張曉可　劉　凱　萬(wàn)　安　陳敏敏　劉志剛　連玉喜　于道平

(1. 安慶師范大學(xué)水生生物保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)安徽省高校工程技術(shù)研究中心, 安慶 246133; 2. 安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,安慶 246133; 3. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心, 無(wú)錫 214081)

安慶西江位于長(zhǎng)江下游北岸(E： 116°52′15.32″—116°55′13.43″, N： 30°26′26.75″—30°28′41.45″), 歷史上曾是長(zhǎng)江下游的一條支航道。為了減輕防洪壓力, 分別于1979和2007年人工封堵其上、下游出口, 形成長(zhǎng)度約為8.7 km的故道, 但下游通過(guò)閘門(mén)仍然與長(zhǎng)江干流季節(jié)性連通。安慶西江水質(zhì)良好,自然環(huán)境優(yōu)越, 孕育了豐富的魚(yú)類(lèi)資源, 歷史上就是長(zhǎng)江江豚(Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis)重要的棲息地之一。為了加強(qiáng)長(zhǎng)江江豚的保護(hù), 農(nóng)業(yè)部2007年在安慶西江建立了長(zhǎng)江江豚救護(hù)中心, 并于2014年4月成功救護(hù)5頭江豚放入西江飼養(yǎng)。2016年11月, 農(nóng)業(yè)部又在西江進(jìn)行了遷地保護(hù)行動(dòng), 從長(zhǎng)江干流人工捕撈7頭江豚放入西江。目前西江共有江豚13頭, 是長(zhǎng)江中下游種群數(shù)量第二大的遷地保護(hù)區(qū)。

影響長(zhǎng)江江豚野外存活的因素眾多, 常見(jiàn)的有漁業(yè)資源匱乏、非法捕撈、水體污染、航運(yùn)、建閘筑壩等[1]。就長(zhǎng)江故道這種特殊水體而言, 水質(zhì)和漁業(yè)資源可能是影響江豚存活最重要的因素。浮游動(dòng)物作為淡水生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分, 其在江豚遷地保護(hù)區(qū)中的地位不容忽視[2]。一方面浮游動(dòng)物由于對(duì)外界環(huán)境的變化較為敏感, 其種類(lèi)組成、現(xiàn)存量及多樣性特征可以很好的反映水質(zhì)狀況[3,4]; 另一方面浮游動(dòng)物作為魚(yú)類(lèi)重要的食物來(lái)源, 可以通過(guò)上行效應(yīng)影響江豚的生存狀況和種群規(guī)模。目前關(guān)于江豚遷地保護(hù)區(qū)浮游動(dòng)物與江豚生存狀況的研究一直未見(jiàn)報(bào)道, 本研究于2015年4月至2016年1月對(duì)安慶西江浮游動(dòng)物進(jìn)行季節(jié)調(diào)查, 其主要目的是： (1)了解西江浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu); (2)評(píng)價(jià)西江水質(zhì)狀況是否適合江豚生存; (3)通過(guò)浮游動(dòng)物估算漁產(chǎn)力, 進(jìn)而評(píng)估西江的江豚容納量。本研究結(jié)果不僅有助于我們了解長(zhǎng)江故道這種特殊水體浮游動(dòng)物的群落特征, 還可以為長(zhǎng)江江豚的遷地保護(hù)提供指導(dǎo)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)域

安慶西江系長(zhǎng)江下游典型的鵝頭型河道, 距離安慶市中心約15 km。故道全長(zhǎng)8.7 km, 最大水深23.8 m, 平均水深8.7 m, 平均寬度350 m, 水面面積約3 km2。區(qū)域內(nèi)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候, 年均降雨量1347 mm, 年均氣溫17.6℃。周邊植被覆蓋率高,土地利用以農(nóng)田為主, 無(wú)明顯污染企業(yè)。本研究共在安慶西江設(shè)置3個(gè)采樣斷面, 每個(gè)斷面分別在左、中、右各設(shè)置一個(gè)樣點(diǎn); 為保證采樣數(shù)據(jù)的代表性, 還在故道中心區(qū)域增設(shè)2個(gè)樣點(diǎn), 因此整個(gè)西江共設(shè)置11個(gè)樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖 1。

圖 1　安慶西江浮游動(dòng)物樣點(diǎn)設(shè)置Fig. 1　Zooplankton sampling sites in Xijiang Oxbow of Anqing city

