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

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

　　大型底棲動(dòng)物是河流中分布最廣泛的類(lèi)群之一，是水生生態(tài)系統食物鏈中有機物、營(yíng)養源(如樹(shù)葉碎屑、藻類(lèi)等)和更高營(yíng)養級生物之問(wèn)的主要連接體，他們對外界脅迫的響應比較敏感，其在河流、湖泊、水庫等水體中的群落結構、物種豐富度、不同功能攝食類(lèi)群的結構特征以及耐污類(lèi)群和敏感類(lèi)群的比例等都可以從不同的側面反映水質(zhì)的好壞，從而可以有效地指示水生生態(tài)系統的健康。

　　功能攝食類(lèi)群對研究生物群落結構和功能組成有著(zhù)重要的作用。功能攝食類(lèi)群的概念最初由Cummins在20世紀70年代提出，根據其理論的劃分，將大型底棲動(dòng)物類(lèi)群劃分為以下5個(gè)主要的功能攝食類(lèi)群:(1)刮食者(sc)，其主要食物來(lái)源是各種固著(zhù)生活的生物類(lèi)群，如著(zhù)生藻類(lèi)等;(2)撕食者(sh)，其主要食物來(lái)源是各種凋落物和粗有機顆粒物CPOM，有機物粒徑>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有機顆粒物((FPOM，指>0.45 um且<1 mm的有機物粒徑);（4)過(guò)濾收集者(fc)，其主要食物來(lái)源是水流中的各種細有機顆粒物;（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(lèi)群的組成差異隨河流本身地理尺度的差異，營(yíng)養物質(zhì)輸入的差異等各種因素的改變而表現出白身的特征.本文以太了河流域為研究對象，通過(guò)對人為干擾活動(dòng)敏感的功能攝食類(lèi)群的分析，采用逐步回歸方程篩選對功能攝食類(lèi)群影響顯著(zhù)的水質(zhì)因了，并通過(guò)Mann-Whitney U檢驗對不同分組之問(wèn)大型底棲動(dòng)物群落物種特征參數及環(huán)境要素進(jìn)行對比分析，篩選出對大型底棲動(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。

　　1.材料與方法

　　1.1研究區域概況及樣點(diǎn)設置

　　太了河流域是大遼河水系兩條主要支流之一，位于我國遼寧省東南部(122°19'E~124°48'E,40°36'N~41 °37'N).河流全長(cháng)413km，流域面積1.39x10.太了河流域位于暖溫帶濕潤一半濕潤氣候區，年內溫差較大，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.太了河流域屬大陸性季風(fēng)氣候，白然植被多為落葉闊葉林.太了河流域上游地區為植被保護較好的低山丘陵，平均覆蓋率達到50%以上;中下游為土地開(kāi)發(fā)程度高的平原區，植被覆蓋率較低。

　　為識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、細河、蘭河、北沙河、南沙河、柳河、五道河、海城河)共設置了70個(gè)樣點(diǎn)。

　　功能攝食類(lèi)群研究選擇2009年8月份太了河流域野外調查數據。

　　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)驗室將樣本鑒定分類(lèi)，分為5個(gè)不同的功能攝食類(lèi)群.在實(shí)驗室內對每一瓶底棲動(dòng)物樣品進(jìn)行精挑選，去除枯枝敗葉和細沙，僅保留大型底棲動(dòng)物的幼蟲(chóng)，并將樣品置于80%的酒精中保存.精挑選工作結束后，參照相關(guān)著(zhù)作進(jìn)行大型底棲動(dòng)物的鑒定工作，在鑒定的同時(shí)計錄每一種大型底棲動(dòng)物的個(gè)體數。

　　在本研究中，大多數大型底棲動(dòng)物的物種鑒定到種或屬;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，較易辨認的寡毛類(lèi)被鑒定出來(lái)(如顫婦和霍夫水絲婦等)，大多數寡毛類(lèi)僅鑒定到綱。

　　1.3生境棲息地特征調查

　　根據鄭丙輝等提出的河流棲息地評價(jià)指標，從棲息地的復雜性、底質(zhì)組成情況、速度一深度結合特性、河水水量的狀況、堤岸的穩定性、河道變化情況、水質(zhì)狀況、植被多樣性、人類(lèi)活動(dòng)強度和河岸土地利用類(lèi)型10個(gè)方面對生境棲息地特征進(jìn)行現場(chǎng)調查，通過(guò)目測進(jìn)行評分.每個(gè)指標滿(mǎn)分為20分，4個(gè)級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(lèi)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的土地利用覆蓋圖，對不能確定的植被類(lèi)型進(jìn)行野外調查確認.遙感數據分析提取到的7類(lèi)主要土地利用類(lèi)型為森林、農田、裸地、草地、河灘、坑塘和居民地。

