安庆西江长江江豚迁地保护基地浮游动物群落现状及渔产潜力评估

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  摘要 于2019年对西江长江江豚迁地保护基地的浮游动物群落结构进行了4个季度的周年调查,共发现浮游动物45属68种,其中原生动物24种,轮虫类27种,枝角类10种,桡足类7种。西江浮游动物年平均生物密度2 007.75个/L,年平均生物量为0.94 mg/L,夏季、秋季的平均密度和生物量显著高于春季、冬季( P <0.05)。Shannon-Wiener指数( H ′)变幅为0.17~1.75;Margalef指数( D )变幅为0.20~1.79;Pielou均匀度指数( J )变幅为0.11~0.72。根据生物学评价标准和生物多样性指数分析水质,西江水体属于中营养类型。根据西江浮游动物年均生物量估算出可提供的渔产潜力为4.91×104 kg。
  關键词 浮游动物;群落结构;生物多样性指数;现状;渔产潜力;安庆西江长江江豚迁地保护基地
  中图分类号 S 917.4  文献标识码 A  文章编号 0517-6611(2021)19-0082-04
  doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.020
  开放科学(资源服务)标识码(OSID):
  Current Status of Zooplankton Community and Assessment of Fishery Potential in Yangtze Finless Porpoise Ex-situ Nature Reserve of Xijiang River in Anqing
  YE Qing1, TAN Jin-hao2, LIU Kai2
  (1.Shanghai Aquatic Wildlife Conservation and Research Center, Shanghai 200092;2. Fishery Resources and Environmental Science Observation and Experiment Station of the Lower Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi, Jiangsu 214081)
  Abstract A survey was conducted on the zooplankton community structure of the Xijiang Yangtze River finless porpoise ex-situ nature reserve in four seasons in 2019. A total of 68 species of zooplankton were found in 45 genera, including 24 species of protozoa, 27 species of rotifers, 10 species of cladocerans and 7 species of copepods. The average annual biomass density and biomass of zooplankton in Xijiang River was 2007.75 ind./L and 0.94 mg/L, respectively.The average density and biomass in summer and autumn were significantly higher than those in spring and winter ( P <0.05). The Shannon-Wiener index ( H ′) had a range of 0.17-1.75;the Margalef index ( D ) had a range of 0.20-1.79;the Pielou index ( J ) had a range of 0.11-0.72. According to the analysis of water quality based on the biological evaluation criteria and biodiversity index, the water of Xijiang River was mainly mesotrophic type. Based on the average annual biomass of zooplankton in the Xijiang River, the fishery potential production that could be provided was 4.91×104 kg.
