太湖大型底栖无脊椎动物群落结构特征及其对环境因子的响应

摘要

太湖位于长江三角洲平原，是我国第二大淡水湖。随着太湖流域内经济的不断发展，太湖富营养化程度日益加重，生态健康状况不断下降，蓝藻水华频发。底栖动物是重要水生生物类群，广泛用于水质生物评价，本研究基于太湖三个主要湖区18个样点的水质和底栖动物12次季节性（2010年冬季至2012年秋季）调查数据，分析目前太湖大型无脊椎底栖动物群落组成和结构特点，以及它们的时空变化规律。通过代表底栖动物群落不同方面特性的群落结构指数（12个群落指数），分析底栖动物群落对环境因子的响应。
　　三年12个季节共采集并鉴定到底栖动物3门7纲15目共42个分类单元（以下都简称为“种”）。软体动物门15种，占35.71％。节肢动物门17种，占40.47％。其中昆虫纲11种，占26.19％;甲壳纲6种，占14.28％。环节动物10种，占23.80％。指示物种分析(ISA)分析表明北湖湾前三位指示物种是霍甫水丝蚓（Limnodrilushoffmeisteri）、河蚬（Corbicula fluminea）、多毛纲一种（Polychaeta sp.），东湖湾为齿吻沙蚕一种（Nephthys sp.）、苏氏尾腮蚓（Branchiura sowerbyi）、铜锈环棱螺（Bellamyaaeruginosa），湖心区为河蚬（Corbicula fluminea）、齿吻沙蚕一种（Nephthys sp.）、杯尾水虱一种（Cythura sp.）。底栖动物的平均密度为679头/平方米，最高1107头/平方米，最低366头/平方米。Shannon-Wiener多样性指数平均值为2.04，变化范围为1.68～2.49; Pielou均匀度指数平均值为0.63，变化范围为0.51～0.71; Simpson多样性指数平均值为0.79，变化范围为0.69～0.88。
　　太湖各季节底栖动物群落物种数的季节性变化趋势为冬季至夏季逐渐下降，并在秋季再次上升。2012年春季和2012年夏季是物种数最多的季节（分别为33种和32种），2010年夏季和2011年春季是物种数最少的季节（均为21种）。软体动物和水生昆虫两个类群的物种数变化以及稀有种的发生是造成总物种数季节性变化的主要原因。太湖底栖动物群落物种的季节性更替率平均为40％，2011年的更替率最高(平均43％)，2012年最低（平均35％）。密度的季节性变化上来看，底栖动物群落密度在年际间呈先下降后上升的趋势，2010年的平均密度最大（943头/平方米），其次为2012年（684头/平方米），2011年的底栖动物密度为三年当中最低（463头/平方米）。
　　通过12个代表底栖动物群落不同方面的生物指数，利用广义线性混合模型(Generalized linear mixed model)比较底栖动物群落参数在全部时间尺度以及所有空间尺度差异性大小，结果表明各类型的指数在湖区间和季节间差异各自不同，底栖动物群落结构指数的季节性变化普遍存在。虽然底栖动物群落多度的指数—密度在分区间和季节间无显著差异，但反应群落其他方面的指数（如摇蚊密度、优势单元百分比、BI、耐污类群百分比、shannon-wiener多样性、simposon多样性）在分区间或季节间差异显著，具有明显的时空变化趋势。表明群落结构在多度的时空差异不明显时，并不代表群落结构未发生改变，群落结构内部其他方面有可能发生了复杂的时空变化。
　　利用基于距离矩阵的线性模型(Distance based linear model)分析底栖动物生物指数与环境梯度的关系，结果表明不同湖区选择的主要环境变量与该湖区的生境状况关系密切，各湖区影响底栖动物群落的关键环境因子分别为:北湖湾—总氮、总磷、氨氮;东湖湾—pH、总氮、水温;湖心区—溶氧、水温。北湖湾和东湖湾的底栖动物群落指数相比湖心区的底栖动物群落指数与环境因子有较好的响应，其中，基于群落组成的指数与环境因子存在最佳的响应关系。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 湖泊生态系统

1．1．1 太湖生态系统

1．1．2 人类活动对太湖生态系统的影响

1．1．3 太湖富营养化

1．2 湖泊大型底栖无脊椎动物

1．2．1 湖泊大型无脊椎底栖动物

1．2．2 湖泊大型无脊椎底栖动物在水体污染评价中的作用

1．2．3 湖泊大型无脊椎底栖动物群落结构特征

1．2．4 湖泊大型无脊椎底栖动物的季节性变化特点

1．2．5 湖泊大型无脊椎底栖动物的空间分布特点

1．2．6 湖泊大型无脊椎底栖动物群落组成特点的影响因子

1．3 研究目的、意义及研究内容

第二章 研究区域与研究方法

2．1 研究区域

2．1．1 地理概况

2．1．2 气象特征

2．1．3 水文特征

2．1．4 社会经济及物产资源

2．2 数据采集

2．2．1 样点分布

2．2．2 底栖动物样本采集和鉴定

2．2．3 水样和水体理化指标测定

2．3 数据处理与分析

2．3．1 生物指数选择与计算

2．3．2 指示生物分析

2．3．2 种类更替

2．3．4 群落结构时空差异性分析

2．3．5 群落结构对环境因子响应关系

2．3．6 湖区间底栖动物物种相似性分析

第三章 太湖底栖动物群落组成与结构

3．1 太湖底栖动物群落组成

3．1．1 太湖底栖动物群落物种组成及年际变化

3．1．2 北湖湾、东湖湾和湖心区底栖动物群落物种组成及年际变化

3．1．3 太湖底栖动物物种的空间分布

3．2 太湖底栖动物群落组成季节性变化

3．2．1 太湖底栖动物群落指示种及其季节性变化

3．2．2 太湖底栖动物群落丰富度的季节变化

3．2．3 太湖底栖动物群落季节间种类更替

3．2．4 太湖底栖动物群落多样性季节性变化

3．2．5 太湖底栖动物群落密度季节性变化

3．3 讨论

3．3．1 太湖大型动物群落的空间分布

3．3．2 太湖大型动物群落的季节变化

第四章 太湖大型底栖动物群落时空分布及其对环境因子的响应

4．1 研究区域与方法

4．1．1 太湖分区、数据采集及理化变量测定

4．1．2 生物指数选择

4．1．3 数据分析

4．2 太湖底栖动物群落时空分布特征

4．2．1 湖区间差异性分析

4．2．2 底栖动物群落结构时间和空间变化

4．3 底栖动物群落结构与环境因子的关系

4．4 讨论

4．4．1 太湖底栖动物群落结构指数特征

4．4．2 影响太湖底栖动物群落结构的因子

全文总结

附录

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