寧鵬飛 丁煌英 張 慶 李明會

(西南林業(yè)大學林學院，云南省森林災害預警與控制重點實驗室，云南昆明650224)

劍湖濕地自然保護區(qū)是云南省西部保存較好的高原湖泊濕地之一，由于其特殊的生態(tài)功能及兼有水體和陸地雙重特征，成為許多珍稀瀕危物種的棲息繁衍地，也為當?shù)厝嗣竦纳嫣峁┝素S富的資源［1］。有關劍湖大型底棲生物的生態(tài)學研究在我國尚未見報道，本次對劍湖大型底棲動物進行采集、鑒定和統(tǒng)計分析，旨在探索劍湖大型底棲動物群落結構的時空動態(tài)變化規(guī)律，分析大型底棲動物的多樣性，為劍湖大型底棲動物的研究提供重要的參考價值，并為發(fā)展劍湖漁業(yè)生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與采樣點設置

劍湖位于云南西部大理州劍川縣境內，海拔2 186 m，形如“元寶狀”。湖盆南北長3.35 km，東西最寬處3.25 km，平均水深2.7 m，最大水深6.0 m［2］。

在劍湖的3個入湖口(金龍河、格美江、永豐河)、1個出湖口(海尾河)、沿岸區(qū)等設置11個采樣點(圖1)，以較全面地記錄劍湖大型底棲動物資源。調查在2011年1、4、6、10月進行，按季度采樣。

1.2 樣品采集與處理

用面積為1/16 m2的彼得森采泥器，每個采樣點采集2次。采集到的樣品用40目(0.35 mm孔徑)的分樣篩去除泥砂，在解剖盤中逐一將大型底棲動物挑出，軟體動物和水生昆蟲等用75%乙醇固定，寡毛類用10%福爾馬林固定，然后帶回實驗室計數(shù)和稱量。用電子天平稱濕質量，精確到0.001 g，所得數(shù)據(jù)換算成密度(個/m2)和生物量(g/m2)。參照國內外相關工具書《中國動物圖譜-環(huán)節(jié)動物》、《中國動物圖譜-軟體動物》(第一冊)、《中國動物圖譜-軟體動物》(第四冊)、《中國經(jīng)濟動物志》、《淡水生物學》(上冊 分類學部分)等［3-10］對標本進行鑒定。定量采集過程中，記錄各采樣點的環(huán)境特征，如水溫、水深、水草分布和透明度等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003建立數(shù)據(jù)庫并進行相關指數(shù)計算，后運用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。

采用 Shannon-Wiener指數(shù):H′=-Σ pilnpi［11］;Margalef豐富度指數(shù):d=(S-1)/lnN［12］;Simpson生物指數(shù):D=1-Σ p2i［13］;Pielou 均勻度指數(shù):J=H′/lnS［14］，進行群落組成的多樣性分析。

式中:S為物種豐度;pi為第i種個體數(shù)占樣本總個體數(shù)N的比例，即pi=ni/N。

采用S=2c/(a+b)［15］比較劍湖各采樣點的大型底棲動物群落相似性。式中:c為2個比較采樣點共同出現(xiàn)的種類數(shù);a為2個比較采樣點中第1個點出現(xiàn)的種類數(shù);b為第2個點出現(xiàn)的種類數(shù)。相似性系數(shù)S值在0～0.25為極不相似，在0.25～0.50為中等不相似，在0.50～0.75為中等相似，在0.75～1.00為極為相似。

2 結果與分析

2.1 種類組成及時空變化

調查期間，劍湖11個采樣點共鑒定出大型底棲動物52種，其中:軟體動物和水生昆蟲各19種，各占總數(shù)的36.54%;環(huán)節(jié)動物12種，占23.08%;甲殼動物2種，占3.85%。

2.2 大型底棲動物現(xiàn)存量的時空變化

2.2.1 現(xiàn)存量的季節(jié)變化 劍湖11個采樣點大型底棲動物的周年平均密度為5418.01個/m2，周年平均生物量為286.36g/m2。各季度大型底棲動物密度表現(xiàn)為冬季(7008.00個/m2)＞春季(6110.55個/m2)＞夏季(5191.27個/m2)＞秋季(3365.82個/m2);各季度生物量表現(xiàn)為夏季(452.56 g/m2)＞春季(319.02 g/m2)＞秋季(257.26 g/m2)＞冬季(116.60 g/m2)。

從全年密度組成上看，各季節(jié)密度主要由軟體動物和環(huán)節(jié)動物組成，軟體動物密度夏季最高，秋季和春季次之，冬季最低;環(huán)節(jié)動物密度冬季最高，春季和秋季次之，夏季最低;水生昆蟲密度冬季最高，夏、秋季相差較小，春季最低;甲殼動物密度春季最高，夏、秋季相差很小，冬季最低(圖2)。

從全年生物量組成上看，各季節(jié)生物量主要由軟體動物和環(huán)節(jié)動物組成，軟體動物生物量夏季最高，秋季和春季次之，冬季最低;環(huán)節(jié)動物生物量為冬季＞春季＞秋季＞夏季;水生昆蟲的生物量冬季最高，夏季最低;甲殼動物的生物量秋季最高，夏季最低(圖3)。

2.2.2 現(xiàn)存量的水平變化 由表1可以看出，劍湖全年密度為16～23 840個/m2，最高在采樣點A左，E右最低;生物量全年為1.68～2 343.47 g/m2，以采樣點D最高，I最低。

表1 劍湖大型底棲動物密度和生物量的水平變化個/m2;g/m2

2.2.3 劍湖大型底棲動物現(xiàn)存量與環(huán)境因子的關系

水溫、pH、透明度和水深等是影響大型底棲動物生長的重要環(huán)境因子，將大型底棲動物的現(xiàn)存量與各個環(huán)境因子進行Pearson相關分析，結果見表2～3。

