山地河流潛流層大型無脊椎動物生態(tài)學研究.pdf

1、潛流層是河流地表水和地下水相互作用的生態(tài)界面，具有不同于地表流水生態(tài)系統和黑暗界面地下水生態(tài)系統的特征，生物多樣性豐富而獨特，是河流生態(tài)系統的重要組成部分。在潛流層生物相中，大型無脊椎動物位于潛流層食物網的頂層，直接影響著潛流層物質和能量動態(tài)，是河流健康潛在的指示生物，調節(jié)著潛流層的生物地化過程，發(fā)揮著環(huán)境凈化和生態(tài)緩沖等多種生態(tài)服務功能，對溪流生態(tài)系統健康維持具有至關重要的作用。本論文以典型的山地河流—黑水灘河為例，開展?jié)摿鲗右巴庹{查

2、和定位試驗，系統地研究了山地河流潛流層大型無脊椎動物生態(tài)學特征，研究涉及潛流層生境特征、潛流層大型無脊椎動物群落組成和時空分布、大型無脊椎動物在潛流層中的拓殖過程、環(huán)境因素對大型無脊椎動物群落的影響以及潛流層大型無脊椎動物與底棲動物的差異分析等，得到的主要研究結論如下：
　　(1)對6個斷面10個表征潛流層生境特征的參數進行分析，結果表明該河段潛流層沉積物主要為礫石和卵石，各斷面非均勻度差異不顯著，百分比細砂含量范圍波動不大，為4

3、.59~11.97％；垂向滲透系數范圍為0.15~0.73 mm/s，S1斷面和S4、S6存在顯著差異；各斷面的垂向水力梯度均為負值，表明調查斷面均為下降流區(qū)域；對比河流表層水和潛流層間隙水的理化指標，發(fā)現潛流層間隙水的 pH、溶解氧和電導率均小于河流表層水，除S5斷面外溫度也符合這個規(guī)律；間隙水溫度與河流表層水溫度有較強相關性，且受氣溫影響。對各斷面潛流層生境指標進行PCA分析，結果表明非均勻度、百分比細砂含量、中值粒徑、垂向滲透系數

4、和溫度等5個參數能較全面的反映潛流層沉積物、間隙水和潛流交換的特征。
　　(2)對不同季節(jié)潛流層大型無脊椎動物群落的研究表明：3個季節(jié)共采集大型無脊椎動物27種，其中夏季22種，冬季和春季各16種。各季節(jié)水生昆蟲種類所占比例均較高，分別為夏季81.8%、冬季75.0%和春季62.5%；夏季群落密度顯著低于冬季和春季，春季最高；冬季群落生物量顯著高于夏季和春季，夏季最低；3個季節(jié)群落的物種豐富度指數、Shannon-Wiener多樣

5、性指數和Pielou均勻度指數均沒有顯著性差異。空間分布上，大型無脊椎動物的密度和豐富度均呈現隨潛流層深度增加而降低的趨勢，大多數個體均分布在0-20 cm深度，呈現出明顯的垂直空間梯度分布規(guī)律。群落以濾食者和收集者所組成的集食者為絕對優(yōu)勢功能群。潛流層無脊椎動物的相互作用、生活史策略和潛流層的理化條件影響著潛流層大型無脊椎動物的群落結構和時空分布。
　　(3)通過原位包埋人工基質方法研究大型無脊椎動物在潛流層中的拓殖過程，結果表

6、明，群落個體密度在7~29 d呈“J”型增長，在29 d后驟然降低，55 d后呈波動趨勢；物種豐富度在1~29 d呈增加趨勢，29 d后呈波動狀態(tài)；群落的生物量總體呈增加趨勢。群落的物種豐富度、密度和生物量在第29、71和83 d時沒有顯著差異(P＞0.05)，Shannon-Wiener多樣性指數和Pielou均勻度指數在第55、71、83 d沒有顯著差異(P＞0.05)。綜合不同拓殖時間段物種的主成分分析，表明潛流層大型無脊椎動物群

7、落在拓殖55 d后趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定群落的優(yōu)勢種為搖蚊、河蜆、四節(jié)蜉、動蜉、紋石蛾和扁泥甲。濾食者和收集者在整個拓殖過程中均是優(yōu)勢功能攝食群。群落拓殖過程是一個群落自身恢復能力和外部環(huán)境影響相互作用的過程，拓殖初期潛流層的結構是影響著無脊椎動物遷入的主要因素，拓殖中期動物的生活史特征起主導作用，穩(wěn)定期之后群落可能受到各因素的綜合影響。
　　(4)在黑水灘河上游選擇5個斷面調查了潛流層大型無脊椎動物及其生境特征，研究微觀尺度環(huán)境因素對潛

8、流層大型無脊椎動物群落組成及分布的影響。結果表明：調查河段共發(fā)現大型無脊椎動物29種，其中水生昆蟲種類最多；各斷面大型無脊椎動物的密度、生物量和豐富度均呈現隨著潛流層深度增加而降低的趨勢；潛流層沉積物的中值粒徑、垂向水力梯度和垂向滲透系數是影響大型無脊椎動物組成和分布的主要因素，其中最重要的是中值粒徑。潛流層無脊椎動物群落變化也受到食物源和物種間相互作用等因素的影響，所有這些因素共同形成了一個復雜的“自然過濾器”(即潛流層無脊椎動物群落

9、及生境特征的調控系統)，控制著潛流層無脊椎動物的群落結構和空間分布。
　　(5)在黑水灘河上游5個斷面分別調查了潛流層和底棲生境大型無脊椎動物群落，對比分析表明兩者既存在差異也存在較密切的聯系，兩個生境既存在一些共有的優(yōu)勢種也分別擁有一些特有的物種，相似性檢驗結果表明兩個生境的大型無脊椎動物群落存在較小差異(R=0.272，P＜0.05)。研究結果表明，潛流層既是一些底棲大型無脊椎動物的躲避環(huán)境條件突變的“庇護地”，也是底棲生境中