淺述太子河流域大型底棲動(dòng)物功能攝食類群與環(huán)境要素的關(guān)系論文

時(shí)間：2021-05-04 16:35:21 論文我要投稿

　　由于全球工業(yè)化、城市化發(fā)展迅猛，目前，世界各國(guó)的河流都遭受了不同程度的干擾和損害，出現(xiàn)了形態(tài)結(jié)構(gòu)破壞、水質(zhì)惡化及生境退化等一系列生態(tài)功能衰退問題，全球河流健康狀況的退化已經(jīng)成為21世紀(jì)人類生存和發(fā)展面臨的重大危機(jī)，并引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注和重視。

淺述太子河流域大型底棲動(dòng)物功能攝食類群與環(huán)境要素的關(guān)系論文

　　大型底棲動(dòng)物是河流中分布最廣泛的類群之一，是水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)源(如樹葉碎屑、藻類等)和更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物之問的主要連接體，他們對(duì)外界脅迫的響應(yīng)比較敏感，其在河流、湖泊、水庫(kù)等水體中的群落結(jié)構(gòu)、物種豐富度、不同功能攝食類群的結(jié)構(gòu)特征以及耐污類群和敏感類群的比例等都可以從不同的側(cè)面反映水質(zhì)的好壞，從而可以有效地指示水生生態(tài)系統(tǒng)的健康。

　　功能攝食類群對(duì)研究生物群落結(jié)構(gòu)和功能組成有著重要的作用。功能攝食類群的概念最初由Cummins在20世紀(jì)70年代提出，根據(jù)其理論的劃分，將大型底棲動(dòng)物類群劃分為以下5個(gè)主要的功能攝食類群:(1)刮食者(sc)，其主要食物來(lái)源是各種固著生活的生物類群，如著生藻類等;(2)撕食者(sh)，其主要食物來(lái)源是各種凋落物和粗有機(jī)顆粒物CPOM，有機(jī)物粒徑>1 mm); (3)直接收集者(gc)，其主要食物來(lái)源是收集河底的各種細(xì)有機(jī)顆粒物((FPOM，指>0.45 um且<1 mm的有機(jī)物粒徑);（4)過(guò)濾收集者(fc)，其主要食物來(lái)源是水流中的各種細(xì)有機(jī)顆粒物;（5)捕食者(px)，其主要食物來(lái)源是捕食其它水生動(dòng)物。

　　功能攝食類群的組成差異隨河流本身地理尺度的差異，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入的差異等各種因素的改變而表現(xiàn)出白身的特征.本文以太了河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過(guò)對(duì)人為干擾活動(dòng)敏感的功能攝食類群的分析，采用逐步回歸方程篩選對(duì)功能攝食類群影響顯著的水質(zhì)因了，并通過(guò)Mann-Whitney U檢驗(yàn)對(duì)不同分組之問大型底棲動(dòng)物群落物種特征參數(shù)及環(huán)境要素進(jìn)行對(duì)比分析，篩選出對(duì)大型底棲動(dòng)物群落和分布影響較大的水質(zhì)因了和土地格局，為河流健康參照條件的確定提供重要理論基礎(chǔ)。

　　1.材料與方法

　　1.1研究區(qū)域概況及樣點(diǎn)設(shè)置

　　太了河流域是大遼河水系兩條主要支流之一，位于我國(guó)遼寧省東南部(122°19'E~124°48'E,40°36'N~41 °37'N).河流全長(zhǎng)413km，流域面積1.39x10.太了河流域位于暖溫帶濕潤(rùn)一半濕潤(rùn)氣候區(qū)，年內(nèi)溫差較大，最高氣溫2224℃左右，最低氣溫為-9~17 ℃，年蒸發(fā)量為734·1018mm,年降水量約655~954mm.太了河流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，白然植被多為落葉闊葉林.太了河流域上游地區(qū)為植被保護(hù)較好的低山丘陵，平均覆蓋率達(dá)到50%以上;中下游為土地開發(fā)程度高的平原區(qū)，植被覆蓋率較低。

