太子河流域大型底栖动物群落多样性与环境驱动因子的定量关系

论文摘要

近年来,人类活动对河流生态系统稳定性的影响越来越严重,出现河流生态环境水体富营养化、生境多样性丧失、生物完整性破坏等一系列问题。人类生活、工农业生产与河流生态环境密切相关,研究河流生态健康评价方法,分析水生生物群落空间分布及其与水环境因子的关系,定量分析水生生物物种多样性与环境因子的关系,分析水生生物功能群与环境因子的定量关系,对河流生态系统的保护至关重要。本研究基于太子河流域2012年春季、2016年秋季和2018年春季三次136个站位水生态调查,进行大型底栖动物样品的采集和水环境因子的测定,分析太子河流域大型底栖动物群落的物种组成、群落结构、空间分布以及太子河流域进行生态健康评价,研究大型底栖动物物种、群落不同多样性水平及其摄食功能群流域主要驱动因子的最适值和阈值。研究结果表明:（1）在太子河流域3次136个站位共采集得到大型底栖动物120属（种）,隶属于6纲12目43科。大型底栖动物群落结构（物种丰度、个体数、物种密度、多样性指数）表现出很高的空间异质性,分布特征为东部上游、中游山地以及丘陵区群落多样性高于下游平原区,支流高于干流。CCA分析显示,水生昆虫类的蜉蝣目、襀翅目和毛翅目（EPT类）（蜉蝣目Ephemeroptera,襀翅目Plecoptera,毛翅目Trichoptera,EPT）等与环境因子溶解氧（DO）呈正相关关系;环境因子总氮（TN）和氨氮（NH3-N）与中华新米虾（Neocaridina denticulata sinensis）、龙虱幼虫（Cybister）以及摇蚊类呈正相关关系,而大多数摇蚊与总氮、氨氮呈负相关关系;梨形环棱螺（Bellamya purificata）与环境因子电导率（COND）呈正相关关系。本研究利用大型底栖动物群落生物多样性指数和生物完整性指数对太子河流流域进行水质评价,太子河流域整体生态状况分布不均匀,整体表现为从太子河源头水域到太子河下游水生态健康状况依次排列为健康、较好、一般、较差的趋势,支流水环境状况好于干流,支流源头高于中下游;森林用地区域流域生境质量最好,其次是农业用地区域,工农业集中的区域和城镇用地区域最差;源头水域区、饮用水保护区、渔业用水区较好,工农业相对集中的区域水质状况较差。（2）大型底栖动物与环境因子CCA分析结果显示:溶解氧（DO）、电导率（COND）和总氮（TN）与物种的相关性高于氨氮（NH3-N）。大型底栖动物群落流域栖境环境主要驱动因子加权平均回归分析（WA）结果显示,大型底栖动物群落栖境溶解氧、电导率、总氮最适值范围是9.08-14.71 mg/L、147.08-574.77μs/cm、0.57-8.36 mg/L,大型底栖动物群落呈现出敏感种溶解氧的最适值较高,而耐污种较低,敏感种电导率和总氮的最适值较低,耐污种较高;大型底栖动物多样性指数(0-1]组溶解氧最低,为10.13 mg/L,而电导率和总氮最高,分别为375.56μs/cm和3.49 mg/L。(3-4]组溶解氧最高,为13.80 mg/L,而电导率和总氮最低,分别为155.23μs/cm和2.10 mg/L。大型底栖动物群落栖境环境主要驱动因子指示类群阈值分析（TITAN）结果表明,溶解氧、电导率和总氮的指示物种分别有11个、9个和6个;Shannon-Wiener多样性指数(0-1]组与溶解氧阈值呈负响应关系,而与电导率和总氮阈值呈正响应关系;多样性指数(1-2]组、(2-3]组、(3-4]组与溶解氧阈值呈正响应关系,而与电导率和总氮呈负相应关系;其中溶解氧的指示类群是多样性指数(0-1]组,电导率的指示类群是(0-1]组和(3-4]组,且多样性指数(0-1]组与电导率呈正响应关系,阈值为272.00μs/cm,即流域栖境电导率高于272.00μs/cm时,大型底栖动物多样性指数较低,多样性指数(3-4]组与电导率呈负响应关系,阈值为135.40μs/cm,即流域栖境电导率低于135.40μs/cm时,大型底栖动物多样性指数较高。（3）太子河流域3次水生态调查到大型底栖动物直接收集者（GC）51种,过滤收集者（FC）10种,刮食者（SC）21种,撕食者（SH）8种,捕食者（PR）30种,分别占42.5%、8.3%、17.5%、6.7%、25%。CCA分析显示,大部分种类的撕食者（SH）与溶解氧（DO）呈负相关;少数种类与其呈正相关;刮食者（SC）多与总氮（TN）和电导率（COND）呈正相关关系。WA分析摄食功能群栖境主要驱动因子的最适值显示,大型底栖动物不同摄食功能群栖境最适值差异明显,其中直接收集者（GC）溶解氧最适值在5个摄食功能类群中最低,而电导率和总氮最适值最高;撕食者（SH）在5个摄食功能类群中溶解氧最适值最高,而电导率和总氮最适值相对较低。