关键词:
水生生物
群落结构
环境因子
水质评价
习水保护区
摘要:
河流是重要的自然生态系统,也是水生生物的关键栖息地。健康的河流生态系统在保护流域生物多样性和维持可持续发展方面至关重要。因此,河流中的水生生物及水质状况既是河流生态系统研究的重要内容,也是对水生态学领域研究的重要补充。
贵州习水国家级自然保护区是贵州省面积最大的自然保护区,不同区域的环境和气候相差悬殊,复杂的生境条件孕育了丰富的水生生物资源,具有较高的科研及保护价值。基于此,本研究以习水保护区范围内的河流为研究区域,以水生生物为研究对象,于2021年12月,2022年3、7、11、12月及2023年3、7、11月对保护区进行8次系统地水生生物和水环境因子的采样和调查,分析了习水保护区水生生物群落结构特征并通过Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)探讨了水生生物群落结构特征及分布与环境因子的关系。基于各项水生生物多样性指数和生物指数,构建习水保护区水质生物综合评价指数(CEWI),对习水保护区水环境质量进行评价。以期为丰富习水保护区水生生物相关本底资料和水生态研究提供基础数据,为保护生物多样性以及资源的合理利用提供理论依据,为保护区水生态环境的监测、管理与保护提供科学指导。本论文的主要研究结果如下:
(1)基于野外采样调查共采集水生生物302种,其中浮游植物152种,种类组成以硅藻门和绿藻门为主,优势种均属硅藻门。浮游动物56种,种类组成与优势种均以轮虫类和原生生物为主。大型底栖动物54种(属),种类组成与优势种均以昆虫纲为主。鱼类40种,种类组成和优势种均以鲤科鱼类为主。各类生物的种类数在时空上存在差异,其中浮游植物、浮游动物和鱼类种类数存在显著性差异,大型底栖动物种类数无显著性差异。
(2)水生生物各类群的密度和生物量在不同时期、不同管理站间均存在显著性差异。其中,浮游植物的密度和生物量均以硅藻门为主;时间上均在春季最高,秋季最低;空间上均在小坝管理站最高,三岔河管理站最低。浮游动物的密度以轮虫类为主,生物量以枝角类为主;时间上,密度在春季最高,秋季最低;生物量在2022年3月最高,2023年7月最低;空间上均在大白塘管理站最高,三岔河管理站最低。大型底栖动物的密度以昆虫纲为主,生物量以软甲纲为主;时间上均在春季最高,冬季最低;空间上在蔺江管理站最高,三岔河管理站最低。鱼类的数量与重量均以鲤科鱼类为主;时间上均在夏季最高,冬季最低;空间上,数量在长嵌沟管理站最高,大白塘管理站最低,重量在大白塘管理站最高,三岔河管理站最低。
(3)水生生物各类群的多样性指数(Shannon、Margalef和Pielou)在时空上也存在差异。时间上,浮游植物和浮游动物的多样性指数存在显著差异,但大型底栖动物和鱼类的多样性指数无显著性差异。其中浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均在2021年12月最高,2023年11月最低;Margalef丰富度指数在2023年3月最高,2022年3月最低。浮游动物的多样性指数均在春季最高,秋季最低;大型底栖动物的多样性指数均在春季最高,冬季最低。鱼类的多样性指数均在夏季最高,春季最低。空间上,水生生物各类群的多样性指数无显著性差异。浮游植物的多样性指数均在小坝管理站最高,浮游动物的多样性指数均在大白塘管理站最高,大型底栖动物的多样性指数均在蔺江管理站最高,鱼类的多样性指数均在长嵌沟管理站最高,水生生物各个类群的多样性指数均在三岔河管理站最低。
(4)聚类分析和NMDS排序结果显示,同一管理站各采样点间各类水生生物群落的相似性较高,但不同管理站之间各类水生生物的群落相似性存在差异。其中,大白塘、蔺江和小坝管理站浮游植物群落的相似性较高。大白塘和蔺江管理站浮游动物群落的相似性较高,小坝和长嵌沟管理站浮游动物群落的相似性较高。大白塘、S7和S8样点大型底栖动物群落的相似性较高,蔺江和小坝管理站大型底栖动物及鱼类群落的相似性较高。
(5)Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,水温、溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮和叶绿素a是影响浮游植物群落结构的主要环境因子;溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮和叶绿素a是影响浮游动物群落结构的主要环境因子;溶解氧、水温、水深、总氮和叶绿素a是影响大型底栖动物群落结构的主要环境因子;水温、溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮、总磷和叶绿素a是影响鱼类群落结构的主要环境因子。
(6)水质理化因子分析表明,保护区水质总体为Ⅱ类水。大型底栖动物BI指数评价水质为清洁型。浮游植物和大型底栖动物的多样性指数评价保护区水质为轻污染型,但浮游动物和鱼类生物多样性指数评价保护区水质为中污染型。水质生物综合评价指数(CEWI)评价结果为轻污染型,其评价结果更符合保护区水环境的实际情况。