溫展明, 徐健榮, 林秋奇, 韓博平

暨南大學生態(tài)學系, 廣州 510632

流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲多樣性與群落的動態(tài)特征

溫展明, 徐健榮, 林秋奇, 韓博平*

暨南大學生態(tài)學系, 廣州 510632

流溪河水庫是位于北回歸線上的大型峽谷型供水水庫,于2013—2014年對該水庫敞水區(qū)輪蟲群落及其環(huán)境因子進行觀測,分析敞水區(qū)輪蟲多樣性與群落動態(tài)特征。流溪河水庫介于貧營養(yǎng)到中營養(yǎng)水平之間,豐水期(5月—9月)的總磷、透明度均高于枯水期(10月—4月),兩年的總磷的平均值為0.019mg/L,透明度為2.55m。兩年共檢出輪蟲40種,單月檢出物種數(shù)波動范圍為8—19種,月均檢出輪蟲13種。螺形龜甲輪蟲、真翅多肢輪蟲、溝痕泡輪蟲和膠鞘輪蟲是主要優(yōu)勢輪蟲。2013、2014年輪蟲年均總豐度分別為68.9、66.9個/L,兩年物種豐富度在豐水期大于枯水期,但枯水期輪蟲群落Simpson多樣性指數(shù)均大于豐水期。采用Bray-Curtis距離測度群落之間的相異性,計算表明兩年的枯水期輪蟲群落之間的平均距離均大于豐水期,即豐水期時輪蟲群落相似性較高,枯水期時輪蟲群落變異較大。豐水期的水溫和水質(zhì)參數(shù)的變化相對穩(wěn)定,種類的優(yōu)勢度更為明顯,導致豐水期群落之間更為相似。主成分分析表明,無柄輪屬、膠鞘輪屬、多肢輪屬、異尾輪屬、泡輪屬、晶囊輪屬和皺甲輪屬的主要種類的全年分布有較大的差異,而其余多數(shù)輪蟲種類全年分布差異較小,反映了我國南亞熱帶地區(qū)水溫全年變幅小,可維持較多的全年性種類共存。群落的方差解析與RDA分析表明,相對于生物與化學變量,物理環(huán)境變量主導了流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落的變異,就單個變量而言,水溫和食物是影響流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)的重要因素,降雨則是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異的宏觀因素。絕大多數(shù)輪蟲為濾食性的,處于食物鏈底端,個體小、生活史短,輪蟲群落在對環(huán)境因子變化的響應(yīng)上與浮游植物具有相似性。

