南四湖和東平湖浮游生物和底棲動物群落不同時間尺度的變化.pdf

1、隨著經(jīng)濟發(fā)展和頻繁的人類活動的干擾，湖泊生態(tài)健康出現(xiàn)了一系列問題，例如湖泊污染、生物多樣性下降、富營養(yǎng)化加重等。生物多樣性不僅是湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的基礎(chǔ)，也是湖泊生態(tài)恢復(fù)成功的重要標(biāo)志和生態(tài)健康評估的重要指標(biāo)。浮游生物和底棲動物作為重要的湖泊水生生物，對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、信息傳遞和物質(zhì)循環(huán)有重要影響。因此，研究浮游生物和底棲動物在不同時間尺度（年度和季節(jié)尺度）上的變化趨勢和主要影響因素對生物多樣性恢復(fù)和湖泊健康管理有重要意義。<

2、br>　　本論文以南四湖和東平湖作為研究區(qū)域，2015年春季和夏季分別采集南四湖和東平湖浮游生物和底棲動物樣品，在實驗室進(jìn)行鑒定和計數(shù)。同時，分別采集兩個湖泊水質(zhì)樣品，在實驗室進(jìn)行總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)測定，野外觀測并記錄水溫、pH、溶解氧(DO)、葉綠素a、透明度(SD)等指標(biāo)。結(jié)合2011-2014年南四湖水質(zhì)、浮游生物和底棲動物的數(shù)據(jù)，本論文研究了南四

3、湖2011-2015年浮游生物、底棲動物的年度變化，同時研究了2015年南四湖和東平湖浮游生物、底棲動物的季節(jié)變化，并且進(jìn)一步探究影響其變化的主要水質(zhì)因素。此外，基于南四湖和東平湖水質(zhì)和浮游生物數(shù)據(jù)，深入研究了上行-下行效應(yīng)對浮游植物群落的影響。最后，本論文選擇水體理化因子指標(biāo)、香農(nóng)-威納指數(shù)和綜合營養(yǎng)指數(shù)對南四湖和東平湖水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行了評價。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)浮游植物、浮游動物和底棲動物隨2011-2015年

4、南四湖水質(zhì)變化有不同的變化趨勢。浮游植物密度和生物量在2011-2013年逐年下降，在2014年顯著升高，2015年大幅度下降，達(dá)到最小值;生物多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù)）在2011-2014年變化不大，2015年降低。浮游動物密度在2011-2013年間有上升趨勢，從2014年開始下降;生物量的變化趨勢和密度變化趨勢恰好相反;香農(nóng)-威納指數(shù)在2011-2013年間保持穩(wěn)定，2014-2015年上升，辛普森指數(shù)則變化不大。底棲動

5、物密度和生物量在2011-2012年間有上升趨勢，2013年略微下降，2014年春季顯著降低，2015年持續(xù)下降;香農(nóng)-威納指數(shù)在2014年顯著降低后在2015年顯著上升，辛普森指數(shù)只在2014年春季顯著下降。影響南四湖浮游植物年度變化的主要因素是總磷，浮游動物密度和生物量分別受到總磷和氨氮的影響，底棲動物主要受到水體氮磷和有機物含量升高的綜合影響。與浮游動物和底棲動物相比，浮游植物密度和生物量對水質(zhì)變化更加敏感，響應(yīng)更快。
　　

6、(2)南四湖浮游植物和底棲動物密度和生物量在夏季顯著升高，浮游動物則沒有顯著性變化。在多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù)）方面，這三類生物都沒有季節(jié)間的顯著性差異。影響浮游植物密度和生物量的因素主要是水溫和總磷，影響浮游植物多樣性的主要因素是水溫;總氮影響浮游動物密度，水溫、溶解氧、透明度影響浮游動物多樣性;影響底棲動物密度和生物量的主要因素是水溫和總磷。
　　(3)東平湖浮游植物密度和生物量夏季顯著高于春季，香農(nóng)-威納指數(shù)夏季顯

7、著降低，辛普森指數(shù)沒有顯著性變化;浮游動物生物量夏季顯著高于春季，密度和多樣性沒有季節(jié)間的顯著差異;底棲動物無論是密度、生物量還是多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù)）都不存在季節(jié)間的顯著性差異。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，水溫影響浮游植物密度和浮游動物生物量，浮游動物密度與pH顯著負(fù)相關(guān)，總磷影響底棲動物的密度和生物量，透明度則影響底棲動物多樣性（香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù)）。
　　(4)在南四湖和東平湖，浮游植物密度和生物量主要受到營養(yǎng)

8、鹽（上行效應(yīng)）的調(diào)控，浮游動物對浮游植物的捕食作用（下行效應(yīng)）在兩個湖泊中均較弱。上行和下行效應(yīng)存在季節(jié)間的變化。在南四湖，上行效應(yīng)和下行效應(yīng)在夏季都有減弱的趨勢;在東平湖，不同的營養(yǎng)鹽元素在季節(jié)間交替對浮游植物產(chǎn)生上行控制，下行控制在夏季有減弱的趨勢。
　　(5)2015年南四湖和東平湖總體水質(zhì)基本滿足Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，夏季水質(zhì)比春季差，具體表現(xiàn)為總磷、總氮和化學(xué)需氧量的增加。利用浮游植物、浮游動物和底棲動物香農(nóng)-威納指數(shù)進(jìn)行水質(zhì)評價

9、結(jié)果是不同的。2015年南四湖和東平湖利用浮游植物香農(nóng)-威納指數(shù)和浮游動物香農(nóng)-威納指數(shù)評價為輕污染水體，用底棲動物香農(nóng)-威納指數(shù)評價為清潔水體。香農(nóng)-威納指數(shù)評價水質(zhì)有些片面，結(jié)合水體理化因子才能全面客觀的評價湖泊水質(zhì)情況。利用綜合營養(yǎng)指數(shù)評價2015年南四湖和東平湖的富營養(yǎng)狀態(tài)表明這兩個湖泊均處于中營養(yǎng)狀態(tài)，且夏季富營養(yǎng)化程度加重。
　　綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)在年度和季節(jié)尺度上，浮游植物、浮游動物和底棲動物對水質(zhì)變化都有差別化響

10、應(yīng)。其中，浮游植物密度、生物量和多樣性的變化更為顯著，在年度和季節(jié)間對水質(zhì)變化響應(yīng)最快。這三類生物對水質(zhì)的差別化響應(yīng)可以作為篩選水質(zhì)指示生物的依據(jù)。在南四湖和東平湖，上行效應(yīng)均表現(xiàn)出對浮游植物群落較強的影響。目前來說，南四湖和東平湖水質(zhì)較好，利用綜合營養(yǎng)指數(shù)評價2015年南四湖和東平湖的富營養(yǎng)狀態(tài)表明這兩個湖泊均處于中營養(yǎng)狀態(tài)，夏季比春季富營養(yǎng)程度加重。本研究結(jié)果有助于預(yù)測淡水湖泊浮游生物和底棲動物的變化趨勢以及其對水質(zhì)變化的響應(yīng)模式，