中国淡水大型底栖无脊椎动物条形码数据库构建

大型底栖无脊椎动物是得到广泛应用的水质生物监测和评价指示生物,但在实际应用过程中,受类群多样性高、形态鉴定专业性强、鉴定资料不全等影响,难以将其精确鉴定到种。新兴的DNA条形码技术能够快速、精确地鉴定物种,在生物多样性调查和监测等领域被寄予厚望。该方法的有效性与准确性依赖于完整、全面的参考数据库,然而现有公共数据库无法满足底栖动物鉴定的需求。鉴于此,南京农业大学等10余所高校及科研院所携手构建了中国淡水大型底栖无脊椎动物条形码数据库。基于该数据库网络平台,用户可以在线进行底栖动物条形码和环境DNA-宏条形码比对,完成对物种的精准注释。该数据库的建成为我国应用环境DNA-宏条形码技术开展底栖动物多样性调查、水质生物监测与评价提供了重要的数据资源。     

江苏地表水体大型底栖无脊椎动物生物多样性状况研究

大型底栖无脊椎动物群落结构与水体水质和水生态系统健康状况关系密切,其受外界干扰后群落结构的变化趋势可以反映水体受污染的性质和程度。2008年,对江苏省主要饮用水源地,长江、京杭大运河等主要河流及太湖等重点湖泊开展底栖动物调查与评价研究,共设置调查点位154个。江苏主要饮用水源地底栖动物的物种数量为78种,主要河流发现底栖动物96种,主要湖泊底栖动物发现65种。从物种多样性指数评价结果看,主要湖泊的底栖生物多样性状况优于地表水源地和主要河流,丰富和较丰富所占比例合计达58%;主要河流的评价结果最差,丰富和较丰富所占比例合计仅达30.7%,存在11.3%物种多样性极贫乏的点位,且大部分水体底栖动物组成以耐污种为主,优势种为极耐污的霍甫水丝蚓,水质状况劣于饮用水源地和主要湖泊。     

秦淮河上游水体大型底栖无脊椎动物群落结构及水质生物评价

2009年4月用D形网半定量采样法调查秦淮河上游25个点位的大型底栖无脊椎动物群落多样性,共获得63个大型底栖无脊椎动物分类单元;其中,水生昆虫5目12科30属,软体动物9科11属19种,寡毛纲2科7属9种。结果表明,生物指数(Biotic Index,BI)比Shannon-Wiener多样性指数的评价结果更接近实际情况,BI与ρ(TN)(r=0.44,p0.05)和ρ(NH3-N)(r=0.40,p0.05)之间显著相关,Shannon-Wiene多样性指数与ρ(TN)(r=-0.19,p0.05)和ρ(NH3-N)(r=0.44,p0.05)无显著性相关。生物评价表明秦淮河上游水质受到严重污染,句容地区的水质要优于南京。     

一种淡水大型底栖无脊椎动物采样器研究

研制出一种长方体的十字筐采样器,在采样器内分别填装石、砂、底泥和水草4种基质,利用大型底栖无脊椎动物对生境的选择性进行样本被动采集。基质越多,采样器采集的生物种类越多,生物量也更丰富。用新研制的十字筐采样器和传统的篮式采样器对松花江流域7个采样点进行大型底栖无脊椎动物对比采样,结果显示:十字筐采样器是一种优良的采样器,适合在松花江流域乃至全国推广应用。     

连云港主要河流大型底栖无脊椎动物水质生物评价

于2008年5月采用D形网半定量采样法调查了连云港市5条河流7个点位的大型底栖无脊椎动物群落多样性,共获得67个大型底栖无脊椎动物分类单元;其中,昆虫纲双翅目18属、蜻蜓目11属;软体动物24种;环节动物4科4属5种。应用典范对应分析(CCA)排序结果将7个样点分成高TN低DO、高电导率和低TN以及高DO和低电导率3组。Shannon-W iener多样性指数、生物指数和COD水质评价结果表明,多样性指数与生物指数和COD评价结果有较大差异,生物指数和COD评价结果较相似。综合评价结果为青口河的水质属于清洁;蔷薇河、淮沭新河、鲁兰河和新沭河属于轻污至中污。生物指数与TN极显著正相关(r=0.913,p=0.004),多样性指数与TN无相关性(r=0.257,p=0.578)。     

