苏州河生态恢复过程中浮游生物群落动态变化

摘要

恢复和重建受损水域生态系统已逐渐成为人们关注的热点，对受损水域生态恢复过程中的生物群落进行研究有助于评价生态恢复进展情况，预测水体生态恢复趋势，为工程方案后续的科学化提供生态学指导。浮游生物群落结构、功能和动态演替与河流的环境特征密切相关，从1996年开始，上海启动了“苏州河环境综合治理工程”，到现在已进入三期整治工程，重大的恢复工程包括有截污、冲污、人工爆气、疏浚等，这些人为强烈干预水体的举措必然会使该流域的浮游生物群落结构、功能及动态出现前所未有的表征。本文以正在生态恢复进行中的苏州河水体为研究对象，开展了浮游生物群落的生态学研究。共设赵屯、黄渡、北新泾和浙江路桥4个采样点，从2005年4月至2006年5月间每月一次进行了14次采样。 论文对苏州河浮游生物群落的种类组成、密度、优势种、污染指示种、多样性指数等进行了研究，分析了苏州河浮游生物的群落结构特征和时空动态变化规律，并结合环境因子分析了浮游植物群落恢复与水质恢复的动态变化关系。主要研究结果如下： 1 苏州河共发现浮游植物173种。其中蓝藻门25种，绿藻门87种，硅藻门38种，裸藻门11种，黄藻门5种，金藻门6种，隐藻门1种，绿藻门在种类上占明显的优势。从各断面的空间变化上来看，上游断面浮游植物群落结构略好于下游断面。在时间变化上，密度在夏季有明显高于其余三季的现象，夏季的优势种出现了蓝藻门的小颤藻。主要的污染指示种有小颤藻、小球藻、梅尼小环藻、四尾栅列藻、尖镰形纤维藻以及长刺根管藻等。 2 苏州河共发现浮游动物56种。其中原生动物4种，轮虫类21种，枝角类17种，桡足类14种。种类数不多，以轮虫居多。在空间上，上游的赵屯和黄渡断面略高于中下游的北新泾和浙江路桥断面。在时间变化上，浮游动物的群落结构在温度较高的春夏季较温度相对较低的秋冬季复杂。 3 将各环境因子与浮游植物群落结构进行相关性分析，结果显示，水温与浮游植物的种类数和密度有显著的正相关关系；总磷、总氮、CODcr与浮游植物的密度有显著的负相关关系，浮游植物密度的变化相对上述环境因子有一定的滞后性；CODcr对浮游植物的Shannon-Weaver多样性指数、Margalef丰富度指数有显著的正相关关系；氨氮、BOD5也由于和水温、总氮、总磷和CODcr等理化因子有较为显著的相关性，从而对苏州河浮游植物起到间接的影响作用。但悬浮物对浮游植物群落无显著影响。 4 苏州河浮游植物与浮游动物在种类数变化上呈正相关关系，即浮游植物种类数增多浮游动物种类数也增多，反之亦然；浮游植物与浮游动物在密度变化上呈负相关关系，两者在变化上呈现-滞后现象，即浮游植物密度上升不能造成浮游动物密度同时上升，而会导致浮游动物密度在后期有一个上升的现象。浮游植物与浮游动物的Shannon-Weaver多样性指数和Margalef丰富度指数的变化呈正相关关系。 5 将理化因子的变化与浮游植物的动态变化对比分析，结果发现，随着污染物浓度的升高，蓝藻作为优势类型出现的频率逐渐减少，绿藻和硅藻出现频率增多。且分析发现，理化因子对浮游植物群落结构的影响都存在一定的临界值，其中水温的临界值为15℃，总磷的临界值为0.6mg/L，总氮的临界值为11mg/L(相对于优势型)，10mg/L(相对于优势种)，氨氮的临界值为6mg/L，CODcr的临界值为30mg/L(相对于优势型)，20mg/L(相对于优势种)。另外本研究的结果表明，通过分析小球藻和梅尼小环藻的密度百分比可在一定程度上推断苏州河水质的恢复状况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1浮游植物概念及其功能特点

1.1浮游植物概念

1.2浮游植物的生态学功能

2受损生态系统中浮游植物的研究

2.1浮游植物评价水体营养状况的常用方法

2.2浮游植物群落与环境因子的关系

2.3受损生态系统中浮游植物的研究概况

3浮游动物概念及其功能特点

3.1浮游动物概念

3.2浮游动物的生态学功能

3.3浮游动物研究概况

4研究区域概况

4.1苏州河水质概况

4.2苏州河底泥状况

4.3苏州河浮游生物群落

4.4苏州河底栖动物群落

4.5着生生物群落

4.6高等水生植物群落

4.7鱼类群落

5本研究目的、意义和内容

5.1本研究的目的、意义

5.2本研究的内容

第二章苏州河浮游生物群落结构

1研究方法

1.1采样点设置

1.2水样的采集与处理

1.3浮游植物的种类鉴定

1.4浮游植物的数量测定

1.5多样性指数的计算

2结果与分析

2.1苏州河浮游植物群落结构现状

2.2苏州河浮游动物群落结构现状

2.3苏州河指示物种的选择

3讨论

3.1浮游植物种类组成与数量特征

3.2浮游植物群落多样性

3.3浮游生物对水体的指示

4小结

第三章理化因子对苏州河浮游植物群落的影响

1研究方法

2结果与分析

2.1理化因子对浮游植物种类数的影响

2.2理化因子对浮游植物密度的影响

2.3理化因子对浮游植物多样性指数的影响

3讨论

3.1浮游植物与水温

3.2浮游植物与氮磷

3.3浮游植物与CODcr

3.4浮游植物与其他环境因子

4.小结

第四章浮游植物与生物因子——浮游动物的关系研究

1结果与分析

1.1浮游植物种类数与浮游动物种类数的关系

1.2浮游植物密度与浮游动物密度的关系

1.3浮游植物Shannon-Weaver多样性指数与浮游动物Shannon-Weaver多样性指数的关系

1.4浮游植物Margalef丰富度指数与浮游动物Margalef丰富度指数的关系

1.5浮游植物Pielou均匀度指数与浮游动物Pielou均匀度指数的关系

2 讨论

2.1浮游动物对浮游植物群落结构的影响

2.2利用浮游动物控制浮游植物的大爆发

3小结

第五章苏州河浮游植物群落与理化因子之间的动态变化关系

1研究方法

1.1群落类型的划分原则

1.2优势种的确定

1.3理化因子的选择

1.4水质数据的处理

1.5综合水质指数的计算

1.6水质与浮游植物群落结构变化的藕合

2结果与分析

2.1优势类型的划分

2.2水质与浮游植物群落结构动态变化的相互关系

3讨论

3.1优势类型

3.2优势种

4小结

4.1才温

4.2总磷

4.3总氮

4.4氨氮

4.5 CODcr

4.6综合水质指数

4.7总结

第六章总结

1结论

1.1苏州河浮游生物群落特征

1.2环境因子对苏州河浮游植物群落结构的影响

1.3浮游动物对浮游植物群落结构的影响

1.4浮游植物群落结构变化与水质变化的关系

2研究展望

附录

参考文献

后记