滇池螺螄(Margarya melanioides)分布和底泥營(yíng)養(yǎng)元素調(diào)查

沈 蘭, 范 彪, 田 明, 張 璐, 方?？? 陳元曉

(昆明醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院, 云南 昆明 650500)

螺螄(Margarya melanioides)是云南特有珍稀淡水軟體動(dòng)物, 隸屬于田螺科(Viviparidae)螺螄屬(Margarya), 其分類地位和科學(xué)價(jià)值, 堪稱軟體動(dòng)物中的“大熊貓”[1]?；畹穆菸噧H分布于云南省的一些高原湖泊即滇池、洱海、茈碧湖[2-3], 為云南特有土著物種。由于人類活動(dòng)和湖泊污染等原因, 螺螄種群的分布范圍和數(shù)量急劇縮小。1943年, 滇池的螺螄年產(chǎn)量為960 t[4]; 20世紀(jì)80年代, 一位漁民平均每天可捕獲螺螄約20 kg, 但現(xiàn)在下降到了10%[5]。世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)在 2008年將螺螄列入瀕危(Endangered)物種名單, 然而未在國(guó)內(nèi)引起廣泛關(guān)注和采取有效的保護(hù)措施; 滇池螺螄數(shù)量、分布狀況與螺螄生長(zhǎng)環(huán)境(底泥的營(yíng)養(yǎng)成分)之間關(guān)系尚未見報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)滇池87個(gè)不同地點(diǎn)螺螄樣本的調(diào)查, 探明滇池中螺螄的分布和種群狀況;通過(guò)分析滇池底泥的營(yíng)養(yǎng)成分, 說(shuō)明螺螄生長(zhǎng)與底泥的關(guān)系, 為滇池污染防治及螺螄種群保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

滇池位于云南省昆明市西南部, 為地震斷層型湖泊, 外形似一彎新月, 湖面海拔高度1 886 m。滇池南北長(zhǎng)39 km, 東西最寬為13 km, 湖岸線長(zhǎng)163 km,面積 306 km2, 容水量 15.7億 m3, 素稱“五百里滇池”。滇池流域主要河流有盤龍江、金汁河、寶象河、海源河、馬料河、落龍河、撈魚河等。滇池湖底平坦, 湖水最大深度10 m, 平均深度4.4 m[6]。

2 材料與方法

在滇池選擇87個(gè)采樣點(diǎn)采集螺螄和底泥。采樣點(diǎn)水深 2.5～6.3 m, 平均 4.5 m; pH 8.2～10.0, 平均9.4。采樣點(diǎn)用GPS定位, 其分布位置見圖 1。

2.1 螺螄樣品采集與分析

2.1.1 螺螄樣品采集

按照網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)法, 用機(jī)動(dòng)船牽引底拖網(wǎng)(網(wǎng)口:1.17 m×0.16 m)拖行50 m的方式, 完成87個(gè)采樣點(diǎn)的螺螄樣品采集。

2.1.2 螺螄樣品分析

各樣點(diǎn)采集的螺螄樣本用塑料網(wǎng)兜包裝, 帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行螺螄數(shù)量統(tǒng)計(jì), 分辨空殼、死螺和活螺,活螺稱螺重, 并記錄雌雄。

圖 1 螺螄及底泥采樣點(diǎn)位置分布圖Fig.1 Distribution diagram of sampling sites of Margarya melanioides and lake sediment

2.2 底泥樣品采集與分析

2.2.1 底泥樣品采集和處理

用彼德生底泥采集器在滇池中采集了表層底泥樣點(diǎn)共 87個(gè)點(diǎn)。底泥采集器: 張口寬 10.1 cm, 長(zhǎng)22.8 cm, 合攏后角度=90°, 即1/4圓柱體, 外徑24.8 cm,厚3 mm, 內(nèi)徑24.2 cm。

將表層底泥樣品置于密封的塑封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室, 剔除底泥樣品中的貝殼砂石等雜質(zhì), 自然風(fēng)干,將干透的樣品研磨并過(guò) 100目篩, 對(duì)表層底泥的營(yíng)養(yǎng)元素含量進(jìn)行分析。

2.2.2 底泥樣品營(yíng)養(yǎng)元素檢測(cè)分析

根據(jù)含螺螄數(shù)量不同, 以及在滇池中所處的位置不同, 選取8個(gè)采樣點(diǎn)的底泥樣本(9號(hào)、19號(hào)、22號(hào)、41號(hào)、48號(hào)、56號(hào)、67號(hào)、79號(hào))進(jìn)行了16項(xiàng)底泥營(yíng)養(yǎng)元素含量的測(cè)定: 有機(jī)質(zhì)、全氮(以N計(jì))、磷(以 P2O5計(jì))、鋅(以 Zn 計(jì))、鐵(以 Fe計(jì))、錳(以 Mn 計(jì))、鎂(以 Mg 計(jì))、鈣(以 Ca 計(jì))、銅(以 Cu計(jì))、鈉(以 Na 計(jì))、鉀(以 K2O)、總砷(As計(jì))、總汞(以Hg 計(jì))、鉛(以 Pb 計(jì))、鎘(以 Cd 計(jì))、鉻(以 Cr計(jì))。以上各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)均在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所下屬農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(昆明)完成。