輪蟲群落; 物種多樣性; 動態(tài)特征; 群落結(jié)構(gòu); 流溪河水庫

輪蟲是淡水浮游動物中的重要類群,是水體食物網(wǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對次級生產(chǎn)力有著顯著貢獻,同時也被認為在連接微生物循環(huán)和更高營養(yǎng)級上有著重要作用[1- 2]。輪蟲群落能夠?qū)Νh(huán)境變化做出快速響應(yīng),可以作為水體環(huán)境的指示性物種[3- 4]。環(huán)境中的溫度、水體營養(yǎng)狀況、溶氧等非生物因素以及食物、捕食壓力等生物因素都被認為是影響輪蟲群落的重要因素[5- 7]。水庫通常是在流域上游筑壩蓄水形成的半人工水體,區(qū)別于河流和湖泊等自然水體,水庫往往在外形、容量、流速及深度有其獨特的特點,是一類介于河流與湖泊之間的特殊生態(tài)系統(tǒng)[8- 9]。峽谷型水庫建于峽谷地帶,水體較深,風對水體流場的影響較弱,水庫水動力與水文過程主要受降雨入庫與出庫水流調(diào)度的影響。對于水庫而言,相對較短的水力滯留時間是影響到輪蟲群落的重要綜合環(huán)境因素[10- 11]。在我國的熱帶及熱帶亞熱帶過渡區(qū),在季風氣候影響下的降雨具有明顯的季節(jié)性,季風氣候帶來的季節(jié)性降雨和水庫用水模式?jīng)Q定了水庫的水文過程與動態(tài),而這種由降雨帶來的水庫水文變化也被認為是影響水庫輪蟲群落組成與動態(tài)的宏觀因素[12- 13]。根據(jù)降雨量多少通常將全年分為兩個水文階段：豐水期和枯水期[14]。在我國華南地區(qū),豐水期開始于4月中下旬,持續(xù)至9月底,降水量占全年的降雨量的75%以上。進入汛期后,流域內(nèi)降雨匯入入庫河流,攜帶著地表的無機與有機物質(zhì)進入水庫,導致豐水期初期水庫懸浮物增加、透明度下降,初級生產(chǎn)力下降,從而導致生態(tài)系統(tǒng)的周期性演替。峽谷型水庫從入庫河流到大壩的生境分區(qū)明顯,具有典型的河流區(qū)、過渡區(qū)和湖泊區(qū),而湖泊區(qū)是敞水區(qū)的主要組成部分。敞水區(qū)是指水庫水面的寬闊區(qū)域,是受夏季風影響的熱帶及亞熱帶水庫的主要生境類型[13]。敞水區(qū)的水體相對穩(wěn)定,透明度較其它水域高,營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)受生物群落自身的影響較強。在大型峽谷型水庫中,敞水區(qū)的生境相對單一,浮游動物的種間競爭增加,同時由視覺引導的捕食壓力增加,生物相互作用在調(diào)節(jié)和影響群落構(gòu)建與動態(tài)中發(fā)揮更為重要的作用。在浮游動物中,輪蟲是體型最小的一類,多數(shù)輪蟲為植食性,對營養(yǎng)鹽等引起的浮游植物群落的變化敏感,因此輪蟲群落的變化在很大程度上反映了它們對環(huán)境的響應(yīng)。

流溪河水庫位于熱帶亞熱帶過渡區(qū)域(23°45′N,113°46′E),是受亞熱帶季風影響下的大型峽谷型水庫,具有相對穩(wěn)定的敞水區(qū)(湖泊區(qū)),浮游動物有比較明顯的季節(jié)演替和季節(jié)規(guī)律,是研究敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)性變化的理想場所[15]。本文以該水庫為例,通過在2013—2014年水庫敞水區(qū)逐月采樣并監(jiān)測環(huán)境參數(shù),分析輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征,研究季風氣候影響下的水庫敞水區(qū)輪蟲多樣性及群落的動態(tài)特征,識別大型峽谷型水庫中輪蟲多樣性的變化特征和群落動態(tài)的主要影響因子,為建立以輪蟲指示種類和群落結(jié)構(gòu)的熱帶亞熱帶大型水庫生態(tài)監(jiān)測與水質(zhì)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究水庫概況與采樣

圖1 流溪河水庫采樣點分布Fig.1 Location of the sampling site in Liuxihe Reservoir

流溪河水庫是廣州市重要的供水水源,由兩條入庫河流匯集而成,是受亞熱帶季風氣候控制下的典型峽谷型水庫,具有明顯的枯水期(10—12月和1—4月)和豐水期(5—9月)。水庫目前處于貧中營養(yǎng)狀態(tài),優(yōu)勢浮游植物種類以甲藻-硅藻為主,而魚類則以鰱和鳙為主[12,16-17]。野外采樣點設(shè)置在水庫敞水區(qū)的大壩(DB)處(圖1),大壩采樣點位于水庫湖泊區(qū),能夠較好地代表水庫敞水區(qū)情況。

