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花溪城市濕地公園氣生和亞氣生藻類多樣性分析

2012-04-29 07:47:48梁葉陳椽晏妮徐興華杜克敬
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年18期

梁葉 陳椽 晏妮 徐興華 杜克敬

摘要:于2010年12月至2011年8月對花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類種類分布進行調(diào)查,運用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′、Margalef豐富度指數(shù)d和Pielou均勻度指數(shù)J對花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類進行多樣性分析。結(jié)果表明,花溪城市濕地公園內(nèi)約有氣生藻類204種(包括變種、變型),隸屬于5門7綱23目42科75屬;亞氣生藻類237種(包括變種、變型),隸屬于4門6綱22目37科68屬。氣生藻類的H′、d、J平均分別為5.91、12.20、0.92,亞氣生藻類平均分別為6.03、13.11、0.94。巖石表面以藍藻為優(yōu)勢種群;樹干表面和建筑物表面以綠藻為優(yōu)勢種群;土壤里以硅藻和黃藻為優(yōu)勢種群。

關(guān)鍵詞:氣生藻類;亞氣生藻類;多樣性指數(shù);豐富度指數(shù);均勻度指數(shù);花溪城市濕地公園

中圖分類號:Q949.2文獻標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2012)18-3991-04

Diversity Analysis on Aerial and Subaerial Algae of Huaxi Urban Wetland Park

LIANG Ye,CHEN Chuan,YAN Ni,XU Xing-hua,DU Ke-jing

(College of Life Science,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China)

Abstract: The distribution and species diversity of aerial and subaerial algae in Huaxi urban wetland park of Guiyang were investigated. The aerial and subaerial algae diversities were analyzed using the diversity index H′, richness index d and evenness index J based on the sample data. The results showed that there were about 204 kinds of aerial algae (including varieties, forms), belonging to 5 categories, 7 classes, 23 orders, 42 families, and 75 genera. There were 237 kinds of sub-aerial algae (including varieties, forms), belonging to 4 categories, 6 classes, 22 orders, 37 families, and 68 genera in Huaxi urban wetland park. The average H′, d, J values of aerial algae were 5.91, 12.20, and 0.92 respectively, while those of subaerial were 6.03, 13.11, and 0.94.Cyanobacteria was the dominant species on rock surface, green algae was the dominant species on trunk surface and building surface, diatoms and yellow algae were the dominant species on soil surface. Key words: aerial algae; subaerial algae; diversity index; richness index; evenness index; Huaxi urban wetland park

氣生藻類為離開水的環(huán)境生活在空氣中的藻類。但嚴(yán)格地說,完全離開水環(huán)境的藻類是非常稀少的,這里指的氣生藻類,一般是生活在樹干、樹枝表面或生活在巖石、石塊、人工建筑物表面和土壤表面的藻類,它們所需要的水分可從蒸汽或天空降雨中得到。在潮濕的土壤表面或有流水和滲透水的巖石表面還生長有許多被稱為亞氣生藻的藻類,氣生藻和亞氣生藻類在分類上是沒有明顯界限的,這里廣義的氣生、亞氣生藻類包括了生活在上述環(huán)境中的一切藻類[1,2]。目前國內(nèi)外對氣生、亞氣生藻類的研究較少,畢列爵等[3]1989年在湖北大學(xué)校園內(nèi)首次采集和鑒定一批樹皮藻類標(biāo)本,在1990年冬到次年夏季再次采集和鑒定一批土壤表層、墻壁等處的藻類標(biāo)本。1995年胡曉紅等[4]、陳椽等[5]研究過貴州省云臺山亞氣生藍藻植物。1973年Folk等[6]詳細(xì)研究了加勒比??ㄒ谅鼚u上的喀斯特地貌,認(rèn)為該島上陸生藍藻對碳酸鹽巖進行鉆孔而形成黑色、無定向、多孔蜂窩狀的生物風(fēng)化物,是形成高差達3 m石芽的原因,并且首次提出植物喀斯特。1975年Golubic等[7]從生物學(xué)的角度綜述了陸生藍藻對碳酸鹽巖的沉積和侵蝕的本能,認(rèn)為碳酸鈣的生物沉積和侵蝕作用取決于生物本身的特性及微環(huán)境條件的影響。這些研究為后來者提供了寶貴的經(jīng)驗和參考。于2010年12月至2011年8月對花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類種類分布進行調(diào)查,運用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′、Margalef豐富度指數(shù)d和Pielou均勻度指數(shù)J對花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類進行多樣性分析,以期明確花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類種類分布和物種多樣性。