1.2　研究方法

2015年4、7、11月和2016年1月對(duì)安慶西江浮游動(dòng)物和相關(guān)環(huán)境因子進(jìn)行了調(diào)查。采用YSI多功能水質(zhì)分析儀(YSI-EXO2)測(cè)定水體的水溫(Temperature, Temp)、pH、電導(dǎo)率(Conductivity, Cond)和溶解氧(Dissolved oxygen, DO)等指標(biāo), 采用塞氏盤(pán)測(cè)定水體的透明度(Secchi depth, SD), 然后每個(gè)樣點(diǎn)均取混合水樣, 帶回實(shí)驗(yàn)室按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定水體中總氮(Total nitrogen, TN)、總磷(Total phosphorus, TP)、氨氮(Ammonium, NH3-N)、葉綠素a(Chlorophyll a, Chl. a)含量和高錳酸鹽指數(shù)(Permanganate value, PV)等指標(biāo)。

浮游動(dòng)物的定性采集使用25號(hào)浮游生物網(wǎng), 撈取后立即加5%福爾馬林固定, 帶回實(shí)驗(yàn)室后參照相關(guān)資料進(jìn)行鑒定。原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)的定量采集使用5 L采水器在水體上、中、下層分別采水, 然后取1 L混合水樣加入魯哥氏液固定, 靜置24h后用虹吸管吸去上清液, 剩余沉淀物全部倒入已標(biāo)定容積(30 mL)的小塑料瓶中鑒定種類(lèi)。枝角類(lèi)和橈足類(lèi)的定量采集取20 L混合水樣, 經(jīng)25號(hào)浮游生物網(wǎng)濾縮后放入100 mL小塑料瓶中, 加福爾馬林固定后全部鑒定。

1.3　數(shù)據(jù)分析

在SPSS13.0軟件中, 運(yùn)用單因素方差分析(One-way ANOVA)來(lái)檢驗(yàn)不同季節(jié)安慶西江環(huán)境因子以及浮游動(dòng)物密度和生物量之間差異的顯著性。采用Duncan’s多重比較來(lái)檢驗(yàn)組之間的差異。采用優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)來(lái)篩選浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種,計(jì)算公式為D=(Ni/N) fi, 其中Ni為個(gè)體數(shù)量, N為總數(shù)量, fi為不同物種的出現(xiàn)頻率; 當(dāng)D＞ 0.02時(shí), 確定為優(yōu)勢(shì)種[5]。

采用浮游動(dòng)物生物量對(duì)安慶西江水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià), 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為生物量＜1.0 mg/L為貧營(yíng)養(yǎng)型、1—3 mg/L為中營(yíng)養(yǎng)型、＞3 mg/L為富營(yíng)養(yǎng)型[6]。采用Shannon多樣性指數(shù)(H′)和Margalef多樣性指數(shù)(D′)來(lái)評(píng)價(jià)安慶西江水體的污染狀況, 其計(jì)算公式： (1) H′=-Σ(Pi)(lnPi), 其中Pi為物種i個(gè)體數(shù)所占的比例。(2) D′=(S-1)/lnN, 公式中 S為樣品中種類(lèi)總數(shù), N為樣品中所有物種的總個(gè)體數(shù)[7]。兩者評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均為： 0—1為多污型、1—2為α-中污、2—3為β-中污、3—4為寡污型、＞4為清潔[8]。

通過(guò)西江浮游動(dòng)物的生物量和P/B系數(shù)(P生產(chǎn)量, B生物量)計(jì)算西江浮游動(dòng)物的生產(chǎn)量(Pz), 然后通過(guò)以下公式計(jì)算漁產(chǎn)力(F)： F =(Pz×a)/K, 公式中a為魚(yú)類(lèi)對(duì)浮游動(dòng)物的利用系數(shù), K為餌料系數(shù)。根據(jù)已發(fā)表文獻(xiàn)[9], 本研究中P/B系數(shù)確定為40, a為30%, K為10。

2　結(jié)果

2.1　水體理化參數(shù)

不同季節(jié)安慶西江水體理化參數(shù)均存在顯著差異(P＜0.05)。夏季水體中TN、TP和Chl. a含量最高, 水體透明度最低, 水質(zhì)相對(duì)較差; 春季和秋季營(yíng)養(yǎng)鹽含量差異不大, 而冬季營(yíng)養(yǎng)鹽含量最低(表1)。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002),西江水體夏季為Ⅳ類(lèi)水, 春季和秋季節(jié)為Ⅲ類(lèi)水,冬季為Ⅱ類(lèi)水。

2.2　種類(lèi)組成

全年共采集浮游動(dòng)物55種, 其中原生動(dòng)物11屬13種, 占總種類(lèi)數(shù)的23.64%; 輪蟲(chóng)18屬27種, 占總種類(lèi)數(shù)的49.09%; 枝角類(lèi)6屬9種, 占總種類(lèi)數(shù)的16.36%;橈足類(lèi)6屬6種, 占總種類(lèi)數(shù)的10.91%(表 2)。

