三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化

三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化 三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落 结构的变化 第3O卷第1期 2006年1月 水生生物 ACTAHYDROBIOLOGICASINICA Vo1.30,No.1 Jan.,2006 三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化 邵美玲?,2谢志才叶麟,2蔡庆华 (1.中国科学院水生生物研究所;淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:2003年8月到2004年8月对长江三峡水库香溪河库湾的底栖动物进行了定量研究.共采到底栖动物26种, 隶属4门6科,总平均密度为276ind./m,总平均生物量为0.301g/m,优势种为霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫.与其 他同类型的水库比较香溪河库湾的现存量相对较低.研究结果同时显示随着蓄水时间的延长,底栖动物的现存量 在逐渐增加.霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫等耐污种发展为优势种,表明水质有恶化的趋势,寡毛类的平缓发展说 明目前香溪河库湾的沉积情况尚不严重. ;底栖动物;密度;生物量 关键词:三峡水库;蓄水初期;香溪河 中图分类号:Q178.51文献标识码:A文章编号:1000—3207(2006)01—0064—06 底栖动物生活在水底,栖息环境相对固定,由于 具有相对长的生命周期,容易采集,移动能力弱,物 种容易鉴定和对不同的生境有不同的敏感度等特 点_】.2J,因而对环境变化有良好的指示作用.目前, 用底栖动物来指示水质的报道较多_3_一6J.此外,底 栖动物对沉积作用亦有一定的指示作用_7J.尤其是 目前全球的水库都面临着沉积作用的威胁_8J,因此 在水库(库湾)中研究底栖动物更有其突出意义. 香溪河是三峡坝首的第一大支流,发源于神农 架林区,流经神农架林区的木鱼,红花和兴山县的湘 坪,南阳,高阳,峡口,最终在秭归县香溪镇北岸注入 长江_9J.2003年6月三峡水库蓄水至135m[加]后, 从秭归县香溪镇至兴山县峡I=1镇_】l_河段水位升高, 水流减缓,形成三峡水库的一个典型库湾.本文报 道三峡水库蓄水初期香溪河库湾底栖动物的群落结 构及一周年内底栖动物逐月变动的情况,以期为从 底栖动物的角度评价大型水电工程对生态的影响提 供相应的知识积累. 1材料与 1.1样点分布和采样时间自香溪河I=1逆河而上 共设置了7个采样点,分别记为X01.X07(图1),样 点的设置基本能反映香溪河库湾底栖动物的状况. 2003年8月至2004年8月每月的中下旬采集,其中 2003年12月因采泥器故障未能采集到底栖动物. 图1采样点分布图 Fig.1DistributionofsamplingsitesinXiangxiB,ThreeCgesReservoir 1.2样品的采集和处理用1/16m2的改良彼得生 采样器.泥样经200btm网径的纱网筛洗干净后,在 解剖盘中用肉眼将底栖动物捡出,置人50mL的塑 料标本瓶中保存(10%的福尔马林).标本经鉴定 后,计数和称重(湿重),其密度和生物量最终折算 收稿日期:2005.08.31;修订日期:2005.09—25 基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2.SW一111);国家自然 科学基金重点项目(30330140);国家重点基础研究发展 (973)项目(2002CB412300)资助 作者简介:邵美玲(1980一),女,江苏南通人;硕士研究生.主要从事底栖动物生态学研究.野外采样中得到周广杰,汤宏波,曹明等的大 力协助.特此致谢 通讯作者:蔡庆华,E.mail:qhcai@ihb.ac.cn. 邵美玲等:三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化65 89101ll2345678 月份Months 图2各月的平均水温 Fig.2Watertemperatureof?arIg)dBayfromAugust2003toAugust20O4 成每平方米的含量. 采集底栖动物的同时,测量了各样点的水温(图2). 2结果 2.1底栖动物的种类组成 调查期间共采集到底栖动物26种(表1),隶属 4门6科.其中双壳类2科2种,占7.7%;寡毛类2 科13种,占50%;摇蚊科10种,占38.5%;线形动物 1种,占3.8%.香溪河库湾底栖动物主要由寡毛类 和摇蚊幼虫组成,其中前突摇蚊幼虫(Procladius sp.)和霍甫水丝蚓(Limnodrilushoffmeisteri)的出现频 率最高,在12个月中均有出现.其他习见种有苏氏 尾鳃蚓(Branchiurasowerbyi),颤蚓科一种(Tubificidae sp1.)和多足摇蚊一种(Polypedilumscalaenumgroup sp.). 表1香溪河库湾底栖动物名录 Tab.1TaxaofzoobenthosfoundinXi~ngxiBayfromAugust2003toAugust2004 种类Taxon 出现频率(%)Frequencyofoccurrence 月份89lO1112345678 线形动物Nematoda 仙女虫科Naididae 肥满仙女虫Nalsinflata 费氏拟仙女虫Paranaisfrici 特城史氏虫 Stephensonianatrivandrana 仙女虫科一种Naididaesp. 