  Key words Zooplankton;Community structure;Biodiversity index;Current status;Fish potential production;Yangtze finless porpoise ex-situ nature reserve of Xijiang River in Anqing
  基金项目 修复向家坝库区渔业资源及保护长江珍稀特有物种项目“长江江豚迁地保护群体建立及现有群体普查交流项目”。
  作者简介 叶卿(1980—),女,江苏南京人,助理工程师,从事水生野生动物保护研究。
  *通信作者,研究员,博士,从事渔业资源保护与利用及长江豚保护研究。
  收稿日期 2021-05-10;修回日期 2021-06-10   安庆西江为长江故道,位于安庆市大观区,上游受封阻,下游通过闸口与长江季节性流通,是相对稳定的静水环境。西江故道全长约9 km,宽度200~500 m,水域面积丰水期约为6 km2,枯水期约为4 km2,常水位下平均水深8.7 m。区域内人类活动干扰少,水质良好,渔业资源较为丰富,自然生态优越,是长江江豚优良的栖息场所之一。2016年11月,6头长江江豚被释放至西江故道,安庆西江长江江豚迁地保护基地正式建立[1]。西江故道水域生态环境的优劣直接关系着长江江豚栖息地质量,一直是主管部门关注的焦点。
  浮游动物作为淡水生态系统中重要的生态类群,是物质流通和能量传递的重要环节,有着极其重要的生态学研究意义[2-3]。一方面,浮游动物对环境变化十分敏感,被認为是水体污染的指示生物[4-7];另一方面,作为饵料生物,浮游动物群落的动态变化在一定程度上影响着作为长江江豚食物的鱼类群落的结构和分布[1,7]。目前,仅张晓可等[1]在保护基地建成前对西江浮游动物结构及长江江豚生存状况进行了评估,之后相关研究鲜有报道。笔者于2019年对安庆西江长江江豚迁地保护基地的浮游动物群落进行周年调查研究,以期掌握其群落结构现状,并在此基础上估算渔产潜力,从而为西江保护基地的管理及保护性研究提供科学依据和本底资料。
  1 材料与方法
  1.1 采样时间和样点设置
  该研究于2019年1—12月在安庆西江进行浮游动物的周年调查,频率为每季度一次,分别为春季(4月)、夏季(7月)、秋季(10月)、冬季(1月)。根据西江水域特征,共选取6个采样断面(图1),每个采样断面设置南岸、北岸及江中心3个调查样点。
  1.2 调查方法
  按照《淡水浮游生物研究方法》采集浮游动物样品[8]。浮游动物定量样品采集:原生动物和轮虫采集混合水样1 L之后,加入15 mL鲁哥试剂溶液固定,带回实验室静置24 h,浓缩至50 mL保存等待镜检;枝角类和桡足类则使用5 L玻璃采水器采集15 L水样,用25#浮游生物网过滤浓缩,放入标本瓶,加入1 mL浓度为4%的甲醛溶液,带回实验室镜检。浮游动物定性样品使用25#浮游生物网拖曳采集后,立即用浓度为4%的甲醛溶液现场固定,带回实验室进行分析检测。
  浮游动物种类系统地鉴定根据《原生动物学》《中国淡水轮虫志》和《中国动物志·甲壳纲》等图鉴或文献[9-11]。
  1.3 数据分析和处理
  1.3.1 优势度。根据浮游动物出现的频率及数量确定优势种,用优势度指数( Y)来表示[2]。其计算公式如下:
  Y=(N i /N)×F i(1)
  式中,N 为样品中的总个体数;N i为第i 种的个体总数;F i为第i 种个体在各采样断面出现的频率。当Y>0.02 时,即为优势种。
  1.3.2 水质生物评价。基于浮游动物密度对水质的评价标准[12],水体中浮游动物密度小于1 000个/L时为贫营养,密度处于1 000~3 000个/L时为中营养,密度大于3 000个/L时富营养。
  1.3.3 多样性指数。同时采用Shannon-Wiener指数( H ′)、Margalef指数( D )和Pielou均匀度指数( J )评价浮游动物群落多样性并对水质进行评价[13]。其计算公式如下:
  H′= - (N i/N) log 2 (N i/N)(2)
  J= H/ ln S(3)
  D=(S-1)/ ln N(4)
  式中,N 为样品中的总个体数;N i为第i 种的个体总数;S为样品中种类总数。水质评价标准:0~1为多污型,>1~2为α-中污型,>2~3为β-中污型,>3~4为寡污型,>4为清洁型。
  1.3.4 渔产潜力。通过浮游动物的生物量来估算西江的渔产潜力( F )[14],其计算公式如下:
  F=[b×V×(P/B)×t]/E(5)
  式中,b为浮游动物的平均生物量,V表示水域容积,P/B 为饵料生物现存量与生物量比,t为浮游动物的利用率,E为饵料系数。
  2 结果与分析
  2.1 浮游动物种类组成
  西江2019年4个季节采样调查,共鉴定出浮游动物68种,隶属于4门45属(表1)。其中轮虫类种类数最多,有15属27种,占浮游动物种类数的46.05%;其次为原生动物15属24种,占浮游动物种类数的31.58%;枝角类9属10种,占浮游动物种类数的13.16%;桡足类最少,仅有6属7种,占浮游动物种类数的9.21%。
  西江浮游动物种类数季节变化明显,其中秋季最多,有44种,夏季次之,有35种,夏季、秋季浮游动物组成均以原生动物和轮虫类占优;春季和冬季相对较少,分别仅有11和14种,以原生动物和枝角类为主(图2)。
  2.2 浮游动物优势种
  以优势度 Y >0.02作为优势种,西江浮游动物的优势种共计8属9种(表2),其中原生动物5种,轮虫类4种。针簇多肢轮虫( Polyarthra trigla )在春季、夏季和秋季均作为优势种出现。不同季节浮游动物优势种组成差异明显,其中夏季和秋季优势种类较多,均为4种。夏季以叉口砂壳虫( Difflugia gramen )优势度最高,而秋季以卵形彩胃轮虫( Chromogaster ovalis )优势度较高;春季和冬季优势种类较少,春季以天鹅长吻虫( Lacrymaria olor )和针簇多肢轮虫( Polyarthra trigla )为优势种,冬季则仅出现侠盗虫( Strobilidium  sp.)一种优势种。
  2.3 浮游动物密度和生物量   从图3可以看出,西江浮游动物平均密度和生物量分别为2 007.75个/L和 0.94 mg/L,且存在显著的季节性差异( P <0.05)。二者季节变化特征一致,大致上呈现夏季、秋季高于春季、冬季的趋势,最大值均出现在夏季,分别2 840.29个/L和1.69 mg/L;最低值均出现在春季,分别为272.45个/L和0.15 mg/L。西江浮游动物密度全年均以原生动物和轮虫类占优,枝角类和桡足类占比较少;西江浮游动物生物量则以轮虫类为主,原生动物、枝角类和桡足类占比均较低。
  从图4可以看出,西江浮游动物空间分布密度为1 053.35~2 036.99个/L,最大值出现在断面1,最小值在断面5。各断面均以原生动物占优,其次为轮虫类,枝角类和桡足类较为少见。各断面生物量为0.019 2~0.080 1 mg/L,与密度的变化特征有一定的差异,最大值出现在断面1,而最小值出现在断面2。
  2.4 浮游动物多样性指数及水质评价
  西江浮游动物Shannon-Wiener指数( H ′)、Margalef指数( D )和Pielou均匀度指数( J )季节变化如图5所示。Shannon-Wiener指数( H ′)变幅为0.17~1.75,均值为1.01,冬季最低,秋季最高;Margalef指数( D )变幅为0.20~1.79,均值为1.04,最高值出现在夏季,最低值在春季;Pielou均匀度指数( J )变幅为0.11~0.72,均值为0.47,最低值在冬季,最高值在秋季。
  西江浮游动物多样性指数空间变化特征如图6所示。Shannon-Wiener指数( H ′)变幅为0.85~1.15,均值为1.01,值以断面2最低,断面3最高;Pielou均匀度指数( J )变幅为0.37~0.62,最高值出现在断面3,最低值出现在断面6;Margalef指数( D )变幅为0.87~1.18,断面5明显高于断面4。
  根据多样性指数评价,西江水质春季、冬季属于多污型,夏季、秋季则属于α-中污型。总体来说,西江的水质属于α-中污型。
  2.5 渔产潜力估算