　　1.4數據分析

　　根據生境數據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)等級劃分標準和分值對5個(gè)功能攝食類(lèi)群進(jìn)行非參數分析。根據每一種攝食類(lèi)群的相對豐度，計算其在不同人為干擾條件下的均值和標準差，以箱線(xiàn)圖的形式展示出來(lái)。

　　(1)采用逐步回歸方程篩選對功能攝食類(lèi)群影響顯著(zhù)的水質(zhì)因了.在結果中，R為回歸系數，Rz越高，表示回歸方程的預測結果越可信.P值表示極端結果出現概率，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(zhù)相關(guān)，P值<0.01時(shí)，表示極顯著(zhù)相關(guān)。

　　(2)通過(guò)Mann-Whitney U檢驗對不同分組之問(wèn)大型底棲動(dòng)物群落物種特征參數及環(huán)境要素進(jìn)行對比分析.Mann-Whitney U檢驗是最常用的一種非參數檢驗方法.應用指示種分析提取各組中對群落結構具有指示作用的物種，指示種的計算值為100，當一個(gè)物種只在某一組內出現同時(shí)在該組所有樣點(diǎn)中均有分布時(shí)，其指示種值達到最大.指示種的顯著(zhù)性檢驗利用蒙特卡羅隨機化過(guò)程進(jìn)行。

　　2結果和分析

　　2.1太沂河流域大型底棲動(dòng)物功能攝食類(lèi)群基本信息

　　根據70個(gè)樣點(diǎn)的底棲動(dòng)物5種功能攝食類(lèi)群的物種調查結果，太了河流域大型底棲動(dòng)物優(yōu)勢種多為耐污性較強的種群，主要有寡毛類(lèi)(Oligochaeta spp.)、直突搖蚊亞科(Orthocladinaespp.)、搖蚊亞科(Chironominae spp.)，相對豐度分別為61.67%, 9.64%和5.31%.這些耐污物種在功能攝食類(lèi)群的劃分上均屬于直接收集者(gc).寡毛類(lèi)、直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節蚌在太了河流域分布廣泛且數量眾多.寡毛類(lèi)是耐污物種，直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節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(lèi)個(gè)體數量眾多，多達上萬(wàn)只，反映出太了河下游區域受人為干狀尤為嚴重。

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

　　綜上可知，太了河流域上游區物種豐富，敏感類(lèi)群尤其是鎮翅目物種分布廣泛.從上游到下游，隨著(zhù)人為活動(dòng)強度逐漸增大，底棲動(dòng)物物種數減少，敏感物種消失，耐污類(lèi)群相對豐度顯著(zhù)增加，成為最優(yōu)勢物種.由此可見(jiàn)，人為活動(dòng)已經(jīng)對太了河流域造成了一定的影響，且下游區域影響較為嚴重。

　　2.5大型底棲動(dòng)物功能攝食類(lèi)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(lèi)型統計結果。土地利用格局因了(各種土地利用類(lèi)型在總面積中所占比例)和5種功能攝食類(lèi)群的逐步回歸分析結果。在進(jìn)行逐步回歸分析之前，首先進(jìn)行各種土地利用類(lèi)型的相關(guān)性分析，發(fā)現農田和森林呈顯著(zhù)負相關(guān)，為去除干擾，保留農田而去除森林，而裸地占得比例較小，故采用農田、河灘、居民地、坑塘、草地5種土地利用類(lèi)型進(jìn)行分析。

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

　　3結論

　　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)體數的85.5%,gc對人為干擾的耐受性較強，物種調查顯示寡毛類(lèi)、搖蚊是其優(yōu)勢種.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、有機物、營(yíng)養鹽、棲息地要素、土地利用類(lèi)型差異較大.上中游區域環(huán)境要素良好，屬于受人為活動(dòng)影響強度較低的區域，下游區域環(huán)境要素較差，物種調查結果與此一致。

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

　　3.4大型底棲動(dòng)物功能攝食類(lèi)群分布與土地利用格局的回歸分析表明，農田、河灘對gc影響顯著(zhù);農田對pr, sc和sh影響顯著(zhù).其中農田的白-分比對gc, sc和sh均有預測作用，其與gc呈現正相關(guān)趨勢，而與其他兒種功能攝食類(lèi)群呈現負相關(guān).這與gc中耐污種較多，適應開(kāi)發(fā)程度較高且農田較多的環(huán)境有關(guān)系.

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