孫志強(qiáng)施心路,徐琳琳孟祥瑋劉桂杰

(1.杭州師范大學(xué)動(dòng)物適應(yīng)與進(jìn)化杭州市重中之重實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310036; 2.中國(guó)海洋大學(xué)原生動(dòng)物研究室,青島 266003; 3.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430072)

景觀濕地夏季原生動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)關(guān)系

孫志強(qiáng)1,2施心路1,2,3徐琳琳1孟祥瑋1劉桂杰1,3

(1.杭州師范大學(xué)動(dòng)物適應(yīng)與進(jìn)化杭州市重中之重實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310036; 2.中國(guó)海洋大學(xué)原生動(dòng)物研究室,青島 266003; 3.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430072)

2011年夏季(6—8月)對(duì)杭州市境內(nèi)一景觀濕地——西溪國(guó)家濕地公園進(jìn)行采樣, 共得原生動(dòng)物樣品21個(gè)。利用浮游生物研究方法對(duì)該濕地水域中原生動(dòng)物的種類組成、群落特征、優(yōu)勢(shì)種分布、指示種及生物多樣性指數(shù)進(jìn)行了綜合分析, 研究了該特征性水域中原生動(dòng)物的群落特征與水質(zhì)變動(dòng)之間的關(guān)系。共鑒定原生動(dòng)物84種, 隸屬于3綱45屬, 其中鞭毛蟲綱61種, 纖毛蟲綱14種, 肉足蟲綱9種。優(yōu)勢(shì)種主要為隱滴蟲(Cryptomonas)和眼蟲(Euglena), 均屬于鞭毛蟲綱; 污染性指示種及Margalef等多樣性指數(shù)均表明水質(zhì)呈中度污染狀態(tài); 在原生動(dòng)物功能類群中, 光合自養(yǎng)者最多, 腐生者、雜食者和捕食者相對(duì)較少; 主要理化指標(biāo)中TN、TP和COD含量均較高, 且對(duì)原生動(dòng)物群落的影響較大, 是造成群落變化的主要原因。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果揭示出, 西溪國(guó)家濕地公園水體目前仍處于中度污染狀況。研究對(duì)濕地水域的污染原因進(jìn)行了分析并提出了防治參考對(duì)策。

景觀濕地; 原生動(dòng)物; 群落結(jié)構(gòu); 物種多樣性; 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

原生動(dòng)物是一類形態(tài)各異, 分布極廣, 在各種自然環(huán)境水域中極為常見(jiàn)的一種單細(xì)胞生物, 它們?cè)谒w中的種類多且數(shù)量大, 是自然水域生態(tài)類群中的重要組成部分, 因此在水生生物物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中扮演了極為重要的角色[1—3]。它們的存在,對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性起著不可替代的作用。因此, 原生動(dòng)物被廣泛地應(yīng)用于水域環(huán)境監(jiān)測(cè)及水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)中, 許多種類也正越來(lái)越多地被認(rèn)為是水體污染的指示生物而得到廣泛利用[4—6]。利用原生動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征及變化規(guī)律可以及時(shí)反映出水體環(huán)境現(xiàn)狀的變化, 近年來(lái),已有許多學(xué)者在該領(lǐng)域做了大量的研究, 并取得了一系列的可喜成果[1—6]。

作者等依據(jù)地區(qū)特征選取杭州市的著名景觀濕地——西溪國(guó)家濕地公園(簡(jiǎn)稱西溪濕地)作為研究的區(qū)域, 希望此研究結(jié)果為后續(xù)進(jìn)一步開展?jié)竦厮虻南嚓P(guān)研究提供依據(jù)。

西溪濕地距離著名的世界遺產(chǎn)保護(hù)地——西湖約5 km, 是一處罕見(jiàn)的位于繁華都市中的次生性濕地, 被稱為“天堂綠腎”[7], 是目前我國(guó)第一個(gè)也是唯一的集城市濕地、農(nóng)耕濕地、文化濕地于一體的國(guó)家濕地公園。公園東起杭州紫金港路西側(cè)(E120°05′12.34″),西至繞城公路東側(cè)(E120°02′19.40″), 南起天目山路沿山河(N30°14′57.57″), 北至文二西路(N30°16′56.99″),面積約為11.5 km2, 河流交錯(cuò)成網(wǎng), 并有水塘鑲嵌,水域面積占總面積的46%[8]。濕地水流主體自南部的沿山河向北流, 最終匯入余杭塘河, 但下游余杭塘河水位較高時(shí), 本區(qū)域會(huì)出現(xiàn)局部的倒流現(xiàn)象,加上河網(wǎng)的復(fù)雜性, 故水流方向隨季節(jié)和水位的情況而移, 具有一定程度的不確定性[9]。