底泥營(yíng)養(yǎng)元素及檢測(cè)方法如下

(1) 有機(jī)質(zhì)(NY525-2012)

用重鉻酸鉀容量法檢測(cè)。用定量的重鉻酸鉀-硫酸溶液, 在加熱條件下使有機(jī)質(zhì)的有機(jī)碳氧化, 多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定, 根據(jù)氧化前后氧化劑的消耗量, 計(jì)算有機(jī)質(zhì)的含量。

(2) 全氮(NY525-2012)

有機(jī)氮經(jīng)硫酸-過(guò)氧化氫消煮, 轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮,堿化后蒸餾出來(lái)的氨用硼酸溶液吸收, 以標(biāo)準(zhǔn)酸滴定, 計(jì)算樣品中總氮含量。

(3) 其他營(yíng)養(yǎng)元素

磷、鋅、鐵等其他營(yíng)養(yǎng)元素用硝酸-高氯酸體系消解破壞有機(jī)物以使待測(cè)元素溶出。磷、鋅、鐵等元素(NY525-2012)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定。鉛、鎘(GB/T17141-1997), 鉻(HJ491-2009)、總As(GB/T22105.2-2008)、總汞(GB/T22105.1-2008)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時(shí)測(cè)定。

3 結(jié)果與分析

3.1 滇池中螺螄分布格局

在滇池 87個(gè)采樣點(diǎn)中, 有 41個(gè)采樣點(diǎn)采集到活的螺螄標(biāo)本, 活螺分布見圖2。圖2顯示, 活的螺螄分布區(qū)域位于滇池的中北部、東部沿岸和西部沿岸。滇池北部、中部和南部三個(gè)區(qū)域沒有螺螄分布。

滇池中螺螄分布差異的原因可能與以下因素有關(guān): (1)漁民捕撈: 附近漁民長(zhǎng)期開船捕撈螺螄, 湖中央多為捕撈區(qū), 而湖岸邊捕撈規(guī)模小, 致使螺螄在湖心和湖岸的分布有差異。(2)湖底生存環(huán)境差異:滇池底部有的地方水草很多, 有的地方砂礫很多,有的地方底泥多。底泥呈黃色或黑色淤泥, 也有細(xì)砂狀底泥。螺螄以寬大的足部在湖底爬行, 以腐殖質(zhì)、原生動(dòng)物、藻類等水生植物為食, 多生長(zhǎng)在離水草不遠(yuǎn), 腐殖質(zhì)較多的區(qū)域, 湖底生態(tài)環(huán)境不同對(duì)螺螄的分布有一定影響。

圖 2 滇池采樣點(diǎn)中活螺螄分布圖Fig.2 Distribution diagram of sampling sites of living M.melanioides in the Dianchi Lake

3.2 滇池螺螄密度

根據(jù)采樣數(shù)據(jù)制作滇池采樣點(diǎn)中活螄密度分布圖(圖3)。滇池活的螺螄的分布密度見表1。

表1 滇池采樣點(diǎn)活螺分布密度Tab.1 The density of M. melanioides in Dianchi sampling sites

圖 3 滇池采樣點(diǎn)中活螺密度分布圖Fig.3 Density distribution diagram of living M. melanioides at the Dianchi sampling sites

圖3顯示: 螺螄分布密度大的地方位于滇池中北部和西部沿岸, 這除了與漁民捕撈和湖底螺螄生態(tài)環(huán)境有關(guān)外, 估計(jì)與人類活動(dòng)的干預(yù)也有關(guān)系。例如56號(hào)采樣點(diǎn)是螺螄密度最大的地方, 這里的自然環(huán)境是靠近西山懸崖, 工業(yè)、農(nóng)業(yè)較少, 人類活動(dòng)較少, 因此螺螄生長(zhǎng)的密度較高; 滇池南部沒有螺螄的分布, 這可能與滇池南段周邊的化肥廠和磷肥廠污水排放影響螺螄生長(zhǎng)有關(guān); 滇池北部靠近草海部分沒有螺螄的分布, 可能是由于城市生活污水污染所導(dǎo)致。

3.3 滇池底泥16種營(yíng)養(yǎng)元素含量

根據(jù)底泥樣本營(yíng)養(yǎng)元素的檢測(cè)數(shù)據(jù), 按照營(yíng)養(yǎng)元素的檢測(cè)單位不同制成兩個(gè)柱形圖, 直觀比較 8個(gè)底泥樣本間的16項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)元素的含量差異(圖4、圖5)。從圖4、圖5中可以看出: 底泥中鋅和鈉的含量較其他營(yíng)養(yǎng)元素含量高, 各采樣點(diǎn)都有砷和鉻分布。

79號(hào)采樣點(diǎn)的底泥樣本中磷、鉀、鎂、鈣、鉛、鉻的含量都是各樣本中最高的。從圖1中可以看到,79號(hào)采樣點(diǎn)位于昆明磷肥廠附近, 推測(cè)此采樣點(diǎn)各種營(yíng)養(yǎng)元素含量高與磷肥廠的廢水排放有關(guān)。

