滦河流域土地利用对大型底栖动物生物指数的路径分析

基于滦河流域65个样点的河流景观与大型底栖动物调查数据,分别采用回归分析、排序分析等统计方法和结构方程模型,探讨了流域尺度的土地利用格局对大型底栖动物群落及其重要生物指数的影响路径.结果表明:1)对大型底栖动物群落结构产生影响的主要水环境和物理生境是电导率、全氮含量和细粒物质比例;2)基于关键因子构建的结构方程模型,分别对底栖动物生物完整性指数、香农-威纳多样性指数和总分类单元数指数的总体解释度达到47%、33%和47%,其路径分析结果指出,流域土地利用格局(耕地%、草地%)影响水环境状况(氨氮、总磷、电导率),进而影响了大型底栖动物群落结构及生态功能.研究表明结构方程模型可有效探讨流域尺度土地利用格局对河流大型底栖动物影响的路径,相关结果可为了解不同尺度人类活动对河流生物的影响过程,以及河流生态修复提供重要的参考依据.     

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

西藏柴曲藏布流域大型底栖动物群落结构与浮游生物、环境因子的相关性分析

于2021年调查了西藏柴曲藏布流域大型底栖动物的丰度和摄食功能类群的组成,运用群落状态指数（IICS）定量评估大型底栖动物群落状态,并采用PLS模型、Spearman秩相关和典范对应分析方法（CCA）探讨了大型底栖动物与浮游生物各类群、环境因子之间的关系.结果表明：柴曲藏布流域大型底栖动物主要为收集者、撕食者和捕食者,其中大多为EPT种类（蜉蝣目Ephemeroptera、襀翅目Plecoptera、毛翅目Trichoptera）,群落状态指数的站点间差异不显著.该流域大型底栖动物与后生浮游动物的生物密度间有中等程度的相关性,与浮游植物之间无相关性,并且受水温、总氮、电导率、海拔、溶解氧浓度、总磷等环境因子的影响较大.     

综合治理工程对采莲河生态恢复及水质影响

入湖河流尤其是城市河流是滇池污染物的主要来源。文章以滇池流域典型的入湖城市河流——采莲河为例,考查了综合治理工程对于典型城市河流水质生态恢复的影响。结果表明,综合治理工程之后,采莲河的水生态状况得到了明显地改善,其中浮游动物共检测到91种,平均密度为812.29 ind/L,平均生物量为821μg/L,枝角类轮虫原生动物桡足类;底栖动物共监测到14种,平均密度为1 008.7 ind/m2,平均生物量为13.40 g/m2,寡毛类水生昆虫类软体类其他;浮游动物生物量的季节变化趋势为春季夏季秋季冬季。根据水生态多样性指数分析和浮游底栖群落结构及生物量的变化分析,表明采莲河水体仍处于富营养化状态,且季节性变化趋势为冬季秋季春季夏季。     

太湖生物区系研究及与北美五大湖的比较

研究太湖水生生物区系特征,分析各类生物区系的变化及其原因,并与北美五大湖相应的水生生物区系进行了比较. 结果表明:太湖共有水生生物146科442种,其中鱼类25科107种,占24.2%; 底栖动物21科66种,占14.9%; 浮游动物37科103种,占23.3%; 浮游植物29科81种,占18.3%; 水生植物34科85种,占19.2%. 总体上太湖各类水生生物的种数和科数差别都不大,鱼类和浮游动物稍多. 北美五大湖各类水生生物的种数分别为鱼类134种、底栖动物165种、浮游动物132种以及浮游植物1 456种,除浮游植物种类较多外,其他3类水生生物的种数与太湖大致相当. 五大湖鱼类以鲑科和鲤科鱼类为主体,分别占鱼类总数的18.7%和20.1%,其中除伊利湖外其他4个湖都是鲑科占优势; 太湖鱼类以鲤科为主体,占鱼类总数的56.1%,这是太湖鱼类区系的主要特征,也是我国淡水鱼类的主要特征,所以鲤科是我国水质基准推导的优先选择物种. 太湖和五大湖中鱼类、底栖动物和浮游动物3类生物所占比例差别不大.      