海州湾潮间带大型底栖动物多样性研究

2015年10月和11月调查了海州湾潮间带A、B 2个断面的大型底栖动物,共发现大型底栖动物29种,其中A断面发现19种,B断面23种;潮间带大型底栖动物的总平均丰度为1 790 m~(-2),总平均生物量185.11 g/m~2。A、B 2断面的丰度生物量差异较大,主要是由于2个断面底质类型不同造成的。潮间带Shannon-Wiener多样性指数平均值为2.90,波动为2.44~3.45,其沉积物环境存在轻度有机质污染。     

永定河流域春季大型底栖动物群落结构和空间格局

为了解永定河流域大型底栖动物群落结构与空间分布状况,2017年春季调查了永定河流域大型底栖动物群落,采集并鉴定出大型底栖动物77个分类单元,其中水生昆虫为绝对优势类群。聚类分析表明,永定河流域底栖动物群落结构在空间上与流域地理格局基本一致,上游区洋河、妫水河、桑干河以直突摇蚊、流水长跗摇蚊、间摇蚊为优势类群,中游区永定河山峡段以钩虾、台湾蜉、近岸细蜉为主,下游区五湖一线段以德永摇蚊、恩菲摇蚊、沼虾为优势类群。直接收集者成为流域内绝对优势功能摄食类群,在不同区域的相对丰度均达到90%以上。单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数无组间差异,Margalef丰富度指数和物种数在中游区和下游区差异显著(P0.05)。研究表明流域大型底栖动物群落出现了整体退化,生物多样性下降,重度-中度耐污类群成为优势,多数河段功能摄食类群不完整,永定河流域生态系统保护和修复工作亟待开展。     

瓯江源头区龙泉溪底栖大型无脊椎动物多样性和群落特征

源头区溪流是河流生态系统最脆弱的部分,也是淡水底栖大型无脊椎动物(简称底栖动物)集中分布的热点区域,在流域物种库的形成和生态系统的多样性维持过程中具有不可忽视的作用。然而,目前国内对源头区溪流底栖动物多样性的系统调查研究较少。笔者对位于浙江省丽水市瓯江源头区的龙泉溪进行了底栖动物多样性调查研究,分别于2021年丰水期和平水期在覆盖龙泉溪主要山溪河流的18个样点采样,共采集获得底栖动物标本3 700余号。通过联合使用传统形态分类和DNA条形码技术,共鉴定出底栖动物165种,隶属5门、9纲、19目、68科、124属。联合使用DNA条形码可使底栖动物科、种水平的分辨力提升28.3%和34.1%。调查研究表明:龙泉溪底栖动物多样性丰富,物种组成以节肢动物为主(占比高达87.9%,145种),其中水生昆虫占绝大多数(共计8目、48科、140种,占84.8%),主要优势种为鞘翅目的狭溪泥甲属1种Stenelmis sp.1、毛翅目的纹石蛾属Hydorpsyche和短脉纹石蛾属Cheumatopsyche各1种;底栖动物群落多样性丰富,且在丰水期和平水期均维持在较高的水平;海拔和底质类型等微生境条件对底栖动物多样性分布的影响分析显示,底质类型对底栖动物分布密度的影响显著。对水生态状况的生物评估结果显示:Biotic Index污染生物指数更适合龙泉溪流域的水质健康状况评估,龙泉溪流域整体的水生态状况健康,水质属清洁或极清洁。该研究使用传统形态学和DNA条形码技术相结合的鉴定方式,提高了底栖动物物种鉴定的精度,所获得的多样性调查和水质评价结果为瓯江源头区溪流乃至整个流域的生态保护和长期监测提供了本底基础资料。     

“十三五”期间洪泽湖底栖动物多样性调查及趋势分析

基于2015—2020年洪泽湖底栖动物监测数据,利用生物多样性指数模型方法对洪泽湖底栖动物的种类组成及多样性进行分析,并对水质污染状况进行评价,结合广义线性模型方法对洪泽湖生态变化趋势进行预测。结果表明,“十三五”期间洪泽湖底栖动物种类数总体呈上升趋势,生物多样性有所改善,底栖动物优势种均为河蚬。Goodnight-whitely修正指数(GBI)、生物学污染指数(BPI)、生物指数(BI)以及生物耐污敏感性指标指数(BMWP)4种污染状况评价指数对洪泽湖水质评价结果表明,“十三五”期间洪泽湖生态系统状况基本平稳,水质污染状况介于清洁至轻污染之间,龙集镇北的水质状况应引起重视。模型预测结果显示,“十四五”末洪泽湖生物多样性无明显变化,水质持续保持稳定。研究结论可为水生生物多样性保护提供科学依据。     

