新疆伊犁河大型底栖动物群落及水质生物评价

利用大型底栖动物进行河流生态系统健康评价是一种有效且能够综合反映河流生态系统变化的生物评价方法,对于河流监测、管理与保护具有重要指导作用.2014年7月和2015年7月对新疆伊犁河支流喀什河和巩乃斯河共17个样点的大型底栖动物群落进行调查分析,共采集大型底栖动物19 735头,分10目39科81属(种),其中水生昆虫、软体动物和寡毛类分别占93.8%、2.5%和3.7%.采用Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Margalef指数、BMWP记分系统和ASPT记分系统对伊犁河进行水质健康评价.结果表明伊犁河河流健康状况整体较好,但不同河段间的水质健康等级差异较大.其中喀什河水质健康等级为亚健康和健康的河段占35.6%,差与极差的河段占20.0%;巩乃斯河水质健康等级为亚健康和健康的河段占84.0%,不存在健康等级为差和极差的样点.其中ASPT记分系统和Pielou指数评价结果在灵敏度上稍差,ShannonWiener指数、Margalef指数和BMWP记分系统更适合伊犁河地区的水质生物评价.     

神农架林区河流生态系统健康评价

为监测神农架林区河流健康状况及人为活动对其水体理化特征和生物群落的影响,基于水质类别、大型底栖动物Shannon-Wiener多样性指数及BMWP记分系统(Biological Monitoring Working Party Score System)对神农架林区河流生态系统健康进行评价.结果显示,水质、大型底栖动物Shannon-Wiener多样性指数以及BMWP记分系统评价为健康的样点比例分别为36.67%、63.30%和50%.大型底栖动物Shannon-Wiener多样性指数和BMWP记分系统2种评价方法的结果存在极显著的相关性(P0.01),具有较好的一致性.3种评价方法均显示亚健康或健康状态的样点比例达到了66.67%,表明神农架林区河流生态系统总体健康状况良好,但部分样点受到了一定程度的污染与干扰.     

珠江口滩涂围垦对大型底栖动物群落的影响

为了解海岸滩涂围垦对沿海生态系统的影响,采用大型底栖动物群落来进行影响评价.对珠江口伶仃洋西海岸的6个自然滩涂和5个围垦滩涂的大型底栖动物进行比较研究,采用4种生物指数、聚类分析(CLA)及非度量多维测度排序(NMS)对其进行群落特征分析.结果显示:自然滩涂底栖动物种类数平均7.5种,栖息密度386.63 ind m-2,生物量15.593 6 g m-2,均普遍高于围垦滩涂.滩涂围垦可造成滩涂生境改变,从而导致底栖动物群落结构简单,生物组成单一,群落相似性较低.因此必须科学制定围垦方式并进行围垦后生态保护,在满足用地需求和生境保护之间取得平衡.图5表3参24     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

滇池流域入湖河流水文形貌特征对丰水期大型底栖动物群落结构的影响

河流水文形貌特征,作为决定物理生境的重要因子,与大型底栖动物群落关系密切。了解水文形貌特征对大型底栖动物的影响,对于完善环境因子对大型底栖动物群落影响研究具有重要意义。论文以滇池流域大型底栖动物群落为研究对象,旨在识别与流域大型底栖动物群落结构变化密切相关的河道水文形貌因子和河岸带水文形貌因子,并解析两类因子对底栖群落的相对影响。基于2012─2013年滇池流域55个河段大型底栖动物群落和水文形貌变量数据,利用典范对应分析(Canonical correspondence analysis,CCA)和偏典范对应分析(Partial canonical correspondence analysis,p CCA)识别影响大型底栖动物群落结构的关键因子并探讨河道水文形貌和河岸带水文形貌因子的相对重要性。结果显示,影响大型底栖动物群落结构的关键河道水文形貌因子为底质组成、河道人工化情况、河道坡降和水温,总解释量为21.6%;影响大型底栖动物群落结构的关键河岸带水文形貌因子为林地比例和其它用地比例,总解释量为9.2%。研究结果表明,河道水文形貌因子比河岸带水文形貌因子对于大型底栖动物群落结构特征的影响更为重要,这对于提高湖泊流域生物监测水平、优化水生态系统健康评价和保护底栖动物多样性具有重要意义。     