在2013—2014年每月中旬對敞水區(qū)采樣點進行定期采樣,除強臺風外均定期采樣,根據(jù)天氣預報,通常在強臺風或暴雨前完成采樣,采樣中使用孔徑為20μm浮游生物網(wǎng)斜向拖網(wǎng)獲得浮游動物定性樣品,定量樣品則依據(jù)現(xiàn)場水深使用采水器從水體表層至底層均勻間隔采水并使用20μm浮游生物網(wǎng)過水得到,過水體積為50L。浮游動物定量樣品加入福爾馬林現(xiàn)場固定,靜置濃縮后按照Koste分類系統(tǒng)進行鑒定,在顯微鏡下定量計數(shù)(2013年3月份樣品缺失)?，F(xiàn)場采樣時使用YSI- 85型水質(zhì)儀記錄水溫(Temp)、溶氧(DO)等環(huán)境參數(shù),使用透明度盤測定水體的透明度(SD)。同時采集水樣按照國標法來測定水體總氮(TN)、總磷(TP)、硝氮(NO3-N)、亞硝氮(NO2-N)和氨氮(NH4-N)、正磷(PO4-P),葉綠素a的測定(Chla)則通過反復凍融-浸提法進行[18]。

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析

降雨量數(shù)據(jù)由流溪河發(fā)電公司提供,水力滯留時間(WRT)近似為當月庫容與當月排水量之比,水面蒸發(fā)量忽略不計。采用Simpson多樣性指數(shù)表示輪蟲群落的物種多樣性,使用R語言平臺和Excel進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

群落數(shù)據(jù)分析使用了R語言平臺中的MASS、vegan和packfor函數(shù)包,分析時使用log(x+1)對輪蟲群落的豐度數(shù)據(jù)進行預處理后使用Hellinger轉(zhuǎn)化,在RDA分析中使用前向選擇去除自相關(guān)變量后篩選得到對輪蟲群落結(jié)構(gòu)有顯著影響的環(huán)境變量。通過方差解析分析環(huán)境變量中的生物與化學變量(葉綠素a、總磷、正磷、總氮、可溶解性無機氮)和物理變量(溫度、溶氧、透明度、降雨量和水力滯留時間)對輪蟲群落變異的解釋率?；贐ray-Curtis距離進行非度量多維尺度分析(Nonmetric Multidimensional Scaling, NMDS)和計算平均群落距離,使用逐步回歸法篩選對輪蟲總豐度有顯著影響的環(huán)境變量。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標

2013、2014年流溪河水庫敞水區(qū)豐水期的總磷、透明度均高于枯水期(圖2)。2013年豐水期的總氮和葉綠素a大于枯水期,在2014年則是枯水期大于豐水期,表明總氮和葉綠素a濃度在豐水期及枯水期的大小存在隨機性。

圖2 流溪河水庫豐水期、枯水期總磷、總氮、葉綠素a和透明度的比較Fig.2 Comparison of TP, TN, Chlorophylla and transparency between wet and dry seasons in Liuxihe Reservoir

2.2 群落種類組成及多樣性

兩年期間共檢測到輪蟲40種,其中主要優(yōu)勢種為螺形龜甲輪蟲(Keratellacochlearis)、真翅多肢輪蟲(Polyarthraeuryptera)、溝痕泡輪蟲(Pompholyxsulcata)和膠鞘輪蟲(Collothecasp.)(表1)。2013年豐水期和枯水期的輪蟲群落Simpson多樣性指數(shù)分別為0.66和0.71,而2014年則分別為0.54和0.56,兩年枯水期輪蟲群落Simpson多樣性指數(shù)均大于豐水期(圖3)。2013年豐水期和枯水期物種豐富度(種類數(shù))分別為16.8和10.7,而2014年則分別為14.2和11.85,兩年輪蟲群落在豐水期的物種豐富度均要大于枯水期,與Simpson多樣性指數(shù)相反(圖3)。輪蟲物種豐富度的逐步回歸表明,輪蟲種類豐富度與總氮、正磷、葉綠素a濃度、可溶解性無機氮、水溫和降雨有關(guān)(表2)。

表1 研究期間流溪河水庫的輪蟲種類

表2 水庫敞水區(qū)輪蟲群落物種豐富度回歸分析

abun: 總豐度 total abundance;Temp: 水溫 temperature;TN: 總氮total nitrogen;TP: 總磷 total phosphorus;Chla: 葉綠素a chlorophylla;DO: 溶氧 dissolved oxygen;PO4: 正磷 phosphate;DIN: 可溶解性無機氮 dissolved inorganic nitrogen;SD: 透明度 Secchi disk depth;SR: 物種豐富度 species richness;Prec: 降雨量 precipitation;WRT: 水力滯留時間 water retention time;*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001

