寧應之　劉光龍　黨懷　孫靜

摘要采用非淹沒培養(yǎng)皿法、活體觀察法和蛋白銀染色法，對甘肅甘南高原沼澤濕地冬季纖毛蟲群落特征進行了研究。共鑒定到纖毛蟲148種，分別隸屬3綱12目35科60屬。已鑒定到的物種中，下毛目為優(yōu)勢類群，前口目為次優(yōu)勢類群，袋形目和吸管目為罕見類群。結果表明，甘肅甘南高原沼澤濕地冬季纖毛蟲物種豐富，群落組成和營養(yǎng)結構有別于土壤纖毛蟲群落，具有獨特性。采用物種數、豐度、多樣性指數和C/P系數對6個樣點纖毛蟲群落穩(wěn)定性和環(huán)境狀況進行評價，結果表明曼日瑪1（MRM1）、曼日瑪2（MRM2）、采日瑪（CRM）3個樣點的纖毛蟲群落最穩(wěn)定、環(huán)境狀況最好，阿孜（AZ）樣點次之，尼瑪（NM）和尕海（GH）樣點較差，且多個群落參數較單一參數能更好地反映出纖毛蟲群落的穩(wěn)定性及生態(tài)環(huán)境情況。群落相似性和層次聚類分析結果表明各樣點纖毛蟲群落構成具有較大的空間異質性。

關鍵詞高原沼澤濕地；纖毛蟲；冬季；群落特征

中圖分類號S185文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）04-01059-04

基金項目國家自然科學基金項目（30870273）。

作者簡介 寧應之（1963-），男，湖南隆回人，教授，博士，從事土壤原生動物分類學、生態(tài)學與物種多樣性研究。

纖毛蟲是原生動物中的重要類群之一，在土壤和水生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流通中起著重要作用。纖毛蟲采食環(huán)境中的碎屑、細菌、真菌及其孢子、單細胞藻類、其他原生生物等，同時也是多細胞后生動物的重要食物來源，是微生態(tài)系統(tǒng)食物網中的重要一環(huán)[1-2]。纖毛蟲具有分布廣泛、生活史短、繁殖率高、營養(yǎng)類型多樣以及對環(huán)境高度敏感等特征，其物種多樣性和群落結構的改變可以反映出環(huán)境狀況，是良好的環(huán)境指示生物[3]。目前，纖毛蟲已被廣泛應用于監(jiān)測、評價和預報土壤、人工濕地和淡水等生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境狀況[4-6]。

甘肅甘南高原沼澤濕地是若爾蓋高原沼澤濕地的重要組成，是黃河上游至源頭的重要水源涵養(yǎng)和補給區(qū)，被譽為“高原之腎”和“黃河蓄水池”，是全球生物多樣性最關鍵的地區(qū)之一，也是全球氣候影響的敏感區(qū)。近年來，在自然因素和人為因素的共同作用下，此濕地大面積干涸和萎縮，黃河主要支流斷流，部分支流變成季節(jié)河，濕地草場大面積退化和沙漠化，成為沙漠化正在發(fā)展區(qū)域[7]。目前，已有學者對該地區(qū)濕地微生物[8]、動植物資源及放牧干擾[9]等方面開展了一些基礎研究，國內外學者也提出了多種水質生物學評價方法，但對高原沼澤濕地原生動物的研究還較少，尚未建立相關評價濕地環(huán)境的生物學方法。筆者分析了該地區(qū)濕地纖毛蟲冬季群落特征，并利用纖毛蟲群落結構參數評價了各樣點群落穩(wěn)定性以及環(huán)境狀況，旨在為該區(qū)生物多樣性的保護、環(huán)境修復以及建立高原沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質量的生物學評價體系提供基礎資料和理論依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況甘肅甘南高原濕地位于甘肅省南部，甘、青、川三省交合部，青藏高原東緣（33°06′30″～34°30′15″N，100°45′45″～102°29′00″E），海拔3 300～4 086 m。黃河干流自東、南、北三面繞瑪曲縣境而過，形成“九曲黃河”第一灣，全境流程443㎞。瑪曲濕地屬于青藏高原高寒濕地，其類型有沼澤濕地、河流濕地、湖泊濕地等，其中沼澤濕地分布于黃河古河道洼地、河漫灘、溝谷洼地等。氣候屬高原大陸性氣候-高寒濕潤區(qū)，由于受大氣環(huán)流和高原地貌的影響，全年無明顯四季之分，而且高寒多風雨雪。冷季長達172 d左右，夏季溫暖而短暫，年均無霜期19 d，全年無絕對無霜期。年平均氣溫1.1～2.7 ℃。年平均日照2 583.9 h，光能豐富、日照長但熱量不足。土壤類型為高山草甸土、亞高山草甸土、沼澤土、泥炭土、草甸化沼澤土、暗棕壤等。植被類型屬于川西藏東高原灌叢草甸區(qū)，灌木主要有高山杜鵑、高山柳、金露梅和沙棘等，草本植物主要有矮蒿草、線葉蒿、藏蒿草、珠芽蓼、高山龍膽紫等[10]。