莱州湾海洋浮游和底栖生物多样性分析

利用莱州湾海域历年综合调查和生态监测资料,综合分析了莱州湾浮游植物、浮游动物、底栖生物等主要海洋生物类群的多样性状况及其长期变化特征。结果表明,莱州湾浮游植物种类繁多,不同航次调查物种数在几十至上百种不等,优势种周年变动和年际变化具有群落演替的特征,总细胞丰度在季节和年际间均呈指数变化,多样性指数H' (log2)平均值为2.64,秋季相对高于春季和夏季,且1959年显著高于20世纪80年代后的年份。莱州湾浮游动物种类以桡足类为主,单航次调查物种数相对浮游植物较少,优势种组成相对稳定,个体密度近几年有下降的趋势,多样性指数H'在1.74~2.52之间波动。莱州湾底栖生物种类众多,单航次调查大型底栖动物物种数一般就超百种,优势种以多毛类和双壳类为主,近几年呈现高丰度和低生物量的特点,多样性指数H'近几年监测结果有升高趋势,但相对20世纪80年代仍属低值。     

小型湖泊修复区与未修复区对生态修复的响应与评价

为研究湖泊生态修复后小型城市湖泊不同区域水生态状况的长期响应特征, 并探讨利用不同水生生物类群评价水体水生态状况的适用性, 于2018年1月~2019年5月, 对湖南小型城市湖泊松雅湖水质及不同水生生物类群分别进行了逐月和季度监测, 并对其水生态状况进行了评价.结果显示, 与生态修复之前相比, 修复后松雅湖全湖相关水质指标均优于修复前, 其中Chl-a和COD_Mn下降比例均接近90%, 而TP降幅亦超过70%.对于不同水域, 修复区与未修复区TN、NH₃-N和TP浓度均呈下降趋势, 其他水质指标亦处于较低水平, 变化相对较小, 但大部分指标均以修复区为更优; 其中, 修复区COD_Mn含量较高可能与入湖水体输入和沉水植物残体较多有关.此外, 修复区浮游植物、浮游动物以及底栖动物物种数和生物多样性指数均高于未修复区, 其中浮游植物和浮游动物的密度亦高于未修复区.水生态综合评价结果显示, 修复区与未修复区的水生态状况在大部分时间均表现为良好, 而不同生物评价指标中以浮游动物指示种对松雅湖的评价结果最为准确, 这也表明在利用单一水生生物群落对水体水生态状况进行评价时, 应根据监测目的, 并充分考虑不同生物类群以及水域环境的特点等来选取合适的生物类群进行评价.     

澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

梯级水电开发虽然可以最大程度地利用河流的水能资源,但同时也是对河流生态系统的大规模扰动.大型底栖动物被认为是开展梯级水坝水生态系统变化和演替研究的指示生物类群.本文选取澜沧江中下游水电基地为研究区,于2016年开展漫湾和大朝山梯级水坝库区大型底栖动物群落采样调查,分析梯级库区大型底栖动物的群落结构和分布格局,基于生物指数(BI)开展水质生物学评价.结果表明:大型底栖动物物种组成以寡毛纲、软体动物门及昆虫纲的摇蚊类为主,优势种则以软体动物门的河蚬占绝对优势;群落密度和生物量分布格局表现为静水区显著高于过渡区;静水区功能摄食群密度组成以收集者(GC)和滤食者(FC)占优势,生物量组成则以滤食者(FC)占优势;ABC曲线和生物指数分析表明,上游漫湾库区群落稳定性及水质优于下游大朝山库区,反映了梯级水坝沿着河流纵向梯度水环境逐渐变差的趋势,澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构、分布格局和库区水质状况受梯级水坝运行影响表现为明显的累积效应和富营养化效应.     