　　為識(shí)別影響太了河流域大型底棲動(dòng)物的河流環(huán)境要素、棲境要素和底棲動(dòng)物適宜度，通過(guò)實(shí)地考察，在太了河干流以及流域內(nèi)12條支流(太了河北支、太了河南支、小湯河西支、清河、三道河、細(xì)河、蘭河、北沙河、南沙河、柳河、五道河、海城河)共設(shè)置了70個(gè)樣點(diǎn)。

　　功能攝食類群研究選擇2009年8月份太了河流域野外調(diào)查數(shù)據(jù)。

　　1.2采樣方法

　　在本研究中，主要采用索伯網(wǎng)和D型手網(wǎng)作為大型底棲動(dòng)物的采樣工具.索伯網(wǎng)用于定量采集，網(wǎng)徑為60目，采樣面積為0.09m2.每個(gè)點(diǎn)用索伯網(wǎng)隨機(jī)進(jìn)行3次采樣.D一型網(wǎng)在本研究中用于定性采集，網(wǎng)徑為60目網(wǎng)，樣框本身取半圓形，半圓框半徑約為0.25m底邊約為0.3m。

　　在太了河全流域70個(gè)樣點(diǎn)采集生物樣本，在各樣點(diǎn)的樣品采集工作完成后，加70%的酒精將樣品保存并放入封口瓶中密封，然后放入整理箱中.在實(shí)驗(yàn)室將樣本鑒定分類，分為5個(gè)不同的功能攝食類群.在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)每一瓶底棲動(dòng)物樣品進(jìn)行精挑選，去除枯枝敗葉和細(xì)沙，僅保留大型底棲動(dòng)物的幼蟲，并將樣品置于80%的酒精中保存.精挑選工作結(jié)束后，參照相關(guān)著作進(jìn)行大型底棲動(dòng)物的鑒定工作，在鑒定的同時(shí)計(jì)錄每一種大型底棲動(dòng)物的個(gè)體數(shù)。

　　在本研究中，大多數(shù)大型底棲動(dòng)物的物種鑒定到種或?qū)?部分雙翅目物種鑒定到科;太了河流域和太了河南、北支的搖蚊鑒定到亞科，參照點(diǎn)的搖蚊鑒定到屬;除一些特殊的，較易辨認(rèn)的寡毛類被鑒定出來(lái)(如顫婦和霍夫水絲婦等)，大多數(shù)寡毛類僅鑒定到綱。

　　1.3生境棲息地特征調(diào)查

　　根據(jù)鄭丙輝等提出的河流棲息地評(píng)價(jià)指標(biāo)，從棲息地的復(fù)雜性、底質(zhì)組成情況、速度一深度結(jié)合特性、河水水量的狀況、堤岸的穩(wěn)定性、河道變化情況、水質(zhì)狀況、植被多樣性、人類活動(dòng)強(qiáng)度和河岸土地利用類型10個(gè)方面對(duì)生境棲息地特征進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，通過(guò)目測(cè)進(jìn)行評(píng)分.每個(gè)指標(biāo)滿分為20分，4個(gè)級(jí)別的分值范圍分別為20~16(好)、15~11(較好)、10~6(一般)、5~1(差). 1.5太了河流域土地利用類型獲取。

　　為精確反映太了河流域河道附近土地利用特征，采用遙感影像為2.5m分辨率的全色和1 Om分辨率的多光譜，在解譯2009年8月SPOTS遙感影像獲取土地利用圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兒何精校正，在ERDAS軟件下將全色和多光譜影像融合，得到了2.5m分辨率的融合影像.利用融合影像目視解譯獲得研究區(qū)的土地利用覆蓋圖，對(duì)不能確定的植被類型進(jìn)行野外調(diào)查確認(rèn).遙感數(shù)據(jù)分析提取到的7類主要土地利用類型為森林、農(nóng)田、裸地、草地、河灘、坑塘和居民地。