隨著西溪濕地在旅游業(yè)和城市生態(tài)中的作用日趨重要, 為了保護(hù)好城市的“綠腎”, 讓濕地效益可以持續(xù)的發(fā)展下去, 本文對(duì)西溪濕地游客開放區(qū)域夏季原生動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性變化進(jìn)行了初步的調(diào)查研究, 以期為濕地水域的可持續(xù)發(fā)展及污染治理提供科學(xué)依據(jù), 本工作的結(jié)果也將為全國(guó)城市性濕地的生物多樣性研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

本文依據(jù)水域環(huán)境特征共選取7個(gè)采樣點(diǎn)(圖1),樣點(diǎn)設(shè)置主要考慮水的流動(dòng)特征及人類活動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生的影響等多方面因素。工作重點(diǎn)主要集中于對(duì)游客開放的一期和二期工程部分, 樣點(diǎn)描述(表1)。

圖1 西溪濕地的原生動(dòng)物采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling sites in Xixi Wetland

1.2 樣品采集

于2011年6月—8月, 每月中旬進(jìn)行采樣, 共得到21個(gè)原生動(dòng)物樣品。具體實(shí)驗(yàn)方法均按照相關(guān)文獻(xiàn)[10—14]進(jìn)行(下同)。采自上中下水層的1 L水樣加10 mL魯哥試劑, 靜置48h, 利用虹吸原理濃縮至50 mL左右, 加1 mL濃度 4%的甲醛溶液保存以備鏡檢。

1.3 物種鑒定和統(tǒng)計(jì)

先輕輕搖勻樣品, 然后吸取0.1 mL置于0.1 mL計(jì)數(shù)框中, 放置1—2min后在顯微鏡下全片計(jì)數(shù),取兩片計(jì)數(shù)的平均值, 按照以下公式計(jì)算個(gè)體密度:

N: 個(gè)體密度(ind./L); V: 采樣體積(L); Vs: 沉淀體積(mL); Va: 計(jì)數(shù)體積(mL)

n: 計(jì)數(shù)所得個(gè)體數(shù)

觀察使用帶數(shù)碼攝像功能的顯微鏡Nikon E200。物種鑒定主要依據(jù): 《微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù)》[15]、《淡水浮游生物圖譜》[16]和《淡水浮游生物研究方法》[17]。

1.4 水質(zhì)狀況分析

對(duì)所采水樣按照水質(zhì)評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)定, 主要包括: 溫度(T)、酸堿度(pH)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(CODCr)、總氮(TN)和總磷(TP)。其中溶解氧和溫度在采樣現(xiàn)場(chǎng)用便攜式儀器測(cè)定(HACH sension 156 Multi METER)[18]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)公式Y(jié) = (Ni/N) fi計(jì)算物種的優(yōu)勢(shì)度。式中Ni為第i種的個(gè)體數(shù); N為樣品中所有種類的總個(gè)體數(shù); fi為第i種的出現(xiàn)頻率。Y>0.02為優(yōu)勢(shì)種。

計(jì)算多樣性指數(shù): Margalef多樣性指數(shù)(d)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Simpson多樣性指數(shù)(D)和均勻度(J)。公式如下:

其中S為物種數(shù); ni為第i種的個(gè)體數(shù); N為總個(gè)體數(shù)。

原生動(dòng)物不同污染程度指示種及功能營(yíng)養(yǎng)類群按照沈韞芬等[15]《微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù)》進(jìn)行劃分。

表1 西溪濕地原生動(dòng)物采樣點(diǎn)Tab.1 Synopsis of sampling sites in Xixi Wetland

2 結(jié)果

2.1 西溪濕地原生動(dòng)物種類組成及分布

通過(guò)對(duì)西溪濕地原生動(dòng)物調(diào)查發(fā)現(xiàn), 共有原生動(dòng)物84種, 隸屬于3綱45屬。鞭毛蟲綱28屬61種, 纖毛蟲綱12屬14種, 肉足蟲綱5屬9種(圖2)。鞭毛蟲中隱滴蟲屬(Cryptomonas)和眼蟲屬(Euglena)占多數(shù), 分別達(dá)到8種和29種。各采樣點(diǎn)常見(jiàn)種有嚙蝕隱滴蟲(Cryptomonas erosa)、卵形隱滴蟲(Cryptomonas ovata)、蛋白核隱滴蟲(Cryptomonas pyrenoidifera)和尾眼蟲(Euglena caudata)等。

圖2 西溪濕地原生動(dòng)物的種類組成Fig.2 Composition of protozoan communities in Xixi Wetland

圖3 西溪濕地夏季7個(gè)采樣點(diǎn)原生動(dòng)物種類數(shù)和密度的變化Fig.3 Variation of species number and density of protozoan at seven sampling sites in Xixi Wetland in summer

各樣點(diǎn)原生動(dòng)物種類數(shù)變化和密度變化(圖3)顯示, 物種數(shù)最大值出現(xiàn)在6月份樣1中, 達(dá)到26種; 最小值在8月份樣1中, 只有5種。密度最大值出現(xiàn)在7月份樣2中, 達(dá)到287500 ind./L, 最小值是在8月份樣7中, 只有8000 ind./L。樣2中密度相對(duì)較高可能與靜水水塘有利于原生動(dòng)物生長(zhǎng)有關(guān)。通過(guò)SPSS13.0進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn), 各采樣點(diǎn)間原生動(dòng)物種類數(shù)(F=0.238, P=0.956)和密度(F=1.390, P= 0.285)差異并不顯著, 可能是由于濕地水域面積不大, 水流復(fù)雜等因素所致。