1研究區(qū)域概況

花溪位于距離貴陽市區(qū)17 km的花溪鎮(zhèn)內(nèi),地處東經(jīng)106°27′—106°52′,北緯26°11′—26°34′?;ㄏ鞘袧竦毓珗@東抵大將山腳,西鄰花溪大道,南至洛平新區(qū),北至貴陽市花溪區(qū)與小河區(qū)的邊界,其范圍包括十里河灘、花溪公園、洛平至平橋觀光農(nóng)業(yè)帶,總面積為10.8 km2。

2研究方法

2.1室外樣品的采集記錄

花溪城市濕地公園跨度范圍大,且受調(diào)查采樣時間、人力等客觀條件的限制,故對整個城市濕地公園采取點、線、面結(jié)合,以5個典型區(qū)域(花溪大壩、平橋、牛角島、董家堰、中曹司)為代表,在樹木、巖石、土壤、建筑物等不同基質(zhì)上對花溪城市濕地公園內(nèi)的氣生、亞氣生藻類進行廣泛采集(圖1)。詳細(xì)記錄包括標(biāo)本編號、采集日期、生態(tài)條件、群落形態(tài)特征、顏色、氣溫和采集人等信息。藻類定性樣品用小刀、鑷子等采樣工具,將石壁、樹干、土壤等不同生境表面不同形態(tài)、不同顏色藻類群落劃取,連同藻類著生基質(zhì)一起保存在盛有固定液(V甲醛∶V丙三醇∶V水=1∶1∶8)的標(biāo)本瓶中。定量樣品主要是將藻類群落劃?。?cm2,置于盛有30 mL固定液的標(biāo)本瓶中,用0.1 mL計數(shù)框計數(shù)。

2.2樣品鑒定分析

2.2.1藻類樣品的定性分析對采集回來的樣品要進行微物片制作再進行分類鑒定,硅藻的標(biāo)本依照文獻[8]中的酸處理法進行處理后再制作微物片。微物片的制作方法(甘油封藏法)主要是配置封藏劑、分離藻類標(biāo)本、封藏、密封[9]。依據(jù)文獻[10,11]在室內(nèi)對所采集樣品中的藻類進行分類鑒定。

2.2.2藻類樣品的定量分析依據(jù)陸生藻類研究方法,按照目鏡視野法進行記數(shù)。記數(shù)結(jié)果按照N=(AVa/AcVs)×n計算。其中 N為每平方厘米中的陸生藻類數(shù)量(cells/cm2);A為記數(shù)框面積(mm2);Ac為記數(shù)面積(mm2);Vs為1 cm2藻類樣品加入固定液后的體積(mL);Va為記數(shù)框的體積(mL);n為記數(shù)所得藻類植物的數(shù)目[12]。

2.2.3多樣性指數(shù)的計算研究選擇Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Margalef豐富度指數(shù)(d)和Pielou均勻度指數(shù)(J)對藻類植物多樣性進行評價,計算公式如下[13,14]:

Shannon-Wiener多樣性指數(shù):

H′=-■(ni / N)log2 S(ni / N)

Pielou均勻度指數(shù):

J=H′/log2 S

Margalef豐富度指數(shù):

d=(S-1)/lnN

式中,S指藻類種數(shù),ni指第i種的個體數(shù),N指藻類總個體數(shù)。

3結(jié)果與分析

3.1花溪城市濕地公園氣生、亞氣生藻類組成

2010年12月共采集氣生藻類標(biāo)本332號,亞氣生藻類標(biāo)本340號。鑒定出氣生藻類179種(包括變種、變型),隸屬于4門6綱20目34科65屬,其中藍藻門82種,占45.8%;黃藻門3種,占1.7%;硅藻門62種,占34.6%;綠藻門32種,占17.9%。亞氣生藻類204種(包括變種、變型),隸屬于3門5綱15目31科59屬,其中藍藻門90種,占44.1%;硅藻門68種,占33.3%;綠藻門46種,占22.6%。

2011年8月共采集氣生藻類標(biāo)本302號,亞氣生藻類標(biāo)本316號。鑒定出氣生藻類204種(包括變種、變型),隸屬于5門7綱23目42科75屬,其中藍藻門89種,占43.6%;金藻門1種,占0.5%;黃藻門3種,占1.5%;硅藻門68種,占33.3%;綠藻門43種,占21.1%。亞氣生藻類237種(包括變種、變型),隸屬于4門6綱22目37科68屬,其中藍藻門99種,占41.8%;黃藻門3種,占1.3%;硅藻門85種,占35.8%;綠藻門50種,占21.1%。