辽河流域典型支流土地利用方式对大型底栖动物群落时空分布特征的影响

通过辽河流域典型支流(清河和凡河)不同土地利用类型区3个水期大型底栖动物及环境因子调查,研究土地利用方式对大型底栖动物分布特征的影响.结果表明,河流大型底栖动物群落四节蜉科(Baetidae)、扁蜉科(Heptageniidae)、纹石蛾科(Hydropsychidae)及石蝇科(Perlidae)等生物类群主要分布在辽河流域内林地为主的河流中;以耕地和居民点为主的土地利用方式下,河流大型底栖动物主要以摇蚊科(Chironomidae)类群为主;颤蚓科(Tubificidae)等寡毛类大型底栖动物在以城市发展为主的土地利用区域内河流中优势明显.河流中大型底栖动物生物多样性、丰富度及EPT%由高到低依次为林地耕地居民点城市,FBI值由低到高依次为林地耕地居民点城市.不同土地利用方式导致河流生境因子空间差异性显著,大型底栖动物群落相似性较低,且生物密度在空间上呈显著差异,但时间上差异不显著.底质、DO与大型底栖动物多样性等指数呈正相关关系,TN、TP、NH3-N、BOD5、CODCr与大型底栖动物生物指数呈不同程度负相关关系.生物与环境联合分析(BIO-ENV)表明,底质、DO、TN、BOD5是影响区域内大型底栖动物群落特征的最显著的主导环境因子.综合上述研究结果可得,土地利用方式通过对河流生境及水质产生影响,进而使大型底栖动物群落组成及多样性特征发生明显变化.     

浑河抚顺段底栖动物(1987-2015)群落结构及水质评价

对1987-2015年浑河抚顺段底栖动物种类组成、生物密度变化、优势种及分布、水质生物学评价进行了统计分析。比较了Shannon-Wiener生物多样性指数和BI指数对浑河抚顺段底栖动物评价水质的适应性,得出了辽河流域监测经验对中国水生生物监测的启示。结果表明:浑河抚顺段处于清洁~中污染状态,底栖动物共检出132种,多年平均密度为104~11200个/m~2,优势种以寡毛类为主,BI指数较Shannon-Wiener生物多样性指数更适于辽河流域底栖动物水质生物评价。     

白荡湖流域水文连通对浮游生物群落结构的影响

2020年11月(枯水期)及2021年3月(平水期)和6月(丰水期)开展了白荡湖流域水文、水质、浮游动植物现场调查,评价了水文连通性,揭示了其浮游生物群落结构的关键影响因子。结果表明：白荡湖流域水文连通受到不同水文期的直接影响,表现为丰水期优于平水期和枯水期;浮游植物和浮游动物群落优势种、丰度及生物量均呈季节性差异,优势种均为丰水期最多,枯水期最少,浮游植物优势门类为绿藻-硅藻-蓝藻类型,浮游动物优势种为轮虫类和枝角类,而生物量和物种丰度均呈丰水期>平水期>枯水期的趋势。从空间分布特征上,浮游植物Shannon-Wiener指数和Margalef指数均为湖区最低,杨市河上游最高;而Pielou指数则在罗昌河入湖口最高;浮游动物Shannon-Wiener指数和Margalef指数最低值和最高值均在罗昌河中上游;Pielou指数在杨市河入湖口最低,罗昌河上游最高。RDA显示,影响浮游植物群落结构的关键影响因子为T、DO和TN,而浮游动物则为TP和HCI。研究明确了白荡湖流域浮游生物群落结构特征,揭示了水文连通对浮游生物群落结构的影响,为深入研究该水系生态健康和保护修复提供科学...     

太湖流域水生生物水质基准推导的物种选择

水生生物水质基准是水质基准体系的重要组成部分。由于不同地区的生态体系存在差异,所需要推导的水质基准也存在不同。目前太湖流域的水质基准研究刚刚起步,国内外制订的水质标准并不能代表太湖流域的水生生物和环境特征。因此,开展基于太湖流域的水生生物和环境特征的水质基准研究,对于太湖流域的水环境保护和水质管理具有重要的作用和意义。在水生生物水质基准的物种选择方面,选择了两种鱼类、两种浮游动物、3种底栖动物以及一种水生植物或浮游藻类,可以全面的代表太湖流域的水生态结构和营养等级。     

基于eDNA技术的渭河浮游动物多样性及关键种生态位特征

环境DNA（eDNA）技术作为水生态系统生物多样性监测的新手段,能够从微观角度对生物群落结构特征进行分析.基于渭河干流eDNA浮游动物OTUs分类信息数据及水环境参数,采用多样性指数、非度量多维尺度分析、聚类分析和关联网络分析等方法,探究了浮游动物的多样性和群落结构变化特征,揭示了关键种的生态位分化及其环境适应性.结果表明,浮游动物群落在物种组成、丰度、多样性和空间异质性方面均存在显著差异（P<0.01）.Chao1指数、ACE指数、Shannon指数和Simpson指数的均值分别为22.25、22.38、2.32和0.68,下游生物多样性明显高于上游.群落中的关键种与其他物种间连接度较高,具有高节点度、中心性和模块化特征.关键种（类）的OTUs生态位宽度B_i变化范围为0.38~0.80,中生态位种类占全部关键种（类）的63%,生态位重叠程度总体较高.水环境要素与浮游动物群落结构和生态位变化密切相关,其中总氮和水温是其主要限制因子,对浮游动物群落结构变化具有重要影响.     