基于野外数据建立大型底栖动物电导率水质基准的可行性探讨

科学合理地设定水质基准是水生生物保护和水生态系统恢复的基础。水体电导率数值的高低由溶解于其中的各种阴阳离子的浓度所决定,而较多的研究也证明电导率能够显著地影响水生生物类群,特别是大型底栖动物物种存活和群落结构的稳定性。离子组成的复杂性,导致无法开展基于室内实验的水生生物电导率基准值的推导。本文借鉴美国环境保护局基于野外调查数据建立电导率基准值的方法,采用流行病学打分方法,分别从电导率是否对大型底栖动物敏感物种存在毒性效应、人为干扰的增强是否会通过电导率产生毒性作用,以及其他环境因子是否对电导率基准值的制定产生影响3个方面,探讨了基于野外数据建立我国电导率基准的可行性。研究区域为辽河流域的浑河及太子河,野外调查数据采集于2009年8月至2010年5月。研究结果表明,电导率的升高显著降低了大型底栖动物敏感物种的出现频率。通过分析研究区域土地利用方式同电导率之间的相关性,证明了农业和城镇建设用地比例的增加显著地增加了水体中电导率的数值。对有可能引起物种消失的其他环境因子进行分析,结果表明电导率是引起大型底栖动物消失的主要原因。综合以上结果,基于野外调查数据来建立大型底栖动物电导率基准值是可行的,为我国水质基准的研究提供了新的思路和方法。     

平原河网地区大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成生物,具有活动范围相对固定、生命周期较长、生活习性相对稳定等特点,可有效指示河流水质和水生态系统健康状况。有关大型底栖生物群落结构特征及其与水环境之间的关系研究一直是河流生态系统的研究热点。底栖动物具有较强的地域性,其群落结构特征受当地的自然环境特征和社会经济发展程度的双重因素影响。为研究典型平原河网地区的底栖动物群落结构及对水环境状况的响应特征,在上海市选取了83个河道断面进行大型底栖动物采样分析,共获取底栖动物20个分类单位（种）,其中软体动物10种,环节动物6种,节肢动物4种。上海河道底栖动物群落结构总体呈现结构单一、物种丰富度低、高度耐污性等显著特征,环节动物的栖息密度和出现频率均最高。城市化水平的空间差异性直接影响底栖动物空间分布的异质性,由市区至近郊、远郊,物种数从11种逐渐上升至15种,而栖息密度则由8 776.3个/m2下降至690.3个/m2。底栖动物群落结构的空间分布特征与水质理化指标的空间分布特征具有良好的对应性,水质空间变化导致环节动物和软体动物、节肢动物的空间分布存在一定交错性,耐污性较强的环节动物主要分布在有机污染重、溶解氧低的市区河道断面,而喜清洁环境的软体动物和节肢动物主要分布在水质较好的郊区断面。寡毛纲物种的栖息密度与溶解氧质量浓度呈显著负相关性。     

洱海流域河流生态系统健康评价

基于水质类别,大型底栖动物香农维纳多样性指数、FBI指数(Family-level biotic index)以及BMWP得分(Biological Monitoring Working Party Scores)分别对洱海流域河流生态系统健康进行评价.单因子水质评价结果显示影响洱海流域河流水质的主要因子为总氮,健康及亚健康样的样点比例为65%,且主要以亚健康为主.大型底栖动物香农维纳多样性指数、FBI指数以及BMWP得分3种评价方法的结果存在显著相关性(P0.01),具有较好的一致性.3种评价方法均显示西洱河生态系统最差,凤尾河生态系统状况也为差.苍山水系、波罗江和弥苴河评价为健康及亚健康的占比分别为80%、92%和73%,生态系统状况总体良好,河流的源头样点状况多优于下游样点.凤羽河生态系统状况以亚健康和一般为主.健康及亚健康的样点比例为62%.本研究说明流域内河流生态系统总体状况为良,已受到了一定人类活动的干扰,应重视河流生态系统状况并加强对受损河流的管理和修复.     