颤蚓科Tubificidae 霍甫水丝蚓L/mnodrdushoffrne/ster/14 多毛管水蚓Aulodriluspluriseta 皮氏管水蚓Aulodriluspigueti 管水蚓一种Aulodrilussp. 维窦夫盘丝蚓 Bothrioneurum洳Jb,?num 厚唇嫩丝蚓Teneridrilusmastix 苏氏尾鳃蚓Branchlura~owe,byi 颤蚓科一种Tubifieidaesp1. 颤蚓科一种TubifieidaesD2. 摇蚊科Chimnomidae 菱跗摇蚊Clinotanypussp.14 前突摇蚊Procladiussp.29 长跗摇蚊TanytarsussD. 多足摇蚊一种 Polypedilum$calo~groupsp.' 二叉摇蚊DicrotendipessD. 羽摇蚊Chironomusptumo,~ 摇蚊亚科一种Chimnominaesp1. 摇蚊亚科一种ChimnominaesD2. 直突摇蚊亚科一种 Orthocladiinaesp. 摇蚊科一种Chironomidaesp. 贻贝科Mytilidae 湖沼股蛤L/mnopernalacustris 蚬科Corbieulidae 295743 14 4343 29 43432971438643 14 294329 29 14 14 7l29294357 29 14 714329 14 14 2929 43 14 14 29 29 14 14 14 14 14 14 57 14 14 14 l4 4329 14 14 14 加 一p一2j甚&ul?lJ??艰* 水生生物3o卷 2.2底栖动物的现存量 平均密度和生物量分别为276ind./m2和 0.301g/m2.密度最高的前三种分别为霍甫水丝蚓 (102ind./m2,占总密度的37.0%),前突摇蚊幼虫 (78ind./m2,28.3%)和肥满仙女虫(Naisinflata) (46ind./m2,16.7%).生物量最高的前三种分 别为霍甫水丝蚓(0.115g/m2,占总生物量的 38.2%),苏氏尾鳃蚓(0.079g/m2,26.2%)和前突 摇蚊幼虫(0.077g/1112,25.6%).苏氏尾鳃蚓由于 个体远大于前突摇蚊幼虫,虽然其密度不高,但是 生物量较大. 2.2.1底栖动物现存量的周年变化图3是底栖动 物密度和生物量随时间变化的分布图.从中可以看 出,随着蓄水时间的延长,底栖动物主要是寡毛类的 现存量有逐渐增加的趋势.尤其是相对于2003年8 月,2004年8月有了较大幅度的上升,密度和生物 量分别增加了7.8倍和13.3倍.其中4,5,6月的密 度远高于其他月份,这是由于这三个月个体很小的 肥满仙女虫大量出现(表1);而生物量方面,1—6月 份的生物量都较高. g 器 g .宝 ? 咖1 霉 0.7 0.1 O 89l0l1l2345678 月份Months 图3香溪河库湾底栖动物密度和生物量的逐月变化 Fig.3MonthlydensityandbiomassofzoobenthosinXiangxiBayfromAugust2003toAugus t2004 一 -一Oligochaetes—一?—一Chironomids-A~Zoobenthos 2.2.2优势种现存量的周年变化从图4可以看出,蓄 水初期,霍甫水丝蚓的现存量较低.自20O3年11月,该 种的数量明显增加,此后,现存量相对来说比较稳定.其 密度在6月份达到最高(235ind./m2),生物量在4月份最 高(0.301g/m2).2O04年8月的密度为20OB年8月的71.5 倍,可见蓄水对霍甫水丝蚓的影响非常显着. 035 0.30 器0.25 . 蔓0.20 ? 0.15 010 0.05 0 月份Months 图4霍甫水丝蚓密度和生物量的逐月变化 F{g?4Monthlydensityandbiomassof,.hoffrne~ninXiangxiBayfromAugust2003toAugust2004 从图5中可以看出,香溪河库湾前突摇蚊幼虫 的现存量一年有两个明显的高峰,即1—3月和 5—6月.1—3月的密度和生物量各占全年的 26.0%和35.4%,5—6月分别占62.5%和58.7%. 比较2003年8月和2004年8月可以发现蓄水对 其的影响甚小. ??????065432?^NLu/.pulIsII0魁稍22ll—H哪/.pu【)茸?II凸繇 1期邵美玲等:三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化67 8910111234567889101112345678 月份Months 图5前突摇蚊幼虫密度和生物量的逐月变化 Fig,5MonthlydensityandbiomassofProcladiussp.inXiangxiBayfromAugust2003toAug ust2004 3讨论 3.1与同类型其他水库比较 香溪河库湾底栖动物主要以静水种为主,从表 2可以看出,其现存量相对较低,物种组成以及优势 种为水库常见种.较低的现存量说明在三峡水库蓄 水一年多的时间里,香溪河库湾仍然不适合底栖动 物的生存.原因包括以下两个方面:首先,三峡水库 蓄水后,香溪河下游由"流水"变成"静水"状态,水文 条件的剧烈变化(包括流速锐减,水深剧增等)是底 栖动物现存量低的主要原因;其次,蓄水时间较短, 也限制了底栖动物的发展. 