重要的生态地位。 东汤孙湖小型底栖 动物生产量与同为富营养化的小型浅水湖泊 Lake Vorcalu 接近, 但小型与大型底栖动物生产量之比却明显低 于其他小型浅水湖泊(表 3)。这主要是因为耐污的软体动 物(铜锈环棱螺)生物量占东汤孙湖大型底栖动物生物量 的 86.7%(表 2)。根据功能摄食类群分析, 东汤孙湖优势

类群线虫主要是杂食者(63.7%), 主食有机碎屑。在东湖、 洪湖和其他一些湖泊, 食碎屑者也是小型底栖动物的重 要组成部分 [3,5,6]。 这说明小型底栖动物作为碎屑食物链的 重要一环, 对促进湖泊生态系统物质分解和能量流动起 重要作用。 总之, 本文首次较全面描述了长江流域藻型浅水湖 泊小型底栖动物的群落特征, 表明该类群在底层食物网 能量流动中起重要作用, 今后应予更多的关注。 致谢: 感谢袁刚、刘志新和张翔协助野外采样!

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小型浅水湖泊 Small shallow lakes

东湖(0—5cm 层占 61.2%—98.5%)类似, 却远低于芬兰深

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