京杭大运河（杭州段）典型断面水生植物多样性调查及其与水环境相关性研究

水生植物群落特征是水环境质量的重要标志.为了解京杭大运河(杭州段)的水生生态系统中水生植物的分布特点,探析水质与植物群落间的关系,对其5个典型断面水域中的水生植物进行了调查:考察了各断面水域中水生植物物种组成、多样性分布规律、生物量和主要优势种;分析了水环境的温度、pH值、透明度、溶解氧和主要生源要素等理化因子;采用多元统计方法,探讨了浮游植物多样性分布与环境因子的相关性;并对各断面水体的营养水平进行了评价.结果表明,京杭大运河(杭州段)典型断面的水生植物多样性主要取决于浮游植物的多样性,共观察鉴定了35属的藻类,其中优势群落为硅藻门的明盘藻属(Hyalodiscus Ehrenberg)与直链藻属(Melosira Agardh);从对浮游植物多样性及分布的影响来看,在现有的6个环境因子中,溶解氧、透明度、水温理化因子均对浮游植物的分布产生明显影响,而pH值的影响最大;就水质营养化程度而言,塘栖大桥和卖鱼桥相对污染程度较轻,义桥、顾家桥和拱宸桥污染程度较高,而义桥污染最为严重.     

渭河流域浮游植物功能群与环境因子的关系

为分析渭河流域不同水期浮游植物的时空分布特征,于丰水期(2012年9月)和枯水期(2013年4月)对渭河流域浮游植物群落结构和水环境理化特征进行了野外调查,基于Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及MRPP(多响应置换过程)、浮游植物功能群划分、CCA(典范对应分析)等方法,分析浮游植物群落的组成和空间结构特征. 结果表明:丰水期和枯水期渭河全流域分别鉴定出浮游植物165和175种;各采样点浮游植物物种密度平均值分别为1.07×106和1.85×106 L-1;Shannon-Wiener多样性指数平均值分别为2.98和2.74;Pielou均匀度指数平均值分别为0.40和0.37. 全流域共划分出浮游植物功能群23类,其中,丰水期20类,枯水期21类,均以MP功能群物种数最多;代表性功能群为MP、D、Lo和J. MRPP分析结果显示,丰水期和枯水期全流域浮游植物群落结构都具有较明显的空间差异. CCA结果显示,渭河水系丰水期浮游植物群落结构的主要驱动因子为ρ(DO)和ρ(TN),枯水期为流速、ρ(TN)和ρ(COD_Mn);泾河水系丰水期为ρ(SS)、流速和ρ(TN),枯水期为流速和ρ(TN);北洛河水系丰水期为ρ(TDS),枯水期为ρ(DO)和ρ(TP).      

2009年与2014年太子河流域附石藻群落结构变化及其与水环境的关系

为了解近年来太子河流域附石藻群落结构和水环境状况的变化趋势及二者的响应关系,于2009年和2014年对太子河全流域的附石藻群落和水环境因子进行调查分析,并探究了基于附石藻群落保护的主要水环境因子浓度限值.结果表明:①与2009年相比,2014年太子河流域的附石藻密度、物种丰富度、群落多样性均显著升高（P < 0.05）;群落组成中对不良环境干扰呈负响应的藻属相对多度普遍升高,对不良环境干扰呈正响应的藻属相对多度普遍降低.②与2009年相比,2014年水环境因子中ρ（TDS）（TDS为总溶解性固体）、ρ（SS）、ρ（TN）、和ρ（NO₃--N）显著降低（P < 0.05）,ρ（DO）显著升高（P < 0.05）.典范对应分析（canonical correspondence analysis,CCA）显示,2009年ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）是影响太子河流域附石藻群落的重要水环境因子;2014年ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TDS）对附石藻群落结构有重要影响.③经局部加权回归散点修匀法（locally weighted scatterplot smoothing,LOWESS）和独立样本t检验得出,当ρ（TDS）、ρ（TN）和ρ（NH₄+-N）分别为185.00、1.00和0.22 mg/L时,其与P-IBI构成的拟合曲线存在拐点,且拐点两侧的P-IBI差异性显著（P < 0.05）.研究显示,2009—2014年太子河流域的附石藻群落和水环境状况整体有所改善,合理控制ρ（TN）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TDS）对该流域的附石藻群落保护有重要意义.      

