广州地区水生昆虫群落时空动态变化及影响因子分析

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本文通对广州4个生态功能分区23样点的水生昆虫季节调查(2017.09~2018.07),利用非度多维(NMDS)及多度排序(SAD)分析了其群落组成与结构时空变化规律和物种分布格局特征,并结合水体理化指标,利用典范对应分析(CCA)探讨了影响水生昆虫群落结构的重要环境驱动因子。主要研究结果包括:1.水环境理化指标表明:电导率、盐度、总氮、总磷和CODMn等指标在不同功能区域差异显著,但季节差异不显。广州地区水质呈现明显的梯度变化,从东北部向西南逐步衰退。在季节上,温度较低的冬季(12月)水质状况最佳,而气温抬升的枯水期(3月)水质表现最差。2.共采集到水生昆虫14806头,隶属9目49科139属229个分类单元(形态种)。主要类群包括双翅目(138种)、蜉蝣-石蝇-石蚕(EPT,35种)、蜻蜓目(21种)和鞘翅目(23种)。从摄食功能群(FFGs)来看,主要是集食者(cg,101种)和捕食者(prd,70种),其他功能型较少,且集食者在丰度上占据绝对优势。全年优势种主要为Cloeon marginale、Cricotopus polyannulatus、Cladotanytarsus paratridorsum和Conchapelopia togamaculatus,各季节优势种组成变化较大。3.水生昆虫群落组成表现出强烈的时空变化,种类数和平均丰度均表现为环境平稳期(12月、3月)优于环境波动期(7月、9月)。种类数在季节上表现为:12月(160种)>3月(153种)>7月(151种)>9月(132种);平均密度在季节上表现为:3月(1233.04ind./m2)>12月(1088.26 ind./m2)>7月(856.83 ind./m2)>9月(438.13 ind./m2)。在空间上,水生昆虫多度和丰度差异表现各异,在多度上(种类数),森林区最高,而在丰度上(密度),城市区显示最高。NMDS排序分析表明,不同生态功能区内的样点区分明显,但无明显季节变化。4.水生昆虫群落结构表明,多样性指数(H’,D)均表现为森林区>农田灌木区>城市区>湿地区,而生物评价指数HBI则表现为湿地区>农田灌木区>城市区>森林区,上述两种评价模式均显示森林区生态环境健康最优,而滨海湿地区域最为担忧。应用地理信息系统(GIS)构建水生昆虫多样性的空间分布格局,显示其总体特征为东北部高,中部和南部偏低。5.物种多度分布(SAD)显示森林区和农田灌木区的群落曲线坡度较缓(斜率较低)且符合对数正态分布,显示物种梯度集结模式较为平和,多样性高;城市区和湿地区大部分样点群落曲线陡峭,符合几何级数分布(部分符合对数级数分布),表明物种梯度集结密集,多样性低。这与理化指标和生物指标分析的群落结构一致。6.CCA结果表明,影响水生昆虫群落结构和分布的主要环境因子为河流物理(底质、水深)和水体理化因素(DO、TN和TP)。
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