西溪濕地水域中的原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種隨著采樣時(shí)間的變化稍有變化, 6月份最多, 有6種優(yōu)勢(shì)種, 7月份減少到5種, 8月份僅有3種。它們的優(yōu)勢(shì)度(表2)。優(yōu)勢(shì)種多屬鞭毛綱中的隱滴蟲(Cryptomonas)和眼蟲(Euglena), 可能跟夏季光照和營(yíng)養(yǎng)充足有關(guān)。

表2 西溪濕地原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種時(shí)間分布Tab.2 Monthly distribution of dominant species of protozoan in Xixi Wetland in summer

2.2 西溪濕地原生動(dòng)物群落多樣性指數(shù)分析

Margalef多樣性指數(shù)規(guī)定: 0—1為重度污染, 1—2為嚴(yán)重污染, 2—4為中度污染, 4—6為輕度污染, 大于6為清潔水體[19]。研究中西溪濕地共出現(xiàn)5次嚴(yán)重污染, 14次中度污染, 2次輕度污染, 揭示了西溪濕地水質(zhì)目前總體處于中度污染中。

Simpson多樣性指數(shù)在0.678—0.890范圍內(nèi)波動(dòng), 最小值出現(xiàn)在6月份樣3, 最大值出現(xiàn)在6月份樣5(圖4)。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化主要集中在1.956—3.609間, 最大值出現(xiàn)在6月份樣1, 最小值出現(xiàn)在8月份樣3(圖4)。其值為0—1時(shí), 代表水質(zhì)嚴(yán)重污染, 1—2時(shí)中等污染, 2—3時(shí)輕度污染, 大于3時(shí)代表清潔水體[20]。結(jié)果與Margalef多樣性指數(shù)基本一致。

圖4 西溪濕地夏季7個(gè)采樣點(diǎn)原生動(dòng)物多樣性指數(shù)變化Fig.4 Variation of diversity index at seven sampling sites in Xixi Wetland in summer

均勻度變化范圍是0.657—0.962, 波動(dòng)幅度較小。值越大說(shuō)明原生動(dòng)物分布越均勻。

方差分析發(fā)現(xiàn), 4個(gè)多樣性指數(shù)在樣點(diǎn)間差異均不顯著(F值分別為0.839、0.897、0.669、0.659, P值均大于0.05), 進(jìn)一步表明西溪濕地夏季原生動(dòng)物樣點(diǎn)間分布差異不大。

2.3 西溪濕地原生動(dòng)物功能類群劃分及污染指示種分布

Pratt, et al.[21]通過(guò)對(duì)美國(guó)6個(gè)濕地和一個(gè)河流中原生動(dòng)物群落特征的研究, 按照食性將原生動(dòng)物劃分為6個(gè)功能類群, 分別是: (1)光合自養(yǎng)者P, (2)食菌屑者B, (3)食藻者A, (4)腐生者S, (5)雜食者N, (6)捕食者R。干凈的水體自養(yǎng)程度高, 隨著水質(zhì)的污染, 異養(yǎng)程度就增加[22]。若群落中P組和A組占比例大, 說(shuō)明水質(zhì)較好, 若S組和B組比例加大, 說(shuō)明水質(zhì)變差。按照沈韞芬等[15]所列種類對(duì)西溪濕地原生動(dòng)物種類進(jìn)行功能類群劃分(表3), P組(48種)、B組(24種)、A組(14種)、S組(2種)、N組(3種)、R組(3種), P組和A組占的比例較大。

原生動(dòng)物對(duì)水質(zhì)污染的耐受性不同, 所以在污染程度不同的水域中會(huì)出現(xiàn)不同的種類, 有些種類對(duì)環(huán)境的反應(yīng)非常靈敏, 德國(guó)學(xué)者Kolrwitz和Marsson早在1909年就提出了指示種的概念, 總結(jié)了不同污染帶的指示種類。參照沈韞芬等[15]的劃分,鑒定出了西溪濕地中存在的污染指示種(表4)。三次采樣中, 共鑒定原生動(dòng)物污染指示種15種, 其中多污性3種, α-中污性9種, β-中污性8種, 寡污性3種。所有中污性指示種占所鑒定指示種類的比例為86.667%, 據(jù)此表明, 西溪濕地水域已受到中度污染。

表3 西溪濕地夏季原生動(dòng)物功能類群所占比例Tab.3 Proportion of protozoan functional group in Xixi Wetland in summer

表4 西溪濕地夏季原生動(dòng)物污染指示種類Tab.4 Species of pollution indicators in Xixi Wetland in summer