表2与同类型的水库相比较 Tab.2ComparisonofzoobenthosbetweenXiangxiBayofThreeGorgesReservoirandotherr eservoirs 水库名称 Nanleof 平均水深 Meandepth (m) 种类数 No.of taxa 优势种 Dominant speoes 平均密度 Meandensity (ind./m) 平均生物量 Mean biomass (g/m2) 资源来源 Reference 漫湾电站 H 5ll2花纹前突摇蚊 StationReservoir 浮桥河水库 Fuqiaohe5.647 Reservoir 大伙房水库 Dabuofang Reservoir 霍甫水丝蚓 前突摇蚊 中国长足摇蚊 摇蚊属 颤蚓科 M<43.5绷,? 香 Xi 溪 ang 河 xi 库 Ba 湾 y 3.26276 前突摇蚊c. 未知 l9.76 [14] [15] 0.301本文 aProcladiuschoreus;b.Limnodrilushoffmeisterl;C.Procladiussp.;d.Tanytarsuschinensis; e,Chironomussp.;fTubiflcidae;g.Chironomidae;h Oligochaeta. 漫湾电站uJ1996年的密度和生物量分别为 96.3ind./m2和0.217g/m2,1997年分别为210.8ind./ 和0.ZSSg/m2,1998年分别为412.5ind./和21.45g/. 从中可以看出其现存量有一个跃进的过程.可见底 栖动物一旦适应了环境,其发展非常迅速.虽然三 峡水库蓄水初期香溪河库湾底栖动物的现存量比较 低,但从图3也可以预见其现存量在一定时期内将 继续上升. 3.2关于优势种的初步讨论 据Poddubnaya报道,霍甫水丝蚓是喜温动物,其 繁殖与水温有密切关系,水温过高或过低都会影响 其繁殖.在Rybinak水库中,霍甫水丝蚓新生个体在 OO0OOOO —?盘吕.【丑咖霉 ??卯?卯0 332211 一,puI)IIQ0趟榔 68水生生物30卷 6月初出现,8—9月份即可成熟并第一次繁殖,持续 2—2.5个月,来年春天第二次繁殖,第三次繁殖在 秋天,其生命周期为2—3年. 从图4可见,2003年8—9月密度上升,但幅度 较小,2003年11月和2004年6月密度明显增加,且 这两个月虫体比较小,因此可以推测这两个月为香 溪河库湾霍甫水丝蚓主要的繁殖期.图2展示的是 各月的平均水温,从中可以看出,9一l1月和4—6 月的水温比较适宜,可见适宜的水温起了关键性的 促进作用,与poddubnaya的结果一致. 摇蚊以幼虫越冬,故l一3月的现存量较高.其 一 般每年有两个世代,第一个在春季,第二个在夏 季,羽化时间与环境条件有关.所以可能4月和 7—8月,摇蚊蛹从水底升到水面羽化使得摇蚊的现 存量骤降.尤其是3—4月水温跃升得较快,可能促 使摇蚊幼虫大量羽化.夏季羽化也是蓄水对其影响 不大的主要原因.同时,图5提示,底栖动物逐月的 变动不大,可以按季度采集,但是至少在蓄水初期, 在香溪河库湾按季度采集是不合适的. 3.3对环境变化的指示作用 3.3.1水质香溪河库湾优势种比较明显,群落结 构相对简单.霍甫水丝蚓已经被较多的文献证实与 水体营养水平呈明显正向相关趋势5J.前突摇蚊 幼虫,苏氏尾鳃蚓等的耐污值也非常高2J.峡口 镇以及香溪河上游的城镇如高阳镇人口密集,附近 集中了香溪河流域中的大部分工矿企业,生活污水 和工业废水排放对河流水质的污染严重_9J,蓄水后 水体相对静止,可能会进一步加剧污染,因而形成了 适合耐污种生存的环境.可以初步看出,香溪河库 湾的水质有恶化的趋势. 3.3.2沉积寡毛类从功能摄食类群上说几乎都 是直接收集者(Gatherer.collector),可以指示泥沙沉 积的情况7J.而至2004年8月,香溪河库湾的寡毛 类发展比较稳定,从图3可以看出,虽然总体来说寡 毛类较摇蚊幼虫稍占优势,但寡毛类也并未能发展 为占绝对优势的类群,可见目前香溪河库湾的沉积 情况不算严重. 参考文献: [1]LiuY,VermaatJE,Ru~erEDde,eto2.Modificationandapplica. tionofbiomonitoringISO—BMWPmethodofmacrofounainriverpoilu- tionevaluationinChina[J].ActaScientiarumNatureUniveitatis Sunyatseni,2004,43(4):lO2一lo5[刘玉,VermaatJE.Ru~erED de,等.ISO.BMWP底栖动物监测法在中国河流有机污染评价 中的修正及应用.中山大学(自然科学版).2004.43(4): lO2一lo5] BarbourMT.C.emt~nJ,SnyderBD,eta1.Rapidbioassessment protocolsforuseinstreamsandwadeablerivers:pefiph~on,benthic macroinvertebratesandfish,secondedition[S].U.S.Environmental ProtectionAgency,OfficeofWater,Washington,D.C.,1999 MaXF,XiongBX,WangMX,eto2.Thecommunitystructureand biodivemityofmacrozoobenthosinDaoguanheReservoir,Hubei provin~[J].Journa/ofLakeSciences,2004,16(1):49—55[马徐 发,熊邦喜,王明学,等.