滴水湖浮游植物群落结构十年变化的研究

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滴水湖位于上海市浦东新区临港新城内,面积为5.56km2,是大型人工景观湖泊,也是临港新城水系的核心。滴水湖在塑造城市景观生态,优化地区小气候环境起着相当重要的作用,它的水质好坏直接关系到临港新城未来城市的发展和旅游观光,同时间接反映出上海市水环境的安全情况。滴水湖的水源来自外围水体,外围的水体环境的好坏也会影响到滴水湖水质状况。自2013年1月至2014年12月,对滴水湖及其外围水体的浮游植物进行了全面的调查研究,将其与外围水体进行比较,并结合本实验室自2005年以来的调查结果,进一步分析滴水湖浮游植物群落结构和种群的动态变化,并探讨优势种群与理化因子之间的相关性,为水污染防治和水质评价提供科学依据,为中国浮游植物区系调查提供分类学及生态学的基础资料。主要结果如下:
  1、2013年1月-2014年12月,滴水湖湖区共鉴定浮游植物105种(包括变种),隶属于7门56属,其中绿藻门最为丰富25属58种,其次是硅藻门13属20种,蓝藻门6属10种,金藻门5属6种,甲藻门2属3种,裸藻门3属5种,隐藻门2属3种。浮游植物平均数量为834万个/L,平均生物量为4.76mg/L。浮游植物优势种主要有:蓝藻门的平裂藻(Merismopedia spp.),硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana),绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),甲藻门的裸甲藻(Gymnodinium sp.),隐藻门的尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、卵形隐藻(Cryptomonas ovata)和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)。从优势种变化来看,滴水湖优势种季节较为明显,春季和冬季均以裸甲藻(Gymnodinium sp.)为优势种;夏秋季节以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)和尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)为优势种。滴水湖湖区各个样点水域的浮游植物群落结构差别不大。
  2、2013年1月-2014年12月,滴水湖外围水体共鉴定到游植物144种(包括变种),隶属于7门72属,其中绿藻门28属74种,硅藻门20属29种,蓝藻门11属17种,金藻门5属7种,隐藻门2属4种,甲藻门2属3种,裸藻门4属10种。浮游植物平均数量为2028万个/L,平均生物量为10.30mg/L。浮游植物优势种主要有:蓝藻门的平裂藻(Merismopedia spp.),硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana),绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),甲藻门的裸甲藻(Gymnodinium sp.),隐藻门的尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)、卵形隐藻(Cryptomonas ovata)和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)。根据滴水湖外围水体浮游植物数量生物量的聚类分析,将外围水体14个样点分为4个类群:自然河道、入湖河、生物处理区和泥沙型水体。外围水体生境复杂多样,4种生境浮游植物群落结构差异较为明显。尽管滴水湖外围水体生境迥异,但大部分水体均以隐藻为主要优势种。从浮游植物群落结构分析,湖区与外围各类型水体差异较大。
  3、结合实验室2005年至2014年滴水湖浮游植物的调查,主要结果如下:
  (1)浮游植物种类数及生物量的变化:滴水湖湖区共鉴定到浮游植物248种(包括变种及变型),隶属于8门100属,其中绿藻门最为丰富42属119种,占48%,其次是硅藻门28属60种,占24%,蓝藻门15属38种,裸藻门4属14种,金藻门5属7种,甲藻门3属5种,隐藻门2属4种,黄藻门1属1种。滴水湖浮游植物种类数在十年间的变化趋势为先增加之后趋于稳定,2005年(蓄水初期)浮游植物种类数最低,仅51种,随后呈上升趋势,至2009年种类数达到最多,有116种,2010年-2014年种类数在95-109种之间波动。随时间的变化硅藻门的种类先增加之后趋于稳定;蓝藻门种类数先增加后减少;黄藻门从2012年开始,并没有再发现;其他门类种类数变化并不明显。湖区浮游植物生物量在2005年(蓄水初期)较低,为7.33mg/L,之后持续升高,但在2009年以后大幅度下降,到2014年仅2.08mg/L。
  (2)主要优势种的变化:滴水湖浮游植物优势种在群落结构中起着决定性作用。主要优势种有:蓝藻门的平裂藻(Merismopedia spp.)和微囊藻(Microcystis spp.);金藻门的小色金藻(Chromulina pygmaea);隐藻门的尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa);甲藻门的裸甲藻(Gymnodinium sp.);绿藻门的硅藻门的球衣藻(Chlamydomonas globosa)、四鞭藻(Cateria spp.)和纤维藻(Ankistrodesmus spp.);硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)和牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)。浮游植物优势种年度变化明显,金藻门的小色金藻(Chromulina pygmaea)在建湖初期大量出现,成为该时期第一优势种类;蓝藻门的微囊藻(Microcystis spp.)曾经在2006年夏季出现,2007年10月以后再未发现;甲藻门的裸甲藻(Gymnodinium sp.)在2009年冬季出现,并一度成为2009-2013年的冬季优势种;隐藻门的尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)从2009年开始逐步成为滴水湖的稳定优势种。
  根据上述变化趋势,分析浮游植物群落结构变化特征及其与环境因子的相关性,发现十年里滴水湖的盐度下降,喜盐种类减少,淡水种类增多;虽然有机营养盐升高,但浮游植物生物量降低,透明度升高,说明生物控制对浮游植物群落结构起到控制的作用。同时发现适应滴水湖生态环境的浮游植物群落结构逐渐趋于稳定,滴水湖逐渐发展为成熟的湖泊。
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