2.4 西溪濕地水質(zhì)理化指標(biāo)及與原生動(dòng)物分布相關(guān)性分析

西溪濕地水質(zhì)理化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果顯示(圖5),實(shí)驗(yàn)水域的溫度變化基本都維持在24—32℃(圖中沒(méi)有畫出), 三次采樣各樣點(diǎn)間差別不大; pH變化不是很大, 基本都維持在7左右; DO最大值出現(xiàn)在7月份樣7中, 為7.351, 最小值出現(xiàn)在8月份樣4中,為2.988, 樣3波動(dòng)最小, 樣7波動(dòng)最大; BOD值在0.732—5.051 mg/L間波動(dòng), 各樣點(diǎn)間變化趨勢(shì)類似; 6月份的COD值明顯高于7月份和8月份的, 最大值達(dá)到104.031 mg/L, 最小值出現(xiàn)在8月份樣7中,為10.310 mg/L; TN值也是6月份的要高于其他兩個(gè)月份, 最大值出現(xiàn)在6月份樣1中, 達(dá)到5.399, 最小值在7月份樣7中, 為0.368; TP值各月份之間差異不是很大, 樣點(diǎn)間波動(dòng)也比較小。

參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3838-2002對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分級(jí)[23]。采樣過(guò)程中各指標(biāo)平均值分別是: DO 5.002、BOD 2.681、COD 42.327、TN 2.508、TP 0.143。它們的分級(jí)分別是: DO Ⅲ類, BODⅠ類, CODⅤ類, TN Ⅴ類, TP Ⅲ類。污染最嚴(yán)重的是COD和TN。

通過(guò)SPSS 13.0對(duì)西溪濕地水質(zhì)理化指標(biāo)與原生動(dòng)物數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(表5), 種類數(shù)與溫度和pH呈顯著負(fù)相關(guān), 而與COD呈顯著正相關(guān); Margalef指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)均與pH呈顯著負(fù)相關(guān)。由于夏季溫度本來(lái)就高, 過(guò)高的溫度反而會(huì)抑制原生動(dòng)物的生長(zhǎng); 白天藻類有很強(qiáng)的光合作用, 導(dǎo)致pH升高, 而pH升高又會(huì)抑制原生動(dòng)物的生長(zhǎng)[24]; COD代表著水中的有機(jī)污染, 在一定程度上COD升高會(huì)刺激原生動(dòng)物的大量生長(zhǎng)。

3 討論

3.1 西溪濕地夏季原生動(dòng)物的組成特點(diǎn)

西溪濕地夏季原生動(dòng)物物種豐富, 本次調(diào)查共鑒定原生動(dòng)物84種, 隸屬于3綱45屬, 其中以鞭毛蟲居多, 占總種類數(shù)的72.596%, 而肉足蟲和纖毛蟲則相對(duì)較少; 在個(gè)體密度中, 鞭毛蟲也占據(jù)主要優(yōu)勢(shì), 達(dá)到93.93%, 其中又以隱滴蟲(Cryptomonas)和眼蟲(Euglena)為主。西溪濕地夏季原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種如: 草履唇滴蟲(Chilomonas ovalis)、嚙蝕隱滴蟲(Cryptomonas erosa)、尾眼蟲(Euglena caudata)、近軸眼蟲(Euglena proxima)等, 均屬于鞭毛蟲。這樣的物種組成特征可能是由于水體的富營(yíng)養(yǎng)化而造成耐受性強(qiáng)的物種大量生長(zhǎng), 以及夏季溫度較高, 光照充足, 西溪濕地水體流動(dòng)性較小等因素所致。其他研究也有類似現(xiàn)象, 如姜勇等[25]發(fā)現(xiàn)青島膠州灣浮游原生生物中鞭毛藻的豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于纖毛蟲; 趙文[26]在《水生生物學(xué)》一書中也提到, 隱藻喜生于有機(jī)物和氮豐富的水體, 裸藻喜歡在有機(jī)質(zhì)豐富的靜水體中。對(duì)各樣點(diǎn)間的種類數(shù)、個(gè)體豐度及多樣性指數(shù)運(yùn)用SPSS13.0進(jìn)行差異性分析發(fā)現(xiàn), P值均大于0.05, 差異不顯著, 表明西溪濕地原生動(dòng)物分布的空間差異不明顯, 在各采樣點(diǎn)間比較均衡, 可能與該水域水流的復(fù)雜性及水域面積較小等因素有關(guān)。

圖5 西溪濕地各采樣點(diǎn)水質(zhì)狀況Fig.5 The water quality conditions in Xixi Wetland

表5 西溪濕地主要理化數(shù)據(jù)與生物數(shù)據(jù)間的相關(guān)系數(shù)Tab.5 Regression coefficient of environmental datas with biological datas in Xixi Wetland