湖北道观河水库大型底栖动物的群 落结构及物种多样性.湖泊科学,2004,l6(1):49—55] WanCY,WuXH,HuCL,eto2.Investigationandcomprehensive assessmentofzoobenthosofreservoirsinJiangsuProvince【JJ.Jour— ha/ofLakeSciences,2004,l6(1):43—48[万成炎,吴晓辉,胡传 林,等.江苏省水库底栖动物调查及其综合评价.湖泊科学, 2004,16(1):43—48] XiongJL,MeiXG,HuCL.Comparativestudyonthecommunity structureandbiodivemityofzoobenthosinlakesofdifferentpollution states[J].JourndofLakeSciences,2003,15(2):l6o__l68[熊金 林,梅兴国,胡传林.不同污染程度湖泊底栖动物群落结构及 多样性比较.湖泊科学,2003,15(2):l6o__l68] GongZJ,XieP,TangHJ,eto2.Theinfluenceofeutrophycationup- oncommunitystructureandbiodivemityofmacrozoobenthos【JJ.Acta HydrobiologicalSinica,2001,25(3):2lo--2l6[龚志军,谢平,唐 汇娟,等.水体富营养化对大型底栖动物群落结构及多样性 的影响.水生生物,2001,25(3):2lO一2l6] DonohueI.IrvineK.Seasonalpattemsofsedimentloadingandbenth— icinvertebratecommunitydynamicsinLakeTanganyika,Africa[J]. FreshwaterBio1..2004.49:320---331 WorldCommissiononDams.DamsandDevelopment:Anewframe— workfordecision—marking【RJ.UKandUSA:EarthscanPublications Ltd,2000 YeL,LiDF,TangT.eto2.Spatialdistributionofwaterqualityin XiangxiRiver,China[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2003, 14(11):1959---1962[叶麟,黎道丰,唐涛,等.香溪河水质空间 分布特性研究.应用生态,2003,14(11):l959—1962] ZhangJS,ZhaoNS,MaoXB.Analysisontheimpoundmentprocess ofThreeGorgesReservoiruptoEL.135m[J].WaterPower,2003, l2:l9—2l[张继顺,赵南山,毛小波.三峡水库135m蓄水过程 分析.水力发电,2003,12:l9—21] KuangQJ.HuzY,ZhouGJ,eta1.Investigationonphytoplanktonin XiangxiRiverWatershedandtheevaluationofitswaterquality[J]. JournalofWuhanBotanicalResearch,2004,22(6):5o7—5l3[况琪 军,胡征宇,周广杰,等.香溪河流域浮游植物调查与水质评 价.武汉植物学研究,2004,22(6):5o7—5l3] TheCollegeofLifeSciencesandChemistryofYunnanUniversity, ManwanHydropowerStationofYunnanProvince.Theecolog~ical environmentandbiologicalrefouroesofManwanHydropowerStation ReservoiralongLancangRiverinYunnan,China[M].Ktmming: YunnanScienceandTechnologyPress,2000[云南大学生命科 学与化学学院,云南省漫湾发电厂.云南澜沧江漫湾水电 站库区生态环境与生物资源.昆明:云南科技出版 社,2000] ]]]]]]]]]]]纠川引川引州|互'… [[[[[[[[[[[ 1期邵美玲等:三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化 [13] [14] PengJH,LiuJS,XiongBX,eta1.Preliminarystudiesoncommunity strllctureandbiodiversityofzoobenthosinFuqiaoheReservoir,Hubei pmvince[J].JournalofLakeSciences,2002,14(1):90—96[彭建 华,刘家寿.熊邦喜,等.湖北浮桥河水库底栖动物的群落结 构及生物多样性.湖泊科学.2002,14(1):90—96] ShiYQ,LiSY,CuiSF,eta1.Waterqualityandcommunitystrllc— tureofaquaticorganismsinDahuofangReservoir,LiaoningProvince [J]JournalofDalianFisheriesUniversity,2003,18(1):23—28[史 玉强,李树莹,崔双发,等.