圖3 流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落Simpson多樣性指數(shù)和物種豐富度Fig.3 Simpson′s diversity and species richness of rotifer community in Liuxihe Reservoir

2.3 輪蟲群落總豐度及優(yōu)勢種動態(tài)

圖4 2013—2014年流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落總豐度變化 Fig.4 Total abundance of rotifer community in Liuxihe Reservoir from 2013 to 2014

2013、2014年輪蟲群落的總豐度的平均豐度分別為68.9、66.9個/L,兩年的總豐度最大值出現(xiàn)月份有所不同(圖4)。逐步回歸分析表明,2013年度輪蟲總豐度與總氮、總磷、正磷、葉綠素a、可溶性無機氮、溫度、溶氧和透明度有關(guān),2014年度輪蟲總豐度則與除葉綠素a濃度之外的環(huán)境因素有關(guān),而輪蟲的兩年匯總豐度則與總磷及降雨有關(guān)。在枯水期,輪蟲總豐度與全部環(huán)境因素有關(guān),而在豐水期則與總磷、正磷、葉綠素a、可溶解性無機氮、溫度、溶氧和透明度有關(guān)(表3)。

除螺形龜甲輪蟲外的其余輪蟲優(yōu)勢種在總體上均表現(xiàn)出季節(jié)性分布特征,優(yōu)勢種輪蟲峰值出現(xiàn)時間在不同年份間存在差異(圖5)。在2013年,1月份沒有明顯的絕對優(yōu)勢種,螺形龜甲輪蟲在2月份成為絕對優(yōu)勢種,4月份主要優(yōu)勢種演替為溝痕泡輪蟲和真翅多肢輪蟲,5—6月份主要優(yōu)勢種為溝痕泡輪蟲和螺形龜甲輪蟲,7—9月份螺形龜甲輪蟲作為絕對優(yōu)勢種豐度繼續(xù)上升,10月份螺形龜甲輪蟲豐度迅速下降,無絕對優(yōu)勢種,11月份真翅多肢輪蟲出現(xiàn)年內(nèi)峰值并演替為絕對優(yōu)勢種,12月份螺形龜甲輪蟲再次演替為主要優(yōu)勢種。與2013年相比,2014年優(yōu)勢種動態(tài)有所變化,1月份無絕對優(yōu)勢種,真翅多肢輪蟲在2月份上升為絕對優(yōu)勢種,3—4月無絕對優(yōu)勢種,5月份溝痕泡輪蟲演替為主要優(yōu)勢種,到了6月份螺形龜甲輪蟲上升為主要優(yōu)勢種,7月份主要優(yōu)勢種為螺形龜甲輪蟲和膠鞘輪蟲,8月份螺形龜甲輪蟲仍為主要優(yōu)勢種隨后迅速下降,9—10月無絕對優(yōu)勢種,11—12月螺形龜甲輪蟲再次上升為絕對優(yōu)勢種(圖5)。

圖5 2013—2014年流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲優(yōu)勢種種群動態(tài)Fig.5 Population dynamics of the dominant species in rotifers in Liuxihe Reservoir

類別Category回歸模型Regressionmodel校正R2AdjustedR2P枯水期Dryseasonlog(abun)=12．39??+6．25log(TN)??-138．8TP??+0．2774log(PO4)-0．4551Chla?-11．03DIN??-1．289log(Temp)?+0．0951DO??-0．7903log(SD)?+0．6129log(Prec+1)??-0．00002776WRT0．990．01豐水期Wetseasonlog(abun)=-70．25196??+1．71444log(TP)??+0．97967log(PO4)??-0．14585Chla?-2．04890log(DIN)??+23．81040log(Temp)??+1．66433log(DO)?-1．08711log(SD)??0．990．012013年log(abun)=144．4987-16．8517TN+2．9389log(TP)-217．5540PO4+6．9926log(Chla)+15．0892log(DIN)+0．6606Temp?-29．361log(DO)+3．1860log(SD)0．720．202014年log(abun)=-38．81???-4．428TN???-1．324log(TP)???-1．001log(PO4)???+7．173DIN???-0．2063Temp???+7．274log(DO)???+0．1633SD??+0．1183log(Prec+1)??+0．00002185WRT0．990．00兩年度Twoyearslog(abun)=2．84972???-55．21432TP??+0．45055log(Prec+1)???0．500．00