1.2樣點設置及采樣在高原沼澤濕地面積分布較廣的甘南藏族自治州瑪曲縣，選取濕地土壤類型和分布類型不同的6個樣點，分別為尼瑪（NM）、尕海（GH）、阿孜（AZ）、采日瑪（CRM）、曼日瑪1號（MRM1）、曼日瑪2號（MRM2），各采樣點均是高寒沼澤濕地。采用梅花五點取樣法進行取樣，在每個面積約為400 m2的樣點設置5個大樣點，每個大樣點再選取5個小樣點，共計150份樣品。采樣時使用GPS測定儀和曲管地溫計對樣點的海拔及土壤溫度進行測定。采樣時間為2010年1月5～6日。樣點分布見圖1。

1.4纖毛蟲的定性與定量研究定性研究采用“非淹沒培養(yǎng)皿法”培養(yǎng)，必要時進行粗培養(yǎng)、純培養(yǎng)或克隆培養(yǎng)；活體觀察和染色制片鑒定物種，每份樣品重復若干次，直到未檢出新見物種為止[12]。染色方法采用Wilbert蛋白銀法；物種鑒定及分類、食性分析依據相關文獻的描述[13-20]。物種分類采用Levine 1980的分類系統(tǒng)。定量研究采用“3級10倍”環(huán)式稀釋法[21]，經預試驗，選用101～103稀釋倍數。

1.5數據處理多樣性指數（d）采用Margalef物種多樣性指數公式：d=（S-1）/lnN。式中，d為多樣性指數，S為種類數，N為個體總數。d 值的大小反映物種多樣性的高低；采用Jaccard計算公式計算區(qū)系相似性指數：J = c / （a+b-c）。式中，J 為相似性系數，a、b、c 分別為a 地、b 地物種數和 a、b 地的共有物種數。J值介于0 ～ 0.25 范圍內，為極不相似；J值在0.25 ～ 0.5 范圍內，為中等不相似；J值在0.5 ～ 0.75范圍內，為中等相似；J值在0.75～1.0 范圍內，為極為相似[22-23]。此外，試驗數據均使用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件處理，采用Sigmaplot12.0繪圖。

2結果與分析

2.1群落組成與分布甘肅省甘南沼澤濕地冬季6個樣點共鑒定纖毛蟲148種，分別隸屬于3綱12目35科60屬（表1）。其中，下毛目51種，占纖毛蟲物種總數的34.46%，為優(yōu)勢類群；前口目29種，占19.59%，為次優(yōu)勢類群。常見類群包括：腎形目16種，占10.81%；異毛目13種，占8.78%；盾纖目8種，占5.41%；緣毛目8種，占5.41%；管口目7種，占4.73%；籃口目6種，占4.05%；膜口目6種，占4.05%；寡毛目2種，占1.35%。罕見類群包括袋形目和吸管目，各1種，占0.68%。

該研究結果與國內有關濕地纖毛蟲以及該地區(qū)高寒草甸土壤纖毛蟲的研究進行比較，甘南高原沼澤濕地冬季纖毛蟲物種數少于深圳人工紅樹林濕地[6] （183種），而多于海南東寨港紅樹林濕地[24]（74種）、凡口鉛鋅礦濕地[25]（12種）和甘南高寒草甸[26]（54種），說明該地區(qū)冬季纖毛蟲物種較為豐富。此外，該地區(qū)纖毛蟲群落中下毛目、前口目和腎形目這3個在土壤中占優(yōu)勢的類群雖然仍是物種最多的3個類群，但出現了一些在淡水中常見和豐富的種類（如緣毛目、袋形目和吸管目），有些甚至成為了廣布種和優(yōu)勢種，如杯形鐘蟲（Vorticella cupifera）、條紋鐘蟲（Vorticella striata）、念珠偽鐘蟲（Psudovorticella moninata）等。結果表明，該地區(qū)冬季纖毛蟲物種豐富，群落結構有別于土壤纖毛蟲群落，具有一定的獨特性。