长江口浮游植物群落特征及其与环境的响应关系

根据2009年4月、8月、11月对长江口30个站位的调查,分析了浮游植物群落结构的时空变化及其与环境因子的响应特征. 共鉴定出浮游植物8门95属330种,主要优势种是硅藻和甲藻,其中中肋骨条藻占绝对优势. 浮游植物细胞丰度呈单周期季节性变化,夏季为高峰期,长江口近海区为高值区. 浮游植物群落多样性11月最高,主要分布在长江口过渡水域. 浮游植物群落可分为四大类群,各区域不同季节种类组成具有显著差异. CCA(典范对应分析)显示,浮游植物群落与环境因子密切相关,并且其响应机制存在季节性差异.硅藻细胞丰度4月与ρ(NO₃--N)、ρ(COD_Mn),8月与ρ(SiO₄4--Si)、ρ(NO₃--N)、ρ(PO₄3--P),11月与透明度呈显著正相关(P<0.01);11月与ρ(PO₄3--P)、ρ(SiO₄4--Si)呈显著负相关(P<0.01). 甲藻细胞丰度4月与ρ(NH₄+-N),8月与ρ(COD_Mn),11月与透明度、ρ(NO₃--N)呈显著正相关(P<0.05). 长江口环境因子的改变影响浮游植物群落结构的时空变化,各季节引起浮游植物群落结构变异的驱动因素存在差异.      

淮河干流及主要支流夏季浮游植物群落生物多样性评价

浮游植物是水生态系统的重要组成部分,其群落变化与水体环境条件密切相关,是反映河流健康的主要生物指标.为揭示淮河流域浮游植物群落特征及其与水质的相互关系,于2015年夏季对淮河流域典型水体—淮河干流、沙颍河、涡河和淠河进行系统的水质及浮游植物调查,探明浮游植物群落及其空间分布特征,并结合水体理化指标和生物指数进行水质评价.结果表明,淮河干流及主要支流27个点位中共获得浮游植物8门71属153种,主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)、蓝藻门(Cyanophyta).浮游植物密度为0.019×10~5~131.824×10~5ind·L~(-1),不同河段浮游植物分布表现出较为显著的空间差异性,平均密度大小呈现沙颖河淮河干流涡河淠河的特点.非参数多维尺度分析(Non-metric Multidimensional Scaling,NMDS)表明,淮河干流、淠河和涡河的浮游植物群落组成和结构的相似性较高,而与沙颍河的浮游植物群落存在一定的差异.Shannon多样性指数H'介于0.78~3.21之间,Margalef丰富度指数D介于1.03~4.79之间,Pielou均匀度指数J介于0.12~0.73之间.水质生物评价结果显示,淮河流域大部分水体处于中等污染状况,部分点位处于重污染状况,其结果与水质综合污染指数评价结果具有较好的一致性.研究结果可为淮河水污染防治和水生态修复提供基础依据.     

长江流域浮游植物群落的环境驱动及生态评价

浮游植物常用于水生态健康评价,国内已有大量相关的研究开展,但多数研究涉及范围较为局限.从流域尺度开展浮游植物调查,在长江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和三峡支流共布设了139个样点进行样品采集.在长江流域一共鉴定出浮游植物7门82属,其中隐藻门、蓝藻门和硅藻门为优势类群.首先对长江流域各区域的浮游植物群落组成进行分析,使用LEfSe分析各区域显著富集的物种,然后基于CCA探究了长江流域各区域浮游植物群落和环境因子之间的关系.在流域尺度上,广义线性模型显示TN和TP与浮游植物密度显著正相关,TITAN分析则揭示了环境指示种和它们对应的最适生长阈值范围.最后,分别从水生生物和水质两个方面对长江流域各区域进行评价,尽管两个方面的评价结果不一致,但基于随机森林算法综合所有指标进行评价,能够得到长江流域全面且客观的生态评价结果.