摄食功能群栖境环境主要驱动因子指示类群阈值分析（TITAN）结果显示,溶解氧指示大型底栖动物摄食功能群为撕食者（SH）,与溶解氧阈值呈正响应关系频率为37,阈值为10.14 mg/L;即流域栖境溶解氧高于10.14 mg/L时,大型底栖动物撕食者类群密度发生突变,密度相对下降;电导率指示大型底栖动物摄食功能群为过滤收集者（FC）、刮食者（SC）、撕食者（SH）、捕食者（PR）,且与电导率阈值都呈负相关关系,频率分别为60、91、37、84,阈值分别为253.00μs/cm、446.03μs/cm、253.00μs/cm、222.00μs/cm;总氮指示大型底栖动物摄食功能群为过滤收集者（FC）、刮食者（SC）、撕食者（SH）,且与总氮阈值都呈负相关关系,频率分别为60、91、37,阈值分别为2.19 mg/L、2.96 mg/L、2.20 mg/L;即流域栖境总氮低于2.19 mg/L,过滤收集者（FC）类群密度相对稳定;流域栖境总氮低于2.96 mg/L,刮食者（SC）类群密度相对稳定;流域栖境总氮低于2.20 mg/L,撕食者（SH）类群密度相对稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 河流生态系统及其研究概况
•     1.1.2 大型底栖动物群落及其功能群的特征
•     1.1.3 大型底栖动物群落栖境环境驱动因子的定量分析
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 国内研究进展
•     1.2.2 国外研究进展
•   1.3 研究区域及目的意义
•     1.3.1 研究区域概况
•     1.3.2 研究目的意义
• 第二章 太子河大型底栖动物群落结构与水生态健康评价
•   2.1 前言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 研究区域概况
•     2.2.2 采样时间及站位设置
•     2.2.3 大型底栖动物样品采集、分类与鉴定
•     2.2.4 水体环境因子的测定
•     2.2.5 数据处理与分析
•   2.3 结果
•     2.3.1 大型底栖动物物种组成以及分布
•     2.3.2 大型底栖动物群落结构与环境因子的关系
•     2.3.3 大型底栖动物群落多样性指数与生物完整性评价
•   2.4 讨论
• 第三章 太子河大型底栖动物群落与环境驱动因子的定量关系
•   3.1 前言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 研究区域以及样品的采集
•     3.2.2 数据统计处理与分析
•   3.3 结果
•     3.3.1 大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系
•     3.3.2 大型底栖动物群落栖境最适值分析
•     3.3.3 大型底栖动物群落栖境阈值分析
•   3.4 讨论
• 第四章 太子河大型底栖动物摄食功能群与环境驱动因子的定量关系
•   4.1 前言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 研究区域以及样品的采集
•     4.2.2 大型底栖动物功能群的划分方法
•     4.2.3 数据统计处理与分析
•   4.3 结果
•     4.3.1 大型底栖动物摄食功能群分布及其与环境因子的关系
•     4.3.2 大型底栖动物摄食功能群栖境最适值分析
•     4.3.3 大型底栖动物摄食功能群栖境阈值分析
•   4.4 讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孟云飞

导师: 殷旭旺

关键词: 大型底栖动物,生物完整性指数,生物多样性指数,摄食功能群,定量分析

来源: 大连海洋大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 大连海洋大学

分类号: X17;X143;Q958.8

DOI: 10.27821/d.cnki.gdlhy.2019.000014

总页数: 70

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