　　1.4數(shù)據(jù)分析

　　根據(jù)生境數(shù)據(jù)中人為干擾情況的程度按照人為干擾情況從輕到重，劃分為excellent, good,normal, bad 4個(gè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和分值對(duì)5個(gè)功能攝食類群進(jìn)行非參數(shù)分析。根據(jù)每一種攝食類群的相對(duì)豐度，計(jì)算其在不同人為干擾條件下的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以箱線圖的形式展示出來(lái)。

　　(1)采用逐步回歸方程篩選對(duì)功能攝食類群影響顯著的水質(zhì)因了.在結(jié)果中，R為回歸系數(shù)，Rz越高，表示回歸方程的預(yù)測(cè)結(jié)果越可信.P值表示極端結(jié)果出現(xiàn)概率，P值越小，表明回歸方程越可信.其中P值<0.05時(shí)，表示顯著相關(guān)，P值<0.01時(shí)，表示極顯著相關(guān)。

　　(2)通過(guò)Mann-Whitney U檢驗(yàn)對(duì)不同分組之問大型底棲動(dòng)物群落物種特征參數(shù)及環(huán)境要素進(jìn)行對(duì)比分析.Mann-Whitney U檢驗(yàn)是最常用的一種非參數(shù)檢驗(yàn)方法.應(yīng)用指示種分析提取各組中對(duì)群落結(jié)構(gòu)具有指示作用的物種，指示種的計(jì)算值為100，當(dāng)一個(gè)物種只在某一組內(nèi)出現(xiàn)同時(shí)在該組所有樣點(diǎn)中均有分布時(shí)，其指示種值達(dá)到最大.指示種的顯著性檢驗(yàn)利用蒙特卡羅隨機(jī)化過(guò)程進(jìn)行。

　　2結(jié)果和分析

　　2.1太沂河流域大型底棲動(dòng)物功能攝食類群基本信息

　　根據(jù)70個(gè)樣點(diǎn)的底棲動(dòng)物5種功能攝食類群的物種調(diào)查結(jié)果，太了河流域大型底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種多為耐污性較強(qiáng)的種群，主要有寡毛類(Oligochaeta spp.)、直突搖蚊亞科(Orthocladinaespp.)、搖蚊亞科(Chironominae spp.)，相對(duì)豐度分別為61.67%, 9.64%和5.31%.這些耐污物種在功能攝食類群的劃分上均屬于直接收集者(gc).寡毛類、直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節(jié)蚌在太了河流域分布廣泛且數(shù)量眾多.寡毛類是耐污物種，直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節(jié)蚌屬于中度耐污物種，表明太了河流域受到了不同程度的人為干擾.值得注意的是下游部分點(diǎn)位寡毛類個(gè)體數(shù)量眾多，多達(dá)上萬(wàn)只，反映出太了河下游區(qū)域受人為干狀尤為嚴(yán)重。

　　2.2太了河流域大型底棲動(dòng)物功能攝食類群空立問分布特征與人為干擾的關(guān)系:隨著上游到下游人為活動(dòng)干擾!的.增強(qiáng)，底棲動(dòng)物物種數(shù)顯著下降，表現(xiàn)為1組>2 組>3組>4組，敏感類群物種數(shù)的降低趨勢(shì)也與1之相同。EPT物種數(shù)、債翅目物種數(shù)、蚌蛻目物:種數(shù)、毛翅目物種數(shù)、端足目和軟體動(dòng)物物種數(shù) 也表現(xiàn)為相似的變化趨勢(shì)，即從上游到下游顯著降低，下游區(qū)3組和4組問無(wú)顯著差異，且耐污類、群相對(duì)豐度與之呈相反的變化趨勢(shì)。敏感類群鎮(zhèn) 翅目只在上游區(qū)分布較廣，其上游區(qū)物種數(shù)均顯二著高于其它3組.物種個(gè)體數(shù)變化特點(diǎn)為:3組最)高,4組最少.出現(xiàn)此情況是因?yàn)?組寡毛類數(shù)量眾多，而2組則是由于搖蚊科個(gè)體數(shù)過(guò)多所致。

