北京翠湖裸藻群落中长期动态及其生态学特征

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北京翠湖湿地是距离北京市中心最近的、唯一的国家城市湿地公园,也是重要的野生动植物保护地。近年来,湿地水质不断下降,裸藻水华频繁暴发,水生态环境受到严重威胁。为了解裸藻水华在翠湖水体中的分布情况、影响因素及污染物来源,于2016年8月到2017年7月,设置6个采样点,对其进行全年的调查监测。对各点浮游植物尤其裸藻及水质理化指标综合研究,以探索裸藻类群的发展规律和演替特征,为翠湖国家湿地公园及存在相似问题水体的水质保护和裸藻水华控制研究提供基础资料与科学依据。主要研究结果如下:(1)北京翠湖湿地水温变化范围为4.2~31.2℃;pH变化范围为7.03~8.08;浊度变化范围为4.8~19.9NTU;溶解氧变化范围为4.23~8.86mg/L。氮磷营养盐浓度的变化趋势:NH4+-N,夏季>秋季>春季>冬季;TN,冬季>夏季>春季>秋季;TP,秋季>夏季>春季>冬季;湿地进水口处最高,靠近出水口的点位最低。(2)调查过程中,鉴定得浮游植物223种。其中,硅藻门、绿藻门、蓝藻门和裸藻门分别占34.08%,28.25%,14.35%,和12.11%。其他藻门种类总数仅占总种数的11.21%。浮游植物种类数季节变化特征为春季>夏季>秋季>冬季。硅藻门为最主要的组成类群,其余四个主要藻门的种类数对浮游植物的时间变化影响较大。浮游植物密度和Chl-a含量随时间呈双峰型变化,季节变化特征表现为:秋季>夏季>春季>冬季。水平方向,进水口较高,出水口较低;垂直方向,水华暴发期表层大于底层,休眠期底层高于表层。Shannon-Weaver多样性指数H’的平均值为1.02,Margalef物种丰富度指数D的平均值为3.87,Pielou均匀度指数J平均值0.19。多样性指数H’季节变化特征为:夏季>秋季>春季>冬季;物种丰富度指数D的季节变化特征为:春季>冬季>夏季>秋季;均匀度指数J季节变化特征为:夏季>秋季>春季>冬季。(3)裸藻门种类呈现的季节性变化特征春季>夏季>秋季>冬季。水平空间分布特征以湿地中部偏高,出水口次之,进水口最低。裸藻门数量上看,血红裸藻比例最高,占82%,其次是鱼形裸藻55%,尖尾裸藻和梨形扁裸藻分别为10%和8%。其余所有种类占比之和低于10%。西部和中部各点主要优势种为血红裸藻;冬季和春季裸藻门不作为全湖优势藻种。血红裸藻细胞不断改变形态以顺应环境变化。适宜环境条件下,藻细胞颜色深、体积较大,运动活跃;温度过高运动迟缓;温度过低且营养盐贫乏时,细胞颜色淡、体积小且几乎不运动,形成具透明胶被的孢子,沉入水底休眠。(4)相关性结果显示,硅藻为裸藻的主要伴生藻;裸藻与蓝藻的生长条件类似;绿藻的生长不受其他主要藻种的影响。裸藻密度对翠湖水体中Chl-a含量影响较大。裸藻密度与NH4+-N呈显著正相关(R2=0.577,n=198,P<0.01),与TN浓度呈显著负相关(R2=0.439,P<0.01),与TP浓度存在一定的相关性。(5)各项荧光光谱指标(FI、BIX、HIX)显示翠湖水体同时受外源输入和内源释放共同影响,且主要是生物来源。FRI结合PARAFAC,可得翠湖水体中DOM有3个荧光组分:C1类酪氨酸、C2高分子类腐殖质物质和C3降解的类腐殖质物质。表层及底层水体中各荧光峰强度趋势基本相同,并具有一定的同源性。水体中DOM与营养盐间转化存在关联;与DO浓度呈显著负相关。C1、C2组分与DOC相关性不强,C3组分与DOC相关性显著。
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