辽宁大伙房水库水质及水生生物群 落结构的研究.大连水产学院,2003,18(1):23—28] [15]ZhaoM,WangXL,QinxY,eta1.Aninvestigationonthehydrobiol— ogyinMiyunReservoir[J].Journa/ofFisherySciencesofChina, 2001.8(1):53—58,8l[赵萌,王秀琳,秦秀英,等.密云水库水 生生物调查.中国水产科学,2001,8(1):53—58,81] MoNTHLYCHANGEoFCoMMUNITYSTRUCTUREoFZooBENTHoSD XIANG?BAYAFTERIM口E'oUNDMENToFTHREEGoRGESRESERVom SHAOMei.Ling,XIEZhi.Cai,YELinandCAIQing.Hua (1.InstituteofHydrobiology,TheChineseAcademyofSciences;StateKeyLaboratoryofFreshwaterEcologyandBiotechnology,Wuhan430072; 2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039) Abstract:ThecommunitystructureofzoobenthoswasinvestigatedinXiangxiBay,ThreeGorgesReservoir,fromAugust2003to August2004.BenthicinvertebratesamplesweresampledmonthlyexceptDecember2003withamodifiedPetersongrab(grabsur? facearea0.0625m2).Thesampleswerepassedthroughasieveofmeshsize200ptmandmaterialretainedwaspreservedin10% formaldehydeforsortingoftheinvertebratesfromthesediment.Allsortedinvertebrateswereidentifiedasfaraspossible.Benthic abundanceandbiomasswerecalculatedperunitareaofsediment.Atotalof26taxawereidentified,amongwhich,2Lamelli? branchia(belongingtotwofamilies,7.7%ofthetotaltaxanumber),13Oligochaeta(twofamilies,50%,)10Chironomidae (38.5%)and1otheranimal(3.8%).Theaveragedensityandbiomasswere276ind./m2and0.301g/m2,respectively. Oligochaetesandchironomidsconstitutedthemajorgroups,andLimnodrilushoffmeisteri,Procladiussp.,Branchiurasowerbyl, Tubificidaesp1.andPolypedilumscalaenumgroupsp.werethecommontaxainthisreservoirsystem.Amongthem,L.hoffmeisteri andProcladiussp.werethedominantspecies,andcontributedto37.0%and28.3%ofthetotaldensity,respectively.While comparedwithProcladiussp.,L.hoffmeisteriwereinfluencedbyimpoundmentmoreevidently.Thestandingcropofzoobenthos inXiangxiBaywasrelativelow,comparedwithothersimilarreservoirs.Whilethetaxawassimilar.Ourstudiesdemonstratedthat thestandingcropwasincreasedgraduallyalongwiththetime.Thetotaldensityandbiomasswereincreased7.8and13.3times asthoseofinitialimpoundment,separately.Polluted-tolerancetaxaoverwhelmedthesystemindicatingthatthewaterqualitywas degrading.Becauseoligochaetesmayfunctionasanindicatorofhighsedimentloadingandtherelativeabundanceofoligochaetes andchironomidsinXiangxiBayvariedobviouslyamongmonths,thesedimentloadinginXiangxiBaymightbenotserious. Keywords:ThreeGorgesReservoir;Initialimpoundment;Xiangxibay;Zoobenthos;Density;Biomass