  根据西江水域自然状况(常水位下平均水深8.7 m,水域面积5 km2),以及浮游动物年均生物量0.94 mg/L,按能量转化效率( P/B 系数取值40, t和E 分别取值30%和10),由公式(5)可以估算出西江渔产潜力约为4.91×104 kg。
  3 结论与讨论
  3.1 西江浮游动物群落结构特征
  该研究通过对西江浮游动物群落的周年调查研究,共采集鉴定出浮游动物45属68种。种类组成中,轮虫种类最多(27种),原生动物次之(24种),两者占总种类数的比例达到77.63%,是西江浮游动物的重要类群。不同季节种类数也有所差异,其中秋季(44种)种类数最多,而春季(11种)最低,夏季、秋季各类浮游动物种类数显著高于春季、冬季。西江浮游动物的群落结构特征表现为以小型轮虫、原生动物为主的特征,而大型浮游动物(枝角类、桡足类)相对较少,这与张晓可等[1]在保护基地建成之前对西江浮游动物的研究结果相似。西江浮游动物年均密度和生物量分别为2 007.75个/L和0.94 mg/L,与长江干流相比[15-16],其密度和生物量遠高于后者,这是由于长江干流水体流速大、泥沙含量高,导致浮游动物不易生存繁殖[17]。受轮虫和原生动物的影响,西江浮游动物密度和生物量存在显著的季节性演替,总体表现为夏季最高,其次是秋季和冬季,春季最低。这是因为水温是影响浮游动物群落变化的主要因素[18],浮游动物的种类数、密度和生物量会随着水温的升高,在夏季逐渐到达高峰。
  西江浮游动物优势种的组成并不复杂,共有8属9种,只有针簇多肢轮虫( Polyarthra trigla )是春季、夏季、秋季共有的优势种,其余包括王氏似铃壳虫( Tintinnopsis wangi )、侠盗虫( Strobilidium  sp.)等原生动物,以及剪形臂尾轮虫( Brachionus forficula)、长三肢轮虫(Filinia longiseta )等轮虫,均只在一个季节出现。
  3.2 西江水质生物学评价
  基于浮游动物密度对水质的生物学评价标准[12],浮游动物密度<1 000个/L时水体为贫营养,丰度>3 000个/L 时为富营养,1 000~3 000个/L为中营养。2019年西江浮游动物密度的变幅为272.45~2 840.29个/L,平均密度为2 007.75个/L,依据评价标准,西江水体属于中营养类型。此外,浮游动物的优势种群落结构特征也会在一定程度上反映出水体环境状态[19]。在该研究中,优势种仅出现针簇多肢轮虫( Polyarthra trigla )一种富营养水体的指示种,其余原生动物和轮虫类优势种均为中营养和贫营养型。群落多样性分析结果显示,Shannon-Wiener( H ′)和Margalef指数( D )平均值分别为1.01和1.04,基于水质评价标准可知,生物多样性指数均介于1~2,显示西江水体呈现α-中污型。综合而言,西江水体总体上属于中营养型。究其原因,一方面可能是周边农村社区的部分农业和生活污水排入西江,营养物质形成累积,以致氮、磷等营养盐浓度有所升高;另一方面西江作为长江故道,上下口有闸坝阻隔,可能与水体流通性较差、水体更新和自净较慢有关。
  水体持续富营养化可能会引发水质污染、破坏水生态系统平衡等一系列问题,甚至对水域内鱼类、长江江豚等生存环境产生一定影响。加强西江浮游动物等水生生物的监测工作,定期评价水质,对实时掌握西江水环境状况、及时进行保护区管护、开展栖息地生态修复具有积极意义。
  3.3 渔产潜力估算
  浮游动物是中、上层鱼类及幼鱼的重要饵料,其群落结构的变化会对鱼类的群落结构和分布产生重要影响[20-21]。目前,已有张燕萍等[22]利用浮游动物生物量估算太泊湖渔产力,并确定鱼类放养量。张涛等[23]也通过浮游动植物评估了艾里克湖的鲢鳙渔产力。该研究根据西江的水域自然状况和浮游动物的平均生物量(0.94 mg/L),估算出该水域内浮游动物食性鱼类的渔产潜力为4.91×104 kg,相较于张晓可等[1]在保护基地建成前计算的渔产潜力(54 340.2 kg)有所下降。考虑到该研究未涉及浮游植物及底栖动物的渔产潜力,实际的渔业资源利用率存在一定偏差。因此在往后的研究中,需要进一步对浮游动植物及底栖动物的渔产潜力进行综合估算,以便更准确地评估西江鱼类的容量,从而为保护区针对性地实施渔业资源管护提供更加科学的依据。   参考文献
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