圖 4 8個(gè)樣本中8項(xiàng)底泥營(yíng)養(yǎng)元素含量Fig.4 Comparison diagram of the contents of 8 nutrient components in the 8 lake sediment samples

圖5 8個(gè)樣本中另8項(xiàng)底泥營(yíng)養(yǎng)元素含量Fig.5 Comparison diagram of contents of another 8 nutrient components in the 8 lake sediment samples

67號(hào)采樣點(diǎn)的底泥樣本中鋅、鎘、銅、汞的含量是各樣本中最高的, 其位于滇池的北部, 靠近海埂公園, 是最靠近昆明市城區(qū)的采樣點(diǎn), 該點(diǎn)歷年受人類活動(dòng)干預(yù)最大, 由于城市污水排放等原因?qū)е碌啄鄻颖局羞@些重金屬元素最多。

另外, 可以看到22號(hào)和56號(hào)采樣點(diǎn)的底泥各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)元素含量均比其他采樣點(diǎn)各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)元素的數(shù)值低。這個(gè)結(jié)果與兩個(gè)方面的因素有關(guān): (1)一方面, 這兩個(gè)地方位于人類活動(dòng)較少影響的區(qū)域: 56號(hào)位于滇池西部邊緣, 岸邊是西山懸崖; 22號(hào)位于滇池東南部邊緣, 周圍是濕地, 較少農(nóng)田和廠礦。李爽[7]通過(guò)對(duì)不同地表覆被下表層底泥有機(jī)碳、總氮、總磷的含量分析, 表明養(yǎng)殖區(qū)和農(nóng)田居民地受人類的干擾最大, 其表層底泥的營(yíng)養(yǎng)元素含量較高; 水生植被區(qū)和自然水面受人類干擾較小, 底泥中營(yíng)養(yǎng)元素含量較低。這與我們的結(jié)果類似。推測(cè)在人類活動(dòng)較少的區(qū)域, 底泥的營(yíng)養(yǎng)元素含量明顯降低。(2)另一方面, 這兩個(gè)地方都有大量螺螄生長(zhǎng), 螺螄能有效富集環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)元素。56號(hào)是滇池采樣點(diǎn)中螺螄分布密度最大的地方, 22號(hào)也有螺螄分布。Aguchia[8]、石巖[9]指出螺螄的生長(zhǎng)具有吸附重金屬及去除氮、磷的作用。這兩個(gè)樣點(diǎn)底泥的營(yíng)養(yǎng)元素含量降低可能與螺螄生長(zhǎng)有關(guān), 螺螄生長(zhǎng)能有效富集環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)元素, 從而使底泥中的營(yíng)養(yǎng)元素含量減少, 故螺螄的生長(zhǎng)可對(duì)環(huán)境起到一定的凈化作用。

3.4 有螺組和無(wú)螺組的底泥營(yíng)養(yǎng)成分差異性分析

在8個(gè)已檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)元素的底泥樣本中, 有5個(gè)樣本的采集點(diǎn)(9號(hào)、22號(hào)、48號(hào)、56號(hào)、79號(hào))有螺螄生長(zhǎng), 另3個(gè)樣本的采集點(diǎn)(19號(hào)、41號(hào)、67號(hào))沒有螺螄生長(zhǎng), 據(jù)此將這8個(gè)樣本分為兩個(gè)組: 一組為有螺螄生長(zhǎng)的底泥, 另一組為沒有螺螄生長(zhǎng)的底泥。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)兩樣本比較的t檢驗(yàn)分析后結(jié)果顯示: 兩組間底泥營(yíng)養(yǎng)元素僅銅的含量有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05), 其余指標(biāo)(包括有機(jī)質(zhì), 全氮, 磷等)兩組間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異, 見表2?？赡苁堑岢芈菸嚨纳L(zhǎng)有效富集了重金屬元素銅, 使有螺區(qū)底泥中銅的含量比無(wú)螺區(qū)底泥中銅的含量明顯減少。這與袁維佳[10]關(guān)于螺螄富集重金屬的研究結(jié)果相一致。袁維佳的研究結(jié)果表明: 螺螄對(duì)水體中的重金屬銅、鋅、鉻、鎘、鉛均有很強(qiáng)的富集作用, 螺螄體內(nèi)的重金屬濃度是水體中數(shù)千倍至數(shù)十萬(wàn)倍; 螺螄對(duì)銅和鋅的富集程度最高, 對(duì)鉛的富集較弱, 對(duì)鉻和鎘的富集較差; 與同一魚塘中采集的其他動(dòng)物相比較, 螺螄對(duì)銅的富集能力是鳊魚和鯽魚的近10倍。因此, 螺螄生長(zhǎng)對(duì)滇池底泥可起到一定程度的凈化作用。

表2 有螺組和無(wú)螺組的底泥營(yíng)養(yǎng)成分的比較Tab.2 Comparison of nutrient components of lake sediment between having M. melanioides group and not having M.melanioides group

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