3.2 西溪濕地夏季原生動(dòng)物群落與水質(zhì)的關(guān)系

西溪濕地夏季原生動(dòng)物的污染指示種分布顯示, α-中污性和β-中污性的指示種類占多數(shù), 共達(dá)到所有指示種類的86.667%, 且優(yōu)勢(shì)種中的嚙蝕隱滴蟲(Cryptomonas erosa)同時(shí)也是α-中污性污染指示種的一種, 根據(jù)原生動(dòng)物污染指示種的定義可以認(rèn)為西溪濕地水質(zhì)處于中度污染中。類似于對(duì)白洋淀[27]受有機(jī)污染較嚴(yán)重的水體的研究, 發(fā)現(xiàn)耐污種類形成優(yōu)勢(shì)種群而具有很高的個(gè)體數(shù)量和生物量; 在上海明珠湖[4]及長(zhǎng)江洞庭湖口[28]的原生動(dòng)物調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)中性污染指示種占多數(shù), 指示結(jié)果與其理化指標(biāo)非常吻合, 充分說(shuō)明了原生動(dòng)物污染指示種在監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)淡水水域污染中, 具有一定的可靠性。生物多樣性指數(shù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果也表明了西溪濕地水質(zhì)受到了一定程度的污染, 如Margalef多樣性指數(shù)的值多在2—4, 指示了水質(zhì)處于中度污染。在原生動(dòng)物功能類群中, 進(jìn)行光合自養(yǎng)的類群P組較多, 按照規(guī)定指示水質(zhì)清潔, 但由于P組中以隱滴蟲和眼蟲居多, 而它們喜歡生活在有機(jī)質(zhì)豐富的水中, 喜高溫及靜水, 反而說(shuō)明水質(zhì)已經(jīng)受到一定的有機(jī)污染[26]。對(duì)西溪濕地水質(zhì)理化指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn), 各指標(biāo)均表現(xiàn)出不同程度的污染, 特別是COD、TN和TP的值偏高, 說(shuō)明該水域的污染類型主要是有機(jī)污染。水質(zhì)理化結(jié)果與上述生物指示結(jié)果一致。

西溪濕地原生動(dòng)物對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的反映中,雖然主要的水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)TN、TP及COD與生物數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著相關(guān), 但當(dāng)6月份TN、TP和COD濃度明顯高于其他月份時(shí)(由于暴雨沖刷所致), 本月各樣點(diǎn)原生動(dòng)物密度也明顯高于其他月份, 說(shuō)明原生動(dòng)物密度與水體富營(yíng)養(yǎng)化程度密切相關(guān), 它們可能是通過(guò) N、P→自養(yǎng)型鞭毛蟲和混合營(yíng)養(yǎng)的纖毛蟲→其他原生動(dòng)物, 這樣一條食物鏈作用的[29]。這種變化與武漢東湖[30]、天津漢沽穩(wěn)定塘[31]、太湖梅梁灣湖區(qū)[32]的結(jié)果類似, 表明對(duì)西溪濕地原生動(dòng)物起主要作用的環(huán)境因子是氮磷濃度。

3.3 西溪濕地水質(zhì)的污染原因及防治對(duì)策

對(duì)比近十年來(lái)的西溪濕地水質(zhì)發(fā)現(xiàn), 2004年之前的水質(zhì)狀況比較惡劣, 之后經(jīng)過(guò)全方位治理水質(zhì)明顯改善, 近幾年比較平穩(wěn)但富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題依然存在, TN、TP、COD等指標(biāo)仍居高不下[33—35]。西溪濕地的水體污染源主要包括[34]: (1)外圍河道帶來(lái)的污染。周圍存在著較多的農(nóng)田、魚塘、工廠以及生活污水的排放, 都通過(guò)各個(gè)河流進(jìn)入西溪濕地公園內(nèi); (2)內(nèi)部游人、飯店和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響, 如樣4是游客聚集處, 飯店、商店較多, 容易造成人為污染; (3)底泥中沉積的污染物。要解決西溪濕地的污染問(wèn)題就要對(duì)癥下藥, 從問(wèn)題的根源入手, 從根本上解決問(wèn)題。可以從以下幾個(gè)方面努力: (1)對(duì)外圍污染源的控制, 從根源上杜絕污染輸入, 并且加強(qiáng)對(duì)外圍河道的治理, 讓污染物在進(jìn)入西溪濕地之前就消耗殆盡。(2)加強(qiáng)管理, 杜絕游人及飯店污染。(3)堅(jiān)持市政府的“引配水”政策, 以“自我為主, 適度干預(yù)”為原則進(jìn)行適當(dāng)引水[33]。(4)加強(qiáng)濕地的自凈能力, 保護(hù)濕地生物多樣性, 引入凈水動(dòng)植物, 也可以考慮疏浚底泥, 人工浮島等措施[34]。

綜上所述, 西溪濕地的水質(zhì)存在一定程度的污染, 加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和治理勢(shì)在必行。本研究進(jìn)一步表明, 原生動(dòng)物及其群落變化在水質(zhì)監(jiān)測(cè)和淡水水質(zhì)評(píng)價(jià)中具有重要作用。