表 1　不同季節(jié)安慶西江環(huán)境參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab. 1　Seasonal changes of environmental parameters of Xijiang Oxbow in Anqing city (Average ± SD)

4個(gè)季節(jié)浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)差異較大。夏季種類(lèi)數(shù)最多, 為39種; 其次是春季, 為29種; 秋季和冬季種類(lèi)數(shù)相對(duì)較少, 僅分別為17和16種(表 2)。從分類(lèi)群上來(lái)看, 春季、夏季和秋季均以輪蟲(chóng)種類(lèi)數(shù)最多, 而冬季則以橈足類(lèi)種類(lèi)數(shù)最多(表 2)。

2.3　密度和生物量

全年浮游動(dòng)物平均密度4115 ind./L, 生物量為1.74 mg/L。在浮游動(dòng)物密度組成中, 原生動(dòng)物占70.8%, 輪蟲(chóng)占28.7%, 枝角類(lèi)和橈足類(lèi)僅分別占0.1%和0.4%。在生物量組成中, 原生動(dòng)物占8.4%,輪蟲(chóng)占81.6%, 枝角類(lèi)和橈足類(lèi)分別占4.2%和5.8%。

單因素方差分析結(jié)果表明, 4個(gè)季節(jié)浮游動(dòng)物密度(F=101.10; P＜0.001)和生物量(F=68.46;P＜0.001)均存在顯著差異。夏季浮游動(dòng)物密度和生物量均最高, 且顯著高于其他3個(gè)季節(jié); 秋季和冬季的密度和生物量最低, 且2個(gè)季節(jié)間密度和生物量均不存在顯著差異(圖 2)。

2.4　優(yōu)勢(shì)種

以?xún)?yōu)勢(shì)度D≥0.02作為優(yōu)勢(shì)種, 安慶西江共記錄到優(yōu)勢(shì)種12種, 其中原生動(dòng)物4種, 輪蟲(chóng)6種, 橈足類(lèi)2種。不同季節(jié)間優(yōu)勢(shì)種的組成差異較大, 春季和冬季均以原生動(dòng)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 優(yōu)勢(shì)度最大的種分別為旋回俠盜蟲(chóng)(Strobilidium viride)和王氏似鈴殼蟲(chóng)(Tintinnopsis wangi); 夏季除原生動(dòng)物球砂殼蟲(chóng)(Difflugia globulosa)和王氏似鈴殼蟲(chóng)外, 暗小異尾輪蟲(chóng)(Trichocerca pusilla)優(yōu)勢(shì)度也較大; 秋季則以廣布多肢輪蟲(chóng)(Polyarthra vulgaris)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(表 3)。

2.5　水質(zhì)評(píng)價(jià)

全年西江浮游動(dòng)物生物量變化范圍為0.06—9.63 mg/L, 平均值為1.74 mg/L, 相應(yīng)地指示水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)水平。Shannon多樣性指數(shù)變化范圍為0.31—2.26, 平均值為1.30, 指示水體為α-中污染。Margalef多樣性指數(shù)變化范圍為0.74—2.54, 平均值為1.67, 指示水體也為α-中污染。

2.6　江豚容納量評(píng)估

依據(jù)西江浮游動(dòng)物年均生物量和P/B系數(shù)求得西江的浮游動(dòng)物生產(chǎn)量為45283.5 kg。依據(jù)浮游動(dòng)物漁產(chǎn)力計(jì)算公式, 整個(gè)西江食浮游動(dòng)物魚(yú)類(lèi)的漁產(chǎn)潛力為54340.2 kg。如果每頭成年江豚的年攝食量為1500 kg[9], 相應(yīng)的能滿(mǎn)足36頭江豚的營(yíng)養(yǎng)需求。