贵州贞丰洞穴大型底栖动物群落结构及水质生物评价

了解洞穴大型底栖动物的群落结构是研究洞穴生态系统的重要内容,也是对生态学领域研究的重要补充.于2019年10月（平水期）及2020年8月（丰水期）对贵州省贞丰县5个洞穴内大型底栖动物进行采样调查,分析大型底栖动物组成、优势种、多样性、功能摄食群的分布特征,并基于大型底栖动物生物学指数对洞穴水质进行评价.结果得出：两个水期共获大型底栖动物63种,隶属4门7纲19目46科,其中水生昆虫41种,占65.07%,闪蚬Corbicula nitens、四节蜉Baetis sp.、蚋Simulium sp.是两个水期的共有优势种.在时间上,大型底栖动物的密度、生物量和多样性指数（ShannonWiener、Pielou和Margalef指数）均表现为平水期>丰水期.在空间上,密度和Margalef指数表现为有光带>弱光带>黑暗带,生物量、Shannon-Wiener指数和Pielou指数表现为弱光带>有光带>黑暗带. Jaccard相似性系数和聚类分析结果表明,同一洞穴相邻光带之间的相似性较高,不同洞穴相同光带或不同光带之间的相似性偏低.洞穴大型底栖动物由5个功能摄食...     

湖北省湖泊大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

大型底栖动物是湖泊生态系统的重要生物类群,在生态系统物质循环和能量流动中起着重要作用。底栖动物具有生命周期长、迁移能力较弱、对环境变化反应敏感等特点,可有效指示湖泊生态系统的健康状况。湖北省是我国淡水湖泊分布最密集的区域之一,湖泊总面积为3025 km2。近年来,伴随着工农业、养殖业及城市化的快速发展,富营养化已成为本地区湖泊面临的一个主要环境问题,并可能直接影响大型底栖动物的群落结构。目前关于本地区湖泊大型底栖动物群落的研究还较少,为此本研究对湖北省27个浅水湖泊底栖动物进行了调查,并对水质状况进行生物学评价。共采集到底栖动物40种,隶属于4门7纲18科,其中寡毛类5种,摇蚊幼虫16种,软体动物双壳类4种、腹足类8种。霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）、花翅前突摇蚊（Procladius choreus）、中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）、多巴小摇蚊（Microchironomus tabarui）及铜锈环棱螺（Bellamya aeruginosa）是本地区湖泊最常见的种类。所调查湖泊底栖动物平均密度为32~1243 ind·m-2,其中12个湖泊密度低于200 ind·m-2,摇蚊幼虫和寡毛类对密度的贡献较大,以摇蚊幼虫占优势的湖泊有19个。底栖动物平均生物量为0.034~460.7 g·m-2,生物量低于50 g·m-2的湖泊数量最多（19个）,软体动物占优势的湖泊有16个,摇蚊幼虫和寡毛类占优势的湖泊数量共11个。各湖泊底栖动物物种数为3~14种,Margalef指数为0.71~2.33,Simpson指数为0.69~0.85,Shannon-Wiener为0.78~2.13,Spearman相关性分析结果显示物种丰富度和三种多样性指数与湖泊面积呈显著正相关。BI（Hilsenhoff生物指数）评价结果显示共11个湖泊为一般和轻度污染（6.01~7.44）,中度污染湖泊数量为13个（7.57~8.47）,长湖（8.52）、上津湖（8.65）和玉湖（8.50）处于重污染状态。     

Aquatic ecological health assessment of Shaying River Basin based on indices of physico-chemistry and aquatic organisms北大核心CSCD