[1] Xu R L, Bai Q S, Xie R W.PFU protozoan community characteristics and the relation with the water quality in the Guangzhou reach of the Pearl River [J].Acta Ecologica Sinica, 2002, 22(4): 479—485 [徐潤(rùn)林, 白慶笙, 謝瑞文.珠江廣州市段PFU原生動(dòng)物群落特征及其與水質(zhì)的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 22(4): 479—485]

[2] Xu M Q, Cao H.Ecological basis and application of PFU protozoan community in bio-monitoring with relation to water quality [J].Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(7): 1540—1547 [許木啟, 曹宏.PFU原生動(dòng)物群落生物監(jiān)測(cè)的生態(tài)學(xué)原理與應(yīng)用.生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 24(7): 1540—1547]

[3] Shen Y F, Gong X J, Gu M R.Studies of biological monitoring by using PFU protozoan community [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 1985, 9(4): 299—308 [沈韞芬, 龔循矩, 顧曼如.用PFU原生動(dòng)物群落進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的研究.水生生物學(xué)報(bào), 1985, 9(4): 299—308]

[4] Chen L J, Gu J, Hu Z J, et al.The research of protozoa community structure in Mingzhu Lake of Chongming Island, Shanghai [J].Journal of Fisheries of China, 2010, 34(9): 1404—1413 [陳立婧, 顧靜, 胡忠軍, 等.上海崇明明珠湖原生動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu).水產(chǎn)學(xué)報(bào), 2010, 34(9): 1404—1413]

[5] Chen H, Shi X L, Tan X L, et al.Changes of protozoao community diversity in the swampy water area in Hangzhou, China [J].Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(10): 1549—1554 [陳紅, 施心路, 譚曉麗, 等.杭州沼澤性水域原生動(dòng)物群落變化規(guī)律.生態(tài)學(xué)雜志, 2007, 26(10): 1549—1554]

[6] Han L, Shi X L, Liu G J, et al.Preliminary studies on protozoans community diversity in the water area of the Sun Island in Harbin [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 2007, 31(2): 272—277 [韓蕾, 施心路, 劉桂杰, 等.哈爾濱太陽(yáng)島水域原生動(dòng)物群落變化的初步研究.水生生物學(xué)報(bào), 2007, 31(2): 272—277]

[7] Gao Y L.The practices and improvements of the Xixi National Wetland Park Model, Hangzhou [J].Wetland Science & Management, 2006, 2(1): 55—59 [高乙梁.西溪國(guó)家濕地公園模式的實(shí)踐與探索.濕地科學(xué)與管理, 2006, 2(1): 55—59]

[8] Li Y F, Liu H Y, Cao X, et al.Characteristics of temporal and spatial distribution of water quality in urban wetland of the Xixi National Wetland Park, China [J].Environmental Science, 2010, 31(9): 2036—2041 [李玉鳳, 劉紅玉, 曹曉, 等.西溪國(guó)家濕地公園水質(zhì)時(shí)空分異特征研究.環(huán)境科學(xué), 2010, 31(9): 2036—2041]

[9] Miu L H.Research review of Xixi Wetland in Hangzhou [J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2009, 37(11): 5043—5044 [繆麗華.杭州西溪濕地研究綜述.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(11): 5043—5044]

[10] Kchaou N, Elloumi J, Drira Z, et al.Distribution of ciliates in relation to environmental factors along the coastline of the Gulf of Gabes, Tunisia [J].Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2009, 83: 414—424

[11] Tan X L, Shi X L, Liu G J, et al.An approach to analyzing taxonomic patterns of protozoan communities for monitoring water quality in Songhua River, northeast China [J].Hydrobiology, 2010, 638: 193—201

[12] Xu H L, Zhang W, Jiang Y, et al.An approach to determining the sampling effort for analyzing biofilm-dwelling ciliate colonization using an artificial substratum in coastal waters [J].Biofouling, 2011, 27: 357—366

[13] Shi X L, Tan X L, Liu G J, et al.Seasonal change of phytoplankton community and biological evaluation about water quality of an artificial lake in Northeast China [J].Journal of Hangzhou Normal University (Natural Science Edition), 2009, 8(2): 132—143 [施心路, 譚曉麗, 劉桂杰, 等.東北地區(qū)人工湖泊浮游藻類變動(dòng)與生物學(xué)評(píng)價(jià).杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009, 8(2): 132—143]

[14] Xu H L, Zhang W, Jiang Y, et al.An approach to identifying potential surrogates of periphytic ciliate communities for monitoring water quality of coastal waters [J].Ecological Indicators, 2011, 11: 1228—1234

[15] Shen Y F, Zhang Z S, Gong X J, et al.Modern Biomonitoring Techniques Using Freshwater Microbiota [M].Beijing: China Architecture Building Press.1990, 152—524 [沈韞芬,章宗涉, 龔循矩, 等.微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù).北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1990, 152—524]

[16] Han M S.Maps of Freshwater Plankton [M].Beijing: Agriculture Press.1980, 44—107 [韓茂森.淡水浮游生物圖譜.北京: 農(nóng)業(yè)出版社.1980, 44—107]