松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0～10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。     

不同土地利用对溪流大型底栖无脊椎动物群落的影响

2010年4月调查了钱塘江中游区域29个样点的水环境特征和底栖动物。聚类排序将样点分为参照、农业和城镇3组,相似性分析表明不同组间底栖动物群落有显著差异(r=0.863,P=0.001)。环境因子的主成分分析表明,研究区域主要的环境胁迫是农业和城镇用地及其引起的水质变化,并能较好解释组间物种差异的关键环境胁迫因子为农业用地比例、城镇用地比例、溶解氧、总氮和平均底质得分(Rho=0.568,P=0.001)。底栖动物参数(总分类单元数、Shannon-Weaver多样性指数、BI指数和丰富度指数)和k-优势度曲线显示农业和城镇组的生物完整性遭到很大程度的破坏,且农业组较城镇组严重。     

阿什河底栖动物群落特征及影响因子

阿什河作为松花江的一级支流,全境包含了从Ⅰ类到劣Ⅴ类的各种类型水质。通过对阿什河沿线底栖动物群落构成进行调查,结合典范对应性分析(CCA)对底栖动物群落与环境因子进行相关性分析得出结论,溶解氧和高锰酸盐指数为研究区域内底栖动物群落构成的主要限制因子。为分析不同水质条件下底栖动物种群变化成因和从生物学角度提出阿什河治理方法提供技术依据。     

广西贝江大型底栖动物群落结构时空分布特征

为了解贝江大型底栖动物群落结构特征并对其水质进行生物学评价,于2015年1、8月对贝江流域17个采样点进行了调查,共采集大型底栖动物146个分类单元,隶属于8纲20目52科,其中昆虫纲所占比例最高(86.99%),软体动物次之(6.16%)。贝江底栖动物群落结构存在季节性差异,群落数量特征和结构复杂性均表现为冬季>夏季。无度量多维标定排序和ANOSIM分析发现,贝江流域冬季和夏季底栖动物群落组成存在显著差异(r=0.26,P<0.001)。群落相似性分析表明,贝江底栖动物存在显著的空间差异,整个流域可以分为2组,组1基本分布在自然河段,组2主要包括电站采样点和贝江下游采样点,各组间差异显著(P<0.01)。底栖动物功能摄食类群以集食者(55%)和撕食者为主(16%),其次为滤食者(14%)和捕食者(11%),刮食者(4%)所占比例较小。水质评价结果显示,Shannon-Wiener生物多样性指数(H′)评价贝江水质为轻污-清洁。Hilsenhoff生物指数(BI)评价贝江流域水质属于清洁,与实际水质情况最接近。总体上,贝江流域自然河段底栖动物群落结构复杂多样,整体水质清洁。     

乌江中上游水体营养状况底栖硅藻指示性属种的研究

首次对乌江中上游底栖硅藻和水环境因子间关系进行系统定量研究。对底栖硅藻和水环境因子进行主成分分析和相关分析。结果表明,总磷是影响底栖硅藻属种分布的第一显著因子。利用加权平均回归方法,计算出底栖硅藻属种对总磷指标响应的生态最佳值和忍耐值,提取出的Nitzschia frustulum(Kütz.)Grun.、Nitzschia fonticola Grun.、Nitzschiapalea(Kütz.)W.Sminth、Surirella angusta Kütz.Nitzschia amphibia Grun.等17种硅藻是乌江中上游河流富营养化发生的指示性属种。而Achnanthes minutissima Kütz.、Cymbella affinis、Diatoma vulagaris Bory、Navicula protracta(Grun.)Cleve等9种硅藻是乌江中上游中营养化水体的指示性属种,对较低营养水体有一定的指示意义。底栖硅藻指示性属种的提取对富营养化河流的治理和合理利用提供科学依据,为用硅藻监测、评价水质和建立河流水质监测体系提供理论基础。     