With a variety of ecosystem services, river ecosystem plays an important role in the process of human society development. On the other hand, health condition of most aquatic ecosystems is seriously threatened by human activities. Restoring and maintaining a healthy ecosystem has already become a vital goal of river management. As a basis of river management, river health assessment is therefore particularly important. Based on indices of physics, chemistry and aquatic organisms, this research tried to establish a comprehensive evaluation system of aquatic ecological health suitable for the situation of Shaying River Basin. The system included 6 factors including riparian zone, river morphology, nutrients, oxygen balance, periphyton and benthic macroinvertebrates, which were defined into 19 indices reflecting the aquatic ecological health from different aspects. The assessment results indicated that the health condition of overall basin was normal, varying among different parts of the region, with Shahe River, Lihe River and Beiru River in the upper part sub-healthy, and Jialu River in the same part sub-sick. The middle region was generally in normal or sub-sick level; the health condition of the lower part was comparatively better due to a good condition. Within the indices, the nutrients and benthic macroinvertebrates were the major constraining factors to the health condition of Shaying River Basin for their poor health condition. The health conditions showed significant differences among the rivers (P < 0.01), with Jialu River being the worst. The result indicated that the aquatic ecological health of Shaying River Basin is affected by many factors, with urban and industrial sewage being the main ones, And that different protective measures should be employed for rivers of different conditions. The result can provide theoretical basis for the ecological restoration of Shaying River Basin and reasonable exploitation and conservation of the water resource of the whole Huaihe River Basin.     

基于斑马鱼毒理基因组学的化学品测试技术研究进展

大量缺乏毒性信息的化学品最终进入环境水体,对人类及生态生物产生潜在的危害与风险。提高化学品生物毒性测试与评估技术的通量和效率,是实现毒害化学物质环境与生态健康风险防控的关键。作为一种可以实现高通量测试的脊椎动物模型,斑马鱼胚胎测试在化学品的毒性评估中应用广泛。随着组学技术的发展,毒理基因组学可有效提取毒害化学品致毒过程中干扰生物学通路的信息。这些机制信息可用于对单物质或复合污染物生物毒性的筛选和预测。本文综述了不同斑马鱼胚胎测试技术在化学品毒性筛选评估管理与水环境复合污染毒性监测中的发展和应用,详细介绍了一种新型斑马鱼胚胎简化转录组学技术的方法流程和优势,并探讨了综合斑马鱼胚胎毒性测试、行为分析和组学等不同测试技术在化学品毒性测试、环境监测与评价中的应用前景。     

湿地生态风险评价中生物完整性指数研究进展

湿地是陆地与水域之间的过渡地带,是地球上生产力最高的生态系统。湿地生态风险评价的实际应用将使人们更好地理解物理、化学和生物风险源如何影响湿地,并为湿地管理提供科学支撑,这就要求确定湿地生态健康评价指标的完整性。生物完整性指数以环境生态毒理学数据为依据,是进行生态系统健康风险评价的最有力工具。大中型无脊椎动物作为易选择的分类群,可用于湿地评估的生物完整性指数的建立,土壤动物特别是线虫类群作为湿地土壤和水环境健康评价的指示生物具有广阔前景。通过线虫分子毒理学等研究方法,可优化出生物完整性指数体系,建立扰动背景下的湿地生态风险评价模型,为湿地污染的监测、防控和修复,提供理论依据和实践方法。     

Ecosystem health assessment of urban rivers and lakes

The assessment of the ecosystem health of urban rivers and lakes is the scientific basis for their management and ecological restoration. This study developed a three-level indicator system for its assessment. The results indicated that: Zhonghai and Nanhai are in the state of transition from unhealthy to critical state and all the other lakes are in unhealthy states. Water environmental quality, structure and function of the aquatic ecosystem, and the structure of waterfront areas were the constraints. Nanhai was ranked as poor and the others were all ranked as very poor. However, the ecological environment of Zhonghai and Nanhai were better than the others, the sums of the degree of membership to the healthy state and critical state were all close to 0.6. and the restorations of these lakes were moderate. The sums of the degree of membership to the healthy state and critical state of the other lakes were under 0.3, as it was difficult to restore these lakes. Some suggestions on scientific management and ecological restoration of the six lakes were proposed: $`To control non-point pollution and to improve the water quality of six lakes and the water entering into these lakes; $aTo improve the hydrological conditions of six lakes; $bTo rehabilitate the aquatic ecosystem and waterfront areas.     