2.4 輪蟲群落結(jié)構(gòu)變化

主成分分析表明,無柄輪屬(Ascomorpha)、膠鞘輪屬(Collotheca)、多肢輪屬(Polyarthra)、異尾輪屬(Trichocerca)、泡輪屬(Pompholyx)、晶囊輪屬(Asplanchna)和皺甲輪屬(Ploesoma)的主要種類全年分布差異較大,而其余多數(shù)種類主要集中主成分圖的原點,表明其全年分布差異不大,無明顯季節(jié)性分布特征(圖6)。前兩個主軸對于敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)變化的解釋率為35.8%(累計特征值)。在主要優(yōu)勢種中,只有螺形龜甲輪蟲的全年分布差異稍不明顯,其余主要優(yōu)勢種均表現(xiàn)出明顯的全年分布差異(圖6)。

非度量多維尺度分析中的壓力值(Stress)較大(0.198),表明流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)很難由少數(shù)主軸表示。在非度量多維尺度分析的排序圖(圖6)中,豐水期的采樣點分布于主軸1的右側(cè),而枯水期分布于軸1的左側(cè),也反映出群落結(jié)構(gòu)的水文季節(jié)性。2013年輪蟲群落在豐水期和枯水期的平均群落距離分別為0.55、0.66,而在2014年的輪蟲群落豐水期和枯水期平均群落距離則分別0.47、0.65,兩年的枯水期輪蟲平均群落距離均大于豐水期,表明豐水期的輪蟲群落相似性較高,而枯水期的群落變異較大(圖7)。

圖6 流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落主成分分析(PCA)和非度量多維尺度分析(NMDS)Fig.6 PCA and NMDS plots of rotifer community in Liuxihe Reservoir輪蟲拉丁名縮寫見表1,以大壩字母縮寫+年份+月份表示采樣點

圖7 2013—2014年流溪河水庫輪蟲群落豐水期與枯水期內(nèi)部群落距離Fig.7 Bray-Curtis distance between sampled communities within the wet season and dry season

在對輪蟲群落的RDA分析中,通過前向選擇從10個環(huán)境變量中去除自相關(guān)變量,篩選出降雨量(Prec)、溫度(Temp)和葉綠素a濃度(Chla)3個顯著變量,表明流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異受降雨量、溫度和葉綠素a濃度影響,第1與第2主軸對流溪河水庫輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異的貢獻率為26.4%(累計特征值)(圖8)。將環(huán)境變量中的溫度、透明度、溶氧、降雨量和水力滯留時間作為物理變量組(X1),將葉綠素a濃度、總磷、總氮、正磷、可溶解性無機氮作為生物與化學環(huán)境變量組(X2)解析輪蟲群落結(jié)構(gòu)的變異,物理環(huán)境變量組對輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異的解釋率大于生物與化學環(huán)境變量組,表明流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異受物理環(huán)境變量主導(圖8)。

3 討論

受亞熱帶季風氣候影響,豐水期內(nèi)驟增的降雨會給水庫匯入流域土壤中豐富的氮和磷營養(yǎng)鹽,同時降雨帶來的水位改變也會直接影響到水體透明度及葉綠素a濃度。從理化指標來看,流溪河水庫兩年的總磷和透明度在豐水期均高于枯水期,而總氮和葉綠素a濃度在豐水期及枯水期的大小存在隨機性(圖2)。