3.2花溪城市濕地公園氣生、亞氣生藻類細(xì)胞密度

2010年12月檢測到的藍藻門氣生藻類細(xì)胞密度最大,平均細(xì)胞密度為7.674×106 cells/cm2;黃藻門藻類細(xì)胞密度最小,平均細(xì)胞密度為0.187×106 cells/cm2。各門氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律樹木上為硅藻門<綠藻門<藍藻門;巖石、植物、建筑物上均為綠藻門<硅藻門<藍藻門;土壤和農(nóng)田里均為黃藻門<綠藻門<硅藻門<藍藻門。不同生境上氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律為建筑物<巖石<植物<土壤<農(nóng)田<樹木。2011年8月僅在農(nóng)田里檢測到金藻門藻類,其細(xì)胞密度為0.110×106 cells/cm2;在土壤和農(nóng)田里檢測到黃藻門藻類,平均細(xì)胞密度為0.462×106 cells/cm2;各生境上檢測到的藍藻門藻類細(xì)胞密度最大,平均細(xì)胞密度為6.666×106 cells/cm2。各門氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律樹木、巖石、植物、建筑物上均為綠藻門<硅藻門<藍藻門;土壤中為黃藻門<綠藻門<硅藻門<藍藻門;農(nóng)田里為金藻門<黃藻門<綠藻門<硅藻門<藍藻門。不同生境上氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律為建筑物<植物<巖石<土壤<樹木<農(nóng)田(表1)。兩次檢測的結(jié)果表明,各生境上藍藻門的藻類細(xì)胞密度最大,其變化范圍為4.114×106~12.540×106 cells/cm2;在建筑物上檢測到的氣生藻類細(xì)胞密度最小,農(nóng)田里和樹木上檢測到的氣生藻細(xì)胞密度較大。

2010年12月檢測到的亞氣生藻類中藍藻門的藻類細(xì)胞密度最大,平均細(xì)胞密度為8.283×106 cells/cm2;各門亞氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律樹木上為硅藻門<綠藻門<藍藻門;巖石、土壤、植物、建筑物、農(nóng)田上均為綠藻門<硅藻門<藍藻門。不同生境上亞氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律為建筑物<植物<農(nóng)田<巖石<樹木<土壤。2011年8月僅在土壤里檢測到黃藻門藻類,其細(xì)胞密度為0.726×106 cells/cm2。各生境上檢測到的藍藻門藻類細(xì)胞密度最大,平均細(xì)胞密度為9.023×106 cells/cm2。各門亞氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律樹木、巖石、植物、建筑物、農(nóng)田上均為綠藻門<硅藻門<藍藻門;土壤上為黃藻門<綠藻門<硅藻門<藍藻門。不同生境上亞氣生藻類細(xì)胞密度變化規(guī)律為植物<建筑物<樹木<巖石=土壤<農(nóng)田(表2)。兩次檢測結(jié)果相差不大,均以藍藻、綠藻和硅藻的種類較多,其中藍藻門的藻類細(xì)胞密度最大,為4.356×106~13.002×106 cells/cm2。

3.3花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類多樣性指數(shù)分析

花溪城市濕地公園內(nèi)氣生、亞氣生藻類的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為5.33~6.65;Margalef豐富度指數(shù)為8.50~17.23;Pielou均勻度指數(shù)為0.65~0.98。氣生藻類的H′、d、J平均分別為5.91、12.20、0.92,亞氣生藻類平均分別為6.03、13.11、0.94(表3、表4)。

建筑物表面的氣生、亞氣生藻種類豐富度最低,因為建筑物表面常年處于干燥的環(huán)境中,藻類生長所需要的水分主要是從天空降雨中獲得。潮濕的土壤、農(nóng)田表面和滲濕的巖石表面和樹木上多樣性指數(shù)較大,這些生境中的營養(yǎng)狀況良好,較適合氣生、亞氣生藻類的生長,藻類種類較為豐富。氣生、亞氣生藻類均勻度指數(shù)值接近1,說明氣生、亞氣生藻類在各附著基質(zhì)上分布較為均勻,藻類的生長與附著基質(zhì)無關(guān)。2010年12月各指數(shù)平均值與2011年8月各指數(shù)平均值相差不大,這主要是由于氣生、亞氣生藻類的生長與季節(jié)、氣候無關(guān),而與空氣濕度、環(huán)境中的水分關(guān)系較大。從總體而言,花溪城市濕地公園內(nèi)的氣生、亞氣生藻類多樣性較高,物種豐富。