　　綜上可知，太了河流域上游區(qū)物種豐富，敏感類群尤其是鎮(zhèn)翅目物種分布廣泛.從上游到下游，隨著人為活動(dòng)強(qiáng)度逐漸增大，底棲動(dòng)物物種數(shù)減少，敏感物種消失，耐污類群相對(duì)豐度顯著增加，成為最優(yōu)勢(shì)物種.由此可見，人為活動(dòng)已經(jīng)對(duì)太了河流域造成了一定的影響，且下游區(qū)域影響較為嚴(yán)重。

　　2.5大型底棲動(dòng)物功能攝食類群分布與土地利用因素的關(guān)系

　　太了河流域70個(gè)樣點(diǎn)土地利用類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果。土地利用格局因了(各種土地利用類型在總面積中所占比例)和5種功能攝食類群的逐步回歸分析結(jié)果。在進(jìn)行逐步回歸分析之前，首先進(jìn)行各種土地利用類型的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田和森林呈顯著負(fù)相關(guān)，為去除干擾，保留農(nóng)田而去除森林，而裸地占得比例較小，故采用農(nóng)田、河灘、居民地、坑塘、草地5種土地利用類型進(jìn)行分析。

　　由土地利用格局因了(各種土地利用類型在總面積中所占比例)和5種功能攝食類群進(jìn)行的逐步回歸分析可以看出，對(duì)gc影響顯著的是農(nóng)田、河灘;對(duì)pr, sc和sh影響顯著的是農(nóng)田.其中農(nóng)田的白分比對(duì)gc, sc和sh均有預(yù)測(cè)作用，但是與gc呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)，而與其他七種功能攝食類群呈現(xiàn)負(fù)相關(guān).這與gc中耐污種較多，適應(yīng)森林較少而開發(fā)程度較高且農(nóng)田較多的環(huán)境有關(guān)系。

　　3結(jié)論

　　3.1在太沂河流域米集的底棲動(dòng)物中,gc所占比重最大，占所有樣點(diǎn)總個(gè)體數(shù)的85.5%,gc對(duì)人為干擾的耐受性較強(qiáng)，物種調(diào)查顯示寡毛類、搖蚊是其優(yōu)勢(shì)種.fc, sh, sc, pr所占比例分別為6.0% , 3.0% , 5.5 % , 0.其中pr, sc, sh對(duì)環(huán)境的惡化較為敏感. 3.2太了河流域四組樣點(diǎn)物理生境要素、基本水化要素、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽、棲息地要素、土地利用類型差異較大.上中游區(qū)域環(huán)境要素良好，屬于受人為活動(dòng)影響強(qiáng)度較低的區(qū)域，下游區(qū)域環(huán)境要素較差，物種調(diào)查結(jié)果與此一致。

　　3.3五種功能攝食類群相對(duì)豐度與水質(zhì)因了的回歸分析表明，對(duì)gc影響比較大的有海拔、水溫、電導(dǎo)率、總氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮.其中g(shù)c對(duì)海拔和水溫最敏感，回歸方程的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.421.對(duì)pr, sc, sh影響較大的有海拔、水溫、電導(dǎo)率、pH、總氮、亞硝態(tài)氮.

　　3.4大型底棲動(dòng)物功能攝食類群分布與土地利用格局的回歸分析表明，農(nóng)田、河灘對(duì)gc影響顯著;農(nóng)田對(duì)pr, sc和sh影響顯著.其中農(nóng)田的白-分比對(duì)gc, sc和sh均有預(yù)測(cè)作用，其與gc呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，而與其他兒種功能攝食類群呈現(xiàn)負(fù)相關(guān).這與gc中耐污種較多，適應(yīng)開發(fā)程度較高且農(nóng)田較多的環(huán)境有關(guān)系.

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