從圖2可以看出，MRM2樣點物種最多，有92種；CRM樣點次之，有78種；MRM1和AZ樣點各有76種；GH和NM樣點物種較少，分別有60種和58種。各樣點分布的物種數目存在一定差異，其中位于同一區(qū)域的MRM1和MRM2樣點物種數差異較大。MRM2和MRM1樣點雖然都屬于高原沼澤濕地，也相距較近，但2個樣點被高山所阻隔，分別位于山的南北部。微小的差異可能會被放大，造成光照、降水、植被等情況的不同，而對環(huán)境敏感的纖毛蟲亦會受到其影響。

圖2各樣點纖毛蟲物種數圖3各樣點的C/P系數2.2C/P系數C/P系數是指腎形蟲種類數與多膜類（包括下毛類、寡毛類和異毛類）纖毛蟲種類數的比率。C/P系數可以在一定程度上衡量纖毛蟲所在生境的環(huán)境狀況。當C/P系數小于1時，說明生境地的環(huán)境狀況良好；當C/P系數大于1時，說明生境地存在著不可預知的環(huán)境脅迫因子，該地的環(huán)境狀況相對而言比較惡劣[12]。該地區(qū)纖毛蟲中，腎型類纖毛蟲為16種，多膜類纖毛蟲（包括異毛類、下毛類和寡毛類）總計為66種，C/P系數為0.24。各樣點中，NM樣點C/P系數最大為0.28，其他樣點C/P系數在0.15左右，且C/P系數均小于1。各樣點C/P系數見圖3。C/P系數分析表明，甘南沼澤濕地各個樣點雖然受到各種不同程度的干擾，但總體生態(tài)環(huán)境狀況依然良好，較為適合纖毛蟲生存。

2.3纖毛蟲豐度與物種多樣性指數從圖4和圖5可以看出，各樣點間豐度差異較大，而物種多樣性指數差異較小。其中，MRM1、MRM2、CRM和GH 4個樣點的纖毛蟲豐度均在100 ind/g以上，AZ和NM樣點豐度在50 ind/g左右；MRM1、MRM2、CRM和AZ 4個樣點的物種多樣性指數在9左右，GH和NM樣點在7左右。

將各樣點物種數、C/P系數、豐度和物種多樣性指數4個群落結構參數進行比較，MRM1、MRM2和CRM 3個樣點的4個群落參數均較好；AZ樣點的豐度在各樣點中最小而其他群落參數均與前3個樣點接近；GH和NM物種數、多樣性指數以及豐度都小于平均水平，其中NM樣點的C/P系數明顯高于其他樣點。結果表明，MRM1、MRM2和CRM3個樣點群落穩(wěn)定較大、生態(tài)環(huán)境良好，AZ樣點次之，GH和NM樣點較差。4個群落參數之間變化趨勢存在一定差異，其中豐度變化差異最大，而其他3個群落參數之間變化趨勢相近。這說明多個群落參數較單一參數能更好地反映纖毛蟲群落的穩(wěn)定性及生態(tài)環(huán)境情況。各參數中，C/P系數能夠體現群落中r-選擇型種類和k-選擇性種類的比例，側重于評定環(huán)境狀況的優(yōu)劣[12]。物種多樣性指數是物種數和豐度的綜合表現，能較為直接反映群落結構的復雜程度和穩(wěn)定性大小，還能間接反映出生態(tài)環(huán)境質量的優(yōu)劣[11]。豐度反映目前所存在纖毛蟲的個體總數。該研究中豐度的變化趨勢差異較大，這可能是由于原生動物具有世代周期較短、繁殖速率高和對環(huán)境高度敏感等特征[3]，短期和微小的環(huán)境變化可能立即對現存量產生影響，而種類變化具有一定滯后性，使得物種多樣性指數的變化較小。