DNA宏条形码(metabarcoding)技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因的DNA序列来鉴别生物物种,目前已被广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往难以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在浮游植物种类鉴别中有很大潜力。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding)在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

DNA宏条形码（metabarcoding）技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因上、短的DNA序列来鉴别生物物种,目前已广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往不足以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在单物种和群落水平上区分浮游植物种类的潜力很大。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding）在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

基于着生硅藻指数的梧桐河水生态健康评价

在黑龙江省梧桐河,调查了13个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征,应用8种硅藻指数对该河流水生生态系统进行健康评价,并在此基础上应用主成分分析、相关分析、冗余分析、箱型图分析等统计分析方法研究了影响梧桐河着生藻类群落的主要环境因子和8种硅藻指数在梧桐河的适用情况。结果显示:梧桐河存在一定程度的环境污染,优势种以小型异极藻(Gomphonema parvulum)等耐污种为主。8个硅藻指数中,硅藻属指数(Generic Index of Diatom,GI)、澳大利亚河流硅藻生物评价指数(Diatom Index for Australian Rivers,DIAR;Diatom Species Index for Bioassessment of Australian Rivers,DSIAR)评价结果偏差较大,在梧桐河不适用;相似度指数(Jaccard Index,JI)与富营养化硅藻指数(Trophic Diatom Index,TDI)评价结果较为严格,评分明显偏低;硅藻污染耐受指数(Pollution Tolerance Index,PTI)、硅藻生物评价指数(Diatom Bioassessment Index,DBI)和生物硅藻指数(Biological Diatom Index,BDI)在梧桐河流域适用性最好。根据冗余分析(RDA),将梧桐河流域点位分为3组,第一组点位为中-重度污染,主要影响因子为流速和总磷;第二组点位为轻-中度污染,主要影响因子为磷酸盐、氨氮和溶解氧;第三组点位为轻污染-清洁,主要影响因子为p H和电导率。     

Ecosystem health assessment of urban rivers and lakes — Case study of “the six lakes” in Beijing, China

The assessment of the ecosystem health of urban rivers and lakes is the scientific basis for their management and ecological restoration. This study developed a three-level indicator system for its assessment. The results indicated that: Zhonghai and Nanhai are in the state of transition from unhealthy to critical state and all the other lakes are in unhealthy states. Water environmental quality, structure and function of the aquatic ecosystem, and the structure of waterfront areas were the constraints. Nanhai was ranked as poor and the others were all ranked as very poor. However, the ecological environment of Zhonghai and Nanhai were better than the others, the sums of the degree of membership to the healthy state and critical state were all close to 0.6. and the restorations of these lakes were moderate. The sums of the degree of membership to the healthy state and critical state of the other lakes were under 0.3, as it was difficult to restore these lakes. Some suggestions on scientific management and ecological restoration of the six lakes were proposed: ①To control non-point pollution and to improve the water quality of six lakes and the water entering into these lakes; ②To improve the hydrological conditions of six lakes; ③To rehabilitate the aquatic ecosystem and waterfront areas.     

Natural control mechanisms in models of aquatic ecosystems

Based on cybernetic categories of natural control mechanisms, four generations of ecosystem models are distinguished: feed-forward, feedback, self-adaptation and self-organization models. The analysis of the natural control mechanisms in aquatic ecosystems suggests that different processes are controlled in different ways, and, although the four mechanisms were identified in historical sequence, they all operate simultaneously. The concept of self-organization of an ecosystem is introduced and specified for a model of an aquatic pelagic ecosystem. The concept of the ecosystem as a multilayer, multigoal and multiechelon hierarchical system with hierarchy of the levels of biological organization is also introduced.     

Natural control mechanisms in models of aquatic ecosystems

Based on cybernetic categories of natural control mechanisms, four generations of ecosystem models are distinguished: feed-forward, feedback, self-adaptation and self-organization models. The analysis of the natural control mechanisms in aquatic ecosystems suggests that different processes are controlled in different ways, and, although the four mechanisms were identified in historical sequence, they all operate simultaneously. The concept of self-organization of an ecosystem is introduced and specified for a model of an aquatic pelagic ecosystem. The concept of the ecosystem as a multilayer, multigoal and multiechelon hierarchical system with hierarchy of the levels of biological organization is also introduced.