在中國南方地區(qū)的水庫,浮游動物的豐度普遍較低,輪蟲是占優(yōu)勢地位的類群之一[19]。輪蟲群落的豐度和物種組成可以對水質(zhì)狀況的改變做出響應(yīng),當水體營養(yǎng)水平上升時,輪蟲的種類組成被認為會隨之發(fā)生變化[20- 22]。在流溪河水庫敞水區(qū),輪蟲群落的Simpson多樣性指數(shù)、物種豐富度在豐水期和枯水期之間有著不同的特點,基于Bray-Curtis距離的平均群落距離同樣在枯水期和豐水期之間有所差異,而這些指標在豐水期和枯水期之間的差異及特點很好地體現(xiàn)了輪蟲群落的物種組成及群落結(jié)構(gòu)變異對豐水期和枯水期兩個水文階段的響應(yīng)。

輪蟲群落的RDA分析表明,水溫、降雨量和葉綠素a濃度是影響流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)的重要因素(圖8)。捕食壓力通常是影響輪蟲群落的因素之一,在中國南方水庫,由濾食魚類帶來的下行效應(yīng)被認為對浮游生物有很重要的影響[23- 25]。水體溫度可以間接調(diào)節(jié)魚類對輪蟲的捕食強度,從而影響到輪蟲群落面臨的捕食壓力,溫度還可以通過影響作為食物的浮游植物的生長及密度,進而影響到輪蟲群落的食物供給。另外溫度作為重要的環(huán)境變量除了可以通過調(diào)節(jié)捕食壓力和食物供給來間接影響輪蟲群落,溫度還可以通過直接影響輪蟲的生長繁殖來直接作用于輪蟲群落,因此水溫是影響流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素。食物被認為是影響輪蟲群落的另一重要因素[26- 28]。葉綠素a的濃度(Chla)在一定程度上反映了食物水平,這表明食物是影響水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)的另一關(guān)鍵要素。在環(huán)境變量對輪蟲群落變異的影響的方差解析中,物理環(huán)境變量組(X1)對輪蟲群落變異的解釋率要遠大于生物與化學環(huán)境變量組(X2),這表明物理變量因素主導了流溪河水庫敞水區(qū)的輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異。方差解析得到的結(jié)果與RDA分析中前向選擇后保留的物理環(huán)境變量(溫度、降雨量)的數(shù)量多于生物與化學環(huán)境變量(葉綠素a濃度)的結(jié)果一致。

在自然水體中,輪蟲群落會受到諸如降雨、換水等物理擾動的強烈影響,這種影響經(jīng)常足以導致輪蟲群落結(jié)構(gòu)的變化,由降雨帶來的水文變化被認為是影響水體中浮游動物多樣性的時空變化及群落結(jié)構(gòu)的重要因素[13,29- 30]。在敞水區(qū)輪蟲群落的PCA分析中,無柄輪屬、膠鞘輪屬、多肢輪屬、異尾輪屬、泡輪屬、晶囊輪屬和皺甲輪屬的主要種類全年分布差異較大,而其余種類分布差異較小。

圖8 流溪河水庫輪蟲群落與環(huán)境變量的RDA分析(A)及方差分解分析(B)Fig.8 RDA and variation partitioning of rotifer community with environment variables in Liuxihe ReservoirX1: physical variables; X2: biological and chemical variables

主要的優(yōu)勢種中溝痕泡輪蟲、膠鞘輪蟲和真翅多肢輪蟲表現(xiàn)出較大的全年分布差異,這種分布差異在優(yōu)勢種的種群動態(tài)中表現(xiàn)為分布的季節(jié)性,溝痕泡輪蟲和膠鞘輪蟲主要出現(xiàn)在豐水期,而真翅多肢輪蟲則主要出現(xiàn)在枯水期。這表明降雨對流溪河水庫敞水區(qū)不同輪蟲有不同的影響,即降雨是影響敞水區(qū)輪蟲群落變異的宏觀變量,而這也與RDA分析中經(jīng)前向選擇后保留了降雨量這一顯著變量的結(jié)果一致。