圖4各樣點纖毛蟲豐度圖5各樣點多樣性指數42卷4期寧應之等甘肅省甘南高原沼澤濕地冬季纖毛蟲群落特征2.4營養(yǎng)結構依據食性的差異將纖毛蟲分為4個類型：雜食類群（O）、食菌類群（B）、肉食類群（C）和食藻類群（A）[5]。從圖6可以看出，各樣點纖毛蟲雜食性類群最多，食菌類群略少于雜食類群，肉食類群明顯少于前2個類群，食藻類群最少。Foissner對土壤纖毛蟲食性的分析表明，土壤纖毛蟲中食菌類群最多，約占39%；肉食類群次之，約占34%；雜食類群約占20%[14]。國內一些研究也指出纖毛蟲中食菌類群最多，雜食類群也較多，肉食類群較少，其他類群相對較少[17，27-28]。由此可見，甘肅甘南沼澤濕地冬季纖毛蟲群落營養(yǎng)結構較為獨特，明顯不同于土壤。雜食類群取代食菌類群成為該地區(qū)最大的營養(yǎng)類群可能是由2個方面原因造成的。一方面，較低的有機質分解率、低溫等因素限制了細菌、真菌等微生物的大量生長，致使食菌類群面臨食物短缺的危機，而雜食類群因其有較多的食物選擇從而在競爭中占據優(yōu)勢；另一方面，該地區(qū)纖毛蟲種類多樣且包含相當數量的肉食類群，會對處于微食物網底層的食菌類群起到一定的調控作用。

參考文獻

[1] FOISSNER W.Soil protozoa：fundamental problems，ecological significance，adaptations in ciliates and testaceans，bioindicators，and guide to the literature[J].Progress in protistology，1987，2：69-212.

[2] PAULI W，JAX K，BERGER S.Protozoa in wastewater treatment：function and importance[C]//BEEK B.The Handbook of Enviromental Chemistry.Heidelberg：Springer，2001：203-252.

[3] FOISSNER W.Soil protozoa as bioindicators：pros and cons，methods，diversity，representative examples[J].Agriculture，Ecosystems and Environment，1999，74：95-112.

[4] LEE J J，BASU S S，TYLER C W，et al.Ciliate populations as bio-indicators at Deer Island Treatment Plant[J].Advances in Environmental Research，2004，8：371-378.

[5] MADONI P.Ciliated protozoan communities and saprobic evaluation of water quality in the hilly zone of some tributaries of the Po River （Northern Italy）[J].Hydrobiologia，2005，541：55-69.

[6] CHEN Q H，T N F Y，SHIN P K S，et al.Ciliate communities in a constructed mangrove wetland for wastewater treatment[J].Marine Pollution Bulletin，2009，58：711-719.

[7] 李文龍，王晶，郭述茂，等.瑪曲沼澤濕地景觀格局變化研究及驅動力分析[J].草業(yè)科學，2009，26（8）：57- 62.

[8] 牛世全，李君鋒，楊婷婷，等.甘南瑪曲沼澤濕地土壤微生物量、理化因子與土壤酶活的關系[J].冰川凍土，2010，32（5）：1022-1029.

[9] 韓大勇，楊永興，楊楊，等.放牧干擾下若爾蓋高原沼澤濕地植被種類組成及演替模式[J].生態(tài)學報，2011，31（20）：5946-5955.

[10] 戚登臣，李廣宇.黃河上游瑪曲濕地退化現狀、成因及保護對策[J].濕地科學，2007，5（4）：341-347.

[11] 寧應之，沈韞芬.中國典型地帶土壤原生動物群落結構及其特征[J].西北師范大學學報：自然科學版，1999，35（2）：50-54.

[12] FOISSNER W，AGATHA S，BERGER H，et al.Soil ciliates （Protozoa，Ciliophora） from Namibia （Southwest Africa），with emphasis on two contrasting environments，the Etosha region and the Namib Desert.Part I：text and line drawings.Part II：photographs[J].Denisia，2002，5：1-1459.

[13] CURDS C R，GATES M，ROBERTS D.British and other freshwater ciliated protozoa[M].London：Cambridge University Press，1983.

[14] FOISSNER W.An updated compilation of world soil ciliates （Protozoa，Ciliophora），with ecological notes，new records，and descriptions of new species[J].European Journal of Protistology，1998，34：195-235.

[15] FOISSNER W.A compilation of soil and moss ciliates （Protozoa，Ciliophora） from Germany，with new records and descriptions of new and insufficiently known species[J].European Journal of Protistology，2000，36：253-283.

[16] 寧應之，沈韞芬.中國典型地帶土壤原生動物：Ⅰ.區(qū)系特征和物種分布[J] .動物學報，1998a，44（1）：5-10.

[17] 寧應之，沈韞芬.中國典型地帶土壤原生動物食性的觀察[J].動物學研究，1998，19（5）：397-400.