[17] Zhang Z S, Huang X F.Research Methods of Freshwater Plankton [M].Beijing: Science Press.1991, 52—251 [章宗涉, 黃祥飛.淡水浮游生物研究方法.北京: 科學(xué)出版社.1991, 52—251]

[18] Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China.Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods (Fourth Updated Edition) [M].Beijing: China Environmental Science Press.2002, 88—104 [國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 (第四版).北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社.2002, 88—104]

[19] Zhang Z B, Shi X L, Liu G J, et al.The relationship between planktonic algae changes and the water quality of the West Lake, Hangzhou, China [J].Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(6): 2980—2988 [張志兵, 施心路, 劉桂杰, 等.杭州西湖浮游藻類變化規(guī)律與水質(zhì)的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(6): 2980—2988]

[20] Zhou F X.Biological Monitoring [M].Beijing: Chemical Industry Press.2006, 51—52 [周鳳霞.生物監(jiān)測(cè).北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.2006, 51—52]

[21] Pratt J R, Caima J Jr.Functional groups in the protozoa: roles in differing ecosystems [J].Protozool, 1985, 32(3): 415—423

[22] Chen T, Huang J R, Chen S P, et al.PFU protozoan community colonization process and its indication of water quality in Guangzhou urban artificial lakes [J].Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2004, 10(3): 310—314 [陳廷, 黃建榮, 陳晟平, 等.廣州市區(qū)人工湖泊 PFU原生動(dòng)物群落群集過(guò)程及其對(duì)水質(zhì)差異的指示作用.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2004, 10(3): 310—314]

[23] Compiled by the Water Quality Standards Group.Compilation of Water Quality Standard [M].Beijing: Standards Press of China.2005, 12—26 [水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)匯編組編.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)匯編.北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2005, 12—26]

[24] Zhang P L, Sun C J.The influence of algae growing on pH and DO in surface water [J].Environmental Monitoring in China, 2004, 20(4): 49—50 [張澎浪, 孫承軍.地表水體中藻類的生長(zhǎng)對(duì)pH及溶解氧含量的影響.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè), 2004, 20(4): 49—50]

[25] Jiang Y, Xu H L, Zhu M Z, et al.Planktonic protists in Jiaozhou Bay, China: annual variation abundance and correlation with environmental conditions [J].Periodical of Ocean University of China (Natural Science Edition), 2010, 40(3): 17—23 [姜勇, 許恒龍, 朱明壯, 等.膠州灣浮游原生生物時(shí)空分布特征——豐度周年變化及與環(huán)境因子間的關(guān)系.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 40(3): 17—23]

[26] Zhao W.Hydrobiology [M].Beijing: China Agriculture Press.2005, 74—99 [趙文.水生生物學(xué).北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2005, 74—99]

[27] Xu M Q, Zhu J, Cao H.The relationship between the protozoan community diversity and the water in the Baiyangdian Lake [J].Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(7): 1114—1120 [許木啟, 朱江, 曹宏.白洋淀原生動(dòng)物群落多樣性變化與水質(zhì)關(guān)系研究.生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 21(7): 1114—1120]

[28] Song B Y.Ecological studies on the protozoans at the Dongting Lake outlet of the Changjiang River [J].Acta Hydrobiologica Sinica, 2000, 24(4): 317—321 [宋碧玉.長(zhǎng)江洞庭湖口原生動(dòng)物的生態(tài)學(xué)研究.水生生物學(xué)報(bào), 2000, 24(4):317—321]

[29] Taylor G T.The role of pelagic heterotrophic protozoa in nutrient cycling: A review [J].Annales de l'Institut Oceanographique, 1982, 58(1): 227—241

[30] Wu S G, Shen Y F.On the protozoan succession from the viewpoint of temporal and spatial heterogeneity in eutrophic Donghu Lake [J].Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(3): 446—451 [吳生桂, 沈韞芬.從時(shí)空異質(zhì)性看東湖富營(yíng)養(yǎng)化中原生動(dòng)物的演替.生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 21(3): 446—451]

[31] Xu M Q, Cao H, Wang Y L.The purification efficiency of the Hangu Stabilization Ponds and its relationship with biodiversity of protozoan community [J].Acta Ecologica Sinica, 2000, 20(2): 283—287 [許木啟, 曹宏, 王玉龍.原生動(dòng)物群落多樣性變化與漢沽穩(wěn)定塘水質(zhì)凈化效能相互關(guān)系的研究.生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 20(2): 283—287]

[32] Cai H J.The reaponse of ciliated protozoans to eutrophication in Meiliang Bay of Taihu Lake [J].Journal of Lake Science, 1998, 10(3): 43—48 [蔡后建.原生動(dòng)物纖毛蟲對(duì)太湖梅梁灣水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的響應(yīng).湖泊科學(xué), 1998, 10(3): 43—48]

[33] Wang J, Yang Y Y.The investigation of cited water for improving the water environment in Xixi Wetland of Hangzhou [J].Zhejiang Hydrotechnics, 2009, (4): 15—16, 19 [汪健,楊艷艷.引配水對(duì)改善杭州西溪濕地水環(huán)境的探討.浙江水利科技, 2009, (4): 15—16, 19]