綜上所述,流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落Simpson多樣性指數(shù)、物種豐富度和平均群落距離在豐水期和枯水期兩個不同的水文階段有不同的特征,體現(xiàn)了輪蟲群落對豐水期和枯水期兩個水文階段的響應(yīng)。流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲群落結(jié)構(gòu)變異整體上受物理環(huán)境變量所主導,就單個變量而言,水溫和食物是影響輪蟲群落的關(guān)鍵要素,而降雨則是影響輪蟲群落變異的宏觀變量。

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Rotifer species diversity and community structure in the pelagic zone of the Liuxihe Reservoir

WEN Zhanming, XU Jianrong, LIN Qiuqi, HAN Boping*

DepartmentofEcology,JinanUniversity,Guangzhou510632,China

The Liuxihe Reservoir is a large canyon reservoir located on the Tropic of Cancer in Guangdong Province, and is used as a source of drinking water. The diversity and dynamics of rotifer species as an indicator group of water quality and ecosystem health, and environmental variables were investigated monthly in the pelagic zone of the reservoir from 2013 to 2014. We used the R language program (MASS, vegan, and packfor packages) to analyze the species diversity and community structure of rotifers in the pelagic zone of Liuxihe Reservoir. The rotifer community structure was analyzed using principal component analysis (PCA), redundancy analysis (RDA), nonmetric multidimensional scaling (NMDS), and variation partitioning. In the present study, Liuxihe Reservoir is an oligotrophic or mesotrophic water body, with annual averages of total phosphorus of 0.019 mg/L and water transparency of 2.55 m. Both total phosphorus and water transparency were slightly higher in the wet seasons from May to September than dry seasons (October to April). In total, 40 species were observed during the two-year investigation. The observed species richness ranged from 8 to 19 monthly, with a monthly average of 13.Keratellacochlearis,Polyarthraeuryptera,Pompholyxsulcata, andCollothecasp. were the dominant species. The average total abundance was 68.9 and 66.9 individuals/L in 2013 and 2014, respectively. The species richness was higher in wet than in dry seasons, whereas the Simpson index showed the opposite pattern. The average community distance, which was measured by the Bray-Curtis distance, was higher in dry than wet seasons, indicating that the rotifer community similarity was higher in wet than dry seasons. Water temperature and other variables of water quality were more stable in wet seasons. As a result, species dominance became stronger and rotifer communities were more similar. PCA indicated thatAscomorpha,Collotheca,Polyarthra,Trichocerca,Pompholyx,Asplanchna, andPloesomaspecies showed significant temporal variation. This rotifer community structure is representative of tropical and subtropical China, where there is less water temperature fluctuation, allowing more species to occur throughout the year. Variation partitioning and RDA of the rotifer community with environment variables demonstrated that physical environment variables including temperature, dissolved oxygen, Secchi disk depth, precipitation, and water retention time explained the variance of the rotifer community, and among all the measured variables, water temperature and food availability were the two key factors explaining community structure variation, and precipitation was a macroscopic indirect factor affecting the variation of rotifer community. Most rotifer species are filters at low tropic levels in the pelagic zone of the Liuxihe Reservoir, with a small body size and short life span, and their communities responded to the variation of environmental factors similarly to phytoplankton communities.

rotifer community; species diversity; dynamic characteristics; community structure; Liuxihe Reservoir

廣東省水利科技創(chuàng)新資助項目(2012- 10); 國家自然科學基金資助項目(41573062)

2016- 05- 06;

2016- 08- 05

10.5846/stxb201605060873

*通訊作者Corresponding author.E-mail: tbphan@jnu.edu.cn

溫展明, 徐健榮, 林秋奇, 韓博平.流溪河水庫敞水區(qū)輪蟲多樣性與群落的動態(tài)特征.生態(tài)學報,2017,37(4):1328- 1338.

Wen Z M, Xu J R, Lin Q Q, Han B P.Rotifer species diversity and community structure in the pelagic zone of the Liuxihe Reservoir.Acta Ecologica Sinica,2017,37(4):1328- 1338.