表2 劍湖各季節(jié)環(huán)境因子

表3 劍湖大型底棲動物現(xiàn)存量與環(huán)境因子的Pearson相關系數(shù)

Pearson相關分析結果表明:大型底棲動物密度與水溫、水深和透明度均呈負相關關系，與pH呈正相關關系;生物量與pH、水深和透明度均呈負相關關系，與水溫呈正相關關系;pH與水溫呈極顯著負相關關系(P＜0.01，n=44)，與透明度呈顯著負相關關系(P＜0.05，n=44);水深與透明度呈極顯著正相關關系(P＜0.01，n=44)。

2.3 大型底棲動物多樣性

2.3.1 大型底棲動物多樣性的時空變化 調查期間多樣性指數(shù)中的Margalef豐富度指數(shù)(d)全年為0.10～2.75;Shannon-Wiener指數(shù)(H')、Simpson生物指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(J)，全年分別為0.09～1.09、0.03～0.65、0.03～1.43，結果見圖4～7。

2.3.2 大型底棲動物多樣性的相關分析 將各個季節(jié)的Shannon-Wiener指數(shù)(H')、Margalef豐富度指數(shù)(d)、Simpson生物指數(shù)(D)和Pielou均勻度指數(shù)(J)與相對應的大型底棲動物密度、生物量進行Pearson相關分析，結果見表4。從表4可知，春、夏、秋、冬4季，Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson生物指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)相互間呈顯著相關關系(P＜0.01，n=44)，由此說明，這3個多樣性指數(shù)均能較好地反映劍湖大型底棲動物的多樣性。

表4 多樣性指數(shù)和密度、生物量的Pearson相關性

2.4 大型底棲動物群落結構的相似性

比較大型底棲動物種類組成在各采樣點間的相似性得出，劍湖各采樣點之間大型底棲動物種類組成的相似性系數(shù)變幅為0.43～0.87。其中，中等不相似的有4組，極為相似的有8組，其余各點間均為中等相似，不存在極為不相似(表5)，可見，劍湖11個采樣點間群落結構相似性程度較高。

表5 劍湖大型底棲動物各采樣點之間的相似系數(shù)

3 討論

3.1 大型底棲動物的群落特征

劍湖大型底棲動物種類以軟體動物和環(huán)節(jié)動物為主，這兩大類動物的生物量在各季節(jié)中的變化情況與密度完全一致。但劍湖大型底棲動物年均密度和生物量變化并不完全一致，原因是寡毛類個體極小，對生物量的貢獻相對較小，表現(xiàn)為密度高而生物量較低;部分軟體動物個體較大且其夏季食物充足，生長速度快，對生物量的貢獻相對較大，表現(xiàn)為生物量較高。

11個采樣點大型底棲動物現(xiàn)存量分布不均的原因是E左為永豐河的入湖口，且永豐河是城鎮(zhèn)污水入湖的主要河流，生活污水的主要污染物質為有機物，微生物、動植物分解及化學反應產(chǎn)生各類化合物，對水體產(chǎn)生不利影響，從而影響了該水域中大型底棲動物的現(xiàn)存量。A右和A左是金龍河的入湖口、B右和B左是格美江的入湖口，金龍河和格美江總磷含量相對于永豐河較低，水質相對較好［16］。

3.2 環(huán)境因子對大型底棲動物的影響

Pearson相關分析結果與Viktor等［17］研究得出的，隨著水深的增加淺水湖泊中的大型底棲動物密度和生物量會逐漸減少相一致。通過計算得出劍湖中的搖蚊幼蟲在冬季現(xiàn)存量高于其他季節(jié)，軟體動物在冬季現(xiàn)存量低于其他季節(jié)，這是由于冬季溫度低搖蚊幼蟲大量繁殖，軟體動物進行越冬，基本停止生長，個體體質量下降明顯［18］，而軟體動物在生物量的貢獻上通常高于其他大型底棲動物，所以水溫與密度呈負相關關系，與生物量呈正相關關系。本次調查發(fā)現(xiàn)，水草(眼子菜、茭草等)分布較多的區(qū)域，如采樣點A右、A左、B右和B左，軟體動物數(shù)量較多。

3.3 大型底棲動物多樣性特征

從季節(jié)上看，Margalef豐富度指數(shù)在秋季最高，夏季最低，其原因主要為Margalef豐富度指數(shù)大小與大型底棲動物種類數(shù)相關，秋季采集獲得的種數(shù)最多，夏季獲得的種數(shù)相對較低。Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson生物指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)最高值均出現(xiàn)在夏季，最低值均出現(xiàn)在冬季，原因是冬季為劍湖的枯水期，水流緩慢、沉積物較多，大部分為搖蚊幼蟲和寡毛類，導致大型底棲動物群落復雜程度降低，多樣性指數(shù)相對較低;夏季為水生植物生長旺盛期，軟體動物和水生昆蟲(除搖蚊)因食物充足而大量繁殖，多樣性指數(shù)相對較高。

從空間上看，Margalef豐富度指數(shù)在采樣點B右和B左的值相對較高，原因是格美江口喜富營養(yǎng)的茭草群落主要生長在湖岸，淺水地帶少量分布，而在河口水底則生長有對水質要求較高的沉水植物苦草群落，因此，此水域中大型底棲動物種類豐富;其他3個多樣性指數(shù)在采樣點D的值相對較高，原因是采樣點D位于金龍河和永豐河之間，2條河流匯合，營養(yǎng)物質豐富，適合大型底棲動物的生長繁殖，多樣性指數(shù)變高。

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