4結(jié)論與討論

花溪城市濕地公園氣生、亞氣生藻類種類組成較為豐富,兩次檢測結(jié)果相差不大,均以藍藻、綠藻和硅藻的種類較多。氣生、亞氣生藻類的生長與空氣中的濕度有關(guān),而與附著基質(zhì)關(guān)系不大。不同生境上氣生藻種類變化規(guī)律為農(nóng)田>樹木>土壤>植物>巖石>建筑物;亞氣生藻種類變化規(guī)律為土壤>樹木>巖石>農(nóng)田>建筑物>植物。土生綠球藻主要是在巖石、土壤上形成優(yōu)勢種;眼點偽枝藻、橘色藻、巨顫藻、雙頭舟形藻等種類在不同生境的局部樣點形成優(yōu)勢種?;揖G隱桿藻、顆粒粘球藻、附生色球藻、膠球藻、橢圓小球藻等藍藻和綠藻是構(gòu)成地衣的常見種類。

Viles[14]將碳酸鹽巖表面的藻類按其與巖石基質(zhì)的關(guān)系分為表生型藻類、嵌生型藻類和內(nèi)生型藻類3種類型。曹建華[15]認(rèn)為,由于生物對石灰?guī)r表面的侵蝕作用,巖表形成一層生物鉆孔溶蝕層,該層的存在改變了灰?guī)r表面的結(jié)構(gòu),提高了巖表化學(xué)溶蝕的有效表面和降低巖表物理機械強度。旱生石面常見的是小球藻和土生綠球藻;常年被水滲濕的巖石面,主要是綠藻、藍藻和少量的硅藻;水流較緩的巖石面有灰綠隱桿藻、膠質(zhì)粘球藻等藍藻疏散群落,綠藻群有膠球藻、泡狀膠囊藻等,還有連接脆桿藻、高山橋彎藻等硅藻。

樹皮上生活的藻類主要是樹棲橘色藻、土生綠球藻等。一般認(rèn)為氣生藻類的生長狀況和環(huán)境中水濕陰閉程度有關(guān),樹干上的裂隙較多,裂隙有一定的保持水濕度的能力,為此樹干裂隙中的氣生和亞氣生藻類較多,其在樹干表面的分布隨距地面的高度不同而有明顯的變化。在水濕條件較好的環(huán)境中,距地面0.5 m開始向下,樹干上的氣生藻類明顯增多。在靠近樹干的基部還常有亞氣生土壤藻類的出現(xiàn),如眼點偽枝藻、亞麻色單歧藻等。藍藻基本集中在距地面60 cm以下的部位,綠藻中的土生綠球藻、桿裂絲藻和樹棲橘色藻的分布很廣,從樹的基部到距地面1 m以上的部位均有分布。

建筑物表面的陸生藻類不多,在較潮濕常有積水的墻面、水溝邊等處,有生長旺盛的呈黑色的藍藻群,主要是巨顫藻、綠色顫藻、可疑席藻等絲狀藍藻。生長在距地面較高的地方,有以小球藻為主的氣生綠藻群,其種類常較單純。此外,還可見空球藻、蛋白核小球藻、土生綠球藻等形成的純藻群。在距地面較近的建筑物表面,綠藻群的種類逐漸復(fù)雜,出現(xiàn)多種綠藻組成的藻群,其中有小真枝藻、脆性裂絲藻等。

土壤表面的藻類多數(shù)生長在土壤表層下,距地表幾厘米的土壤中,有少數(shù)可生活在超過2 m深的地方。在土壤中生活的藻類數(shù)量很多,它們的生活狀況可影響土壤的理化性質(zhì),硅藻的分泌物能改變土壤的顆粒結(jié)構(gòu),藍藻能同化空氣中的氮而增加土壤的含氮量等。利用土壤中藻類群體的區(qū)系組合可以指示土壤肥沃度,土壤中硅藻的種類和土壤pH有關(guān)[1]。土壤中的部分藍藻和綠藻是構(gòu)成地衣的常見種類,常與苔蘚植物混生,如灰綠隱桿藻、顆粒粘球藻、附生色球藻等。

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(責(zé)任編輯鄭威)

收稿日期:2012-01-10

基金項目:貴陽市科技局重大科技專項(2010筑科合農(nóng)字第5-1-3號)

作者簡介:梁葉(1984-),女,江蘇淮安人,在讀碩士研究生,研究方向為系統(tǒng)與進化植物學(xué),(電話)13984310953(電子信箱)

liangye_8888@126.com;通訊作者,陳椽,教授,(電子信箱)cchuan66@163.com。

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