[34] Ye X H, Shen X Y, Xu X L, et al.Environmental assessment and countermeasure of water in Xixi Wetland of Hangzhou [J].Agro-Environment & Development, 2010, 27(3): 86—89 [葉旭紅, 申秀英, 許曉路, 等.杭州西溪濕地水體環(huán)境質(zhì)量分析評(píng)價(jià)及對(duì)策.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展, 2010, 27(3): 86—89]

[35] Chen W Y, Zheng H L.Water pollution and control measures of Xixi Wetland of Hangzhou [J].Hangzhou Agricultural Science and Technology, 2008, (4): 25—26 [陳文岳, 鄭花蘭.西溪濕地水質(zhì)污染現(xiàn)狀與防治對(duì)策.杭州農(nóng)業(yè)科技, 2008, (4): 25—26]

THE PROTOZOAN COMMUNITY STRUCTURE AND ITS RESPONSE TO THE CHANGE OF WATER QUALITY IN A TYPICAL WETLAND LANDSCAPE IN SUMMER

SUN Zhi-Qiang1,2, SHI Xin-Lu1,2,3, XU Lin-Lin1, MENG Xiang-Wei1and LIU Gui-Jie1,3
(1.Hangzhou Key Laboratory for Animal Adaptation and Evolution, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 2.Laboratory of Protozoology, Institute of Evolution & Marine Biodiversity, Ocean University of China, Qingdao 266003, China; 3.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology,
Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China)

To evaluate water quality of a wetland system, a comprehensive survey on the community structure of protozoan was carried out in the open area of the Xixi National Wetland Park of Hangzhou, southern China, from June to August, 2011.Protozoan samples were collected monthly at seven sampling stations with a spatial gradient of environmental status.Finally, a total of 21 protozoan samples were collected.Physicochemical parameters, including water temperature, pH, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD5), total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN), were measured according to the Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods for comparison of biological data.By using the freshwater plankton survey methodology, we investigated species composition, community characteristics, dominant species distribution, indicator species and biodiversity indexes of protozoan in Xixi Wetland.Identification was made mostly according to the morphology, mainly on the basis of the published books with protozoan pictures.Environmental and biological data were packed up and analyzed by EXCEL 2007 and SPSS13.0.Finally, a total of 84 species of protozoan were identified, belonging to 3 classes, 45 genera, with 61 flagellates, 14 ciliates, and 9 sarcodinas in the Xixi Wetland.Whether in the species number or abundance, flagellates a the largest proportion.A total of 8 dominant species were collected including Chilomonas ovalis, Cryptomonas erosa,Cryptomonas marssonii,Cryptomonas obovata,Cryptomonas ovate,Cryptomonas pyrenoidifera,Euglena caudateandEuglena proxima, which belong to flagellates.We found 15 pollution indicators including 3 heavy-polluted, 9 α-medium-polluted, 8 β-medium-polluted and 3 light-polluted indicators, in which medium-pollution indicators accounted for 86.67%, and Cryptomonas erosa, an α-medium-pollution indicator, was also a dominate specie.The Simpson index and evenness index were a little low while Margalef index and Shannon-Wiener index were moderate, and all diversity indexes suggested that the water of Xixi National Wetland Park was slightly polluted.Among the seven sampling sites, there were no statistically significant differences in biotical data including species number, abundance and all diversity indices.In the functional nutrition taxa of protozoan, the photoautotrophic (P group) were significantly more than the other functional groups, with the majority of Cryptomonas and Euglena that liked to live in the organicrich water.In all environmental data, the values of TN, TP and COD were higher and made a main effect to protozoan communities.The variation of species number kept significant negative correlation with the changes of T value and pH value, when significant positive correlation with the changes of COD value.The variation of Margalef index and Shannon-Weiner index kept significant negative correlation with the changes of pH value.These results should help us to understand more about the structures and functions of protozoan community in the Xixi Wetland.Both the environmental and biotical data suggested the water of the Xixi Wetland was slightly polluted and should be protected intensively.In summary, the protozoan communities showed a clear coordination in response to the environmental pressure, and they can be used as a robust tool in assessing water quality in freshwater wetland systems based on our research.

Wetland landscape; Protozoan; Community structure; Species diversity; Water quality monitoring

X835

A

1000-3207(2013)02-0290-10

10.7541/2013.17

2012-02-13;

2012-11-26

國(guó)家自然科學(xué)基金(31272262, 31071880); 浙江省自然科學(xué)基金(Y3100128)部分資助; 浙江省科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2010R50039-20, PD11001004002016); 杭州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(20100333T05); 浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(2010R421046)資助

孫志強(qiáng)(1988—), 男, 河南焦作人; 碩士研究生; 主要從事水生生物水質(zhì)監(jiān)測(cè)研究。E-mail: sunszq@qq.com

施心路, E-mail: shixl56@163.com