森林、茶园和菜园3种土地利用类型下的蝴蝶群落物种与功能多样性比较研究

土地利用变化是蝴蝶多样性丧失的重要原因,为探究森林转变为茶园与菜园后蝴蝶多样性的变化特点,于2019年4—10月采用样线法在江苏宝华山逐月调查了上述3种土地利用类型下的蝴蝶多样性。调查结果显示,共监测到蝴蝶5科47属62种;森林的Shannon Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均高于茶园和菜园,但Simpson优势度指数茶园最高;功能丰富度指数（F_ric）、二次熵指数（RaoQ）都是森林显著高于其他2种土地利用类型,但菜园的F_ric显著高于茶园;功能离散度指数（F_div）和功能均匀度指数（F_eve）3种土地利用类型间无显著差异。蝴蝶群落物种和功能多样性与植被类型及其时空变化有明显的相关性,土地利用变化等人类活动对蝶类群落多样性有破坏作用。     

长江源区典型河流及湖泊丰水期底栖动物群落格局与驱动因子分析

长江源区位于青藏高原腹地,对气候变化敏感,存在河流径流增加、湖泊扩张淡化的趋势,研究该区域的水生生物有助于理解气候变化对该区域生态系统的影响。该研究于2017年夏季对长江西源沱沱河、南源当曲以及周围5个典型湖泊(班德湖、雅西措、玛章错钦、格勒措、昂错钦)的底栖动物群落开展调查。湖泊水体盐度为0.96‰～14.72‰,pH为8.89～9.63。结果表明,共采集到大型底栖动物25种,隶属于5纲7目10科。河流的底栖动物平均密度和生物量分别为36个/m²和0.22 g/m²,优势种为恩非摇蚊属;湖泊的底栖动物平均密度和生物量分别为674个/m²和5.35 g/m²,优势种为直突摇蚊属,83.33%的物种为单一湖泊特有。蒙特卡罗置换检验结果表明,影响底栖动物群落的水体环境变量主要包括碱度、总悬浮性固体、浊度、pH、总溶解性固体、盐度和叶绿素a。典范对应分析排序图显示,在长江源区的湖泊水体中,底栖动物较多分布在酸碱度相对低、清澈程度高、盐度低、叶绿素高的环境中。在未来的气候变化背景下,河流径流增加可能导致水体...     

滦河流域大型底栖动物生物完整性指数健康评价

生物完整性指数能够综合反映河流健康状况,是管理者制定科学保护恢复策略的有效评价工具。为全面了解滦河流域水生态健康状况,于2016年10—11月在滦河流域布设53个采样点,同时监测环境数据和大型底栖动物物种数据。通过构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)体系,对53个采样点进行生物完整性健康评价。B-IBI计算结果显示,滦河流域53个采样点中,"健康"和"亚健康"等级共有24个,"一般"等级有12个,"差"等级有10个,"极差"等级有7个。"健康"和"亚健康"的采样点多分布在承德市上游和冀东地区的部分干流和支流,而中下游大部分采样点表现为"差"和"极差"的健康状况。非参数检验结果显示,参照点B-IBI要显著高于受损点,表明所构建的B-IBI评价体系适用于在滦河流域开展河流健康评价。     

Influence of Riffle and Snag Habitat Specific Sampling on Stream Macroinvertebrate Assemblage Measures in Bioassessment

Stream macroinvertebrate communities vary naturally among types of habitats where they are sampled, which affects the results of environmental assessment. We analyzed macroinvertebrates collected from riffle and snag habitats to evaluate influences of habitat-specific sampling on taxon occurrence, assemblage measures, and biotic indices. We found considerably more macroinvertebrate taxa unique to snags (143 taxa) than to riffles (75 taxa), and the numbers of taxa found in both riffles and snags (149 taxa) were similar to that found in snags. About 64% of the 47 macroinvertebrate measures we tested differed significantly between riffles and snags. Eighty percent intercepts of regressions between biotic indices and urban or agricultural land uses differed significantly between riffles and snags. The Hilsenhoff biotic index calculated from snag samples explained 69% of the variance of riffle samples and classified 66% of the sites into the same stream health group as the riffle samples. However, four multimetric indices for snag samples explained less than 50% of the variance of riffle samples and classified less than 50% of the sites into the same health group as the riffle samples. We concluded that macroinvertebrate indices developed for riffle/run habitat should not be used for snag samples to assess stream impairment. We recommend developing an index of biotic integrity specifically for snags and using snags as an alternate sampling substrate for streams that naturally lack riffles.