3　討論

3.1　浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)江故道是長(zhǎng)江河道自然演變留下的一種特殊水體, 具有既不同于長(zhǎng)江干流也不同于湖泊的自然特性。與長(zhǎng)江干流相比, 故道為靜止水體且水中泥沙含量低; 與長(zhǎng)江中下游湖泊相比, 故道沿岸帶多為陡坎, 且水深較深, 因此故道中浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)可能會(huì)有一定的獨(dú)特性。本研究結(jié)果表明, 安慶西江共采集浮游動(dòng)物55種, 年均密度和生物量分別為4115 ind./L和1.74 mg/L。與長(zhǎng)江干流一些江段相比[9,10], 西江浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)略低于后者, 但其現(xiàn)存量卻遠(yuǎn)高于后者; 與沿江的一些湖泊相比[11,12],其種類(lèi)數(shù)和現(xiàn)存量卻均低于后者。這種差異可能主要是由水體營(yíng)養(yǎng)狀況和水文條件的聯(lián)合作用形成的。一般在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較豐富的水體, 浮游動(dòng)物的多樣性和現(xiàn)存量都較高[13], 但流速大、泥沙含量高的水體卻不利于浮游動(dòng)物的生存[14], 這是因?yàn)楦∮蝿?dòng)物個(gè)體小, 在較高的流速下可能會(huì)消亡[15], 且水中懸浮物還能影響部分浮游動(dòng)物的過(guò)濾和吸收率[9]。安慶西江總氮和總磷年均值分別為0.67和0.045 mg/L, 均低于長(zhǎng)江干流安慶段2016年[16]的測(cè)定結(jié)果, 這可能是西江浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)較少的主要原因。就不同類(lèi)群而言, 無(wú)論是種類(lèi)數(shù)還是現(xiàn)存量,西江均是以原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)等小型浮游動(dòng)物占主導(dǎo), 這和許多其他研究一致[12]。其原因一般被認(rèn)為是由于隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加, 小型浮游動(dòng)物的增加更為迅速[17], 且魚(yú)類(lèi)在同等能量消耗下會(huì)優(yōu)先捕食個(gè)體較大的浮游動(dòng)物[18]。類(lèi)似于大多數(shù)靜態(tài)水體,西江的重要功能之一是發(fā)展?jié)O業(yè), 因此大量鰱、鳙等慮食性魚(yú)類(lèi)的投放可能是造成這一現(xiàn)象的主要原因。

表 2　安慶西江浮游動(dòng)物種類(lèi)名錄Tab. 2　Species composition of zooplankton in Xijiang Oxbow of Anqing city

圖 2　安慶西江浮游動(dòng)物密度和生物量季節(jié)性變化(圖中不同的上標(biāo)字母表示有顯著差異)Fig. 2　Seasonal variations of the density and biomass of zooplankton in Xijiang Oxbow of Anqing city (the different superscripts in the figure indicate significant differences)

不同季節(jié)間浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)也存在較大差異。夏季浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)最多, 其密度和生物量均顯著高于其他3個(gè)季節(jié)。這一方面是由于夏季水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更豐富, 另一方面是由于較高的水溫可能更有利于浮游動(dòng)物的生存繁殖。已有研究表明水溫是影響浮游動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和群落組成等極為重要的環(huán)境因子, 且浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)率一般隨溫度的增加而增大[19]。此外, 國(guó)內(nèi)對(duì)長(zhǎng)江故道天鵝洲的研究結(jié)果也表明, 浮游動(dòng)物的密度和生物量均在夏季達(dá)到最大值[2]。不同季節(jié)間浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種差異也較為明顯, 主要是以原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)等小型浮游動(dòng)物為主。12個(gè)優(yōu)勢(shì)種當(dāng)中暗小異尾輪蟲(chóng)、獨(dú)角聚花輪蟲(chóng)(Conochilus unicornis)和等刺異尾輪蟲(chóng)( Trichocerca similis)均為寡污染指示種[20], 而王氏似鈴殼蟲(chóng)和廣布多肢輪蟲(chóng)均為中污染指示種[20,21]。在天鵝洲故道中報(bào)道的綠急游蟲(chóng)(Strombidium viride)、淡水筒殼蟲(chóng)(Tintinnidium fluviatile)和針簇多枝輪蟲(chóng)(Polyarthra trigla)等嚴(yán)重污染指示種均未在西江出現(xiàn)[2], 這表明西江水質(zhì)總體上良好。根據(jù)水化學(xué)測(cè)定結(jié)果, 西江總氮和總磷年均值都達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 也證明了這一點(diǎn)。

表 3　安慶西江浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)性變化Tab. 3　Seasonal variations of the dominant species of zooplankton in Xijiang Oxbow of Anqing City

