太湖大型底栖无脊椎动物群落特征和生态健康评价

摘要

太湖位于长江三角洲平原，是我国第二大淡水湖。1980年以来，随着太湖流域内经济的快速发展，太湖富营养化程度日益加重，蓝藻水华爆发频繁，太湖生态健康状况不断下降。本研究根据2010年春～2012年秋，太湖32个样点的大型底栖无脊椎动物和水环境变量的11次季节性（1月、4月、7月和10月）调查结果，分析目前太湖大型底栖无脊椎动物群落组成和结构特点，季节和年际间的变化规律，并利用不同时间尺度的底栖动物和环境数据，构建适合太湖不同生态区的底栖动物生物完整性指数，并应用该指数评价太湖生态健康状况。
　　2010年春～2012年秋，三年11个季节共采集到底栖动物31647头，经鉴定有3门7纲15目共68个分类单元（为表述方便，以下都称为“种”）。优势类群为节肢动物门（34种），占50％。其中甲壳纲6种，占8.82％;昆虫纲28种，占41.18％。其次为软体动物门21种，占30.88％。环节动物门为13种，占19.12％。常见种（出现频率50％以上）为瓣鳃纲的河蚬Corbiculafluminea，多毛纲的齿吻沙蚕Nephthyssp.和寡毛纲的水丝蚓Limnodrilussp。32个点位底栖动物的平均密度为605头/平方米，最高为2608头/平方米，最低54头/平方米。Shannon-Wiener多样性指数平均值为1.65，变化范围为1.27～2.06;Pielou均匀度指数均值为0.66，波动范围为0.59～0.71;Simpson多样性指数均值为0.56.波动范围为0.45～0.66。
　　三年内太湖底栖动物物种的季节性变化趋势，总体上都表现为春季和冬季的物种数高于夏季和秋季。2011年冬季（40种）和2012年春季（39种）是物种数最多的两个季节，2010年夏季（33种）、2011年夏季（24种）和2012年秋季（32种）分别是对应年份物种数最低的季节。软体动物和水生昆虫两个类群物种数的变化对太湖底栖动物物种的变化贡献最大。密度的季节性变化上，2010年夏季（1295头/平方米）和秋季（857头/平方米）是所有季节中密度最大的两个季节。2010年春季（741头/平方米）、2011年夏季（373头/平方米）和2012年秋季（208头/平方米）分别是对应年份密度最低的季节。季节间密度的变化趋势不明显。总体而言，从2010年至2012年，太湖底栖动物多样性呈现弱的上升趋势。
　　利用调查得到的11个季节太湖底栖动物数据，采用干扰程度最小系统法定义构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)的参照系统，提出了确定参照系统的四个限定条件。进而按非湖心区和湖心区两个生态区分别构建太湖底栖动物完整性指数（TLB-IBI)。通过对候选生物参数的分布范围筛选、判别能力分析、与理化因子的相关性和参数间的冗余分析，获得了非湖心区TLB-IBI的四个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、前3位优势单元％和BMWP指数，以及湖心区TLB-IBI的五个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、甲壳+软体分类单元数、前3位优势单元％和BMWP指数。采用比值法统一构成指数量纲，分别构建了非湖心区和湖心区TLB-IBI指数评价太湖水生态健康的等级:非湖心区TLB-IBI＞2.72为健康、湖心区TLB-IBI＞3.46为健康。利用构建的TLB-IBI指数评价所调查点位的健康状况发现，2010至2012年，太湖生态健康总体上呈现逐步提升的趋势。影响太湖底栖动物完整性的重要环境变量是水体中的氮含量。本文的研究表明，连续观察数据可较大程度上提高太湖TLB-IBI指数的可靠性和评价结果的合理性。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 湖泊生态系统

1．2 湖泊生态系统健康

1．2．1 湖泊生态系统健康的定义

1．2．2 湖泊生态系统健康评价

1．3 人类活动干扰对太湖湖泊生态系统的影响

1．3．1 水利工程对太湖湖泊生态系统的影响

1．3．2 点源污染排放对太湖湖泊生态系统的影响

1．3．3 农业面源对太湖湖泊生态系统的影响

1．4 太湖富营养化

1．4．1 富营养化成因

1．4．2 湖泊富营养化的危害

1．4．3 太湖富营养化进程及现状

1．5 湖泊大型底栖无脊椎动物

1．5．1 大型底栖无脊椎动物

1．5．2 湖泊大型底栖无脊椎动物群落组成与结构特点

1．5．3 湖泊大型底栖无脊椎动物的季节性变化特点

1．5．3 影响湖泊大型底栖无脊椎动物群落组成与结构特点的环境因子

1．6 利用底栖动物评价湖泊生态系统健康

1．6．1 底栖动物评价湖泊健康

1．6．2 生物完整性指数

1．6．3 底栖动物生物完整性指数评价湖泊健康

1．7 本研究的目的意义

第二章 研究区域与研究方法

2．1 研究区域

2．1．1 太湖概述

2．2 研究方法

2．2．1 样点分布

2．2．2 底栖动物样本采集和鉴定

2．2．3 水样采集和水体理化指标测定

2．2．4 数据处理与分析

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 太湖底栖动物群落组成季节性变化

3．1．1 太湖底栖动物群落组成样点间变化

3．2 太湖底栖动物结构特点

3．2．1 太湖底栖动物密度季节性变化

3．2．2 太湖底栖动物群落多样性特征变化

3．3 本研究太湖底栖动物结果与其他研究结果比较

第四章 应用底栖动物生物完整性指数评价太湖健康

4．1 研究区域与方法

4．1．1 太湖分区

4．1．2 底栖动物和水样

4．1．3 底栖动物生物完整性指数构建

4．1．4 参照系统

4．2 结果与分析

4．2．1 候选生物参数确定和筛选

4．2．2 分值计算与B-IBI健康评价标准建立

4．3 太湖健康评价

4．4 讨论

4．4．1 水生态功能分区

4．4．2 参照系统

4．4．3 底栖动物完整性指数

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