3.2　江豚生存狀況評(píng)估

水體污染常被認(rèn)為是威脅江豚生存的主要原因之一[1]。水體中一些有毒有害物質(zhì)可以直接引起豚類(lèi)死亡, 也有一些污染物可通過(guò)食物鏈在江豚體內(nèi)富集, 最終引起江豚死亡。國(guó)內(nèi)已有研究表明,殺滅血吸蟲(chóng)中間寄主釘螺使用的農(nóng)藥經(jīng)雨水沖刷后進(jìn)入洞庭湖, 農(nóng)藥中的汞通過(guò)食物鏈在江豚體內(nèi)富集, 最終導(dǎo)致6頭江豚中毒死亡[22]。此外, 一些研究還表明除草劑和殺蟲(chóng)劑的主要成分通過(guò)生物富集也會(huì)對(duì)水體中高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物產(chǎn)生毒害[23]。然而,這些有毒有害污染物通過(guò)常規(guī)的水化學(xué)監(jiān)測(cè)一般難以實(shí)現(xiàn), 且水化學(xué)監(jiān)測(cè)往往只能反映水體的瞬時(shí)污染狀況, 很難反映水體長(zhǎng)期的健康狀況。利用浮游動(dòng)物進(jìn)行的生物監(jiān)測(cè)不僅可以克服以上缺點(diǎn), 還能體現(xiàn)各污染物之間的聯(lián)合或協(xié)同效應(yīng), 且操作簡(jiǎn)便、成本較低。本研究利用浮游動(dòng)物的評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 西江水體處于中度污染狀況; 參考國(guó)內(nèi)其他江豚遷地保護(hù)區(qū)水質(zhì)的生物學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果[9], 我們認(rèn)為西江水體適宜江豚生存。為了進(jìn)一步驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性, 我們于2015年7月測(cè)定了西江水體中五氯酚和五氯聯(lián)苯兩種污染物含量。五氯酚常用于除草劑和殺蟲(chóng)劑中, 五氯聯(lián)苯是常見(jiàn)的全球性環(huán)境污染物, 由于西江周?chē)鷽](méi)有明顯污染企業(yè), 這2種物質(zhì)可能是西江水體中主要的有毒有害物質(zhì)。檢測(cè)結(jié)果表明五氯酚和五氯聯(lián)苯含量都很低, 分別為0.0036和0.00002 mg/L, 均不會(huì)對(duì)江豚和其他水生生物構(gòu)成威脅。在水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)方面, 江豚在富營(yíng)養(yǎng)的天鵝洲故道中能夠健康的生存繁殖[2], 因此中營(yíng)養(yǎng)水平的西江應(yīng)該也適宜于江豚的生存。

魚(yú)類(lèi)資源也是影響遷地保護(hù)區(qū)江豚生存的重要因素之一, 已有研究表明江豚的攝食具有選擇性,具體表現(xiàn)在： (1)受咽喉結(jié)構(gòu)特征所限, 一般只能吞食體高小于6 cm的魚(yú)類(lèi)[24]; (2)很少會(huì)攝食一些體表具明顯硬棘的底層魚(yú)類(lèi)(如黃顙魚(yú)Pelteobagrus fulvidraco)[24]; (3)為了減少能量消耗, 江豚會(huì)優(yōu)先攝食中上層小型魚(yú)類(lèi), 如鰐(Hemiculter leucisculus)和油鰐(Hemiculter bleekeri)等[24,25]。在西江水體中,中上層小型魚(yú)類(lèi)主要有鰐、油鰐、似鱎(Toxabramis swinhonis)和飄魚(yú)(Pseudolaubuca sinensis)等, 這些魚(yú)類(lèi)均主要是以浮游動(dòng)物為食, 因此浮游動(dòng)物可以通過(guò)上行效應(yīng)最終影響西江江豚的生存狀況。目前國(guó)內(nèi)僅代梨梨等[9]通過(guò)浮游動(dòng)物估算了江蘇鎮(zhèn)江長(zhǎng)江豚類(lèi)保護(hù)區(qū)的江豚容納量, 結(jié)果表明保護(hù)區(qū)57.3 km2水面僅能滿(mǎn)足19頭江豚的營(yíng)養(yǎng)需求。這說(shuō)明長(zhǎng)江干流豚類(lèi)的食物資源已經(jīng)十分匱乏, 在長(zhǎng)江中下游建立遷地保護(hù)區(qū)可能是江豚保種最有效的手段。我們對(duì)安慶西江的評(píng)估結(jié)果表明, 3 km2的水面約能滿(mǎn)足36頭江豚的營(yíng)養(yǎng)需求, 因此完全可以容納目前西江種群規(guī)模為13頭的江豚。然而, 我們也必須認(rèn)識(shí)到本研究中給出的只是一個(gè)粗略的估算結(jié)果, 受環(huán)境因素和人為因素的影響, 實(shí)際過(guò)程中浮游動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和江豚之間的關(guān)系會(huì)更復(fù)雜, 因此只有定期對(duì)西江魚(yú)類(lèi)和浮游動(dòng)物資源開(kāi)展調(diào)查,才能更準(zhǔn)確的評(píng)估江豚的生存狀況。

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